Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние оказания медицинской и лекарственной помощи в чрезвычайных ситуациях 12
1.1. Характеристика чрезвычайных ситуаций, их классификация и виды
1.2. Национальные системы постоянной готовности к катастрофам в различных государствах PI России 16
1.3. Особенности работы подсистемы РСЧС на территориальном уровне (на примере Республики Башкортостан) 25
1.4.Принципы оказания лекарственной помощи пораженным в условиях чрезвычайной ситуации. 33
1.5.Системный анализ медицинской и лекарственной помощи в чрезвычайных ситуациях на территориальном уровне. 35
Глава 2. Построение концептуальной модели системы оказания лекарственной помощи пораженным в условиях чрезвычайных ситуаций на территориальном уровне (на примере республики Башкортостан) 39
2.1. Существующие методы системного моделирования и их применение в медицине и фармации 39
2.2.Разработка концептуальной модели системы оказания лекарственной помощи пораженным в чрезвычайных ситуацияхна территориальном уровне 44
2.3.Основные направления подготовки фармацевтического персонала для деятельности в условиях чрезвычайных ситуаций 46
2.4.Принципы и этапы создания резервов (неснижаемых запасов) для учреждений и формирований, участвующих в оказаний медицинской помощи поражённым в ЧС 50
2.5.Особенности фармакотерапии поражённых с психоневро логическими расстройствами 56
2.6. Разработка нормативов для создания резервов ЛС и ИМЫ различных уровней для учреждений и формирований, участвующих в оказании медицинской помощи психотерапевтического профиля 60
Глава 3. Разработка методического подхода к созданию неснижаемых запасов (резервов) ЛС и ИМН для учреждений и формирований, участвующих в ликвидации медицинских последствий ЧС 76
3.1 .Разработка «аптечной летучки» 76
3.2.Разработка табельного оснащения бригады специализированной медицинской помощи психотерапевтического профиля 83
3.3. Разработка резервов (неснижаемых запасов) ЛС и ИМН для оказания помощи поражённым с психической травмой в ЧС для различных уровней 85
3.4. Постановка и решение задачи оптимизации размещения резервов ЛС и ИМН СМК для обеспечения деятельности раз личных БСМП 87
Глава 4. Моделирование деятельности аптеки, обслуживающей пораженных в условиях чрезвычайных ситуаций 95
4.1. Построение причинной диаграммы деятельности аптеки, обслуживающей пораженных в условиях чрезвычайных ситуаций 95
4.2. Построение и исследование модели производственной деятельности аптеки виде цепи Маркова 100
4.3.Разработка методики оценки стоимости изготовления экс-темпоральных инъекционных лекарственных форм и аналргза эффективности деятельности аптеки ЛПУ 107
4.4.Расчет запасов субстанций лекарственных средств для аптеки ЛПУ, обслуживающей пораженных в чрезвычайных ситуациях
Выводы 124
Литература 127
Приложения 140
- Характеристика чрезвычайных ситуаций, их классификация и виды
- Существующие методы системного моделирования и их применение в медицине и фармации
- Разработка резервов (неснижаемых запасов) ЛС и ИМН для оказания помощи поражённым с психической травмой в ЧС для различных уровней
Введение к работе
Актуальность работы:
Республика Башкортостан является одним из регионов, в котором сосредоточены производственные объекты, являющиеся потенциальными источниками чрезвычайных ситуаций, в первую очередь крупные нефтехимические и химические производства, нефтяные и газовые магистральные трубопроводы, другие крупные промышленные производства, которые могут приводить к крупным авариям и катастрофам. Такие чрезвычайные ситуации могут приводить к человеческим жертвам и массовым поражениям травматического, химического, психического и т.п. характера.
В существующих работах и научных публикациях [16, 27, 69, 75, 125, 135, 136, 137, Сахно И.И., и др.] отражены в основном медицинские аспекты оказания помощи пораженным в чрезвычайных ситуациях (ЧС). В известных работах в области лекарственного обеспечения в экстренных ситуациях [31, 33, 34, 35, 38, 146, 147, 153] поставлены и решены некоторые задачи, связанные с комплектованием специализированных укладок для подразделений медицинской службы вооруженных сил, разработке мобильных комплексов для изготовления лекарственных форм, реабилитации пораженных в ЧС, моделирования деятельности аптеки в экстремальных условиях и т.д.
Однако, современные научные работы, посвященные разработке концепции лекарственной помощи пораженным в ЧС на территориальном уровне, принципов и критериев формирования запасов лекарственных средств и изделий медицинского назначения для формирований и учреждений, участвующих в ликвидации медицинских последствий ЧС отсутствуют. Также мало разработана нормативная база оказания лекарственной помощи пораженным. Недостаточно исследована производственная деятельность аптеки в условиях оказания помощи пораженным в ЧС. Слабо развиты информационные технологии, связанные с обеспечением лекарственной помощи пораженным. В связи с этим проблема моделирования, исследования и проектирования системы оказания
7 лекарственной помощи пораженным в условиях ЧС является важной, актуальной государственной проблемой.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования являлось разработка методических основ и моделирование лекарственной помощи пораженным в чрезвычайных ситуациях на территориальном уровне.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:
Проанализировать современное состояние оказания медицинской и лекарственной помощи пораженным в условиях ЧС на международном уровне, в России и в Республике Башкортостан.
Построить концептуальную модели системы оказания лекарственной помощи пораженным в условиях ЧС на территориальном уровне (на примере Республики Башкортостан).
Разработать программу последипломной подготовки фармацевтического персонала аптечных организаций и учреждений здравоохранения Республики Башкортостан по организации лекарственной помощи пораженным в условиях ЧС.
Сформировать принципы и методический подход по разработке резервов лекарственных средств (ЛС) и изделий медицинского назначения (ИМН) для учреждений и формирований, участвующих в ликвидации медицинских последствий ЧС, разработать их для различных уровней (территориального, районного, объектового) и рассчитать стоимость их создания (на примере пораженных с психической травмой).
Оптимизировать размещения табельного оснащения бригад специализированной медицинской помощи (на примере бригады психотерапевтического профиля).
Построить модель деятельности аптеки ЛПУ, обслуживающей пораженных в ЧС и оценить ее производственную деятельность.
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Башкирского государственного медицинского уни-
8 верситета (номер государственной регистрации 01970005539) по проблеме «Фармакология и Фармация» № 36.08 РАМН, министерства здравоохранения и социального развития РФ и является фрагментом исследования кафедры У ЭФ.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются показатели деятельности медицинских и аптечных учреждений по оказанию медицинской и лекарственной помощи пораженным в условиях ЧС, а именно: законодательные и нормативные акты РФ и РБ; ведомственные материалы Республиканского центра медицины катастроф; ведомственные материалы ГУП «Башфармация»; показатели деятельности больничной аптеки; 520 требований-накладных за 2000-2003 гг.; данные историй болезней республиканского психоневрологического диспансера, центров для оказания первой и специализированной медицинской помощи; 573 выписки из историй болезни пациентов республиканской психиатрической больницы г.Уфы; материалы экспертных оценок и результаты собственных наблюдений.
Для решения поставленных задач использовались следующие научные подходы: системный, комплексный, интеграционный, функциональный, нормативный, административный, организационно-экономический, оптимизационный.
В процессе исследования использовались методы: системный, региональный, дескриптивный, статистический, математического моделирования, экспертных оценок, причинно-структурного анализа, метод структурного про-граммир ования.
Результаты исследования обрабатывались с использованием типовых и собственных программ для ЭВМ.
Научная новизна исследования. Впервые на территориальном уровне построена концептуальная модель системы оказания лекарственной помощи пораженным в условиях ЧС.
Предложен методический подход к разработке резервов ЛС и ИМН и оптимизации их размещения в укладках для учреждений и формирований, участвующих в ликвидации медицинских последствий катастроф, а также стоимости
9 их создания.
Впервые теоретически обосновано применение методов экспертного ранжирования и построения групповых ранжирований на основе медианы Ке-мени для формирования резервов ЛС и ИМН для учреждений и формирований, участвующих в ликвидации медицинских последствий катастроф.
Построены модели производственной деятельности аптеки ЛПУ в условиях ЧС на основе кибернетического подхода и проведена оценка эффективности ее деятельности.
Практическая значимость и внедрение результатов исследования. На основании проведенных исследований разработаны и внедрены:
1. Программа обучения фармацевтических работников по вопросам МСГО и ЧС, утв. Приказом МЗ РБ №882-Д от 25.12.2002, акт внедрения ГУЛ «Башфармация», от 15.сентября.2004 г.
Приложение №1 «Примерная организация временной аптечной летучки» к приказу МЗ РБ от 28 апреля 2004 г. «О медицинском снабжении медицинской службы гражданской обороны Республики Башкортостан в военное время», акт внедрения ГУП «Башфармация», от 15 сентября.2004 г.
Должностные инструкции работников аптечной летучки, акт внедрения ГУП «Башфармация», от 15.сентября.2004 г.
Методическое пособие «Разработка табельного оснащения БСМП службы медицины катастроф», акт внедрения БГМУ, кафедра экстремальной медицины от 12 апреля 2003 г.
Учебно-методическое пособие «Теоретические основы экспертного ранжирования к его применение в медицине и фармации».
Методическое пособие «Медицинская и лекарственная помощь пораженным в условиях чрезвычайных ситуаций с психическими поражениями», утвержденное МЗ РБ от 31 мая 2005 г.
Программа для ЭВМ «Автоматизированная информационная система подготовки и оптимизации размещения комплектов табельного оснащения бригад специализированной медицинской помощи» Свидетельство об официаль-
10 ной регистрации программы для ЭВМ N2004612286, ФИПС, 2004.
8. Отдельные фрагменты диссертации использованы в учебно-исследовательской работе студентов БГМУ и УГАТУ.
Положения, выдвигаемые защиту:
Концептуальная модель системы оказания лекарственной помощи пораженным в условиях ЧС на территориальном уровне.
Методический подход к разработке резервов (неснижаемых запасов) ЛС и ИМН для учреждений и формирований, участвующих в ликвидации медицинских последствий катастроф.
Методика экспертного ранжирования и построения групповых ранжирований на основе медианы Кемени для разработки резервов (неснижаемых запасов) ЛС и ИМН для учреждений и формирований, участвующих в ликвидации медицинских последствий катастроф и программа для ЭВМ расчета медианы Кемени.
Результаты экспертной оценки специалистов для разработки резервов (неснижаемых запасов) ЛС и ИМН для учреждений и формирований, участвующих в ликвидации медицинских последствий катастроф.
Нормативы ЛС и ИМН для оказания психотерапевтической помощи пораженным в ЧС.
Методические рекомендации по табельному оснащению БСМП психотерапевтического профиля и резервов (неснижаемых запасов) ЛС и ИМН для оказания психотерапевтической помощи на территориальном, районном и объектовом уровнях.
Модели производственной деятельности аптеки ЛПУ на основе цепей Маркова для оценки эффективности ее деятельности в условиях ЧС.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на конференции, посвященной 20-летию фармацевтического факультета (Уфа, 2002); на IX Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2002); на III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования, предупреждения и ликвидации последст- вий чрезвычайных ситуаций» (Уфа, 2002); на XII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2005), на межкафедральных конференциях фармацевтического факультета БГМУ (Уфа, июнь, 2005) и Российского университета Дружбы народов (Москва, июнь, 2005).
Публикация материалов исследования. По результатам опубликовано 16 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, изложенных на 140 стр. машинописного текста и приложения на 49 страницах, содержит 25 таблиц, 25 рисунков. Библиографический список включает 180 источников, в т.ч. 18 на иностранном языке.
Характеристика чрезвычайных ситуаций, их классификация и виды
Россия в конце XX и начале XXI веков живет в условиях все возрастающего количества чрезвычайных ситуаций (ЧС) самого разнообразного характера. Увеличиваются масштабы потерь среди населения. Ежегодно в результате террористических актов, военных конфликтов, пожаров и дорожно-транспортных происшествий страна теряет свыше 50 тысяч человек, более 250 тысяч получают увечья.
Системный социально-экономический кризис в стране, разразившийся в 90-х годах, вызвал устойчивый рост ЧС техногенного характера, среди которых в последнем десятилетии доминируют: транспортные аварии - 25-32%; пожары и взрывы технологического оборудования - 8-39%; пожары и обрушения жилых и административных зданий - 21-39%; аварии с выбросом токсичных веществ - 8-12%; аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения - 7-15%; аварии на трубопроводах - 4-8%.
Ежегодно происходит 230-250 природных катастроф и ЧС, из них 35% приходится на наводнения, 19% - на ураганы, бури, штормы, смерчи, 14% - на сильные и особо длительные дожди, 8% - на землетрясения и 21% - на оползни, обвалы, сели и сильные снегопады. За последние 15 лет от опасных природных явлений в России погибли 3,5 тыс. человек, пострадали свыше 270 тысяч. Общий ущерб составил 6-7% от валового национального продукта [20].
Несмотря на принимаемые меры во всем мире продолжается тенденция роста числа катастроф. Особенно быстрыми темпами увеличивается количество антропогенных катастроф, т.е. бедствий, связанных с деятельностью человека. Так, только в 2003 г. общее число ЧС в России превысило 9000, а число крупных природных и антропогенных ЧС достигло 789 [16]. Международный опыт свидетельствует о том, что среди комплекса мероприятий, направленных на уменьшение и ликвидацию последствий экстремальных ситуаций, медицинская помощь является приоритетной. В последние годы в нашей стране получила гласность целая серия катастроф, которые стоили жизни многим тысячам людей. Это железнодорожные катастрофы, взрывы, наводнения, завалы в шахтах, землетрясения и т.д.
Комитет ВОЗ по проблемам современного общества определил катастрофу как явление природы или акцию человека с реальной угрозой для жизни человека и необходимостью помощи извне [19]. По другому определению, катастрофа - это действие стихийных сил или человека, достаточно серьезное и опасное для того, чтобы потребовалась чрезвычайная помощь [20]. Корпорация врачей неотложной помощи в США (АЕСР) определяет катастрофу как внезапную, резко выраженную диспропорцию между различными факторами, угрожающими жизни и здоровью человека и имеющимися наличными ресурсами защиты от их воздействия, что не позволяет предотвратить или ликвидировать действие этих повреждающих факторов в короткий промежуток времени [51]. Только в некоторых деталях отличаются определения понятия "катастрофа", представленные в работах немецких, французских и английских авторов [53]. Определение катастрофы как события, негативные последствия которого не могут быть преодолены с помощью имеющихся в распоряжении местных органов власти и здравоохранения сил и средств, принято в настоящее время большинством исследователей [53].
Основными причинами техногенных происшествий в конце прошлого и начале 21 века явились:
- недостатки в проведении организационных мероприятий при значительных финансовых вложениях в обеспечение промышленной безопасности;
- недостаточное внимание руководителей предприятий к проблемам безопасности производств с периодическим технологическим процессом, устаревшей технологией и изношенным оборудованием;
- нарушение требований нормативно-технических документов при производстве работ на трубопроводах и несанкционированные (криминальные) врезки в трубопроводы с целью хищения нефтепродуктов;
- превышение скоростных режимов движения автотранспорта;
- неосторожное обращение с огнем, нарушение правил устройства и экс 14 плуатации электрооборудования и бытовых приборов.
Исключительной особенностью России на рубеже веков оказались невиданные ранее темпы потери технологической безопасности, одним из важнейших показателей которой оказалось общее снижение ВВП за последние 10 лет примерно на 50%. При этом в наиболее важных областях, обеспечивающих саму техногенную безопасность (общее, горное, строительное и дорожное машиностроение, военно-промышленный комплекс, энергомашиностроение для легкой и пищевой промышленности), снижение объемов производства достигло 70-90%.
В соответствии с законом "О защите жизни и здоровья населения РФ при возникновении и ликвидации последствий ЧС, вызванных стихийными бедствиями, авариями и катастрофами" (от 03.05.94 № 420) [106] даётся следующее определение чрезвычайной ситуации.
Чрезвычайная ситуация — обстановка на определённой территории (акватории) или объекте, сложившаяся в результате аварии, катастрофы, опасного природного явления, эпидемии, эпизоотии, эпифптотии, применения современных средств поражения или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы; нанесение ущерба здоровью людей и (или) окружающей природной среде; значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.
К чрезвычайным ситуациям в мирное время могут явиться катастрофы, аварии и стихийные бедствия.
Катастрофы и аварии - это внезапные техногенные, связанные с деятельностью человека происшествия, которые вызывают на объекте, определенной территории или акватории разрушения зданий, сооружений, конструкций, тем самым, приводя к гибели или поражению различными факторами людей или создавая угрозу их жизни и здоровью, а таюке нанося материальный и экологический ущерб. Выделяют следующие техногенные катастрофы: промышленные, транспортные, на объектах коммунального хозяйства.
Стихийные бедствия — это внезапные события природного характера, которые подразделяются на метеорологические (бури, тайфуны, циклоны), гидроло 15 гические (наводнения, снежные обвалы, оползни, сели) и геологические (землетрясения, извержения вулканов).
Классификация чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в соответствии с Постановлением Правительства РФ «Положение о классификации ЧС природного и техногенного характера» № 1094 от 13.09.1996 г. [103] представлена в Приложении 1. ЧС определяются числом пораженных, количеством человек с нарушенными условиями жизнедеятельности, а также нанесенным материальным ущербом и зоной действия ЧС.
Поражающий фактор источника ЧС — составляющая опасного явления или процесса, вызванная источником ЧС и характеризуемая физическими, химическими и биологическими действиями или проявлениями, которые определяются или выражаются соответствующими параметрами.
Пораженный в ЧС — человек, заболевший, травмированный или раненный в результате поражающего воздействия источника ЧС.
Пострадавший в ЧС - это человек, понесший в результате ЧС материальный, моральный ущерб или получивший психическое расстройство.
ЧС и возникающие при них поражающие факторы (ударная волна взрыва, высокая температура, радиоактивное загрязнение, химическое заражение местности, колебания почвы разной интенсивности, сильный ветер, снег, дождь и др.) могут быть причиной нарушения управления и организации медико-санитарного обеспечения населения при ликвидации последствий ЧС, санитарных и безвозвратных потерь среди населения, нарушения жизнедеятельности на пораженной и сопредельной территориях, ухудшения санитарно-гигиенической и эпидемиологической обстановки в зоне ЧС, нарушения поставок медикаментов, медицинского имущества и т.п.
Существующие методы системного моделирования и их применение в медицине и фармации
Увеличение числа различных видов катастроф, сложность их прогнозирования, необходимость учета территориально-отраслевых особенностей регионов, их климато-географических факторов, многообразия ведомственных связей, перехода к новым формам хозяйствования и управления, развития медицины катастроф - явились обоснованием применения метода системного анализа и моделирования к процессу управления деятельности по организации лекарственного обеспечения населения в условиях ЧС.
Для того, чтобы разработать концептуальную модель и провести моделирование изучаемого процесса, необходимо очертить круг явлений и объектов, которые принято считать моделями.
В соответствии с работами [1, 134] модель - это объект-заместитель объекта-оригинала обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.
Модели как инструмент исследования выполняют следующие функции:
- дескриптивная
- метрологическая;
- экспликативная (объяснительная);
- прогнозная.
В изучении моделей можно выделить следующие аспекты: философский, теоретический, прикладной, технологический.
Философский аспект рассматривает отношение между изучаемым объектом и его моделью. Наиболее общее утверждение заключается в том, что «модель всегда находится в отношении аналогии или сходства с исследуемым объектом». В основе моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие может иметь место лишь при замене одного объекта другим точно таким же [13]. При моделировании абсолютное подобие отсутствует и стремятся к тому, чтобы модель достаточно хорошо отображала исследуемую сторону функционирования объекта. Поэтому в качестве одного из первых признаков классификации видов моделирования можно выбрать степень полноты отражения объекта в модели и разделить модели в соответствии с этим признаком на полные, неполные и приближенные. В основе полного моделирования лежит полное подобие, которое проявляется как во времени, так и в пространстве. Для неполного моделирования характерно неполное подобие модели изучаемому объекту. В основе приближенного моделирования лежит приближенное подобие, при котором некоторые стороны функционирования реального объекта не моделируются совсем [13, 134]. Классификация видов моделирования систем S приведена на рис. 2.1.
Подробное описание различных моделей и примеры их применения приведены в работах [10, 12, 13, 25, 65, 88, 124, 134, 158, 163].
Наряду с теоретическими положениями, конкретные примеры использования системного подхода и моделирования в практике здравоохранения нашли отражение в работах [42, 52, 57, 64, 68, 81, 86, 100, 123, 128, 129, 133, 154] и др. Отметим, что также развивается направление в моделировании, связанное с прогнозированием в медицине катастроф [9].
Особое место занимает кибернетическое моделирование, при котором отсутствует непосредственное подобие физических процессов, происходящих в моделях, реальным процессам. В этом случае стремятся отобразить абстрактно лишь некоторую функцию и рассматривают реальный объект как «черный ящик», имеющий ряд входов и выходов, и моделируются некоторые связи между выходами и входами. Чаще всего при использовании кибернетических моделей проводят анализ поведенческой стороны объекта при различных воздействиях внешней среды. Таким образом, в основе кибернетических моделей лежит отражение некоторых информационных процессов управления, что позволяет оценить поведение реального объекта. Для построения имитационной модели в этом случае необходимо выделить исследуемую функцию реального объекта, попытаться формализовать эту функцию в виде некоторых операторов связи между входом и выходом и воспроизвести на имитационной модели данную функцию, причем на базе совершенно иных математических соотношений и, естественно, иной физической реализации процесса [62, 80, 132].
В рамках кибернетического моделирования выделяется направление, базирующееся на использовании графических моделей, в первую очередь аппарате теории графов.
Наиболее удобным на наш взгляд является аппарат причинных или когнитивных диаграмм [3, 11, 98]. Термин «когнитивная структуризация» предложен английским учёным К. Иденом. Суть когнитивного подхода заключается в на 42 глядном отображении причин, лежащих в основе явления в виде диаграмм, рисунков, таблиц, где указывается их причинно-следственные отношения. В соответствии с авторами [3] каждый вид деятельности, функция и задача может быть представлена в виде причинной диаграммы деятельности. Исследование любого объекта необходимо начать с когнитивной, то есть познавательной, структуризации как самого объекта, так и процессов, происходящих в нём [4, 73].
Причинная диаграмма представляет собой представленное в виде графа описание текущей ситуации или состояния системы или процесса. Граф — это совокупность вершин, изображаемых точками или окружностями, и соединяющих их дуг (ребер).
В соответствии с изложенным в работах [3, 4, 73] методе можно абстрагироваться от содержания этапов и полученную последовательность действий формально можно представить в виде графа. Граф - это множество вершин (изображаемых точками или окружностями) и рёбер или дуг, соединяющих вершины [23]. Дуги графа могут быть направленным (изображаются со стрелками) или ненаправленными (изображаются без стрелок). Важно то, что граф может быть использован для представления других математических моделей.
Причинная диаграмма реализует экспликативную функцию моделирования. Экспликация [61] - уточнение понятий и утверждений с помощью средств символической логики. Замена неясных, неточных понятий точными оберегает нас от ошибок в рассуждениях и служит средством более глубокого проникновения в содержание эксплицируемых понятий. Фактически экспликативная функция реализует переход от интуитивного, неясного представления о понятии к более ясному и четкому. Естественно, что у любого действия есть и негативная часть, то есть более точное понятия становится более бедным по содержанию.
Построение причинной диаграммы позволяет осуществить первичную структуризацию и формализацию исследуемого объекта или процесса.
В соответствии с результатами [3, 4, 73] на основе полученного причинного графа можно построить эквивалентную цепь Маркова. Это возможно на основе принципа эквивалентности причинности марковскому свойству (отсутствие последействия).
С математической точки зрения, цепь Маркова - это случайная последовательность целых положительных чисел, удовлетворяющих свойству то есть вероятности переходов между ними не зависят от предыстории процесса, а зависят только от номера объекта. Если теперь пронумеровать этапы технологического процесса и представить результат в виде графа, то каждому этапу будет соответствовать вершина, переходы между этапами будут изображаться дугами. Добавив вершины, соответствующие обобщённой ошибке и вершину, связанную с недостижением цели, то получим неэргодическую цепь Маркова. Свойство неэргодичность заключается в наличии поглощающих вершин, то есть вершин, из которых не выходят дуги.
Другое направление развития - это построение различного рода формализованных диаграмм. Отметим, что кибернетическую модель можно представить в виде функциональной модели по методике IDEFO [71], которую можно использовать для проектирования информационных систем. В соответствии с этой методикой сначала формируется контекстная диаграмма, на которой формулируется основная функция системы и указываются входные, выходные элементы, элементы, управляющие функцией и обеспечивающие механизмы.
Методика IDEFO представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель IDEFO отражает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Результатом применения методики является модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга.
Диаграммы - главные компоненты модели, все функции ИС и интерфейсы на них представлены как блоки и дуги. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а результаты выхода показаны с правой стороны. Механизм (человек или исполнитель), который осуществляет операцию, представляется дугой, входящей в блок снизу.
Построение функциональной модели начинается с представления всей системы в виде простейшего компонента - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. В дальнейшем контекстная диаграмма декомпозируется на ряд более детальных функций «нижележащего» уровня по иерархии вплоть до «элементарных» (нераскрываемых).
Используя перечисленные выше положения теории моделирования перейдём к разработке наиболее общей модели - концептуальной модели системы оказания лекарственной помощи.
Разработка резервов (неснижаемых запасов) ЛС и ИМН для оказания помощи поражённым с психической травмой в ЧС для различных уровней
Для обоснованного, количественного решения задач, связанных с формированием размещения и распределения резервов ЛС и ИМН предлагается использовать известные математические методы оптимизации. Примерная классификация математических задач оптимизации приведена на рис.3.2.
С математической точки зрения задача оптимизации сводится к поиску оптимального решения некоторой (заданной) функции, называемой целевой [141, 142]. Оптимальным считается нахождение максимума или минимума этой функции. Например, задача может быть записана таким образом:
f(x)- mm,xGX, (3.1)
где/- целевая функция; Х- допустимое множество значений х; любой элемент х є X - допустимая точка задачи (3.1).
Чаще всего множество X является конечномерным. Отметим, что чаще всего практические проблемы, связанные с управлением деятельностью людей, распределением разного рода ресурсов и аналогичные сводятся к задачам математического программирования (линейного или нелинейного). Для решения задач оптимизации размещения запасов ЛС и ИМН СМК рассматриваются возможные постановки таких задач.
Одна из возможных постановок задачи оптимизации - оптимизация размещения табельного оснащения в определённом (минимальном) количестве таких контейнеров. Она требует учёта геометрических размеров элементов табельного оснащения и решения задачи объёмной упаковки. Однако в настоящее время такие задачи не получили достаточно развитых и доступных методов решения. объём или масса каждого типоразмера ЛС и ИМН; Ъ, - ограничение на минимальное количество каждого типоразмера; а} - ограничение ёмкость контейнера (по объёму или по массе). Такую задачу можно свести к задаче минимизации количества контейнеров с учётом одного из параметров - объёма или массы компонентов табельного оснащения.
Ещё одна возможная постановка задачи оптимизации размещения заключается в обеспечении равномерной загрузки контейнеров для удобства работы с ними. Рассмотрим её более подробно. Введём переменные х\,х2,...,хп - количество каждого типоразмера, помещаемого в каждый контейнер. В этом случае целевая
функция будет иметь вид: - (х, х) — niin, где х-средний уровень заполнения контейнеров (по объёму или по массе). В этом случае возможна постановка задачи нелинейного математического программирования, а именно, сепарабель-ного программирования.
Функция /(х,,х2,...,хп) называется сепарабельной (разделимой), если она представляется в виде суммы п функций одной переменной f,{x{)j2{x2),...,fn(xn), т.е.
f{xvx2,...,xn) = fx(xx) + f2{x2) + ... + fn(xn). (3.3) При этом как целевая функция, так и функции ограничений являются сепа-рабельными. Рассмотрим методы приближенного решения задачи сепарабельного программирования, основанные на линейной аппроксимации функций и на симплекс-методе линейного программирования.
Функцию одной переменной f(x) можно аппроксимировать кусочно-линейной функцией с помощью методов частично-целочисленного программирования. Пусть требуется аппроксимировать функцию на интервале [а, Ь]. Обозначим через ак, к=\, 2, ..., К, k-ю точку разбиения интервала [а, Ь], причем сг=а\ а2 ... аК=Ь. Тогда функция f(x) аппроксимируется следующей кусочно-линейной функцией:
к к
1=1 k=l
где tu — неотрицательный весовой коэффициент, связанный с k-й точкой разбиения интервала. Весовые коэффициенты удовлетворяют условию
Іл = і- (3-5)
Методы частично-целочисленного программирования гарантируют корректность такой аппроксимации. В частности, аппроксимация является обоснованной в следующих случаях.
І.Если не больше двух весовых коэффициентов tk имеют положительные значения.
2.Если значение tk больше нуля, то положительным может оказаться лишь один из смежных весовых коэффициентов 4+1 ИЛИ Ґд_і.
Чтобы показать, как выполняются перечисленные условия, рассмотрим общую задачу сепарабельного программирования.
Максимизировать (минимизировать) Z/W. (3.6)
Эту задачу можно привести к задаче частично-целочисленного программирования следующим образом. Обозначим через АГ, число точек разбиения для /-й переменной х{, а через af-k-ю точку разбиения. Пусть / -весовой коэффициент,
ассоциируемый с к-й точкой разбиения для /-й переменной. Тогда эквивалентная задача частично-целочисленного программирования имеет вид: Максимизировать (или минимизировать)
В аппроксимирующей задаче переменными являются tf и yt . Данное
представление свидетельствует о том, что в принципе любая задача сепарабель-ного программирования может быть решена методами частично-целочисленного программирования. Трудность такого подхода к решению задачи связана с быстрым ростом числа ограничений при увеличении количества точек разбиения. В частности, проблематичной является вычислительная реализация процедуры, поскольку нет эффективных компьютерных программ для решения задач частично-целочисленного программирования большой размерности.
Для решения аппроксимирующей задачи можно использовать также обычный симплекс-метод, дополненный правилом ограниченного ввода в базис [3]. В этом случае игнорируются вспомогательные ограничения, содержащие у\. Согласно данному правилу, в базисе может находиться не более двух положительных весовых коэффициентов t). Более того, два коэффициента t\ могут быть положительными лишь тогда, когда они являются смежными. Таким образом, строгое условие оптимальности симплекс-метода только тогда используется для выбора переменной t\, подлежащей введению в число базисных, когда она удовлетворяет указанным выше требованиям. В противном случае анализ рзностей (z —tf) позволяет выбрать следующую переменную tf, которая может быть сделана базисной. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет выполнен критерий оптимальности или же установлена невозможность введения в базис новой переменной / без нарушения правила ограниченного ввода. В обоих случаях последняя симплексная таблица дает приближенное оптимальное решение исходной задачи.
Метод частично-целочисленного программирования позволяет найти глобальный экстремум аппроксимирующей задачи, тогда как симплекс-метод с учетом правила ограниченного ввода в базис может гарантировать нахождение лишь локального оптимума. Кроме того, приближенное решение, полученное любым из двух упомянутых методов, может быть недопустимым для исходной задачи, поскольку при решении аппроксимирующей задачи могут быть обнаружены дополнительные экстремальные точки, которые для исходной задачи экстремаль 93 ными не являются. Это зависит от точности линейной аппроксимации исходной задачи.
Для удобства хранения и перевозки табельного оснащения БСМП необходима оптимизация размещения его в типовых контейнерах по одному из критериев [37]: равномерное распределении по массе, минимизация суммарного объема и т.д..
Рассмотрим ограничения на общие объём и хмассу комплекта табельного оснащения бригады быстрого реагирования. Примем грузоподъёмность штатной машины равной М=600 кг. В качестве ограничений на объём для той же штатной машины примем величину V=2 м . Резерв должен находится в расфасованном виде и упакован в комплекты, удобные для перевозки, переноски, быстрой выдачи и использования. Кроме того, для удобства работы комплект необходимо разместить в несколько однотипных полупортативных контейнеров. Используемый размер контейнеров 40 50 60 даёт ёмкость 120 дм3 (т.е. литров). Кроме этого, желательно, чтобы масса контейнера не превышала 50 кг - для переноски двумя взрослыми людьми.
Разработан новый эвристический алгоритм решения этой задачи и реализация с использованием ядра математического пакета Matlab для решения исследовательских задач, который затем планируется перенести в самостоятельный продукт. Предполагается, что полученный продукт может использоваться для анализа существующих комплектов табельного оснащения бригад быстрого реагирования и запасов, находящихся в подчинении подразделений и формирований службы медицины катастроф территориального уровня.
В результате использования предложенного нового алгоритма решена задача оптимизации размещения комплекта БСМП психотерапевтического профиля. Расчет приведен в Приложении 12.
Для размещения комплекта ТО БСМП психотерапевтического профиля потребовалось 3 контейнера. Решение задачи показало, что степень заполнения контейнеров составляет не менее 80%, разброс загрузки 10-15%.
Для ведения, учёта и решения задач оптимизации комплектования была разработана программа для ЭВМ «Автоматизированная информационная система подготовки и оптимизации размещения комплектов табельного оснащения бригад специализированной медицинской помощи» Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ N2004612286, ФИПС, 2004 [87].
