一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法。该方法为：对医疗系统中的就诊流程进行建模；根据随机时间Petri网中各组成部分与医疗系统中的医疗任务映射关系，建立随机时间Petri网模型；对医疗系统进行分析，得到病人完成整个就诊流程的平均等待时间计算方法；根据随机时间Petri网的组成与各部分之间的关系，绘制系统类图；根据随机时间Petri网的特点，建立多服务器仿真算法；将不同的医生、护士、挂号人员和床位数量的方案进行仿真，得到不同方案下的病人平均等待时间，并分析得到合理的资源配置方案。本发明专利技术实现了对医疗系统中资源的合理、优化组合，提高了资源利用率，改善了病人的就医体验。

A simulation method of medical system based on stochastic time Petri net

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法
本专利技术涉及系统仿真
，特别是一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，对完善的医疗系统的需求也在逐步增长。目前我国的医疗系统还不够完善，病人看病主要集中在大城市大医院，而大医院存在的普遍问题就是“看病难”，病人为了获得更好的医疗服务，需要等待很长的时间，这既降低了对病情的救治效率，同时也对医院的运行造成了很大的影响。随机时间Petri网是一种图形化的系统仿真工具，用以对实际系统进行建模并仿真，以此来分析实际系统性能以及效果。目前传统的随机时间Petri网仿真，主要集中实现的是单服务器算法，但是，单服务器算法在解决仿真实际系统中的并行问题时，仅能解决多个任务同时对资源有需求的情况，针对同一个任务同时对资源有多次需求的情况并不能很好的进行仿真。因此，需要更加完善的多服务器算法，除了完成了单服务器算法的功能，更重要的是，在多服务器算法中，通过对随机时间Petri网中变迁发生方式的改变，实现对实际系统中的并行问题的解决。医疗系统中，经常会存在医疗资源需要共享的情况，在病人进入医院的高峰时段出现得非常频繁，资源的合理分配显得尤为重要。目前大多数基于随机时间Petri网的医疗系统仿真都着眼于利用单服务器算法解决多个任务对资源需求的并发情况，没有考虑利用多服务器解决同一个任务同时对同一个资源的需求这种并发情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够对医疗系统中的资源进行合理、优化组合，提高资源利用率，改善病人就医体验的基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法，包括以下步骤：步骤1、根据一种病情到医院就诊的流程，对其中涉及到的各项医疗任务进行建模；步骤2、根据随机时间Petri网的组成部分，将针对该种病情的医院就诊流程中的各项医疗任务分别映射到随机时间Petri网，建立随机时间Petri网模型；步骤3、通过对系统整体宏观分析，得到病人完成整个就诊流程的平均等待时间计算公式；步骤4、根据随机时间Petri网中各组成部分之间的关系，以及对随机时间Petri网中变迁的发生规则和记忆特性的分析，绘制出系统类图；步骤5、根据随机时间Petri网的特征及系统类图，建立多服务器仿真算法；步骤6、根据仿真系统的实际情况，给出医生、护士、挂号人员、病床数配置方案，并对每种方案进行仿真；步骤7、对仿真结果进行处理，得到统计性结果，并将结果放进MicrosoftExcel中进行处理，根据处理结果，得到合理优化的医疗资源配置方案。进一步地，步骤2所述的根据随机时间Petri网的组成部分，将针对该种病情的医院就诊流程中的各项医疗任务分别映射到随机时间Petri网，建立随机时间Petri网模型，具体如下：随机时间Petri网组成部分包括：库所、变迁、弧、令牌；将针对该种病情的医院就诊流程中的各项医疗任务分别映射到随机时间Petri网，令牌表示参与整个医疗流程的对象，即进入医院看病的病人；变迁表示整个医疗流程中的各项医疗任务；库所表示病人在进行两项医疗任务之间的衔接过程，即病人在进行医疗任务前的等待过程；弧表示库所与变迁之间的连接，将其余三个元素联系起来构建出医疗系统的随机时间Petri网模型。进一步地，步骤3所述的通过对系统整体宏观分析，得到病人完成整个就诊流程的平均等待时间的计算公式，具体如下：病人完成整个就诊流程的平均等待时间的计算公式为：w＝s-v式中，w为病人的平均等待时间，s为病人的平均逗留时间，v为病人的平均治疗时间，s和v的计算公式为：式中，N为在规定的仿真时间内进入医疗系统的病人数，i表示的是第i个进入医疗系统的病人，k表示的是第k个进入医疗系统的病人，bi为病人离开医疗系统的时间，ai为病人进入医疗系统的时间，bi根据系统中设定的全局时钟来记录，ai通过公示计算得到；ci为系统中仅有一个病人时，病人从进入系统到离开系统的时间间隔，由于系统中仅有一个病人，不会产生等待时间，因此ci记录的就是一个病人在系统中的治疗时间；式中，xk表示病人进入医院的时间间隔，根据给定的时间参数和分布方式计算得到。进一步地，步骤4中所述的系统类图，包括库所类、变迁类、弧类、令牌类、实现系统中的随机性的类、管理系统中资源的类以及构建随机时间Petri网的类。进一步地，步骤4所述的随机时间Petri网中变迁的发生规则，具体如下：(1)变迁的发生时间根据给定的时间参数及分布情况采取随机采样获得；(2)下一个发生的变迁根据模型中所有的变迁的发生时间确定；(3)模型中根据概率发生的变迁采用随机数确定概率后决定是否发生。进一步地，步骤5所述的多服务器仿真算法，具体如下：在多服务器随机时间Petri网中，变迁使能后令牌的移动分为两个步骤：(1)当变迁使能，将与之相连的输入库所中的令牌先移出；(2)等到变迁的发生时间减小为0时，向输出库所中移入令牌。进一步地，步骤6中所述的仿真系统的实际情况，病人根据泊松分布进入医院，将病人的平均到达间隔设定为：5min、10min、15min、20min、25min。进一步地，步骤6中所述的医生、护士、挂号人员和病床四种资源在仿真中是完全相同的，不存在个人能力水平差异；根据资源成本由高到低，按照医生-护士-挂号人员-病床的顺序，逐一确定资源的数量进行配置。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)通过采用多服务器的算法对医疗系统资源配置方案进行仿真，得到了给定的资源配置方案下病人的平均等待时间，通过对仿真结果的分析得到合理优化的医疗系统资源配置方案，提高了资源利用率，改善了病人的就医体验；(2)采用多服务器算法，实现对医疗系统中多种并行情况的仿真，使仿真结果更符合实际情况。附图说明图1为本专利技术基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例中针对阑尾炎在医院中的各项医疗任务的就诊流程图。图3为本专利技术实施例中针对阑尾炎的各项医疗任务的就诊流程构建的随机时间Petri网模型示意图。图4为本专利技术实施例中设计的基于随机时间Petri网的仿真算法对应的系统类图。图5为本专利技术实施例中在阑尾炎治疗中医生数量变化对病人平均等待时间影响示意图。图6为本专利技术实施例中阑尾炎治疗中护士数量变化对病人平均等待时间影响示意图。图7为本专利技术实施例中在阑尾炎治疗中挂号人员数量变化对病人平均等待时间影响示意图。图8为本专利技术实施例中在阑尾炎治疗中病床数量变化对病人平均等待时间影响示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。结合图1，一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、根据一种病情到医院就诊的流程，对其中涉及到的各项医疗任务进行建模；/n步骤2、根据随机时间Petri网的组成部分，将针对该种病情的医院就诊流程中的各项医疗任务分别映射到随机时间Petri网，建立随机时间Petri网模型；/n步骤3、通过对系统整体宏观分析，得到病人完成整个就诊流程的平均等待时间计算公式；/n步骤4、根据随机时间Petri网中各组成部分之间的关系，以及对随机时间Petri网中变迁的发生规则和记忆特性的分析，绘制出系统类图；/n步骤5、根据随机时间Petri网的特征及系统类图，建立多服务器仿真算法；/n步骤6、根据仿真系统的实际情况，给出医生、护士、挂号人员、病床数配置方案，并对每种方案进行仿真；/n步骤7、对仿真结果进行处理，得到统计性结果，并将结果放进MicrosoftExcel中进行处理，根据处理结果，得到合理优化的医疗资源配置方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据一种病情到医院就诊的流程，对其中涉及到的各项医疗任务进行建模；
步骤2、根据随机时间Petri网的组成部分，将针对该种病情的医院就诊流程中的各项医疗任务分别映射到随机时间Petri网，建立随机时间Petri网模型；
步骤3、通过对系统整体宏观分析，得到病人完成整个就诊流程的平均等待时间计算公式；
步骤4、根据随机时间Petri网中各组成部分之间的关系，以及对随机时间Petri网中变迁的发生规则和记忆特性的分析，绘制出系统类图；
步骤5、根据随机时间Petri网的特征及系统类图，建立多服务器仿真算法；
步骤6、根据仿真系统的实际情况，给出医生、护士、挂号人员、病床数配置方案，并对每种方案进行仿真；
步骤7、对仿真结果进行处理，得到统计性结果，并将结果放进MicrosoftExcel中进行处理，根据处理结果，得到合理优化的医疗资源配置方案。


2.根据权利要求1所述的基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法，其特征在于，步骤2所述的根据随机时间Petri网的组成部分，将针对该种病情的医院就诊流程中的各项医疗任务分别映射到随机时间Petri网，建立随机时间Petri网模型，具体如下：
随机时间Petri网组成部分包括：库所、变迁、弧、令牌；将针对该种病情的医院就诊流程中的各项医疗任务分别映射到随机时间Petri网，令牌表示参与整个医疗流程的对象，即进入医院看病的病人；变迁表示整个医疗流程中的各项医疗任务；库所表示病人在进行两项医疗任务之间的衔接过程，即病人在进行医疗任务前的等待过程；弧表示库所与变迁之间的连接，将其余三个元素联系起来构建出医疗系统的随机时间Petri网模型。


3.根据权利要求1所述的基于随机时间Petri网的医疗系统仿真方法，其特征在于，步骤3所述的通过对系统整体宏观分析，得到病人完成整个就诊流程的平均等待时间的计算公式，具体如下：
病人完成整个就诊流程的平均等待时间的计算公式为：
w＝s-v
式中，w为病人的平均等待时间，s为病人的平均逗留时间，v为病人的平均治疗时间，s和v的计算公式为：






式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佳妮，王军，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32