GESUNDHEITSMANAGEMENT III Teil 3 Prof. Dr. Steffen Fleßa Lst GESUNDHEITSMANAGEMENT III Teil 3 Prof. Dr. Steffen Fleßa Lst. für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Gesundheitsmanagement Universität Greifswald

Gliederung 3 Logistik 3.1.1 Materialbedarfsplanung 1 Outputfaktoren 2 Betriebskybernetik 3 Logistik 3.1 Materialwirtschaft und Lagerhaltung 3.1.1 Materialbedarfsplanung 3.1.2 Lagerhaltungsmodelle 3.2 Transportplanung 3.2.1 Grundlagen 3.2.2 Optimierung 3.3 Standortprobleme

3 Logistik: Überblick Definition: Bereitstellung von Gütern und Informationen Teilgebiete: Beschaffungslogistik Interne Logistik Absatz- bzw. Distributionslogistik Entsorgungslogistik Einteilung nach Logistikobjekten: Güterlogistik, Personenlogistik, Informations- u. Kommunikationslogistik Logistik als Querschnittsfunktion

Logistik Kriterien: 3 Rs (6 Rs) Abgrenzung: rechtzeitig in den benötigten Mengen in der benötigten Qualität am richtigen Ort in der richtigen Zusammenstellung unter Beachtung aller Vorschriften 3 Rs (6 Rs) Abgrenzung: Materiallogistik: Bereitstellung von Produktionsfaktoren Materialwirtschaft: = Materiallogistik + vertragliche Aspekte des Einkaufs Supply Chain: komplette Wertschöpfungskette, bestehend aus Beschaffungs-, Produktions-, Lager- und Transportaktivitäten Supply Chain Management: Koordination aller an der Supply Chain beteiligten Prozesse auf die Erfüllung der Kundenanforderungen hin Versorgung Entsorgung

Unternehmenslogistik (Disziplinen) Materiallogistik: Beschaffungslogistik: Sicherstellung einer mengen-, termin- u. qualitätsgerechten Materialversorgung Produktionslogistik: Planung, Steuerung u. Kontrolle des Güterflusses zw. Wareneingang, Fertigung u. Versand Distributionslogistik: Planung u. Steuerung der Verteilung der Endprodukte an die Abnehmer Entsorgungslogistik: Aufgaben und Prozesse der Abfallentsorgung in allen Stationen der Logistikkette Transport- und Verkehrslogistik: Reine Beförderung von Gütern

Logistik im Krankenhaus Krankenhauslogistik ist eine Variante der Unternehmenslogistik Versorgung Bereitstellung von Personal, Medikamente, Räume, Geräte, und Informationen zur Durchführung und Aufrechterhaltung des medizinischen Betriebes Elemente Einkauf Lagerhaltung Externer Transport Interner Transport Informationswirtschaft Patiententransport Rettungswesen Krankentransport ins Krankenhaus Interner Patiententransport Entlassungs- und Verlegungstransport Entsorgung des Krankenhausbetriebes Beseitigung bzw. Aufbereitung von Abfällen

Aufgabenbereiche der Krankenhauslogistik Beschaffung & Einkauf inner- betriebliche Transporte Lagerlogistik Informations- logistik

Beschaffung & Einkauf Strategische Aufgaben Operative Aufgaben Lieferantenauswahl, -pflege, -bewertung Produktauswahl, -bewertung Verhandlung von Kaufverträgen und Konditionen Operative Aufgaben Bestellung von Material Arzneimittel ärztliches und pflegerisches Verbrauchsmaterial Verbrauchsmaterial für Funktionsstellen (Röntgen, Labor, EKG, usw.) Lebensmittel, Bürobedarf ...

Beschaffung & Einkauf

Kernprobleme der Beschaffung & des Einkaufs Gewachsene Strukturen – teilweise unorganisiert Zentralisierung / Dezentralisierung der Einkaufsentscheidungen Schwachstellen: hoher Bestellaufwand keine Bündelung von Bestellungen sehr großes Artikelspektrum, viele davon in geringen Stückzahlen geringe Standardisierung des Artikelsortiments keine mittel- bis langfristige Beschaffungsplanung, keine Einkaufsstrategien

Lagerlogistik Warenannahme und Eingangskontrolle Lagerung und Kommissionierung Bedarfsermittlung Bestandsmanagement Vorratshaltung

Lagerlogistik

Kernprobleme der Lagerlogistik Zentrallager und viele Lagerräume verteilt auf dem Gelände bzw. in den Gebäuden interne Lagerorte ungeplant, mit dem Bedarf gewachsen Schwachstellen: überhöhte Bestände in Zentral- & Stationslagern  hohe Kapitalbindung und Lagerkapazität hoher Schwund durch Verfall  Entsorgungs- und Materialkosten fehlende Bestands- und Bestellmengen undurchschaubare Kostenzuordnung Belastung des Pflegepersonals durch artfremde Tätigkeiten

Innerbetriebliche Transporte Belieferung der Bedarfsstellen mit unterschiedlichen Lieferfrequenzen Hol- und Bringdienst ärztliches und pflegerisches Ver-brauchsmaterial Bluttransporte Laborproben reparierte Geräte Ver- & Entsorgung Speisen Wäsche Betten Abfall Fahrdienst (Transport von Patienten) intern innerhalb der Gebäude zwischen Gebäuden innerhalb des KH-Campus extern zu ausgelagerten Stationen zwischen Standorten

Innerbetriebliche Transporte

Kernprobleme der innerbetrieblichen Transporte unzureichende Bündelung von Transportaufträgen unüberschaubare Zahl an Transportvorgängen Vielzahl an Sonder- und Leerfahrten Leer-, Warte- und Stillstandzeiten Infrastrukturengpässe (z.B. Aufzüge, keine automatischen Türen) Behinderungen der Transportwege

Informationslogistik Abwicklung der Informationsflüsse innerhalb des Krankenhauses Kommunikation zwischen Bedarfsstellen, Läger, Einkauf, ... EDV-Unterstützung: Daten in standardisierter Form sammeln Informationen jederzeit und von überall verfügbar machen Beispiele: Krankenhausinformationssystem (KIS) Materialwirtschaftssystem

Kernprobleme der Informationslogistik vorwiegend gute Ausstattung mit Computern, jedoch werden viele Vorgänge noch in Papierform erfasst bzw. durchgeführt Vielzahl verschiedener Informationssysteme / Module im Einsatz EDV-Systeme bieten keine Planungs- bzw. Entscheidungsunterstützung: keine Möglichkeiten zur Prozessoptimierung keine Erschließung von Einsparpotentialen

Integration von logistischen Prozessen Transport- dienst OP- Management Material- versorgung Personal- einsatz- planung

wenn … nicht funktioniert … Stillstands- und Wartezeiten im OP Transport- dienst OP- Management Material- versorgung Personal- einsatz- planung

Grundproblem: Integration von logistischen Prozessen Stillstands- und Wartezeiten im OP Transport- dienst OP- Management Material- versorgung Personal- einsatz- planung Wartezeiten für Patienten & Überstunden für das OP-Personal

Grundproblem: Integration von logistischen Prozessen Stillstands- und Wartezeiten im OP Stillstands- und Wartezeiten im OP Transport- dienst OP- Management Material- versorgung Personal- einsatz- planung Wartezeiten für Patienten & Überstunden für das OP-Personal

Grundproblem: Integration von logistischen Prozessen Stillstands- und Wartezeiten im OP Stillstands- und Wartezeiten im OP Transport- dienst OP- Management Material- versorgung Personal- einsatz- planung Wartezeiten für Patienten & Überstunden für das OP-Personal Verfügbarkeitsprobleme von Personal im OP

Gründe für mangelhafte Integration unzureichende EDV-Unterstützung Insellösungen, keine Schnittstellen keine Vernetzung der Prozesse & Prozessbeteiligten mangelhafte Kommunikation fehlende Koordination der Stationen, Funktionsbereiche untereinander keine Transparenz Dominoeffekt: wenn einmal etwas schief läuft, gehen alle nachgelagerten Prozesse auch schief

3.1 Materialwirtschaft und Lagerhaltung Überblick: Feststellung des Bedarfs Einholung von Angeboten Produktentscheidung Vertragsabschluss Lieferung Wareneingangskontrolle Interne Logistik, „Auf Lager nehmen“ Lagerung Verbrauch, ggf. Entsorgung

Feststellung des Bedarfs Primäre Aufgabe der betriebswirtschaftlichen Modelle Teilaufgaben: Ermittlung der optimalen Bestellmenge Ermittlung des optimalen Bestellzeitpunktes Ermittlung der Dringlichkeit der Bestellung Ermittlung der Substitutionsprodukte Ermittlung von Preisobergrenzen Ermittlung der Sensitivität des Produktionsprozesses bei Engpässen in der Versorgung mit diesem Gut EDV-gestützte Lagermengenüberwachung

Einholung von Angeboten Langfristige Händlerbindung vs. individuelle Entscheidung Tendenz 1995: Preisminimierung; pro Auftrag neuer Händler möglich Tendenz 2005: Qualitätsmaximierung; langfristige Händlerbindung „Arbeit am Lieferanten“ Preisreduktion, Bonus, Zahlungskonditionen Lieferzeiten, Qualität Unterstützung bei Analysen elektronischer Einkauf EDV-gestützte Bestellung Problem der Bar-Codes auf Kleinpackungen

E-Commerce Traditionelle Bestellung: Nachteile: Lösung: E-Commerce 80 % per Fax 18 % per Telefon 2 % persönlich Nachteile: Zeitaufwendig Kostenintensiv Unsicher (z. B. menschliche Fehler) Geringe Transparenz der Anbieter und Kondititionen Lösung: E-Commerce Inhalt: Elektronische Abwicklung aller zum Einkauf gehörigen Prozesse

E-Commerce Anwendungsfelder: Komponenten Ziele Consumer to Consumer (C2C) Business to Business (B2B) Krankenhaus kauft Pharmazeutika auf Internet-Plattform Business to Consumer (B2C) Komponenten E-Procurement Lösungen zur elektronischen, papierlosen, zentralen oder dezentralen Bestellung von Produkten E-Marketplace Darstellung der Produkte von verschiedenen Anbietern, Vergleichbarkeit von Angeboten E-Transaction Übermittlung von Anfragen, Bestellungen, Lieferscheinen, Rechnungen und Zahlungen Ziele Reduktion der Einkaufspreise Reduktion der Bestellkosten Transparenz (z. B. der Qualität) Schnelle und sichere Beschaffung

E-Commerce Bewertung: Zahlreiche Firmen des E-Commerce werden innerhalb weniger Jahre insolvent. Euphorie ist verflogen, z. B. schlechte Qualität bei internationalem Einkauf Kosteneinsparung fraglich: E-Procurement geht auch nicht automatisch Plattformübergreifende Standards fehlen noch

Produktentscheidung Produktentscheidung Einflussfaktor Preis (inkl. Rabatte und Skonti) Einflussfaktor Service Einflussfaktor Verfügbarkeit Einflussfaktor Verbundbestellung Kosten pro Bestellung Therapiemodule, „Sets and Kits“ abnehmende Tendenz Standardisierung Pay-per-Use z. B. Zentrallabor, Instrumentennutzung in der Chirurgie, Einsatz von Beatmungsgeräten (Instrument + Verbrauchsmaterial)

3.1.1 Materialbedarfsplanung ABC-Analyse: Aufteilung aller Materialien hinsichtlich ihres relativen Wertes in die Kategorien: A-Güter: hoher wertmäßiger Verbrauch hoher Preis und / oder hohe Menge B-Güter: wertmäßiger Verbrauch im mittleren Bereich C-Güter: wertmäßiger Verbrauch gering Normale Einteilung: 15 % der Artikel machen 80 % des Gesamtverbrauchswertes aus: A-Güter 35 % der Gesamtmenge hat einen Gesamtverbrauchswert von 15 %: B-Güter 50 % der Gesamtmenge hat einne Gesamtverbrauchswert von 5 %

ABC-Analyse

Beispiel Ein Krankenhaus kauft regelmäßig folgende Produkte: Menge/Jahr Preis/Stück [Euro] XA 10.000 0,01 Ein Krankenhaus kauft regelmäßig folgende Produkte: XB 5.000 0,03 XC 12.000 0,02 XD 2.000 0,03 XE 3.000 0,50 XF 1.000 12,-- XG 500 8,-- Aufgabe: Auf welche Produkte sollte sich ein Kostenmanager spezialisieren? XH 20.000 0,15 XI 3.000 2,-- XJ 2.000 1,-- XK 3.000 0,15 XL 15.000 0,01 XM 200 7,-- XN 400 12,-- XO 5.000 2,-- XP 2.000 3,--

XYZ-Analyse Aufteilung bzgl. ihres Bedarfsverlaufs X-Güter: regelmäßiger, nahezu konstanter (schwankungsloser) Bedarfsverlauf z. B. Schmerzmittel Y-Güter: trendmäßig steigender oder fallender oder saisonal schwankender Bedarf z. B. Grippemittel Z-Güter: äußerst unregelmäßiger Bedarf z. B. Medikamente für Bluter

Methoden der Bedarfsermittlung Verbrauchsorientierte Methoden Ausgangslage: Verbrauch der letzten Periode(n) Prognosemodelle: Regressionsrechnung (Ökonometrie) Gleitende Durchschnitte Zeitreihenanalyse (e.g. saisonale Bereinigung) Programmorientierte Methoden Ausgangslage: Produktionsprogramm der zukünftigen Periode(n)

3.1.2 Lagerhaltungsmodelle Überblick: Lagerbestandsverläufe Modelle Harris-Andler Wagner-Whitin LP

Klassischer Lagerbestandsverlauf Losgröße: q Permanenter Abgang der Rate r Unendlich hohe Zugangsgeschwindigkeit Keine Fehlmengen Kein Sicherheitsbestand

Lagerbestandsverlauf mit Sicherheitsbestand Unendlich hohe Zugangsgeschwindigkeit Sicherheitsbestand Losgröße: q Permanenter Abgang der Rate r

Lagerbestandsverlauf mit Fehlmengen Losgröße: q Permanenter Abgang der Rate r Unendlich hohe Zugangsgeschwindigkeit Fehlmengen zugelassen

Lagerbestandsverlauf im Sachgüterbereich Losgröße: q Permanenter Abgang der Rate r Endlich hohe Zugangsgeschw. Keine Fehlmengen Kein Sicherheitsbestand

Klassischer Lagerbestandsverlauf mit stochastischer Abgangsrate Losgröße: q Abgang mit zufallsbedingter Rate r Unendlich hohe Zugangsgeschw. Keine Fehlmengen Kein Sicherheitsbestand

Modell von Harris und Andler Ziel: Ermittlung der optimalen Losgröße (Economic Ordering Quantity, EOQ) für das klassische Losgrößenmodell Modellannahmen: Deterministisches, kontinuierliches Modell Durchgehende Bestandsüberprüfung Ein Produkt Ein Lager Fixe Bestellmengen Keine Fehlmengen erlaubt Wiederbeschaffungszeit = 0 Bestände werden ohne Verzug sofort wieder aufgefüllt

Modell von Harris und Andler

Bestellkosten Bestellkosten = Bestellkostensatz (CB) * Anzahl der Bestellungen im Jahr Es gilt: tan()=r=q/T, d.h. T=q/r Anzahl der Bestellungen pro Periode: 1/T = r/q  Bestellkosten =

Lagerkosten Lagerkosten = Lagerkostensatz (CL) * durchschnittliche Lagermenge Durchschnittliche Lagermenge = q/2 Lagerkosten =

Lagerhaltungskosten Lagerhaltungskosten = Lagerkosten + Bestellkosten Gesucht: Gesamtkostenminimum

Optimierung

Minimalkosten

Kostenverläufe

Arbeitsaufgabe Ein Krankenhaus verbraucht jedes Jahr 100.000 Mullbinden eines bestimmten Typs. Der Lieferant verlangt 250 Euro pro Anlieferungsvorgang. Gleichzeitig kostet die Lagerung jeder Binde 1 Euro pro Jahr an Zinsen und Verwaltungskosten. Wie hoch sind die Lagerhaltungskosten, wenn alle Binden auf einmal bestellt werden? Wie hoch sind die Lagerhaltungskosten, wenn jeden Monat bestellt wird? Wie viele Binden sollten auf einmal bestellt werden? Welche zusätzlichen Restriktionen sollte das Modell berücksichtigen?

Organisation der Lagerhaltung Lagerarten: Zentrallager Dezentrales Lager Bedarfsstellenlager Stufigkeit des Lagersystems (ein- oder mehrstufig)

Zentralisierung von Lagerhaltung Voraussetzungen: Zentralisierungsfähige Produkte kein medizinischer Sachverstand erforderlich Zentralisierungswürdige Produkte Zentraleinkauf wirtschaftlich Beispiel: Zentralapotheke versus Teilapotheken auf den Stationen

Kostenvergleich zentral vs. dezentral Modell: n Krankenhäuser sollen eine Einkaufszentrale bilden Vereinfachende Annahme: Bestell- und Lagerkostensätze verändern sich nicht.

Zentrale Lagerhaltung - Vorteile Bessere Übersicht über den Artikelbestand Nutzung moderner EDV-Systeme Professionelle und zeitnahe Erfassung der Zu- und Abgänge Niedrigere Lagerhaltungskosten Niedrigere Lagerbestände nötig (gemeinsamer Sicherheitsbestand) Weniger Bestellvorgänge durch Bündeleffekte(Verbundbestellung) Nutzung automatisierter Lager-, Transport- und Handhabungstechniken Rationelle Flächen- bzw. Raumnutzung Entlastung von Lagermitarbeiter von schwerer körperlicher u./o. gesundheitsgefährdender Tätigkeiten Reduzierung der Belastung von Fachpersonal mit artfremden logistischen Tätigkeiten (Bedarfsstellenlogistik) Nutzung von Synergieeffekten durch eine Zentralisierung der Abläufe

Zentrale Lagerhaltung - Nachteile Erhöhung der Transportstrecken zwischen Lager- und Verbrauchsort Längere Zugriffszeiten Geringe Transparenz bzgl. des tatsächlich verfügbaren Materials

Lösung: Zweistufige Lagersysteme Zentrallager + dezentrale Lager auf den Stationen und Funktionsbereichen (bedarfsstellengebundene Handlager oder bedarfsstellenungebundene Lager für mehrere Handlager) oder Mehrere größere dezentrale Lager + Handlager auf den Stationen und Funktionsbereichen Problem: durch zusätzliche Lagerstufe Unterbrechung des Materialflusses und Zusätzliche Sicherheitsbestände Organisation der Warenannahme hängt von Organisation der Lagerhaltung ab

Wagner-Whitin Annahmen: Diskretes Lagerhaltungsmodell: Abgänge sind nicht stetig Diskrete Bestellzeitpunkt Keine Fehlmengen Variable Einkaufsmengen Grundmodell: keine Lieferzeit, momentaner Zugang Deterministisches Modell

Lagerbestandsverlauf

Lösung: Dynamische Programmierung Prinzip: Entscheidungsbaum Vollenumeration Teilenumeration Dynamische Programmierung komme aus zulässiger, aber unvollständiger Lösung entwickle weitere, immer vollständigere Lösungen Suboptimale Lösungen werden auf dem Entwicklungspfad ausgeschlossen Branch-and-Bound Komme aus der unzulässigen, aber vollständigen Lösung Füge Bedingungen hinzu, bis zulässige Lösung erreicht ist

Lösung eines typischen Wagner-Whitin (Beispiel) CB 100 CL 1 Periode 1 2 3 4 5 Nach-frage 50 80 30 40 20

Hinrechnung in/für 1 2 3 4 5 N 50 80 30 40 20

Hinrechnung in/für 1 2 3 4 5 100 N 50 80 30 40 20 Wenn in Periode 1 für Periode 1 bestellt wird (50 Stück), fallen Bestellkosten von 100 Euro an, jedoch keine Lagerkosten

Hinrechnung Wenn in Periode 1 für Periode 1 und 2 bestellt wird (130 Stück), fallen Bestellkosten von 100 Euro und Lagerkosten von 80 Euro (80 Stück eine Periode) an in/für 1 2 3 4 5 100 180 200 N 50 80 30 40 20 Wenn in Periode 1 für Periode 1 (50 Stück) und in Periode 2 für Periode 2 (80 Stück) bestellt wird, fallen Bestellkosten von 200 Euro an, jedoch keine Lagerkosten

Wenn in Periode 1 für Periode 1,2 und 3 bestellt wird (160 Stück), fallen Bestellkosten von 100 Euro und Lagerkosten von 140 Euro (80 Stück eine Periode und 30 Stück für zwei Perioden) an Hinrechnung in/für 1 2 3 4 5 100 180 240 200 N 50 80 30 40 20

Hinrechnung in/für 1 2 3 4 5 100 180 240 200 230 N 50 80 30 40 20 Wenn in Periode 1 für Periode 1 (50 Stück) und in Periode 2 für Periode 2 und 3 bestellt wird (110 Stück), fallen Bestellkosten von 200 Euro und Lagerkosten von 30 Euro (30 Stück eine Periode) an

Es wäre unlogisch, in Periode 1,2,3 zu bestellen. Hinrechnung in/für 1 2 3 4 5 100 180 240 200 230 280 N 50 80 30 40 20 Wenn in Periode 1 für Periode 1 und Periode 2 bestellt wird (130 Stück) und in Periode 3 für Periode 3, fallen Bestellkosten von 200 Euro und Lagerkosten von 80 Euro (80 Stück eine Periode) an

240>230: Ab hier kann nichts niedrigeres mehr kommen! Hinrechnung in/für 1 2 3 4 5 100 180 240 200 230 280 N 50 80 30 40 20

Hinrechnung in/für 1 2 3 4 5 100 180 240 200 230 310 370 280 320 360 330 350 410 N 50 80 30 40 20

Rückrechnung in/für 1 2 3 4 5 100 180 240 200 230 310 370 280 320 360 330 350 410 N 50 80 30 40 20

Ergebnis Bestellperiode 1 2 4 Nachfrage von Periode 2,3 4,5 Losgröße 50 110 60

Lösung mit LP Verweis auf weiterführende betriebswirtschaftliche Literatur, z.B. Domschke, Scholl: Einführung in die Betriebswirtschaftslehre, S. 162 ff.

Erweiterungen Fehlmengen Verbundbestellungen

3.2 Transportplanung 3.2.1 Grundlagen Materialtransporte Speisen (33%) Wäsche (30%) Müll (16%) Apothekengut (4%) Sonstiges: Sterilgut, Röntgenkassetten, Laborproben, Akten, Disketten, … Transporte von Menschen Patienten Mitarbeiter Leichen

Materialtransporte: Transportsysteme Schiebedienste Großbehälter (Container) Fahrerloses Transportsystem (FTS) Elektrohängebahn (EHB) Kleinbehälter Kleingut-Förderanlage (KFA) (insb. Kleinlastenaufzug) Rohrpostanlage Transport- bzw. Verteilbänder Fahrzeuge (Kranken-, Rettungswagen)

Transportsysteme Fahrerlose Transportsysteme  Möglichkeit ständig ändernder Routen Elektrohängebahn  feste Route

Transportsysteme Kleingüterförderanlage  Transport auf festen Routen. Max. 20 kg Rohrpostanlage Transport auf festen Routen. Max. 5 kg, 8 m/s Bsp.: Schnellschnittdiagnostik

Anforderungen an Patiententransporte Fachkenntnisse des Begleiters Ziwi, Pflegehilfskraft, Pflegekraft, Rettungssanitäter Wartezeiten Notfalltransport, Schwerstkrankentransport, „normale Patienten“ Infektiosität Kombinierbarkeit mit anderen Transporten Reinigung / Sterilisierung des Fahrzeuges Kernzeit oder Randzeiten

Traditionelle Transportplanung (Patiententransporte) Anmeldung eines Transportauftrags telefonisch per e-Mail Hauspost Angaben: Ausgangs- und Zielort gewünschte Abhol- oder Ankunftszeit (Zeitfenster) Priorität (z.B. Notfall) Transportart (z.B. liegend, sitzend, gehend) Hilfsmittel und Geräte (z.B. Rollstuhl, EKG) Begleitung (z.B. Arzt) Infektionsrisiko Planung: Echtzeitplanung (durch Notfälle) Ständige Revision der Planung bei jedem Auftragseingang

Disposition von Transportaufträgen (Patiententransporte) Disposition der Leitstelle: Vergabe von Aufträgen an Transporteure bzw. Transportteams Bestimmung der Reihenfolge der Abhol- und Zielorte Terminierung der Fahrten Ziele der Disposition Minimierung der Wegezeiten und Transportkosten Maximierung der Ressourcennutzung Maximierung der Servicequalität: Abholung / Ablieferung der Patienten gemäß gewünschter Zeiten Transportdauer für jeden Patient unterhalb eines vorgegebenen Zeitlimits  teilweise konkurrierende Ziele

Nebenbedingungen (Patiententransporte) Anforderungen der einzelnen Aufträge gewünschtes Zeitfenster benötigtes Hilfsmittel (Fahrzeug mit Hebebühne, ...) maximale Fahrzeit Fuhrpark an Transportmitteln mit unterschiedlichen Ausstattungen (Geräte) Kapazitäten (z.B. für Betten, Rollstühle) Transportmitarbeiter mit unterschiedlichen Qualifikationen Dienstzeiten, Pausen Einzeltransporte für infektiöse Patienten mit anschließender Desinfektion und anschließendem Stillstand des Fahrzeugs Alternative Ein- und Ausgänge in Gebäuden

Weitere Merkmale (Patiententransporte) Nur kurzfristige Planung der Transporte möglich: viele Transportaufträge sind vorab gar nicht bekannt, z.B. in manchen Krankenhäusern weniger als 25% Voranmeldungen Hohe Flexibilität der Planung wird verlangt: Auftreten unvorhersehbarer Ereignisse, z.B. Notfälle, längere Behandlungsdauer eines Patienten, Stornierung eines Auftrags, ... Ausfall von Ressourcen, z.B. Transporteur, Fahrzeug Folge: EDV- und Modellunterstützung dringend notwendig

Manuelle Disposition Eine Station oder Funktionsabteilung meldet einen erforderlichen Patiententransport an die Leitstelle. Die Leitstelle erfasst die Auftragsdaten. Die Auftragsvergabe an Mitarbeiter des Transportdienstes erfolgt normalerweise nach der FIFO - Methode (First-In, First-Out). Notfälle werden gesondert behandelt. Der Transportmitarbeiter führt einen oder mehrere Aufträge durch und meldet sich anschließend bei der Leitstelle zurück.

Manuelle Disposition Nachteile: verspätete Transporte / geringe Zuverlässigkeit unerwünschte Patientenwartezeiten und Stillstandzeiten vorhandene Ressourcen werden nicht ausgeschöpft ungleichmäßige Auslastung der Transportmitarbeiter und Transportmittel negative Auswirkungen auf die effiziente Planung aller nachgelagerten Bereiche (z.B. OP-Planung)

Planungsunterstützung Traditionell: per Hand, Steckkarten EDV-Unterstützung Einheitliches Anmeldeformular Automatische Überprüfung der Datenkonsistenz Aktualisierung der Transportdaten jederzeit möglich Dokumentation aller Transporte Recherchen und Statistikauswertungen „auf Knopf-druck“

Optimierung Algorithmen nutzen Wissen in Datenbasis (Wegezeiten, Kapazitäten der verfügbaren Transportmittel, ...) Automatische Disposition der Transportaufträge in Echtzeit Automatische Reaktion / Umplanung nach jeder Situationsänderung (z.B. neuer bzw. geänderter Auftrag, Meldungen der Transporteure über Status ihrer Aufträge, ...) Steuerung verschiedener Optimierungsziele: Verringerung der Patientenwartezeiten und somit Maximierung der Servicequalität Verringerung der Transportzeiten und somit Minimierung der Fahrkosten Eingriffsmöglichkeit des Disponenten bleibt erhalten

Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit Leitstelle A Z A A Z Z A A Z A Abholort Z Zielort

Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit Entscheidungen: Auftragsbündelung  welches Fahrzeug übernimmt welchen Auftrag? A A Z A Z Z Leitstelle A Z A A Z Z A A Z A Abholort Z Zielort

Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit Entscheidungen Auftragsbündelung Tourenbildung  In welcher Reihenfolge werden die Aufträge abgearbeitet bzw. die Abhol- und Zielorte angefahren? A A Z A Z Z Leitstelle A Z A A Z Z A A Z A Abholort Z Zielort

Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit 8:20 9:155 8:15 A Z 9:05 Z 8:15 Entscheidungen Auftragsbündelung Tourenbildung Terminierung der Fahrten  Zeitpunkte, an denen ein bestimmter Auftrag abgearbeitet wird 8:55 8:55 A A Z A Z Z 8:10 8:35 Leitstelle A 8:05 Z 9:45 8:25 A A 8:05 9:05 8:35 Z Z A A 8:40 Z 9:15 9:00 A Abholort Z Zielort

http://www.opti-trans.com

Beispiel: Opti-Trans Reduktion der Patientenwarte-zeit um 26 % ohne Optimierung Reduktion der Patientenwarte-zeit um 26 % Beispiel: Opti-Trans mit Optimierung

Beispiel: Frauenhofer Tourenplanung ohne Optimierung Reduktion der maximalen Patientenwarte-zeit um 37 % Beispiel: Frauenhofer Tourenplanung mit Optimierung

Systemintegration und Kommunikation Kommunikation zwischen Transporteuren und Leitstelle KIS Patientenstammdaten (Name, Alter,...) Transport- dienst Dienstplan Dienstzeiten der Transportmitarbeiter Vergabe von Aufträgen Statusmeldungen der Aufträge Erfassung von Leistungszeiten Echtzeit-Ortsinformation

3.2.2 Optimierung Überblick: Transportproblem Umladeproblem Kürzeste Wege Travelling-Salesman-Problem Tourenplanung

Transportproblem Problem: Güter sind aus m Standorten in n Abnahmepunkte zu transportieren.

Transportproblem Bestandsmengen, Bedarfsmengen

Transportproblem Transportkosten

Transportmethode von/nach 3 4 5 bi 1 2 dj

Transportmethode: Mengen von/nach 3 4 5 bi 1 200 2 400 dj 100 300 600=600 Bestand = Bedarf

Transportmethode: Kosten von/nach 3 4 5 bi 1 200 2 400 dj 100 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3

Transportmethode: Nord-West-Eckenregel von/nach 3 4 5 bi 1 100 200 2 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Schritt 1: Maximal mögliche Menge, die von 1 nach 3 transportiert werden kann

Transportmethode: Nord-West-Eckenregel von/nach 3 4 5 bi 1 100 200 2 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Empfangsknoten 3 ist befriedigt

Transportmethode: Nord-West-Eckenregel von/nach 3 4 5 bi 1 100 200 2 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Zeile fertig machen: maximal 100 noch versendbar

Transportmethode: Nord-West-Eckenregel von/nach 3 4 5 bi 1 100 200 2 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Quelle 1 ist leer

Transportmethode: Nord-West-Eckenregel von/nach 3 4 5 bi 1 100 200 2 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Empfangsknoten 4 fertig machen

Transportmethode: Basislösung von/nach 3 4 5 bi 1 100 200 2 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Empfangsknoten 5 fertig machen

Transportmethode: Optimierung von/nach 3 4 5 bi 1 100 200 2 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Einsparung im Rundlauf: -2+1-2+1=-2, d.h. es rentiert sich, eine Einheit weniger von 1 nach 3 zu schicken.

Transportmethode: Optimierung von/nach 3 4 5 bi 1 200 2 100 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Maximal 100 Einheiten können statt von 1 nach 3 von 2 nach 3 geschickt werden. Dafür müssen 100 weniger von 2 nach 4 und 100 mehr von 1 nach 4 geschickt werden.

Transportmethode: Optimierung von/nach 3 4 5 bi 1 200 2 100 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Einsparung im Rundlauf: -1+5-3+2=3, d.h. es rentiert sich nicht!

Transportmethode: Optimierung von/nach 3 4 5 bi 1 200 2 100 400 dj 300 600=600 c13=2 c14=1 c15=5 c23=1 c24=2 c25=3 Es gibt tatsächlich keinen Zyklus, der die Kosten reduziert: Optimum! Transportkosten = 200+100+200+600=1100

Grundmodell: LP Vorteil: natürliche Ganzzahligkeit

Fiktiver Anbieter und Nachfrager Falls die Summe der Lagerbestände kleiner oder größer ist als die Summe der nachgefragten Güter, können fiktive Anbieter oder Nachfrager aufgenommen werden

Umladeproblem Problem: Güter sind aus m Standorten in n Abnahmepunkte zu transportieren. Güter können an jedem Knoten umgeladen werden

LP

Kürzeste Wege Gegeben: Wegenetz, Wegelängen Gesucht: Kürzester Weg von Knoten 1 nach Knoten n Lösung: in der Regel nur über Heuristiken

LP

Kürzeste Zahl von Strecken LP wie vorhin, jedoch: cij=1

Travelling-Salesman-Problem Problem: Eine bestimmte Zahl von Standorten soll so besucht werden, dass die zurückgelegte Strecke minimal ist. alle Orte müssen besucht werden (strikt einmal oder mindestens einmal, je nach Modell) keine Quellen oder Senken keine Transportmengen(beschränkungen) Wege sind in beiden Richtungen befahrbar (symmetrisches TSP) oder nur in einer Richtung (assymmetrisches TSP)

TSP Bluttransport ist im Depot (Knoten 1). Er soll die quer über die Stadt verteilten Kliniken anfahren. Welches ist die kürzeste Strecke?

Transportwagen fährt nach jeder Station ins Depot zurück. TSP Versuch 1: Der Stern Transportwagen fährt nach jeder Station ins Depot zurück.

Versuch 2: Savings-Algorithmus TSP Versuch 2: Savings-Algorithmus Transportwagen fährt eine benachbarte Klinik an, wenn damit der Gesamtweg kleiner wird.

Versuch 3: Savings-Algorithmus TSP Versuch 3: Savings-Algorithmus Transportwagen versucht, Rückfahrten zu vermeiden, er sucht maximales Saving

LP-Ansatz

Heuristik Begriff: Nicht-willkürliches Verfahren zur Verbesserung eines gegebenen Zustandes ohne Optimalitätskriterium Anwendung: Im Rahmen der Simulation von Transportmodellen üblich Vorteil: Kann beliebig um Restriktionen erweitert werden

Lokale Optima

Lokale Optima Um von diesem lokalem Maximum zum globalen Maximum zu gelangen, muss man erst eine Verschlechterung akzeptieren!

Beispiele für Heuristiken Tabu Search Start: eine zulässige Lösung Erzeuge neue Punkte in unmittelbarer Nachbarschaft Von allen Punkten wähle die bestmögliche aus Gefahr: Kreisen, d.h. immer wieder zum alten Punkt zurückkommen Ausschalten des Kreisens: Tabulisten. Punkte auf Tabulisten werden nie wieder erzeugt.

Tabu Search Tabu-Liste: ohne: 1 Länge = 1: 1-2-1-2-… Länge = 6: Optimum!

Beispiele für Heuristiken Genetische Algorithmen: Vererbung der „besten“ Eigenschaften an die nächste Stufe Mutation: von Zeit zu Zeit verändert sich eine bereits sehr gute Lösung, schlechtere Lösungen werden nicht verworfen, um aus einem lokalen Optimum zu kommen

Beispiele für Heuristiken Simulated Annealing (Simulierte Abkühlung) Start: eine zulässige Lösung Erzeuge durch Zufall eine neue zulässige Lösung Eine Verschlechterung des Zielfunktionswertes der neuen Lösung gegenüber der Ausgangslösung wird bis zu einem bestimmten Wert (z. B. 20 %) erlaubt  Zufall entscheidet, welcher Punkt als neuer Ausgangswert verwendet wird. Im Laufe der Simulation wird der mögliche Verschlechterungswert immer geringer. Verfahren verhindert, dass man auf lokalem Maximum bleibt, nur weil der Weg zum globalen Maximum über eine Verschlechterung führt. Verfahren verhindert, dass die Suche unendlich oft hin- und herspringt, weil Verschlechterungstoleranz immer geringer wird.

Tourenplanung Im Gegensatz zum Travelling-Salesman-Problem sind Anforderungen an Transportgüter zu beachten Depots / Quellen Kunden / Senken Maximale Transportzeiten Verbotene Kombinationen Verbotene Routen Lösung: in der Regel über Heuristiken, kaum praxistaugliche optimierende Verfahren Software: OptiTrans etc.

3.3 Standortprobleme Modelle  Siehe hierzu GM I Standortfaktoren Thünen‘sche Kreise Steiner-Weber-Modell Standortplanung in Netzen  Siehe hierzu GM I

Arbeitsaufgabe Die medizinischen Kliniken der Universität Greifswald sind derzeit noch über die ganze Stadt verteilt Kartieren Sie die Kliniken Diskutieren Sie die logistischen Herausforderungen dieser Situation. Gehen Sie hierbei auch auf das Entgeltsystem ein. Entwickeln Sie ein Konzept der Transportplanung für unterschiedliche Güter und Patienten.

Arbeitsaufgabe Gehen wir davon aus, dass Franchising in Zukunft eine Finanzierungsmethode von Arztpraxen sein wird. Sie sind Vorstand eines Praxen-Franchising-Gebers: Entwickeln Sie ein Konzept der Standortplanung für ihre Franchising-Nehmer in Deutschland!