Dienstplanerstellung in Krankenhäusern mittels genetischer Algorithmen
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Uwe Aickelin
- Abgabedatum: Dezember 1996
- Umfang: 106 Seiten
- Dateigröße: 4,1 MB
- Institution / Hochschule: Universität Mannheim Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-1310-1
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-1310-1 P - ISBN (CD) :978-3-8324-1310-1 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Aickelin, Uwe Dezember 1996: Dienstplanerstellung in Krankenhäusern mittels genetischer Algorithmen, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Krankenhäuser, Dienstplanerstellung
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Diplomarbeit von Uwe Aickelin
Problemstellung:
Der Gesundheitssektor ist in den neunziger Jahren durch die von der Politik festgesetzten Sparmaßnahmen in einer schwierigen Lage. Dies gilt sowohl für den Sektor als Ganzes, als auch für die Krankenhäuser, die durch den zusätzlichen Mangel an Fachpersonal besonderen Herausforderungen gegenüberstehen. Die zentrale Komponente der Gesundheitsversorgung in Krankenhäusern ist das Personal. Die Personalkosten machen gleichzeitig mehr als die Hälfte der Krankenhausbudgets aus. Um die Situation der Krankenhäuser zu verbessern, ist daher der Personalbereich von besonderem Interesse.
Bei einer Fluktuation von bis zu 2OO % pro Jahr in manchen Krankenhäusern ist der als Pflegenotstand bezeichnete Mangel an qualifizierten Krankenschwestern auf viele Gründe zurückzuführen. Neben der Überforderung durch zu wenig Personal und der relativ schlechten Bezahlung, sind die unpopulären Schichtpläne, die oft die persönlichen Interessen der Krankenschwestern nicht berücksichtigen, ein wichtiger Grund für die Unattraktivität des Berufes.
Verbesserungen der heute angewandten kurzfristigen Personaleinsatzplanung, könnten sich somit in zweierlei Hinsicht sehr positiv auf die Situation der Krankenhäuser auswirken. Einerseits würden die Personalressourcen besser ausgenutzt und die angespannten Finanzen damit entlastet und andererseits wäre es durch die Einbindung von Wünschen des Personals möglich, die Attraktivität des Berufes einer Krankenschwester zu erhöhen und damit den Pflegenotstand zu mildern.
Eine solche kurzfristige Personaleinsatzplanung in Krankenhäusern muß aufgrund der Spezialisierung der Krankenschwestern auf Stationsbasis erfolgen. Die genaue Zielsetzung einer solchen Planung variiert von Station zu Station. Das grundlegende Ziel ist es, einen Einsatzplan zu finden, der zu jeder Tageszeit die Anwesenheit einer ausreichenden Anzahl entsprechend qualifizierter Krankenschwestern sicherstellt. Zusätzlich sollten die individuellen Wünsche der Krankenschwestern möglichst gut berücksichtigt werden.
Verschiedene Qualifikationsstufen, Teilzeitarbeitsverträge und ein schwankender Bedarf während des Tagesablaufs bedeuten, daß diese Aufgabe analytisch keinesfalls einfach zu lösen ist. Erschwert wird das Problem in der Praxis noch durch Urlaubstage, Krankheit und den Wunsch, unbeliebte Arbeitszeiten, wie nachts oder am Wochenende, möglichst gerecht unter der gesamten Belegschaft zu verteilen.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einführung in die Problematik des Nurse Scheduling | 1 |
| 1.1 | Allgemeine Einführung | 1 |
| 1.2 | Fallbeispiel | 2 |
| 1.2.1 | Die Aufgabe | 2 |
| 1.2.2 | Das mathematische Modell | 2 |
| 1.2.3 | Das Datenmaterial | 5 |
| 1.2.4 | Lösungsansätze | 7 |
| 1.3 | Weitere Vorgehensweise | 8 |
| 2. | Einführung in genetische Algorithmen | 9 |
| 2.1 | Definitionen | 9 |
| 2.2 | Allgemeine Einführung | 10 |
| 2.3 | Aufbau eines genetischen Algorithmus | 12 |
| 2.3.1 | Überblick | 12 |
| 2.3.2 | Das Kodierungsproblem | 12 |
| 2.3.3 | Initialisierung | 14 |
| 2.3.4 | Selektion | 16 |
| 2.3.5 | Crossover | 19 |
| 2.3.6 | Mutation und Reproduktion | 21 |
| 2.3.7 | Substitution und Abbruchkriterien | 22 |
| 2.4 | Schemata-Theorem und Building-Block-Hypothese | 23 |
| 3. | Das Programm | 25 |
| 3.1 | Einführung | 25 |
| 3.2 | Beschreibung der Programmbestandteile | 27 |
| 3.2.1 | Initialisierung | 27 |
| 3.2.2 | Selektion | 27 |
| 3.2.3 | Crossover | 29 |
| 3.2.4 | Mutation und Reproduktion | 30 |
| 3.2.5 | Substitution und Abbruchkriterien | 31 |
| 4. | Erste Analysen | 32 |
| 4.1 | Ergebnisse von CPLEX | 32 |
| 4.2 | Grundsätzliche Vorgehensweise der Analysen | 32 |
| 4.3 | Variation der Parameter | 33 |
| 4.3.1 | Bevölkerungsgröße | 33 |
| 4.3.2 | Laufzeit des Algorithmus | 34 |
| 4.3.3 | Mutationsrate | 36 |
| 4.3.4 | Reproduktionsrate | 38 |
| 4.3.5 | Gewicht der Bedarfsdeckung | 39 |
| 4.4 | Variation der genetischen Operatoren | 41 |
| 4.4.1 | Art der Substitution der alten Generation | 41 |
| 4.4.2 | Anzahl der Eltern | 42 |
| 4.4.3 | Art des Crossovers | 43 |
| 4.5 | Zusammenfassung der bisherigen Ergebnisse | 45 |
| 4.6 | Variationen der Eingabedaten | 46 |
| 4 7 | Weitere Vorgehensweise | 49 |
| 5. | Verbesserungen des Grundprogrammes | 50 |
| 5.1 | Grundsätzliche Vorgehensweise der Verbesserungen | 50 |
| 5.2 | Verbesserung der Güte der Individuen | 51 |
| 5.2.1 | Variation der Substitutions-Strategien | 51 |
| 5.2.2 | Intelligente Mutation | 57 |
| 5.2.3 | Re-Initialisierung | 59 |
| 5.2.4 | Lokale Optimierung | 60 |
| 5.2.5 | Zwei oszillierende Zielfunktionen | 63 |
| 6. | Zusammenfassung und Ausblick | 82 |
| Literaturverzeichnis | 84 | |
| Anhang A Datenfiles | 86 | |
| Anhang A.1 Nachfrage nach Krankenschwestern | 86 | |
| Anhang A.2 Qualifikationen der Krankenschwestern | 87 | |
| Anhang A.3 Wünsche der Krankenschwestern | 88 | |
| Anhang A.4 Liste der Schichtmuster | 89 | |
| Anhang A.S Strafkosten pro Schichtmuster | 91 | |
| Anhang B Turbo Pascal Listing | 92 | |
| Anhang C CPLEX Eingabefile | 94 |
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832413101
Arbeit zitieren:
Aickelin, Uwe Dezember 1996: Dienstplanerstellung in Krankenhäusern mittels genetischer Algorithmen, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Krankenhäuser, Dienstplanerstellung



