【正文】 ....................................................................... II 1 緒論 ..................................................................................................... 1 選題背景和意義 ....................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................................ 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 .................................................................................... 2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 .................................................................................... 3 研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu) ............................................................... 3 2 護(hù)士排班問題建模 ............................................................................. 5 護(hù)士排班問題 ............................................................................ 5 護(hù)士排班問題整數(shù)規(guī)劃模型 .................................................... 6 3 基于模擬退火的護(hù)士排班算法 .......................................................... 7 模擬退火算法概述 .................................................................... 7 基于模擬退火的護(hù)士排班算法設(shè)計(jì) ......................................... 9 方案可行化 ..................................................................................... 11 新解的產(chǎn)生 ..................................................................................... 12 接受準(zhǔn)則 ......................................................................................... 14 參數(shù)設(shè)計(jì) ............................................................................................ 14 4 基于模擬退火的護(hù)士排班算法實(shí)現(xiàn)與案例分析 ............................. 14 案例背景 ................................................................................. 14 算法實(shí)現(xiàn) ................................................................................. 15 類的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 15 模擬退火算法實(shí)現(xiàn) ........................................................................... 16 結(jié)果分析 ................................................................................. 16 5 總結(jié)與展望 ....................................................................................... 18 總結(jié) ......................................................................................... 19 展望 ......................................................................................... 19 致謝 ....................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 20 1 緒論 選題背景和意義 近年來， 國(guó)內(nèi)外醫(yī)療問題越來越受重視。 科學(xué)合理的護(hù)士排班能降低醫(yī)院的人力資源成本，提高護(hù)理質(zhì)量。 護(hù)士排班是基層護(hù)理者的一項(xiàng)經(jīng)常性工作，是在現(xiàn)有的人力資源基礎(chǔ)上，對(duì)護(hù)理工作任務(wù)、內(nèi)容、程序、人力、和時(shí)間因素通盤考慮，做出系統(tǒng)、科學(xué)地安排，使護(hù)理人員明確職責(zé)，工作效率得到提高，保證醫(yī)院護(hù)理質(zhì)量，同時(shí)降低人力資源成本 [1]。 護(hù)士是一種需要經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的人力資源、是醫(yī)院日常運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)算法生成排班表，既能提高準(zhǔn)確度又提高了效率。 護(hù)士排班研究屬于護(hù)理研究的 一部分。 秦玉霞 等 [5]提出 互補(bǔ)增值原則 ： 掌握護(hù)理工作規(guī)律，分清主次緩急，合理搭配各層次人員，做到年齡、學(xué)歷、資 歷、氣質(zhì)及技能互補(bǔ)，使工作互不重疊、互不干擾，既能保證重點(diǎn)，又能照顧一般 。辦公室組值白班，有利于 高年資護(hù)士及特殊時(shí)期護(hù)士 (妊娠及哺乳期 )的合理利用，體現(xiàn)了“以人為本”的管理理念；臨床組實(shí)施以責(zé)任護(hù)士負(fù)責(zé)制的小組或整體護(hù)理，相對(duì)固定，分組負(fù)責(zé)病區(qū)全都病人的健康教育、 基礎(chǔ)護(hù)理及中、晚班工作。 很多 早期 論文 [14,15,16,17]都為他們的線性模型提到數(shù)學(xué)優(yōu)化方法。 研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu) 本文主要研究用模擬退火算法求解護(hù)士排班問題。 第 5章 對(duì)論文進(jìn)行了 總結(jié)，并且做出展望。 對(duì)于違反這些約束的行為在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候都將記入懲罰值，視為影響方 案 的因素。 ijc 表示第 i 位護(hù)士進(jìn)行第 j 個(gè)班次的工資成本（簡(jiǎn)稱成本，用護(hù)士的等級(jí)表示）； gjD 表示第 j 班次對(duì)第 g 級(jí)別護(hù)士的需求數(shù)量。對(duì)應(yīng)公式如（ 35） ( 1 ) 1 1 , 2 , .. . , 1 , .. . 1ij i j m Tx x i n j m T m T m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 35） 3 基于模擬退火的護(hù)士排班算法 上一章 對(duì)護(hù)士排班 問題進(jìn)行了數(shù)學(xué)建 模，由于隨著護(hù)士數(shù)的增加，用傳統(tǒng)的線性規(guī)劃方法會(huì)陷入“維數(shù)災(zāi)” 。 模擬退火的基本思想 : (1) 初始化：初始溫度 T(充分大 )，初始解狀態(tài) S(是算法迭代的起點(diǎn) )， 每個(gè) T 值的迭代次數(shù) L (2) 對(duì) k=1， …… ， L 做第 (3)至第 6 步： (3) 產(chǎn)生新解 S′ (4) 計(jì)算增量 Δt′=C(S′)C(S)，其中 C(S)為評(píng)價(jià)函數(shù) (5) 若 Δt′0則接受 S′作為新的當(dāng)前解，否則以概率 exp(Δt′/T)接受 S′作為新的當(dāng)前解 . (6) 如果滿足終止條件則輸出當(dāng)前解作為最優(yōu)解， 結(jié)束程序。 第四步是當(dāng)新解被確定接受時(shí)，用新解代替當(dāng)前解，這只需將當(dāng)前解中對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生新解時(shí)的變換部分予以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)修正目標(biāo)函數(shù)值即可。對(duì)于很多問題要得到初始可行解很簡(jiǎn)單，但是對(duì)于護(hù)士排班問題，得到初始可行解往往是很復(fù)雜的，所以算法框架中，方案的可行化是重要的一個(gè)步驟。否則，如果該早班之前的晚班該護(hù)士不當(dāng)班，則該班次賦值為 1，當(dāng)天的中班和晚班賦值為零；如果該早班 之前的晚班該護(hù)士當(dāng)班，則去查看該護(hù)士能否當(dāng)中班或者晚班。 方案可行化 由于護(hù)士排班問題 很復(fù)雜，有很多約束條件，如果不能滿足則為不可行解，因此方案的可行化是算法的重要內(nèi)容之一。則讓該護(hù)士當(dāng)該班。 參數(shù)設(shè)計(jì) 模擬退火中參數(shù)設(shè)置也很重要 。 表 4 1 一周各級(jí)別護(hù)士需求表 接下來的程序設(shè)計(jì)都是 基于這些數(shù)據(jù)的，試圖用計(jì)算機(jī)來為該科室排班，并用算法進(jìn)行排班優(yōu)化。 二維數(shù)組 tab 表示排班表， 設(shè)計(jì)為整型變量， 由于有 28 個(gè)護(hù)士，并且一周七天，每天三個(gè)班，總共有 21 個(gè)班次，前面七個(gè)代表早班，中間七個(gè)代表中班，最后七個(gè)代表晚班，所以設(shè)計(jì)為 tab[28][21]， tab[i][j]=1 表示第 i 個(gè)護(hù)士上第 j 個(gè)班 ； 二維數(shù)組 work[28][21]表示是否請(qǐng)假， 設(shè)計(jì)為整型變量， work [i][j]表示第 i個(gè)護(hù)士能否上第 j 個(gè)班次， 為 0 表示請(qǐng)假 ， 為 1 表示能工作 。 二維數(shù)組 work_cost[28][21]表示 工作費(fèi)用， 設(shè)計(jì)為整型變量。 成員函數(shù)