Dienstplanerstellung in Krankenhäusern mittels genetischer Algorithmen

Diplomarbeit aus dem Jahr 1996 im Fachbereich Gesundheitswissenschaften, Universität Mannheim (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe: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:Inhaltsverzeichnis: 1.Einführung in die Problematik des Nurse Scheduling1 1.1Allgemeine Einführung1 1.2Fallbeispiel2 1.2.1 Die Aufgabe2 1.2.2 Das mathematische Modell2 1.2.3 Das Datenmaterial5 1.2.4 Lösungsansätze 7 1.3Weitere Vorgehensweise8 2. Einführung in genetische Algorithmen 9 2.1Definitionen9 2.2 Allgemeine Einführung10 2.3 Aufbau eines genetischen Algorithmus12 2.3.1Überblick12 2.3.2 Das Kodierungsproblem12 2.3.3Initialisierung14 2.3.4 Selektion16 2.3.5 Crossover19 2.3.6Mutation und Reproduktion21 2.3.7Substitution und Abbruchkriterien22 2.4 Schemata-Theorem und Building-Block-Hypothese23 3. Das Programm25 3.1Einführung25 3.2 Beschreibung der Programmbestandteile27 3.2.1 Initialisierung27 3.2.2 Selektion 27 3.2.3 Crossover29 3.2.4 Mutation und Reproduktion30 3.2.5 Substitution und Abbruchkriterien31 4.Erste Analysen32 4.1Ergebnisse von CPLEX32 4.2 Grundsätzliche Vorgehensweise der Analysen32 4.3 Variation der Parameter33 4.3.1 Bevölkerungsgröße 33 4.3.2 Laufzeit des Algorithmus34 4.3.3 Mutationsrate36 4.3.4 Reproduktionsrate38 4.3.5 Gewicht der Beda...