Surgical case scheduling with medical instruments sterilizing activities constraints
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Abstract EN:
The operating theater is considered as the most expensive and important resource in hospitals as it counts as the main source of income and expenses. This critical rule and the increase in costs urge hospitals to organize their processes more efficiently and effectively. In this thesis, we will be working with the Centre Hospitalier Universitaire d’Angers (CHU) of Angers in France. We focus on the surgery scheduling problem at the orthopedic surgery unit. The main contribution of this work is the consideration of the activities of the sterilizing unit as a hard constraint and a performancemeasure for the problem. In the first part of this work, we present a multidimensional classification of the current literature on the surgical case scheduling problem. In the second part, we solve the deterministic version of the problem. Starting with the static problem, we propose a MILP and a constructive heuristic and show that the obtained results significantly improve over the ones of the CHU.Next, we solved the deterministic dynamic version by implementing our MILP in a rolling horizon approach. Again, the results were superior to the CHU ones. We then showed that a non-deterministic approach is a must due to the big degradations caused by surgeries duration uncertainties. In the third part, we tackled the non-deterministic version of the problem. Similarly, we started with the static problem and proposed two robust models. Finally, we implement both robust models in a rolling horizon method to solve the dynamic scheduling problem. The results of the both non-deterministic versions show much more robustness compared to the deterministic ones and better values overall.
Abstract FR:
Les blocs opératoires sont l’un des principaux postes de dépenses du système hospitalier, rationaliser et optimiser leur gestion permet donc une réduction des coûts pour la structure. S’aidant de l’unité de chirurgie orthopédique du CHU d’Angers, nous proposons donc des outils d’aide à la planification des interventions chirurgicales prenant aussi en compte les contraintes liées à la stérilisation d’instruments médicaux tels que les kits d’intervention. Le but de ces outils est de baisser les coûts de fonctionnement des blocs opératoires, optimiser le recours aux heures supplémentaires et les stérilisations de matériels en urgence, etc. Nous considérons premièrement que toutes les données sont connues et nous proposons un modèle de type MILP et une heuristique de construction de solutions dont les résultats obtenus améliorent la planification du CHU. Nous adaptons ensuite une approche permettant d’assimiler l’arrivée dynamique des patients et montrons, résultats à l’appui, que cette technique permettrait d’améliorer le processus de prévision des opérations du bloc, si les durées opératoires sont connues. Cette dernière hypothèse ne tenant pas dans le cas réel, nous suggérons de la lever en proposant de robustifier tout d’abord notre approche statique de deux façons que nous adaptons au cas dynamique. A l’issue de ces travaux, une amélioration de 54% est constatée du processus de planification en termes d’heures supplémentaires tout comme une réduction du nombre de stérilisations à effectuer dans l’urgence (90%) et d’une hausse significative du taux d’occupation des blocs opératoires (5.7%).