多类型家庭护理人员调度问题研究

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1、第32卷第1期系统工程学报Vol.32No.12017年2月JOURNALOFSYSTEMSENGINEERINGFeb.2017多类型家庭护理人员调度问题研究袁彪,刘冉,江志斌(上海交通大学工业工程与管理系,上海200240)摘要:以家庭护理企业中人员调度及路线优化问题为研究对象,建立考虑了多类型护理人员约束的数学模型,并将其转化为一个基于集划分的主问题以及若干个基于带资源约束最短路的定价子问题,每一个定价子问题对应于一类护理人员.利用多类型护理人员约束的特点,设计列生成算法和分枝定价算法对问题求解.通过对生成的算例测试,

2、将所提出的算法与Cplex比较,验证其有效性.同时,以一个算例为例,比较采用单一类型和多类型护理人员的运营成本,分析使用多类型护理人员的合理性.关键词:家庭护理;多类型服务能力;优化调度;分枝定价中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号:10005781(2017)01013609doi:10.13383/j.cnki.jse.2017.01.013Multi-typehomecareworkerschedulingandroutingproblemsYuanBiao,LiuRan,JiangZhibin(Depa

3、rtmentofIndustrialEngineering&Management,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Inordertotacklethecareworkerschedulingandroutingprobleminhealthcareorganizations,amathematicalmodelconsideringmulti-typecareworkersisconstructed.Theproblemistransforme

4、dintoamasteronebasedonsetpartitioningandseveralsub-problemsofpricingbasedontheresource-constrainedelementaryshortestpath,andeachsub-problemcorrespondstoatypeofcareworkers.Incorporatingthefeaturesoftheconstraint,thecolumngenerationalgorithmandbranchandpricealgorithm

5、aredevisedtoobtainthebestsolution.TheperformanceoftheproposedalgorithmisvalidatedandcomparedwiththatoftheCplexbysolvingrandomlygeneratedinstances.Thesignificanceofusingmulti-typecareworkersisalsoanalyzedbycomparingwithusingsingle-typeones.Keywords:homecare;multi-typ

6、eservice;schedulingandrouting;branchandprice1引引引言言言家庭护理是指以医院、社区和护理企业为主体,由其指定护理人员上门为客户提供医疗、康复护理和生活照料等服务[1].在家庭护理企业日常运营中,管理者通常需解决如何为护理人员分配客户以及设计对应访问路线的问题.这一问题类似于带时间窗的多旅行商问题(multipletravelingsalesmanproblemwithtimewindows,MTSPTW)[2],即护理人员从护理中心出发,服务一定数量客户后,最后返回护理中心,在服务

7、过程中,需满足每个客户时间窗要求.与MTSPTW相比,本文所研究的问题考虑了层次化多类型护理人员约束.在家庭护理服务中,不同的客户需要不同类型的服务,如家庭保洁、注射和物理治疗等,这些服务需要不同收稿日期:20140626;修订日期:20150118.基金项目:国家自然科学基金资助项目(71302013;61374095;61104173);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20130073120047);上海市浦江人才计划资助项目(13PJC075);上海市自然科学基金资助项目(13ZR1456400).第1

8、期袁彪等:多类型家庭护理人员调度问题研究137医疗护理技能.而为了减少总运营成本,护理企业不可能让所有护理人员掌握全部技能.因此,管理者会按照服务所需技能难度以及护理人员所拥有技能,将客户和护理人员进行分类,构成层次化多类型护理人员结构[3],即最高层次护理人员能服务所有类型客户,而最低层