醫(yī)院后勤保障對醫(yī)院穩(wěn)定運營有著重要的作用，但受限于管理水平和工作人員素質(zhì)等因素，醫(yī)院后勤保障工作的公眾評價不甚理想。2022年，國家衛(wèi)生健康委等三部門聯(lián)合發(fā)布《“十四五”全民健康信息化規(guī)劃》，提出完善醫(yī)學(xué)人工智能及5G、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐在醫(yī)院管理等方面的應(yīng)用。醫(yī)院物流系統(tǒng)是醫(yī)院后勤保障體系的重要組成部分，其傳統(tǒng)的保障方式需要向信息化、人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用轉(zhuǎn)變。
上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院（以下簡稱“該院”）結(jié)合后勤智慧管理建設(shè)，基于智能訂單調(diào)度系統(tǒng)和交通調(diào)度系統(tǒng)，搭建全流程物資配送管理閉環(huán)平臺，實現(xiàn)智能物流機(jī)器人（以下簡稱“機(jī)器人”）自動運輸補液、口服藥、醫(yī)療器械、消毒包、耗材、標(biāo)本、大件物資、被服、餐飲、醫(yī)廢等各類物資，提升了醫(yī)院物資整體配送效率，降低配送環(huán)節(jié)差錯率。
醫(yī)院物資配送“痛點”分析
該院以往內(nèi)部物資配送主要依賴人工，臨床科室需要運送物資時，通過電話通知后臺調(diào)度中心調(diào)配工人，由調(diào)度中心根據(jù)物資大小和緊急程度派相應(yīng)工人前去，工人借助推車、叉車等工具運輸物資。 工人配送存在諸多問題：一次運量少，多件物資運輸時需要多次往返，或需由多人協(xié)同運輸；物資配送時間長、不確定，多任務(wù)并發(fā)時調(diào)度中心分配不合理，物資配送過程無法實時查看進(jìn)度，臨床科室只能被動等待；后勤工人通常為外包人員，人員流動性大，新入職的工人經(jīng)長期培訓(xùn)后才能正常開展工作；因工人對業(yè)務(wù)不熟悉或交接不清楚，經(jīng)常發(fā)生配送錯誤，事后又無法精準(zhǔn)追溯；院內(nèi)交叉感染時有發(fā)生，尤其在疫情期間工人防護(hù)往往是院感最薄弱環(huán)節(jié)；存在運輸安全問題，運輸過程中物資經(jīng)常損壞，工人也因搬運物資經(jīng)常受傷。
有資料顯示，部分新建醫(yī)院建設(shè)了氣動物流傳輸系統(tǒng)、軌道小車物流傳輸系統(tǒng)和箱式物流傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)部分物資的院內(nèi)運輸功能。 氣動物流傳輸系統(tǒng)的工作原理是以壓縮空氣為動力通過專用管道將載有物資的傳輸膠囊輸送出去，但會增加院內(nèi)交叉感染風(fēng)險，受限于風(fēng)機(jī)馬力只能傳輸較小體積、不易碎的物資；軌道小車物流傳輸系統(tǒng)運輸速度慢，僅限小體積物資，過程中箱體會多次翻轉(zhuǎn)容易導(dǎo)致補液泄漏、標(biāo)本損壞；箱式物流傳輸系統(tǒng)需預(yù)留豎井，極大占用醫(yī)院建筑空間。對醫(yī)院物資配送“痛點”問題的梳理歸納，見圖1。 圖1 醫(yī)院物資配送問題魚骨圖
智能物流機(jī)器人配送模式設(shè)計
針對該院后勤保障管理中物資配送的突出問題，同時考慮到各類配送需求，結(jié)合實際業(yè)務(wù)流程，基于智能訂單調(diào)度系統(tǒng)和交通調(diào)度系統(tǒng)，打通醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS），整合即時定位與地圖構(gòu)建（simultaneous localization and mapping，SLAM）技術(shù)和5G技術(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將該院電梯、門禁與機(jī)器人緊密結(jié)合，建立智能配送模式。
1、智能物流機(jī)器人選型
機(jī)器人的選型需要從多個方面來考量，確保達(dá)到最佳的應(yīng)用效果。
首先，需要評估機(jī)器人的功能和性能，包括其運輸能力、運動速度、避障精度以及安全性等：既可以配送普通物資，也可以配送藥品、血液、手術(shù)器械等特殊物資；既要保障配送的時效性，也要保障配送的安全性。
其次，機(jī)器人需要有一個聰明的“大腦”，通過“大腦”可以自動接收來自醫(yī)院各部門的訂單，自動調(diào)度附近的機(jī)器人去配送物資，實現(xiàn)院內(nèi)物資高效配送。
再次，需要考慮機(jī)器人的可靠性和穩(wěn)定性，確保機(jī)器人在7×24小時的運行中不出現(xiàn)故障或意外情況，可適應(yīng)潮濕、污染、大人流等復(fù)雜環(huán)境，保證在醫(yī)院不同環(huán)境下穩(wěn)定運行。 最后，需要考慮機(jī)器人的上線部署周期和使用維護(hù)成本，盡量減少對醫(yī)院原有建筑格局的改造，上線部署周期盡量短，日常使用維護(hù)成本盡量低，以確保經(jīng)濟(jì)上的可行性。
2、智能物流機(jī)器人配送要求
1 全程自動化 借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)機(jī)器人自主乘梯、自動開關(guān)門禁、自主通過閘機(jī)，借助SLAM技術(shù)使機(jī)器人可以智能規(guī)劃路徑、自動識別障礙物，實現(xiàn)在跨樓層、跨樓宇，從取貨、運輸?shù)阶罱K送達(dá)目的地的過程中，均無需人工干預(yù)，全自動化配送。
2 顯著提高配送效率 機(jī)器人可7×24小時不間斷、全天候作業(yè)，不受環(huán)境影響，閑時自主充電[12]。通過智能訂單調(diào)度系統(tǒng)快速、就近分配配送任務(wù)，可多任務(wù)并行處理，以縮短配送等候時間，提高整體配送效率。
3 具有較高的安全性 機(jī)器人在行駛過程中通過激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波等多種傳感器實時感知周圍環(huán)境，實現(xiàn)語音提醒、自動避障、防撞急停等主動避撞功能。此外，將機(jī)器人各角打磨成圓弧形狀，額外增加防撞保險杠，起到被動防撞保護(hù)作用。這些措施旨在保障機(jī)器人運行過程中行人和自身的安全。
4 配送準(zhǔn)確率高 在發(fā)放和簽收貨物的環(huán)節(jié)，通過掃描工牌或人臉識別等方式實現(xiàn)人員身份識別，然后才可開箱取物，并通過掃碼記錄箱內(nèi)貨物進(jìn)出情況。通過自動定位、梯控交互等技術(shù)精準(zhǔn)導(dǎo)航至取貨地和目的地，杜絕跑錯樓層、跑錯科室等情況的發(fā)生。
5 事中可監(jiān)控，事后可追溯 對機(jī)器人的運行軌跡、配送過程進(jìn)行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄，醫(yī)院后勤管理員可實時查看配送進(jìn)度，也可事后進(jìn)行問題排查和責(zé)任追溯。此外，這些數(shù)據(jù)還可用于優(yōu)化配送過程，進(jìn)一步提升配送效率。
6 有效避免院內(nèi)感染 機(jī)器人具有內(nèi)部自消毒和自清潔功能，確保運輸物品的安全；可以對機(jī)器人主體外機(jī)進(jìn)行定期的消毒和清潔，確保在配送過程中不會攜帶病原體；利用機(jī)器人減少人與人的接觸，從而降低交叉感染風(fēng)險。
7 具有出色的可擴(kuò)展性 可隨著技術(shù)的進(jìn)步、醫(yī)院需求的變化，對機(jī)器人進(jìn)行升級和擴(kuò)展，以適應(yīng)不同場景的物流配送任務(wù)。如對接醫(yī)院外部相關(guān)供應(yīng)商，形成院內(nèi)外物流閉環(huán)，實現(xiàn)更加智能化的物流管理。
3、智能物流機(jī)器人功能組成與配送流程
1 功能組成 機(jī)器人主要具有訂單調(diào)度和交通調(diào)度兩大核心功能。 訂單調(diào)度負(fù)責(zé)接收并智能分配醫(yī)院各科室的物資配送請求，確保高效地完成運輸任務(wù)，它綜合考慮機(jī)器人運輸能力、訂單時效、優(yōu)先級及機(jī)器人執(zhí)行效率，實現(xiàn)精準(zhǔn)匹配。 交通調(diào)度則監(jiān)控指揮所有機(jī)器人的自動駕駛行為，依據(jù)全院機(jī)器人的實時運輸狀態(tài)，有效避免交通沖突；它還負(fù)責(zé)電梯、門禁和閘機(jī)的識別控制，能夠讓機(jī)器人實現(xiàn)自主乘梯及門禁和閘機(jī)的身份識別。這兩大功能協(xié)同工作，使機(jī)器人在醫(yī)院內(nèi)部實現(xiàn)高效、安全的自主運輸。
2 配送流程 首先，該院物資使用科室通過訂單調(diào)度系統(tǒng)發(fā)起申請，該系統(tǒng)收集整合各個科室的配送需求，根據(jù)物品類型、數(shù)量、目標(biāo)地址等信息，生成相應(yīng)的配送任務(wù)，同時通知各倉庫進(jìn)行備貨并向交通調(diào)度系統(tǒng)派單。然后，各倉庫在收到備貨通知后準(zhǔn)備貨物并打包，等待機(jī)器人來取貨。同時，交通調(diào)度系統(tǒng)接收到配送任務(wù)后，開始對機(jī)器人進(jìn)行調(diào)度，根據(jù)當(dāng)前各機(jī)器人的工作狀態(tài)、實時位置、任務(wù)優(yōu)先級、配送物資類型和目的地等一系列因素，規(guī)劃出最優(yōu)配送路徑，確定取貨機(jī)器人。
交通調(diào)度系統(tǒng)實時監(jiān)測并控制電梯和門禁，確保機(jī)器人能夠安全、快速、順利地完成取貨任務(wù)。當(dāng)機(jī)器人到達(dá)取貨地點后，需識別人員身份和物品信息，確保所取物品的準(zhǔn)確性和完整性。取貨完成后，機(jī)器人根據(jù)交通調(diào)度系統(tǒng)實時計算的最優(yōu)路徑開始配送物資。 在配送過程中，機(jī)器人實時將運輸進(jìn)度和軌跡反饋給交通調(diào)度系統(tǒng)，交通調(diào)度系統(tǒng)實時將配送進(jìn)度反饋給訂單調(diào)度系統(tǒng)，確保配送進(jìn)度實時可查。當(dāng)機(jī)器人送達(dá)目的地后，仍需識別人員身份和物品信息，核驗正確后完成配送。最后，訂單調(diào)度系統(tǒng)和交通調(diào)度系統(tǒng)會將整個配送過程記錄匯總，確認(rèn)各環(huán)節(jié)無誤后完成配送任務(wù)。機(jī)器人配送流程，見圖2。 圖2 智能物流機(jī)器人配送流程
創(chuàng)新應(yīng)用
1、深度融合HIS，實現(xiàn)業(yè)務(wù)閉環(huán)管理
機(jī)器人訂單調(diào)度系統(tǒng)與醫(yī)院HIS的深度融合是實現(xiàn)醫(yī)院后勤物流閉環(huán)管理的關(guān)鍵，更是醫(yī)院物資配送業(yè)務(wù)閉環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。HIS中有關(guān)于患者、醫(yī)囑、藥品、手術(shù)、消毒包、醫(yī)療器械、用血、補液、餐飲、被服等的一系列醫(yī)療數(shù)據(jù)，為了使訂單調(diào)度系統(tǒng)能準(zhǔn)確、高效地運行，必須與HIS進(jìn)行深度融合。
首先，需設(shè)計一套數(shù)據(jù)接口，用于數(shù)據(jù)交換。接口需支持實時數(shù)據(jù)更新，確保訂單調(diào)度系統(tǒng)能夠獲取到與物資配送相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同時，也可將配送過程的實時數(shù)據(jù)反饋給HIS。
其次，需統(tǒng)一兩個系統(tǒng)的基礎(chǔ)字典和人員信息，以促進(jìn)信息共享、加強(qiáng)業(yè)務(wù)協(xié)同、提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
2、集成電梯、門禁和閘機(jī)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)無阻礙配送
機(jī)器人交通調(diào)度系統(tǒng)與院內(nèi)電梯、門禁、閘機(jī)等控制系統(tǒng)的集成是實現(xiàn)自主乘梯、自動開關(guān)門禁、自主通過閘機(jī)的關(guān)鍵。
首先，需對原有電梯、門禁和閘機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改造，在原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上新增控制芯片，實現(xiàn)電梯的上下樓層、開門等待操作，實現(xiàn)門禁和閘機(jī)的身份識別、開關(guān)門禁或閘機(jī)操作。
其次，需在新增的控制芯片上設(shè)計一種加密的通信協(xié)議，僅供機(jī)器人與之通信，并實現(xiàn)雙向信號傳輸，確保通信過程中的數(shù)據(jù)不被篡改或泄露。
3、采用SLAM技術(shù)，實現(xiàn)全自主移動
SLAM是機(jī)器人全自主移動的一項核心技術(shù)，對于機(jī)器人配送的安全性和準(zhǔn)確性具有重要意義。SLAM技術(shù)是利用傳感器獲取周圍環(huán)境信息，并通過算法進(jìn)行計算，實現(xiàn)周邊地圖構(gòu)建和自身的定位。
具體來說，機(jī)器人通過激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波等傳感器實時采集環(huán)境數(shù)據(jù)，然后利用相關(guān)算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取關(guān)鍵特征點，建立環(huán)境地圖，并估算出機(jī)器人的運動軌跡和自身位置。通過不斷反復(fù)地利用數(shù)據(jù)修正地圖和對位置的估算，進(jìn)一步提高機(jī)器人的導(dǎo)航精度和可靠性，從而使機(jī)器人能夠在陌生環(huán)境中準(zhǔn)確、完全自主地移動。
應(yīng)用成效
2022年初，該院在北部院區(qū)和質(zhì)子中心投入使用機(jī)器人，在醫(yī)院后勤物資配送管理方面取得了良好應(yīng)用效果，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。機(jī)器人部署周期短，按每棟大樓2部貨梯、8層樓面、每層2道門禁計算，平均3～5個工作日即可完成部署、調(diào)試并試運行。機(jī)器人在配送服務(wù)中展現(xiàn)了卓越的效率。
統(tǒng)計顯示，在北部院區(qū)2023年的耗材配送任務(wù)中，79.24%的任務(wù)在10分鐘內(nèi)完成，12.49%的任務(wù)在20分鐘內(nèi)完成，總計91.73%的任務(wù)在20分鐘內(nèi)完成。機(jī)器人能夠在極短的時間內(nèi)完成大部分的配送任務(wù)，大大提高了物流配送的效率。見圖3。 圖3 智能物流機(jī)器人配送耗材次數(shù)和時長分布
質(zhì)子中心配送輸液的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，與人工配送相比，機(jī)器人在下單后等候取貨平均時長、取貨后送達(dá)臨床平均時長、單次最大運輸量、配送差錯率等方面都有明顯優(yōu)勢。機(jī)器人下單后取貨僅需1分鐘，平均送達(dá)時間縮短至12分鐘，最大運輸量達(dá)300kg，實現(xiàn)了無差錯配送。見表1。
表1人工與智能物流機(jī)器人配送輸液工作情況對比
結(jié)束語
智能物流機(jī)器人在醫(yī)院后勤物流管理中的應(yīng)用剛剛起步，但已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的潛力，提升了醫(yī)院物資的整體配送效率，有助于提高醫(yī)院后勤精細(xì)化管理水平。在實際工作中，應(yīng)通過不斷地嘗試和實踐積極探索更多的應(yīng)用場景，更好地了解智能物流機(jī)器人的優(yōu)勢和不足，揚長避短，為醫(yī)院后勤物流管理帶來更多的便利和效益。
（參考文獻(xiàn)略）
作 者
何奕① 張蕾② 凌思凱① ① 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院 ② 國家衛(wèi)生健康委醫(yī)院管理研究所
作 者 簡 介
何奕（1983—），男，碩士，高級工程師；研究方向：移動醫(yī)療和信息安全。 通信作者： 張蕾（1982—），女，碩士，副主任，副研究員；研究方向：醫(yī)院管理、醫(yī)療信息化； 凌思凱（1993—），男，學(xué)士，工程師；研究方向：智能醫(yī)療和網(wǎng)絡(luò)安全。
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