[发明专利]用于手术病例调度的多目标柔性元启发式优化方法及系统

权利要求书

1.一种用于手术病例调度的多目标柔性元启发式优化方法，其特征在于，包括：

获取病人信息、手术资源信息以及病人手术阶段；

确定手术病例调度的相关约束，以最小化病人手术完成时间以及总的医疗成本为目标，基于所述约束条件构建问题模型；其中，所述问题模型将手术病例调度问题转化为柔性车间调度问题，将病人映射为工作，将手术资源映射为机器，将手术阶段映射为操作；

利用改进的多目标帝国竞争算法对所述问题模型进行优化求解，获得手术病例调度结果；

医疗总成本TMC主要由以下几个模块组成：手术过程的医疗费用SM、病人转换过程中的医疗费用SPM、病人准备过程中的医疗费用PPM；

SM可以通过确定患者占用的手术资源类型并乘以单位时间医疗成本和第k个手术资源上的O_i,j的处理时间来计算，如公式(1)所示：

通过判断患者所占用的手术资源类型，并将转换过程的单位时间医疗成本乘以患者i从第k个手术资源到第k个手术资源的转换时间，可以计算出SPM，其表达式为公式(2)；

PPM可以通过判断患者所占用的手术资源类型，将准备过程的单位时间医疗费用乘以第k个手术资源的准备时间O_i,j来计算，PPM可以用公式(3)来计算；

TMC由SM、SPM和PPM组成，因此，TMC可以用公式(4)来计算；

TMC＝SM+SPM+PPM                                         (4)

根据问题描述，调度优化的目标是最小化完工时间和TMC，因此，基于序列的MILP模型公式如下：

min C_max(5)

min TMC＝SM+SPM+PPM    (6)

Subject to

X_k,i',j',i,j,Y_i,j,k,k'≥0    (28)

第一个目标(5)是最小化完工时间，第二个目标(6)是最小化总医疗成本，约束(7)和(8)保证每个手术阶段被分配一种类型的手术资源来处理，对于每个手术阶段，都有一组可用的手术资源类型来处理；因此，定义约束(9)和(10)确保每个手术阶段占用的一类手术资源是从可用的手术资源类型中选择的；根据决策变量Y_i,j,k,k'，约束(11)和(12)保证O_i,j-1由第k’个手术资源处理，O_i,j由第k类手术资源处理；约束(13)-(14)确保在前一阶段完成之前，患者不会进行下一阶段的手术；约束(15)和(22)强制每种类型的手术资源一次仅由一个手术阶段占用；约束(23)-(28)强制变量为正；

手术病例调度中使用的符号如下：

。

2.如权利要求1所述的一种用于手术病例调度的多目标柔性元启发式优化方法，其特征在于，所述手术病例调度的相关约束，具体包括：所有病人在零时刻均准备完成；手术一旦执行，则完成前不能中断；仅在前一手术阶段完成后，病人进入下一阶段；每个手术具有特定的手术阶段，每个手术阶段必须从可用的手术资源类型中选择至少一种类型的手术资源进行手术；考虑手术过程、手术准备和手术切换的时间和成本。