A systemic approach for strategic planning and management of operating room departments
Creators: name: Faeghinezhad, Shiva
Publisher: name: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Year: 2021

description: Krankenhäuser sind hochkomplexe und sehr kostenintensive Systeme. Die Kosten für Krankenhäuser lagen beispielsweise im Jahr 2017 in Deutschland bei 105 Mrd. Euro und bildeten somit einen Anteil von über 20% an den gesamten Gesundheitskosten (Statistisches Bundesamt, 2018). Unterschiedliche Personengruppen, wie ärztlicher Dienst, Pflegedienst, medizinisch-technischer Dienst, Funktionsdienst und Facility-Management-Dienst haben verschiedene Werte und Interessen, aber ein gemeinsames Ziel: „Heilen und Pflegen der Patienten“. Dieses Ziel erfordert eine qualitativ hochwertige Versorgung zu den geringstmöglichen Kosten und alles immer zum richtigen Zeitpunkt. Angesichts ständig steigender Ressourceninanspruchnahme wird die Aufrechterhaltung eines stabilen und effektiven Krankenhauses durch die richtige Zuweisung der vorhandenen Ressourcen immer wichtiger, aber auch immer komplexer. Operationssäle (OPs) sind die kostenintensivsten und anspruchsvollsten Bereiche eines Krankenhauses, aber auch die wesentliche Einnahmequelle, da 60-70% der Krankenhauseinweisungen aufgrund chirurgischer Eingriffe stattfinden und dadurch 40% der Gesamtkosten erzeugt werden (Lin et al., 2013). Vor diesem Hintergrund ist das Krankenhausmanagement und insbesondere das OP-Management stetig an Optimierungsmöglichkeiten der knappen und kostenintensiven Ressource OP-Zeit interessiert. Darüber hinaus sind die OP-Planung und die Zuweisung der Ressourcen komplexe Aufgaben, da aufgrund der vielen Interdependenzen eine hohes Maß an Unsicherheit und Variabilität entsteht. OP-Planung wird in einem dreistufigen hierarchischen Prozess vorgenommen: strategisch, taktisch und operativ. Auf der strategischen Ebene geht es um die langfristige Planung der Kapazitätendimensionierung sowie die Zeitslotplanung und -verteilung. Auf der taktischen Ebene geht es um die mittelfristige Planung der Kapazitätszuweisung an jeden Chirurgen oder jedes chirurgische Fachgebiet. Auf der operativen oder kurzfristigen Ebene werden die Tagespläne und die konkrete Personalbesetzung vorgenommen. Eine effiziente Planung sollte mit der strategischen Ebene starten und das Ressourcenmanagement sollte die Präferenzen der einzelnen Interessengruppen berücksichtigen. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Beitrag zur Entwicklung von Methoden für die Zuordnung von OP-Sälen und Kapazitäten auf strategischer und teilweise auch auf taktischer Ebene zu leisten. Hierbei werden die Präferenzen der Chirurgen oder der Fachabteilungen in den Mittelpunkt gestellt. Denn ein stabiler Zustand der Resourcenverteilung wird durch die Kombination von Fairness und Produktivität im Prozess der OP-Saal- und Kapazitätszuordnung erreicht. Zum Erreichen des oben genannten Ziels werden in dieser Arbeit die folgenden Methoden entwickelt: - Die OP-Saal- und Kapazitätszuordnung unter Chirurgen/Fachabteilungen wird als Spiel formuliert. Der vorgeschlagene Spielansatz geht davon aus, dass die Fachabteilungen Spieler sind, die die Aufteilung der OP-Kapazität untereinander aushandeln. Das Ziel in diesem Spiel ist es eine kollektive Stabilität zu erreichen und eine für alle Spieler akzeptable Lösung zu finden. Das Konzept bei der Suche nach der stabilen Lösung basiert auf dem Machtindexkonzept aus der ökonomischen Literatur. Die Machtindexmethode misst die Macht der Spieler in einem Spiel unter gegebenen Strategien, auf deren Grundlage die stabilste Lösung vorgeschlagen wird. - Das Kapazitätsplanungsproblem wird als kooperatives Spiel formuliert und ein auf dem Shapley-Wert basierender Verteilungsmechanismus vorgeschlagen. Der Shapley-Wert schlägt die gerechteste Verteilung als Grundlage für weitere Verteilungsverhandlungen vor. Einzelne Spieler können verschiedene Koalitionen bilden, die jeweils spezifische Werte haben. Beim Shapley-Wert werden die Ressourcen entsprechend dem marginalen Beitrag der einzelnen Spieler zu jeder Koalition aufgeteilt. - Die Master-Operationsplanung (MSS) auf der taktischen Ebene der OP-Planung wird angewendet, um eine Methode zur Zuweisung von Operationssälen, Tagen und Schichten an Fachabteilungen in einem definierten Planungshorizont zu ermitteln. Zur Lösung des MSS-Problems als Kombinationsoptimierung wird ein hybrider Ansatz entwickelt, der aus einer Verhandlungsmethode namens Fall-back-Bargaining und einem genetischen Algorithmus besteht. - Eine dynamische Systemperspektive wird angenommen, um das System der Operationssäle zu beschreiben. Bei diesem Ansatz, der von der Kontrolltheorie inspiriert ist, wird die Struktur des Systems modelliert und mit Hilfe von Simulink-Blockdiagrammen analysiert. Dieser Ansatz stellt eine einfache, benutzerfreundliche Simulationsumgebung zur Verfügung, mit der verschiedene Managementstrategien in das System implementiert und analysiert werden können, um die Konsequenzen langfristiger Managemententscheidungen aufzuzeigen. Die entwickelten Methoden werden mittels realer Daten auf ihre praktische Anwendung evaluiert. Die erhobenen Daten sind die vollständigen Jahre 2015 und 2016 eines deutschen Krankenhauses in Baden-Württemberg. Bei diesen Datensätzen handelt es sich um alle durchgeführten Operationen mit Angaben zu Abteilungen, OP-Ablaufzeiten, OP-Saal, OP-Datum, Operateuren und durchgeführten Prozeduren nach Diagnosis-raleted Groups (DRGs). Die Ergebnisse liefern aussagekräftige Einblicke in das Problem der OP-Planung und der Terminierung und zeigen Bereiche auf, in denen weitere Verbesserungen und Untersuchungen erforderlich sind. Es ist wünschenswert, dass die vorgeschlagenen Methoden durch die Anwendung weiterer realer Daten und Fallstudien weiterentwickelt werden. Nichtsdestotrotz bieten die vorgeschlagenen Methoden aufschlussreiche Einsichten, um strategische Pläne zu verstehen und zu verbessern. Die spielbasierten Ansätze bieten Einblicke in die faire und akzeptable Verteilung und Zuweisung von OP-Ressourcen, d.h. OP-Zeit, zwischen Chirurgen und Fachabteilungen. Der systemdynamische Ansatz bietet darüber hinaus die Möglichkeit das Systemverhalten im Operationssaal als Reaktion auf strategische und entscheidungsrelevante Veränderungen zu verstehen.