Sağlık süreçlerini iyileştirmede süreç madenciliği tekniğini kullanan bir performans analiz metodu
A performance analysis method for healthcare process improvement using process mining technique
Yazar: TUĞBA ERDOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYÇA TARHAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Süreç madenciliği tekniği, bir iş süreç yönetimi tekniği olarak son on yılda imalat, tedarik zinciri, kamu, sağlık ve yazılım mühendisliği dahil birçok alanda uygulanmıştır. Sürecin yüksek ölçüde dinamik, karmaşık, çok disiplinli ve dağıtık yapıda olduğu sağlık süreçlerinde, bu tekniğin uygulanması giderek artmaktadır. Sağlık süreçleri alanında, süreç madenciliği tekniklerinin uygulanabilirliği ve kullanışlılığına rağmen; ele alınması gereken önemli zorlukları vardır. Literatür tarama sırasında gözlemlenen temel zorluklar sağlık verileri, süreç madenciliği teknikleri, performans ve veri görselleştirme ile ilgilidir.
Sağlık süreçleri alanında, süreç madenciliği uygulamalarının karakteristiğini daha iyi anlamak ve zorluklarla baş etmeyi sağlayacak bir çözüm önerisi oluşturabilmek için, bu alanda bir sistematik haritalama çalışması gerçekleştirilmiştir. Sistematik haritalama, birincil çalışmaların sayısının hızla arttığı araştırma literatürünü tanımlamak ve kategorize etmek için kabul görmüş bir yöntemdir. 2005-2017 yılları arasında, bilimsel literatürün elektronik dijital kütüphanelerinde tarama yapılmış ve sağlık alanı ile ilgili ilk etapta tespit edilen 2428 süreç madenciliği çalışmalarından, 172 birincil çalışma belirlenmiştir. Birincil çalışmaların sağladığı bilgilerin kavram haritası sistematik olarak geliştirilmiş ve bu çalışmalar araştırma ve katkı türleri, uygulama bağlamı, sağlık uzmanlığı, süreç madenciliği faaliyetinin türü, süreç modelleme tipi ve gösterimi ve süreç madenciliği teknikleri gibi bir dizi özelliğe göre sınıflandırılmıştır. Bu çalışma, bildiğimiz kadarıyla, bu konuyla ilgili çalışmaların geniş ve genel bir görünümünü sunan ilk ve tek sistematik haritalama çalışmasıdır. Haritalama sonuçları, sağlık verileri ve süreç madenciliği teknikleri ile ilgili zorluklara rağmen, alanın hızla büyüdüğünü ve daha fazla araştırma ve uygulamaya açık olduğunu göstermiştir. Alanla ilgilenen araştırmacılar, araştırma fırsatları yakalamak için yapılan sistematik haritalama sonuçlarını kullanabileceklerdir. Öte yandan, sağlık alanı uzmanları, süreç madenciliği tekniklerinin sağlık süreçleri için uygulandığı en yaygın amaçları ve uzmanlıkları da bu haritalama çalışmasından gözlemleyebileceklerdir.
Yapılan sistematik haritalama çalışması, süreç madenciliği tekniklerinin uygulanabilirliği ve kullanışlılığı ile ilgili kanıtlara rağmen, sağlık hizmetlerine özgü süreçlerin yönetimi için kapsamlı bir metodolojiye duyulan ihtiyacı ortaya koymuştur. Bahsedilen ihtiyaçtan hareketle bu tez kapsamında; süreç izleme, kontrol etme ve iyileştirme amacıyla dağıtık yapıdaki süreç madenciliği tekniklerinin sağlık süreçlerine uygulanması için özgün, hedefe dayalı bir performans değerlendirme yöntemi önerilmiştir. Önerilen  yöntem; (1) sağlık süreçleri gibi yapısal olmayan ve çok disiplinli süreçleri analiz etmeyi, 2) kısa sürede süreçte ne olup bittiğinin geniş bir özetini sunmayı, (3) alan bilgisini sürecin geliştirilmesine dahil ederek süreçler için iyileştirme fırsatları yaratmayı, 4) süreç madenciliği metodolojisindeki süreç madenciliği faaliyetlerini ve tekniklerini uygulamayı ve (5) hedefe yönelik bir yaklaşım kullanarak süreç madenciliği uygulamalarının izlenebilirliği, kullanılabilirliği ve işlevselliği için pratik bir rehber sağlamayı hedeflemiştir.
Önerilen yöntem, Türkiye'deki bir üniversite hastanesine ait ameliyat ve acil servis süreçleri üzerinde durum çalışmaları yapılarak uygulanmış ve süreçlere ait uygunsuzluklar ve darboğazlar belirlenmiştir. Uygulama sonuçları, önerilen yöntemin, sağlık süreçleri için süreç madenciliği tekniklerinin kullanımını yönlendirmede ve süreç iyileştirme önerilerini oluşturmada etkili olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In the last decade, as an emerging technique for business processes management, process mining  has been applied in many domains including manufacturing, supply-chain, government, healthcare, and software engineering. The application of this technique is growing yet challenging, particularly in healthcare, where most processes are complex, variable, dynamic, and multi-disciplinary in nature. In addition to the body of evidence on the applicability and usefulness of process mining techniques in the healthcare domain, there are also significant challenges to be addressed. The basic challenges observed during literature review are related to healthcare data, process mining techniques, performance, and data visualization.
In the field of healthcare processes, a systematic mapping study has been conducted in this area in order to be able to create a solution proposal to better understand the nature of process mining applications and cope with the challenges. Systematic mapping is a well-accepted method to identify and categorize research literature, in which the number of primary studies is rapidly growing. In the electronic digital libraries of scientific literature, the studies between 2005 and 2017 were searched, and 172 primary studies out of the 2428 initially found on the topic of process mining in healthcare were identified. A concept map of the information provided by primary studies on process mining applications in healthcare was systematically developed and then this map was used to classify the studies based on a number of attributes; namely, the types of research and contribution, application context, mining activity, process modeling type and notation, and mining algorithm. To the best of our knowledge, this is the only systematic mapping study that provides a broad and general overview of the studies on this topic. The results of mapping showed that, despite the challenges related to healthcare data and technique, the field is rapidly growing and open for further research and practice. The researchers who are interested in the field could use the results to elicit opportunities for further research. The practitioners who are considering applications of process mining, on the other hand, could observe the most common aims and specialties that process mining techniques are applied.
The systematic mapping study also showed that process mining community in the healthcare domain is lacking a comprehensive methodology that describes how to accomplish process mining activities and techniques in practice. Based on the need stated above, this thesis proposes a novel, distributed process mining based process performance evaluation method for monitoring, controlling and improving healthcare processes. This goal-oriented method aims to: (1) provide a broad overview of processes in a short time, (2) create improvement opportunities for processes by incorporating domain knowledge into process enactments, (3) analyze unstructured, multidisciplinary processes like healthcare processes, (4) implement process mining activities and techniques in process mining methodology, and (5) provide a practical guidance for traceability, usability and functionality of process mining implementations using a goal-driven approach.
The proposed method was applied in case studies on the surgery process and emergency service process of a university hospital in Turkey, which revealed for quantitative insights into the process. Bottlenecks and deviations that were crucial for determining measures (e.g., data and performance information) were identified to improve the efficiency of these processes. The results of case study showed that the proposed method is effective for initiating process improvements by guiding the use of process mining techniques in the healthcare domain.