院建筑是提供醫(yī)療服務(wù)的場(chǎng)所，構(gòu)建良好的室內(nèi)空氣環(huán)境，有利于提高醫(yī)護(hù)人員工作效率和患者就醫(yī)滿意度。合理設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)醫(yī)院新風(fēng)保障系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的醫(yī)院環(huán)境并節(jié)約能源，是醫(yī)院后勤保障中的重要課題。本文以上海市第一人民醫(yī)院干保樓為例提出了基于多目標(biāo)決策的新風(fēng)系統(tǒng)位置優(yōu)化選擇模型,且進(jìn)行了模型的求解和結(jié)果分析。

1、研究背景與意義

國(guó)內(nèi)綜合三級(jí)醫(yī)院經(jīng)常出現(xiàn)“門庭若市，人滿為患”的場(chǎng)面，這種場(chǎng)面區(qū)別于國(guó)外醫(yī)院，許多醫(yī)護(hù)人員及患者在診療過程中普遍感覺醫(yī)院內(nèi)部人流量較大，空氣質(zhì)量較差。有學(xué)者對(duì)醫(yī)院建筑內(nèi)空氣中的二氧化碳、揮發(fā)性有機(jī)物、苯系物等測(cè)試發(fā)現(xiàn)濃度均超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值[2,3]。對(duì)綜合醫(yī)院門診掛號(hào)收費(fèi)處、部門候診區(qū)和診室的測(cè)試發(fā)現(xiàn)co2日平均濃度超過《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（gb/t 18883-2002）規(guī)定的限值1000ppm[4]，空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。由此可見，一方面從人的感官角度反映了醫(yī)院室內(nèi)空氣質(zhì)量相對(duì)較差，另一方面從客觀參數(shù)的測(cè)試結(jié)果上也反映了室內(nèi)空氣質(zhì)量較差。如今，很多大型醫(yī)院都使用新風(fēng)系統(tǒng)，它的運(yùn)行效果直接影響著醫(yī)院建筑的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。尤其是功能房間，如急診、門診、病房等，如果空氣質(zhì)量不高，勢(shì)必會(huì)影響到醫(yī)生和病人的身體健康。

而新風(fēng)系統(tǒng)的位置選擇直接影響著新風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，這也是醫(yī)院建筑布局規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)之一,新風(fēng)系統(tǒng)位置一旦確定,就難以改變。這其中，涉及到能耗、凈化效果、噪音、電路、管道鋪設(shè)等多種因素,必須經(jīng)過深入考慮、反復(fù)研究,慎重決定。

由于影響新風(fēng)系統(tǒng)位置選擇的因素很多,可以有多種可供選擇的方案,要從多方案中選出最佳方案,需要借助于數(shù)學(xué)方法,常用的幾種數(shù)學(xué)方法有重心法、數(shù)學(xué)程序法、線性規(guī)劃一運(yùn)輸法、模糊綜合評(píng)判等方法,這些方法有以下幾個(gè)不足之處：1.定位方面的論述較少；2.目標(biāo)函數(shù)考慮單一。且所建立的模型主要注重凈化效果,對(duì)安裝和運(yùn)行成本考慮較少。這些單一目標(biāo)函數(shù)的處理與新風(fēng)系統(tǒng)位置選擇的多目標(biāo)原則不相適應(yīng)。

近來,隨著經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中計(jì)量方法的廣泛利用和經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展,數(shù)學(xué)方法已成為布局規(guī)劃中進(jìn)行論證的重要手段之一,它為醫(yī)院布局規(guī)劃從以定性為主過渡到定性與定量相結(jié)合創(chuàng)造了條件,有助于更加科學(xué)地進(jìn)行醫(yī)院新風(fēng)系統(tǒng)位置選擇。多目標(biāo)決策是指在多個(gè)目標(biāo)間互相矛盾相互競(jìng)爭(zhēng)的情況下所進(jìn)行的決策,它有以下幾個(gè)優(yōu)越性：1.解決現(xiàn)實(shí)客觀問題,采用多目標(biāo)決策方法,其結(jié)果更合理更逼真,易被人們所接受；2.采用多目標(biāo)決策方法,有利于促進(jìn)決策的科學(xué)化和民主化使用多目標(biāo)決策方法,能適應(yīng)問題的各種決策要求和擴(kuò)大決策范圍,有利于決策者選出最優(yōu)方案。在新風(fēng)系統(tǒng)位置選擇中,需考慮凈化效果、安裝成本和運(yùn)行成本等多個(gè)目標(biāo),因此,運(yùn)用多目標(biāo)決策方法研究新風(fēng)系統(tǒng)位置選擇問題不僅是可行的,而且能使其更加具有實(shí)用性。

2、多目標(biāo)決策概念

多目標(biāo)決策是現(xiàn)代化管理科學(xué)的重要內(nèi)容,自從50年代以來,單目標(biāo)最優(yōu)化方法線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等的作用,己經(jīng)得到了世界的公認(rèn),但是,社會(huì)的發(fā)展和管理的實(shí)踐己經(jīng)證明一一實(shí)際生活中廣泛存在的是多目標(biāo)決策問題,“最優(yōu)化原則”是一種理想的原則,而“滿意化原則”則是一種現(xiàn)實(shí)的原則。因此,多目標(biāo)決策理論研究得到不斷的深入和完善,應(yīng)用范圍日益廣泛,其主要應(yīng)用有國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、地區(qū)發(fā)展規(guī)劃、企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理、環(huán)境保護(hù)與管理、公共事業(yè)規(guī)劃等。

多目標(biāo)決策是指在多個(gè)目標(biāo)間互相矛盾相互競(jìng)爭(zhēng)的情況下所進(jìn)行的決策,近代多目標(biāo)決策理論與技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展,最直接的原因在于作為科學(xué)決策工具的單目標(biāo)數(shù)學(xué)模型忽視了客觀事物普遍存在的多目標(biāo)性,因而,除了簡(jiǎn)單的問題外,單目標(biāo)決策很難滿足個(gè)人和群體決策的要求,多目標(biāo)決策有以下幾個(gè)優(yōu)越性：1. 解決現(xiàn)實(shí)客觀問題,采用多目標(biāo)決策方法,其結(jié)果更合理更逼真,易被人們所接受；2.采用多目標(biāo)決策方法,有利于促進(jìn)決策的科學(xué)化和民主化；3. 使用多目標(biāo)決策方法,能適應(yīng)問題的各種決策要求和擴(kuò)大決策范圍,有利于決策者選出最佳均衡方案。

多目標(biāo)決策問題的數(shù)學(xué)模型包含三個(gè)組成要素決策變量,指決策者為實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)采取的方案、措施,是問題中要確定的未知量目標(biāo)函數(shù),指問題要達(dá)到的目的要求,表示為決策變量的函數(shù)約束條件,指決策變量取值時(shí)受到的各種可用資源的限制,表示為含決策變量的等式或不等式。一般可以用下面的模型描述：

對(duì)于這樣一個(gè)多目標(biāo)決策問題的求解,就是要決定每一個(gè)決策變量取什么值以使目標(biāo)函數(shù)取得滿意解。由于多目標(biāo)決策問題的各種目標(biāo)都是從不同的側(cè)面來反映同一事物各種特性的,很難用其中一個(gè)指標(biāo)來代替它。因此這類問題無最優(yōu)解。所以在處理多目標(biāo)問題時(shí)多采用非劣解和選優(yōu)解兩個(gè)概念。在所有非劣解中,按照一定的法則選擇一個(gè)比較好的解,作為決策,這個(gè)解稱為“選優(yōu)解”。確定非劣解的過程是決策的分析過程,而在非劣解中選擇選優(yōu)解的過程則是決策的決定過程。

3、新風(fēng)系統(tǒng)位置優(yōu)化選擇的多目標(biāo)決策模型建立

3.1目標(biāo)函數(shù)

3.2約束條件

3.3其他約束

在新風(fēng)系統(tǒng)位置選擇的具體操作過程中，還有很多約束條件此模型未能列出，如溫度，濕度等。

4、算例分析

本文以上海市第一人民醫(yī)院干保樓一層急診大廳為例進(jìn)行算例分析,來進(jìn)行模型的求解和結(jié)果分析。上述多目標(biāo)模型為多目標(biāo)0-1整數(shù)規(guī)劃模型,對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)變量的0-1規(guī)劃問題,它的解是由n個(gè)取0或1的元素所構(gòu)成的向量組成,其組合數(shù)為2n。在較大時(shí),用枚舉法和隱枚舉法求解都存在一定的難度,本文中取n=23,因此,采用搜索算法求解此多目標(biāo)一整數(shù)規(guī)劃問題。

搜索算法的計(jì)算步驟如下：

step1：輸入個(gè)初始數(shù)據(jù)，迭代次數(shù)t=0；

step2：隨機(jī)產(chǎn)生決策向量，由0，1元素組成；

step3：如果迭代次數(shù)小于設(shè)定的最大次數(shù)，在所記錄的決策向量中選取非裂解，提供給決策者選擇滿意解，結(jié)束；否則，繼續(xù)下一步；

step4：將step2產(chǎn)生的決策向量帶入各約束條件，判斷該決策向量是否為可行解，若是，求得個(gè)目標(biāo)值，記錄決策向量及目標(biāo)值，轉(zhuǎn)step2；否則，轉(zhuǎn)step2；

算法流程：

本文根據(jù)上面的算法,在假定了一組約束條件的上下限的情況下得出的非劣解,如下表所示：

表4.1     多目標(biāo)解集表

根據(jù)此求解結(jié)果,可以選出6個(gè)非劣解,分別對(duì)應(yīng)不同的位置選擇方案,各解得到的候選位置數(shù)目不完全相同,位置組合也不同,但對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響各有千秋,每一個(gè)都不比其他的更好,決策者可根據(jù)具體情況,結(jié)合各非劣解的各個(gè)目標(biāo)值的大小,進(jìn)行決策。如認(rèn)為這6個(gè)方案的安裝成本目標(biāo)和運(yùn)行成本目標(biāo)都可以滿足要求,此時(shí)追求凈化效果目標(biāo)最大,可選擇方案1或方案5；如認(rèn)為安裝成本目標(biāo)更重要,可能會(huì)選擇方案2或方案6；如更看重運(yùn)行成本目標(biāo),可能會(huì)選擇方案3或方案4。

這里作者經(jīng)過自己的分析判斷,選擇方案5為滿意解,并將其繪制在建筑圖示之中,如圖4.1紅色部分所示。

圖4.1 位置選擇圖

5、結(jié)論與展望

本論文以上海市第一人民醫(yī)院干保樓為例利用多目標(biāo)決策法進(jìn)行工業(yè)廠址選擇,可以得出如下結(jié)論：

1.以凈化效果、安裝成本、運(yùn)行成本為目標(biāo),以影響新風(fēng)系統(tǒng)位置選擇的眾多因素為約束條件,建立多目標(biāo)決策模型用于新風(fēng)系統(tǒng)位置的優(yōu)化選擇,豐富了定量研究醫(yī)院設(shè)計(jì)規(guī)劃的理論方法；

2.應(yīng)用系統(tǒng)方法的多目標(biāo)決策理論,運(yùn)用搜索算法進(jìn)行多目標(biāo)模型的求解,所求得的非劣解具有多方案特點(diǎn),決策者可根據(jù)自己的喜好選擇滿意的方案,提高了布局規(guī)劃和決策的科學(xué)性。

由于資料和水平的限制,本文的研究?jī)H僅是一個(gè)開始,相信在不久的將來以多目標(biāo)方法進(jìn)行醫(yī)院設(shè)計(jì)規(guī)劃方面的研究會(huì)有較大的發(fā)展。由于時(shí)間和實(shí)踐條件的限制,本論文尚存在許多不足：影響醫(yī)院新風(fēng)系統(tǒng)位置優(yōu)化選擇的因素因子多種多樣,考慮的因子不夠全面,如沒有考慮工藝要求和設(shè)備投資等；建議在以后的醫(yī)院設(shè)計(jì)規(guī)劃的技術(shù)方法研究中進(jìn)一步完善多目標(biāo)決策模型在位置選擇中的應(yīng)用,從而提高位置選擇的可行性和可操作性。

本文作者：上海市第一人民醫(yī)院   周磊  施慧  吳錦華