Post on 05-Apr-2015
GESUNDHEITSMANAGEMENT IIITeil 3
Prof. Dr. Steffen FleßaLst. für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und
GesundheitsmanagementUniversität Greifswald
1
Gliederung
1 Outputfaktoren2 Betriebskybernetik3 Logistik
3.1 Materialwirtschaft und Lagerhaltung3.1.1 Materialbedarfsplanung3.1.2 Lagerhaltungsmodelle
3.2 Transportplanung3.2.1 Grundlagen3.2.2 Optimierung
3.3 Standortprobleme
2
3 Logistik: Überblick
• Definition: Bereitstellung von Gütern und Informationen
• Teilgebiete:– Beschaffungslogistik– Interne Logistik– Absatz- bzw. Distributionslogistik– Entsorgungslogistik
• Einteilung nach Logistikobjekten:– Güterlogistik, Personenlogistik, Informations- u.
Kommunikationslogistik
• Logistik als Querschnittsfunktion 3
Logistik• Kriterien:
– rechtzeitig– in den benötigten Mengen– in der benötigten Qualität– am richtigen Ort– in der richtigen Zusammenstellung– unter Beachtung aller Vorschriften
3 Rs (6 Rs)
• Abgrenzung:– Materiallogistik: Bereitstellung von
Produktionsfaktoren– Materialwirtschaft: = Materiallogistik + vertragliche
Aspekte des Einkaufs– Supply Chain: komplette Wertschöpfungskette,
bestehend aus Beschaffungs-, Produktions-, Lager- und Transportaktivitäten• Supply Chain Management: Koordination aller an der
Supply Chain beteiligten Prozesse auf die Erfüllung der Kundenanforderungen hin
Versorgung
Entsorgung
4
Unternehmenslogistik (Disziplinen)
• Materiallogistik:– Beschaffungslogistik: Sicherstellung einer mengen-, termin- u.
qualitätsgerechten Materialversorgung– Produktionslogistik: Planung, Steuerung u. Kontrolle des Güterflusses
zw. Wareneingang, Fertigung u. Versand
• Distributionslogistik:– Planung u. Steuerung der Verteilung der Endprodukte an die
Abnehmer
• Entsorgungslogistik:– Aufgaben und Prozesse der Abfallentsorgung in allen Stationen der
Logistikkette
• Transport- und Verkehrslogistik:– Reine Beförderung von Gütern
5
Logistik im Krankenhaus
• Krankenhauslogistik ist eine Variante der Unternehmenslogistik• Versorgung
– Bereitstellung von Personal, Medikamente, Räume, Geräte, und Informationen zur Durchführung und Aufrechterhaltung des medizinischen Betriebes
– Elemente• Einkauf• Lagerhaltung• Externer Transport• Interner Transport• Informationswirtschaft
• Patiententransport– Rettungswesen– Krankentransport ins Krankenhaus– Interner Patiententransport – Entlassungs- und Verlegungstransport
• Entsorgung des Krankenhausbetriebes– Beseitigung bzw. Aufbereitung von Abfällen
6
Aufgabenbereiche der Krankenhauslogistik
Beschaffung& Einkauf
Lagerlogistik
inner-betrieblicheTransporte
Informations-logistik
7
Beschaffung & Einkauf• Strategische Aufgaben
– Lieferantenauswahl, -pflege, -bewertung– Produktauswahl, -bewertung– Verhandlung von Kaufverträgen und Konditionen
• Operative Aufgaben• Bestellung von Material
– Arzneimittel– ärztliches und pflegerisches Verbrauchsmaterial– Verbrauchsmaterial für Funktionsstellen (Röntgen, Labor, EKG, usw.)– Lebensmittel, Bürobedarf– ...
8
Beschaffung & Einkauf
9
Kernprobleme der Beschaffung & des Einkaufs
• Gewachsene Strukturen – teilweise unorganisiert• Zentralisierung / Dezentralisierung der Einkaufsentscheidungen• Schwachstellen:
– hoher Bestellaufwand– keine Bündelung von Bestellungen– sehr großes Artikelspektrum, viele davon in geringen Stückzahlen– geringe Standardisierung des Artikelsortiments– keine mittel- bis langfristige Beschaffungsplanung, keine Einkaufsstrategien
10
Lagerlogistik
• Warenannahme und Eingangskontrolle• Lagerung und Kommissionierung• Bedarfsermittlung• Bestandsmanagement• Vorratshaltung
11
Lagerlogistik
12
Kernprobleme der Lagerlogistik• Lager
– Zentrallager und viele Lagerräume verteilt auf dem Gelände bzw. in den Gebäuden
– interne Lagerorte ungeplant, mit dem Bedarf gewachsen
• Schwachstellen:– überhöhte Bestände in Zentral- & Stationslagern
hohe Kapitalbindung und Lagerkapazität– hoher Schwund durch Verfall Entsorgungs- und Materialkosten – fehlende Bestands- und Bestellmengen– undurchschaubare Kostenzuordnung– Belastung des Pflegepersonals durch artfremde Tätigkeiten
13
Innerbetriebliche Transporte
Hol- und Bringdienst
ärztliches und pflegerisches Ver-brauchsmaterial
Bluttransporte
Laborproben
reparierte Geräte
Hol- und Bringdienst
ärztliches und pflegerisches Ver-brauchsmaterial
Bluttransporte
Laborproben
reparierte Geräte
Ver- & Entsorgung
Speisen
Wäsche
Betten
Abfall
Ver- & Entsorgung
Speisen
Wäsche
Betten
Abfall
• Belieferung der Bedarfsstellen mit unterschiedlichen Lieferfrequenzen
Fahrdienst(Transport von Patienten)
Fahrdienst(Transport von Patienten)
intern
innerhalb der Gebäude
zwischenGebäudeninnerhalb des KH-Campus
extern
zu ausgelagertenStationen
zwischen Standorten
14
Innerbetriebliche Transporte
15
Kernprobleme der innerbetrieblichen Transporte
• unzureichende Bündelung von Transportaufträgen• unüberschaubare Zahl an Transportvorgängen• Vielzahl an Sonder- und Leerfahrten• Leer-, Warte- und Stillstandzeiten• Infrastrukturengpässe (z.B. Aufzüge, keine
automatischen Türen)• Behinderungen der Transportwege
16
Informationslogistik• Abwicklung der Informationsflüsse innerhalb des
Krankenhauses• Kommunikation zwischen Bedarfsstellen, Läger,
Einkauf, ...• EDV-Unterstützung: – Daten in standardisierter Form sammeln– Informationen jederzeit und von überall verfügbar machen– Beispiele:
• Krankenhausinformationssystem (KIS)• Materialwirtschaftssystem
17
Kernprobleme der Informationslogistik
• vorwiegend gute Ausstattung mit Computern, jedoch werden viele Vorgänge noch in Papierform erfasst bzw. durchgeführt
• Vielzahl verschiedener Informationssysteme / Module im Einsatz
• EDV-Systeme bieten keine Planungs- bzw. Entscheidungsunterstützung:– keine Möglichkeiten zur Prozessoptimierung– keine Erschließung von Einsparpotentialen
18
Integration von logistischen Prozessen
OP-Management
Personal-einsatz-planung
Transport-dienst
Material-versorgung
19
wenn … nicht funktioniert …
OP-Management
Personal-einsatz-planung
Transport-dienst
Material-versorgung
Stillstands- und Wartezeiten im OP
20
Grundproblem: Integration von logistischen Prozessen
OP-Management
Personal-einsatz-planung
Transport-dienst
Material-versorgung
Wartezeiten für Patienten & Überstunden für
das OP-Personal
Stillstands- und Wartezeiten im OP
21
Grundproblem: Integration von logistischen Prozessen
OP-Management
Personal-einsatz-planung
Transport-dienst
Material-versorgung
Stillstands- und Wartezeiten im OP
Stillstands- und Wartezeiten im OP
Wartezeiten für Patienten & Überstunden für
das OP-Personal 22
Grundproblem: Integration von logistischen Prozessen
OP-Management
Personal-einsatz-planung
Transport-dienst
Material-versorgung
Stillstands- und Wartezeiten im OP
Stillstands- und Wartezeiten im OP
Wartezeiten für Patienten & Überstunden für
das OP-Personal
Verfügbarkeitsprobleme von Personal im OP 23
Gründe für mangelhafte Integration
• unzureichende EDV-Unterstützung• Insellösungen, keine Schnittstellen• keine Vernetzung der Prozesse & Prozessbeteiligten• mangelhafte Kommunikation • fehlende Koordination der Stationen, Funktionsbereiche
untereinander• keine Transparenz• Dominoeffekt:
– wenn einmal etwas schief läuft, gehen alle nachgelagerten Prozesse auch schief
24
3.1 Materialwirtschaft und Lagerhaltung
• Überblick:– Feststellung des Bedarfs– Einholung von Angeboten – Produktentscheidung – Vertragsabschluss– Lieferung – Wareneingangskontrolle – Interne Logistik, „Auf Lager nehmen“ – Lagerung – Verbrauch, ggf. Entsorgung
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Feststellung des Bedarfs• Primäre Aufgabe der betriebswirtschaftlichen
Modelle• Teilaufgaben:– Ermittlung der optimalen Bestellmenge – Ermittlung des optimalen Bestellzeitpunktes – Ermittlung der Dringlichkeit der Bestellung – Ermittlung der Substitutionsprodukte – Ermittlung von Preisobergrenzen – Ermittlung der Sensitivität des Produktionsprozesses bei
Engpässen in der Versorgung mit diesem Gut – EDV-gestützte Lagermengenüberwachung
26
Einholung von Angeboten
• Einholung von Angeboten – Langfristige Händlerbindung vs. individuelle Entscheidung
• Tendenz 1995: Preisminimierung; pro Auftrag neuer Händler möglich
• Tendenz 2005: Qualitätsmaximierung; langfristige Händlerbindung• „Arbeit am Lieferanten“
– Preisreduktion, Bonus, Zahlungskonditionen– Lieferzeiten, Qualität– Unterstützung bei Analysen– elektronischer Einkauf
» EDV-gestützte Bestellung» Problem der Bar-Codes auf Kleinpackungen
27
E-Commerce• Traditionelle Bestellung:
– 80 % per Fax– 18 % per Telefon– 2 % persönlich
• Nachteile:– Zeitaufwendig– Kostenintensiv– Unsicher (z. B. menschliche Fehler)– Geringe Transparenz der Anbieter und Kondititionen
• Lösung: E-Commerce– Inhalt: Elektronische Abwicklung aller zum Einkauf gehörigen Prozesse
28
E-Commerce• Anwendungsfelder:
– Consumer to Consumer (C2C)– Business to Business (B2B)
• Krankenhaus kauft Pharmazeutika auf Internet-Plattform– Business to Consumer (B2C)
• Komponenten– E-Procurement
• Lösungen zur elektronischen, papierlosen, zentralen oder dezentralen Bestellung von Produkten
– E-Marketplace• Darstellung der Produkte von verschiedenen Anbietern, Vergleichbarkeit von
Angeboten– E-Transaction
• Übermittlung von Anfragen, Bestellungen, Lieferscheinen, Rechnungen und Zahlungen
• Ziele– Reduktion der Einkaufspreise– Reduktion der Bestellkosten– Transparenz (z. B. der Qualität)– Schnelle und sichere Beschaffung
29
E-Commerce
• Bewertung:– Zahlreiche Firmen des E-Commerce werden
innerhalb weniger Jahre insolvent.– Euphorie ist verflogen, z. B.• schlechte Qualität bei internationalem Einkauf• Kosteneinsparung fraglich: E-Procurement geht auch
nicht automatisch• Plattformübergreifende Standards fehlen noch
30
Produktentscheidung
• Produktentscheidung – Einflussfaktor Preis (inkl. Rabatte und Skonti) – Einflussfaktor Service – Einflussfaktor Verfügbarkeit – Einflussfaktor Verbundbestellung
• Kosten pro Bestellung• Therapiemodule, „Sets and Kits“
– abnehmende Tendenz– Standardisierung– Pay-per-Use
• z. B. Zentrallabor, Instrumentennutzung in der Chirurgie, Einsatz von Beatmungsgeräten (Instrument + Verbrauchsmaterial)
31
3.1.1 Materialbedarfsplanung• ABC-Analyse: Aufteilung aller Materialien hinsichtlich ihres
relativen Wertes in die Kategorien:– A-Güter: hoher wertmäßiger Verbrauch
• hoher Preis und / oder hohe Menge– B-Güter: wertmäßiger Verbrauch im mittleren Bereich– C-Güter: wertmäßiger Verbrauch gering
• Normale Einteilung:– 15 % der Artikel machen 80 % des Gesamtverbrauchswertes aus: A-
Güter– 35 % der Gesamtmenge hat einen Gesamtverbrauchswert von 15 %:
B-Güter– 50 % der Gesamtmenge hat einne Gesamtverbrauchswert von 5 %
32
ABC-Analyse
100 %
Verbrauchswert
Artikel
100 %
95 %
80 %
15 % 50 %
A
B
C
33
BeispielProdukt Menge/Jahr Preis/Stück
[Euro]
XA 10.000 0,01XB 5.000 0,03XC 12.000 0,02XD 2.000 0,03XE 3.000 0,50XF 1.000 12,--XG 500 8,--XH 20.000 0,15XI 3.000 2,--XJ 2.000 1,--XK 3.000 0,15XL 15.000 0,01XM 200 7,--XN 400 12,--XO 5.000 2,--XP 2.000 3,--
Ein Krankenhaus kauft regelmäßig folgende Produkte: Aufgabe: Auf welche Produkte sollte sich ein Kostenmanager spezialisieren?
34
XYZ-Analyse
• Aufteilung bzgl. ihres Bedarfsverlaufs– X-Güter: regelmäßiger, nahezu konstanter
(schwankungsloser) Bedarfsverlauf• z. B. Schmerzmittel
– Y-Güter: trendmäßig steigender oder fallender oder saisonal schwankender Bedarf• z. B. Grippemittel
– Z-Güter: äußerst unregelmäßiger Bedarf• z. B. Medikamente für Bluter
35
Methoden der Bedarfsermittlung
• Verbrauchsorientierte Methoden– Ausgangslage: Verbrauch der letzten Periode(n)– Prognosemodelle:
• Regressionsrechnung (Ökonometrie)• Gleitende Durchschnitte• Zeitreihenanalyse (e.g. saisonale Bereinigung)
• Programmorientierte Methoden– Ausgangslage: Produktionsprogramm der zukünftigen
Periode(n)
36
3.1.2 Lagerhaltungsmodelle
• Überblick:– Lagerbestandsverläufe– Modelle• Harris-Andler• Wagner-Whitin• LP
37
Klassischer Lagerbestandsverlauf
q
Lagerbestand
Zeit [Jahre]
• Losgröße: q • Permanenter Abgang
der Rate r
• Unendlich hohe Zugangsgeschwindigkeit
• Keine Fehlmengen • Kein
Sicherheitsbestand
38
Lagerbestandsverlauf mit Sicherheitsbestand • Losgröße: q • Permanenter
Abgang der Rate r
q
Lagerbestand
Zeit [Jahre]
Sicherheits-bestand
• Unendlich hohe Zugangsgeschwindigkeit
• Sicherheitsbestand
39
Lagerbestandsverlauf mit Fehlmengen • Unendlich hohe
Zugangsgeschwindigkeit
• Fehlmengen zugelassen
q
Lagerbestand
Zeit [Jahre]
• Losgröße: q • Permanenter
Abgang der Rate r
40
Lagerbestandsverlauf im Sachgüterbereich • Losgröße: q • Permanenter
Abgang der Rate r
q
Lagerbestand
Zeit [Jahre]
• Endlich hohe Zugangsgeschw.
• Keine Fehlmengen • Kein Sicherheitsbestand
41
Klassischer Lagerbestandsverlauf mit stochastischer Abgangsrate
• Keine Fehlmengen • Kein
Sicherheitsbestand
q
Lagerbestand
Zeit [Jahre]
• Losgröße: q • Abgang mit zufallsbedingter
Rate r • Unendlich hohe Zugangsgeschw.
42
Modell von Harris und Andler
• Ziel: Ermittlung der optimalen Losgröße (Economic Ordering Quantity, EOQ) für das klassische Losgrößenmodell
• Modellannahmen:– Deterministisches, kontinuierliches Modell– Durchgehende Bestandsüberprüfung– Ein Produkt– Ein Lager– Fixe Bestellmengen– Keine Fehlmengen erlaubt– Wiederbeschaffungszeit = 0– Bestände werden ohne Verzug sofort wieder aufgefüllt
43
Modell von Harris und Andler
Zeit [Jahre]
Lagerbestand
L_Max= q
ØL
r
T 2T 3T
44
Bestellkosten
– Bestellkosten = Bestellkostensatz (CB) * Anzahl der Bestellungen im Jahr
– Es gilt: tan()=r=q/T, d.h. T=q/r – Anzahl der Bestellungen pro Periode: 1/T = r/q Bestellkosten =
q
rCB
45
Lagerkosten
– Lagerkosten = Lagerkostensatz (CL) * durchschnittliche Lagermenge
– Durchschnittliche Lagermenge = q/2 – Lagerkosten =
2
qCL
Lagerhaltungskosten
– Lagerhaltungskosten = Lagerkosten + Bestellkosten
– Gesucht: Gesamtkostenminimum
Min!q
Cq
rCK(q) LB
2
Optimierung
02
1)1()('
2 LB C
q
rCqK
2
12
LB Cq
rC
L
B
C
rCq
22
L
B
C
rCq
2
48
Minimalkosten
LB
L
B
LB
LB
L
B
LB
CCr
CCr
CCr
CrCK
C
Crq
Minq
Cq
rCK
2
2
2
2
2
!2
*
*
49
Kostenverläufe
KL=CLq/2
Kosten
Bestellmenge q
KB=CBr/q
K=CLq/2+CBr/q
50
Arbeitsaufgabe
Ein Krankenhaus verbraucht jedes Jahr 100.000 Mullbinden eines bestimmten Typs. Der Lieferant verlangt 250 Euro pro Anlieferungsvorgang. Gleichzeitig kostet die Lagerung jeder Binde 1 Euro pro Jahr an Zinsen und Verwaltungskosten.
1. Wie hoch sind die Lagerhaltungskosten, wenn alle Binden auf einmal bestellt werden?
2. Wie hoch sind die Lagerhaltungskosten, wenn jeden Monat bestellt wird?
3. Wie viele Binden sollten auf einmal bestellt werden?
4. Welche zusätzlichen Restriktionen sollte das Modell berücksichtigen?
51
Organisation der Lagerhaltung
• Lagerarten:– Zentrallager– Dezentrales Lager– Bedarfsstellenlager
• Stufigkeit des Lagersystems (ein- oder mehrstufig)
52
Zentralisierung von Lagerhaltung
• Voraussetzungen:– Zentralisierungsfähige Produkte
• kein medizinischer Sachverstand erforderlich– Zentralisierungswürdige Produkte
• Zentraleinkauf wirtschaftlich
• Beispiel: Zentralapotheke versus Teilapotheken auf den Stationen
53
Kostenvergleich zentral vs. dezentral
LBdezentral
L
Bdezentral
dezentral
LdezentralBdezentral
CrCnK
C
Crnq
qC
q
rCnK
2
2
2
*
*
LBzentral
L
Bzentral
zentral
LzentralBzentral
CrnCK
C
Crnq
Minq
Cq
rnCK
2
2
!2
*
*
nCrCn
CrnC
K
K
LB
LB
d ezen tra l
zen tra l
12
2*
*
• Modell: n Krankenhäuser sollen eine Einkaufszentrale bilden• Vereinfachende Annahme: Bestell- und Lagerkostensätze
verändern sich nicht.
Zentrale Lagerhaltung - Vorteile• Bessere Übersicht über den Artikelbestand
– Nutzung moderner EDV-Systeme – Professionelle und zeitnahe Erfassung der Zu- und Abgänge
• Niedrigere Lagerhaltungskosten– Niedrigere Lagerbestände nötig (gemeinsamer Sicherheitsbestand) – Weniger Bestellvorgänge durch Bündeleffekte(Verbundbestellung)
• Nutzung automatisierter Lager-, Transport- und Handhabungstechniken– Rationelle Flächen- bzw. Raumnutzung– Entlastung von Lagermitarbeiter von schwerer körperlicher u./o. gesundheitsgefährdender
Tätigkeiten
• Reduzierung der Belastung von Fachpersonal mit artfremden logistischen Tätigkeiten (Bedarfsstellenlogistik)
• Nutzung von Synergieeffekten durch eine Zentralisierung der Abläufe
55
Zentrale Lagerhaltung - Nachteile
• Erhöhung der Transportstrecken zwischen Lager- und Verbrauchsort
• Längere Zugriffszeiten• Geringe Transparenz bzgl. des tatsächlich verfügbaren
Materials
56
Lösung: Zweistufige Lagersysteme
• Zentrallager + dezentrale Lager auf den Stationen und Funktionsbereichen (bedarfsstellengebundene Handlager oder bedarfsstellenungebundene Lager für mehrere Handlager) oder
• Mehrere größere dezentrale Lager + Handlager auf den Stationen und Funktionsbereichen
• Problem: durch zusätzliche Lagerstufe – Unterbrechung des Materialflusses und – Zusätzliche Sicherheitsbestände
• Organisation der Warenannahme hängt von Organisation der Lagerhaltung ab
57
Wagner-Whitin
• Annahmen:– Diskretes Lagerhaltungsmodell: • Abgänge sind nicht stetig• Diskrete Bestellzeitpunkt
– Keine Fehlmengen– Variable Einkaufsmengen– Grundmodell: keine Lieferzeit, momentaner
Zugang– Deterministisches Modell
58
Lagerbestandsverlauf
Perioden
Lagerbestand
1 5 2 3 4
q 1
q 2
6
q 3
N1
N2
N3
N4
N5
N6
N7
59
Lösung: Dynamische Programmierung
• Prinzip: Entscheidungsbaum– Vollenumeration– Teilenumeration
• Dynamische Programmierung– komme aus zulässiger, aber unvollständiger Lösung– entwickle weitere, immer vollständigere Lösungen– Suboptimale Lösungen werden auf dem Entwicklungspfad
ausgeschlossen• Branch-and-Bound
– Komme aus der unzulässigen, aber vollständigen Lösung– Füge Bedingungen hinzu, bis zulässige Lösung erreicht ist
60
Lösung eines typischen Wagner-Whitin (Beispiel)
Periode
1 2 3 4 5
Nach-frage
50 80 30 40 20
CB 100
CL 1
61
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1
2
3
4
5
N 50 80 30 40 20
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100
2
3
4
5
N 50 80 30 40 20
Wenn in Periode 1 für Periode 1 bestellt
wird (50 Stück), fallen Bestellkosten von 100 Euro an,
jedoch keine Lagerkosten
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100 180
2 200
3
4
5
N 50 80 30 40 20
Wenn in Periode 1 für Periode 1 und 2 bestellt wird (130
Stück), fallen Bestellkosten von
100 Euro und Lagerkosten von 80 Euro (80 Stück eine
Periode) an
Wenn in Periode 1 für Periode 1 (50 Stück) und in Periode 2 für Periode 2 (80 Stück) bestellt wird, fallen
Bestellkosten von 200 Euro an, jedoch keine
Lagerkosten
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100 180 240
2 200
3
4
5
N 50 80 30 40 20
Wenn in Periode 1 für Periode 1,2 und 3 bestellt wird (160 Stück), fallen Bestellkosten von 100 Euro und Lagerkosten von 140 Euro (80 Stück
eine Periode und 30 Stück für zwei Perioden) an
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100 180 240
2 200 230
3
4
5
N 50 80 30 40 20
Wenn in Periode 1 für Periode 1 (50 Stück) und in Periode 2 für Periode 2 und 3 bestellt wird (110 Stück), fallen Bestellkosten von 200 Euro und
Lagerkosten von 30 Euro (30 Stück eine Periode) an
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100 180 240
2 200 230
3 280
4
5
N 50 80 30 40 20
Es wäre unlogisch, in
Periode 1,2,3 zu bestellen.
Wenn in Periode 1 für Periode 1 und Periode 2 bestellt wird (130 Stück) und in Periode 3 für
Periode 3, fallen Bestellkosten von 200 Euro und Lagerkosten von 80 Euro (80 Stück eine Periode)
an
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100 180 240
2 200 230
3 280
4
5
N 50 80 30 40 20
240>230: Ab hier kann nichts
niedrigeres mehr kommen!
Hinrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100 180 240
2 200 230 310 370
3 280 320 360
4 330 350
5 410
N 50 80 30 40 20
Rückrechnung
in/für 1 2 3 4 5
1 100 180 240
200 230 310 370
3 280 320 360
4 330 350
5 410
N 50 80 30 40 20
Ergebnis
Bestellperiode 1 2 4
Nachfrage von Periode 1 2,3 4,5
Losgröße 50 110 60
Lösung mit LP
!
vM
sonst0
irdbestellt w i Periodein falls1
1..ni i, Periodein geBestellmen
1..ni i, Periodein ndLagerbesta
11
i
1
MinvCBLCLZ
q
LNqL
v
q
L
n
ii
n
ii
i
iiii
i
i
i
Verweis auf weiterführende betriebswirtschaftliche Literatur, z.B. Domschke, Scholl: Einführung in die Betriebswirtschaftslehre, S. 162 ff.
72
Erweiterungen
• Fehlmengen• Verbundbestellungen
73
3.2 Transportplanung3.2.1 Grundlagen
• Materialtransporte– Speisen (33%)– Wäsche (30%)– Müll (16%)– Apothekengut (4%)– Sonstiges: Sterilgut, Röntgenkassetten,
Laborproben, Akten, Disketten, …• Transporte von Menschen– Patienten– Mitarbeiter– Leichen
74
Materialtransporte: Transportsysteme
• Transportsysteme– Schiebedienste– Großbehälter (Container)
• Fahrerloses Transportsystem (FTS)• Elektrohängebahn (EHB)
– Kleinbehälter• Kleingut-Förderanlage (KFA) (insb. Kleinlastenaufzug)• Rohrpostanlage• Transport- bzw. Verteilbänder
– Fahrzeuge (Kranken-, Rettungswagen)
75
Transportsysteme
Fahrerlose Transportsysteme Möglichkeit ständig
ändernder Routen
Elektrohängebahn feste Route
76
Transportsysteme
Kleingüterförderanlage Transport auf festen Routen.
Max. 20 kg
Rohrpostanlage® Transport auf festen
Routen. Max. 5 kg, 8 m/s Bsp.: Schnellschnittdiagnostik
77
Anforderungen an Patiententransporte
• Fachkenntnisse des Begleiters– Ziwi, Pflegehilfskraft, Pflegekraft,
Rettungssanitäter• Wartezeiten– Notfalltransport, Schwerstkrankentransport,
„normale Patienten“• Infektiosität– Kombinierbarkeit mit anderen Transporten– Reinigung / Sterilisierung des Fahrzeuges
• Kernzeit oder Randzeiten78
Traditionelle Transportplanung (Patiententransporte)
• Anmeldung eines Transportauftrags– telefonisch– per e-Mail– Hauspost
• Angaben:– Ausgangs- und Zielort– gewünschte Abhol- oder Ankunftszeit (Zeitfenster)– Priorität (z.B. Notfall)– Transportart (z.B. liegend, sitzend, gehend)– Hilfsmittel und Geräte (z.B. Rollstuhl, EKG)– Begleitung (z.B. Arzt)– Infektionsrisiko
• Planung: – Echtzeitplanung (durch Notfälle)– Ständige Revision der Planung bei jedem Auftragseingang
79
Disposition von Transportaufträgen (Patiententransporte)
• Disposition der Leitstelle:– Vergabe von Aufträgen an Transporteure bzw. Transportteams– Bestimmung der Reihenfolge der Abhol- und Zielorte– Terminierung der Fahrten
• Ziele der Disposition– Minimierung der Wegezeiten und Transportkosten– Maximierung der Ressourcennutzung– Maximierung der Servicequalität:
• Abholung / Ablieferung der Patienten gemäß gewünschter Zeiten• Transportdauer für jeden Patient unterhalb eines vorgegebenen Zeitlimits
teilweise konkurrierende Ziele
80
Nebenbedingungen (Patiententransporte)
• Anforderungen der einzelnen Aufträge– gewünschtes Zeitfenster– benötigtes Hilfsmittel (Fahrzeug mit Hebebühne, ...)– maximale Fahrzeit
• Fuhrpark an Transportmitteln mit unterschiedlichen– Ausstattungen (Geräte)– Kapazitäten (z.B. für Betten, Rollstühle)
• Transportmitarbeiter mit unterschiedlichen– Qualifikationen– Dienstzeiten, Pausen
• Einzeltransporte für infektiöse Patienten mit anschließender Desinfektion und anschließendem Stillstand des Fahrzeugs
• Alternative Ein- und Ausgänge in Gebäuden
81
Weitere Merkmale (Patiententransporte)
• Nur kurzfristige Planung der Transporte möglich:– viele Transportaufträge sind vorab gar nicht bekannt, z.B.
in manchen Krankenhäusern weniger als 25% Voranmeldungen
• Hohe Flexibilität der Planung wird verlangt:– Auftreten unvorhersehbarer Ereignisse, z.B. Notfälle,
längere Behandlungsdauer eines Patienten, Stornierung eines Auftrags, ...
– Ausfall von Ressourcen, z.B. Transporteur, Fahrzeug• Folge: EDV- und Modellunterstützung dringend
notwendig
82
Manuelle Disposition
• Eine Station oder Funktionsabteilung meldet einen erforderlichen Patiententransport an die Leitstelle.
• Die Leitstelle erfasst die Auftragsdaten. Die Auftragsvergabe an Mitarbeiter des Transportdienstes erfolgt normalerweise nach der FIFO - Methode (First-In, First-Out). Notfälle werden gesondert behandelt.
• Der Transportmitarbeiter führt einen oder mehrere Aufträge durch und meldet sich anschließend bei der Leitstelle zurück. 83
Manuelle Disposition• Nachteile:– verspätete Transporte / geringe Zuverlässigkeit– unerwünschte Patientenwartezeiten und Stillstandzeiten– vorhandene Ressourcen werden nicht ausgeschöpft– ungleichmäßige Auslastung der Transportmitarbeiter und
Transportmittel– negative Auswirkungen auf die effiziente Planung aller
nachgelagerten Bereiche (z.B. OP-Planung)
84
Planungsunterstützung
• Traditionell: per Hand, Steckkarten• EDV-Unterstützung– Einheitliches Anmeldeformular– Automatische Überprüfung der Datenkonsistenz – Aktualisierung der Transportdaten jederzeit möglich– Dokumentation aller Transporte– Recherchen und Statistikauswertungen „auf Knopf-druck“
85
86
Optimierung
• Algorithmen nutzen Wissen in Datenbasis (Wegezeiten, Kapazitäten der verfügbaren Transportmittel, ...)
• Automatische Disposition der Transportaufträge in Echtzeit• Automatische Reaktion / Umplanung nach jeder
Situationsänderung (z.B. neuer bzw. geänderter Auftrag, Meldungen der Transporteure über Status ihrer Aufträge, ...)
• Steuerung verschiedener Optimierungsziele:– Verringerung der Patientenwartezeiten und somit Maximierung der
Servicequalität– Verringerung der Transportzeiten und somit Minimierung der
Fahrkosten• Eingriffsmöglichkeit des Disponenten bleibt erhalten
87
Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit
A Z
A
A
A
Z
Z
Z
Z
A
ZA
Z
A
Z
A
A
Z
Leitstelle
A
Z
Abholort
Zielort
88
Entscheidungen:
•Auftragsbündelung welches Fahrzeug übernimmt welchen Auftrag?
A
Z
Abholort
Zielort
A Z
A
A
A
Z
Z
Z
Z
A
ZA
Z
A
Z
A
A
Z
Leitstelle
Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit
89
Entscheidungen
•Auftragsbündelung
•Tourenbildung In welcher Reihenfolge werden die Aufträge abgearbeitet bzw. die Abhol- und Zielorte angefahren?
Z
A
Z
Abholort
Zielort
Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit
Z
ZA
A Leitstelle
A
ZA
Z
Z
Z
A
Z
A A
A
Z
A
90
Entscheidungen
•Auftragsbündelung
•Tourenbildung
•Terminierung der Fahrten
Zeitpunkte, an denen ein bestimmter Auftrag abgearbeitet wird
Z
A
Z
Abholort
Zielort
Ziel: Optimale Disposition von Transportaufträgen in Echtzeit
Z
ZA
A Leitstelle
A
ZA
Z
Z
Z
A
Z
A A
A
Z
A
8:05
8:059:45
9:15
9:05
9:00
8:40
8:35
8:25
8:10
8:15
8:558:15
8:20
8:35
8:55
9:05
9:155
91
92
http://www.opti-trans.com93
Beis
piel
: Opti
-Tra
ns
Reduktion der Patientenwarte-zeit um 26 %
ohne Optimierun
g
mit Optimierun
g
94
Beis
piel
: Fra
uenh
ofer
Tou
renp
lanu
ngohne
Optimierung
mit Optimierun
g
Reduktion der maximalen Patientenwarte-zeit um 37 %
95
Systemintegration und Kommunikation
Transport-dienst
Dienstplan
Dienstzeiten der Transportmitarbeiter
KIS
Patientenstammdaten (Name, Alter,...)
Kommunikation zwischen Transporteuren und Leitstelle
• Vergabe von Aufträgen• Statusmeldungen der
Aufträge• Erfassung von
Leistungszeiten• Echtzeit-Ortsinformation
96
3.2.2 Optimierung
• Überblick:– Transportproblem– Umladeproblem– Kürzeste Wege– Travelling-Salesman-Problem– Tourenplanung
97
Transportproblem• Problem: Güter sind aus m Standorten in n
Abnahmepunkte zu transportieren.
1 2
3 4 5
Transportproblem• Bestandsmengen, Bedarfsmengen
1 2
3 4 5
b1 b2
d3 d4 d5
Transportproblem• Transportkosten
1 2
3 4 5
b1 b2
d3 d4 d5
c15 c14
c13
c23
c24 c25
Transportmethode
von/nach
3 4 5 bi
1
2
dj
Transportmethode: Mengen
von/nach
3 4 5 bi
1 200
2 400
dj 100 300 200 600=600
Bestand = Bedarf
Transportmethode: Kosten
von/nach
3 4 5 bi
1 200
2 400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Transportmethode: Nord-West-Eckenregel
von/nach
3 4 5 bi
1100
200
2 400
dj 100 300 200 600=600
c13
=
2
c14
=
1
c15
=
5
c23
=
1
c24
=
2c
25=
3Schritt 1: Maximal mögliche Menge, die von 1 nach 3
transportiert werden kann
Transportmethode: Nord-West-Eckenregel
von/nach
3 4 5 bi
1100
200
2 400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Empfangsknoten 3 ist befriedigt
Transportmethode: Nord-West-Eckenregel
von/nach
3 4 5 bi
1100 100
200
2 400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Zeile fertig machen: maximal
100 noch versendbar
Transportmethode: Nord-West-Eckenregel
von/nach
3 4 5 bi
1100 100
200
2 400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Quelle 1 ist leer
Transportmethode: Nord-West-Eckenregel
von/nach
3 4 5 bi
1100 100
200
2200
400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Empfangsknoten 4 fertig machen
Transportmethode: Basislösung
von/nach
3 4 5 bi
1100 100
200
2200 200
400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Empfangsknoten 5 fertig machen
Transportmethode: Optimierung
von/nach
3 4 5 bi
1100 100
200
2200 200
400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Einsparung im Rundlauf: -2+1-2+1=-2, d.h.
es rentiert sich, eine Einheit weniger von 1 nach 3 zu schicken.
Transportmethode: Optimierung
von/nach
3 4 5 bi
1200
200
2100 100 200
400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Maximal 100 Einheiten können statt von 1 nach 3 von 2 nach 3 geschickt werden. Dafür müssen 100 weniger von 2 nach 4 und 100 mehr von 1
nach 4 geschickt werden.
Transportmethode: Optimierung
von/nach
3 4 5 bi
1200
200
2100 100 200
400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Einsparung im Rundlauf: -1+5-3+2=3, d.h.
es rentiert sich nicht!
Transportmethode: Optimierung
von/nach
3 4 5 bi
1200
200
2100 100 200
400
dj 100 300 200 600=600
c13
=2 c14
=1 c15
=5
c23
=1 c24
=2 c25
=3
Es gibt tatsächlich keinen Zyklus, der die Kosten reduziert: Optimum! Transportkosten = 200+100+200+600=1100
Grundmodell: LP
m
1i
n
1jijij
m
1i
n
1j
Min!xcZ
1..njfür
1..mifür
jKnoten in Menge Erwartete
iKnoten aus Menge ererndetransporti Zu
jKnoten nach
iKnoten n Einheit voeiner osten Transportk :
tiert wird transpor
jKnoten nach iKnoten von die Menge,:
jij
iij
j
i
ij
ij
dx
bx
:d
: b
c
x
Vorteil: natürliche
Ganzzahligkeit
114
Fiktiver Anbieter und Nachfrager
• Falls die Summe der Lagerbestände kleiner oder größer ist als die Summe der nachgefragten Güter, können fiktive Anbieter oder Nachfrager aufgenommen werden
115
Umladeproblem
• Problem: Güter sind aus m Standorten in n Abnahmepunkte zu transportieren. Güter können an jedem Knoten umgeladen werden
1 2
3 4
LP
m
1i
n
1j 1iiijij
m
1i
n
1j
n
1j
Min!cxcZ
1..njfür
1..mifür
1..mifür
jKnoten in Menge Erwartete
iKnoten aus Menge ererndetransporti Zu
iKnoten in Einheit einer ekosten Umlad:
jKnoten nach
iKnoten n Einheit voeiner osten Transportk :
wirdumgeladen iKnoten in die Menge,:
tiert wird transpor
jKnoten nach iKnoten von die Menge,:
n
i
jjij
iji
iiij
j
i
i
ij
i
ij
t
tdx
tx
tbx
:d
: b
c
c
t
x
117
Kürzeste Wege
• Gegeben: Wegenetz, Wegelängen
• Gesucht: Kürzester Weg von Knoten 1 nach Knoten n
• Lösung: in der Regel nur über Heuristiken
1 2
3 4
LP
kk
E
Njkj
Viik
Viim
Njj
m
i
m
j
i
i
ij
ij
xx
x
x
m
:V
N
c
sonstx
1
1
Min!xcZ
Knotenletzter :
iKnoten noten von Vorgängerkder Menge
iKnoten noten von Nachfolgekder Menge :
)(Konstante jnach i von Strecke:
0
Pfad kürzestem auf ij Kante falls1
1
1
1 1ijij
119
Kürzeste Zahl von Strecken
• LP wie vorhin, jedoch: cij=1
120
Travelling-Salesman-Problem
• Problem: Eine bestimmte Zahl von Standorten soll so besucht werden, dass die zurückgelegte Strecke minimal ist.– alle Orte müssen besucht werden (strikt einmal oder
mindestens einmal, je nach Modell)– keine Quellen oder Senken– keine Transportmengen(beschränkungen)– Wege sind in beiden Richtungen befahrbar (symmetrisches
TSP) oder nur in einer Richtung (assymmetrisches TSP)
121
TSP
5 2
3 4
1 6
7
Bluttransport ist im Depot (Knoten 1). Er soll die quer über die Stadt verteilten Kliniken anfahren. Welches ist
die kürzeste Strecke?
122
TSP
5 2
3 4
1 6
7
Versuch 1: Der SternTransportwagen fährt nach jeder Station ins Depot
zurück.
123
TSP
5 2
3 4
1 6
7
Versuch 2: Savings-AlgorithmusTransportwagen fährt eine benachbarte Klinik an, wenn
damit der Gesamtweg kleiner wird.
124
TSP
5 2
3 4
1 6
7
Versuch 3: Savings-AlgorithmusTransportwagen versucht, Rückfahrten zu vermeiden, er
sucht maximales Saving
125
LP-Ansatz
lösbarn Heuristikeüber nur :Praxis
n.einzuhalte schwierig sindn Bedingunge Diese
n. verhinderdung Zyklusbileine die werden,definiert
n Bedingungenoch müssenzusätzlich:ngungZyklusbedi
,...,11x
,...,11x
Min!xcZ
)(Konstante jnach i von Strecke:
0
führt jKnoten nach r unmittelba iKnoten von Rundreise die falls1
1ij
1ij
1 1ijij
njfür
nifür
c
sonstx
n
i
n
j
m
i
m
j
ij
ij
126
Heuristik
• Begriff: Nicht-willkürliches Verfahren zur Verbesserung eines gegebenen Zustandes ohne Optimalitätskriterium
• Anwendung: Im Rahmen der Simulation von Transportmodellen üblich
• Vorteil: Kann beliebig um Restriktionen erweitert werden
127
Lokale Optima
x
f(x)
128
Lokale Optima
x
f(x)
Um von diesem lokalem Maximum zum globalen Maximum zu gelangen, muss man erst eine
Verschlechterung akzeptieren!
129
Beispiele für Heuristiken
• Tabu Search– Start: eine zulässige Lösung– Erzeuge neue Punkte in unmittelbarer Nachbarschaft– Von allen Punkten wähle die bestmögliche aus– Gefahr: Kreisen, d.h. immer wieder zum alten Punkt
zurückkommen– Ausschalten des Kreisens: Tabulisten. Punkte auf
Tabulisten werden nie wieder erzeugt.
130
Tabu Search
x
f(x)
1
2
3
4 5
6
Tabu-Liste: - ohne: 1- Länge = 1: 1-2-1-2-…- Länge = 2: 1-2-3-1-2-
3-…- Länge = 6: Optimum!
131
Beispiele für Heuristiken
• Genetische Algorithmen:• Vererbung der „besten“ Eigenschaften an die nächste
Stufe• Mutation: von Zeit zu Zeit verändert sich eine bereits
sehr gute Lösung, schlechtere Lösungen werden nicht verworfen, um aus einem lokalen Optimum zu kommen
132
Beispiele für Heuristiken• Simulated Annealing (Simulierte Abkühlung)
– Start: eine zulässige Lösung– Erzeuge durch Zufall eine neue zulässige Lösung– Eine Verschlechterung des Zielfunktionswertes der neuen Lösung
gegenüber der Ausgangslösung wird bis zu einem bestimmten Wert (z. B. 20 %) erlaubt Zufall entscheidet, welcher Punkt als neuer Ausgangswert verwendet wird.
– Im Laufe der Simulation wird der mögliche Verschlechterungswert immer geringer.
– Verfahren verhindert, dass man auf lokalem Maximum bleibt, nur weil der Weg zum globalen Maximum über eine Verschlechterung führt.
– Verfahren verhindert, dass die Suche unendlich oft hin- und herspringt, weil Verschlechterungstoleranz immer geringer wird.
133
Tourenplanung• Im Gegensatz zum Travelling-Salesman-Problem sind
Anforderungen an Transportgüter zu beachten– Depots / Quellen– Kunden / Senken– Maximale Transportzeiten– Verbotene Kombinationen– Verbotene Routen
• Lösung: in der Regel über Heuristiken, kaum praxistaugliche optimierende Verfahren– Software: OptiTrans etc.
134
3.3 Standortprobleme
• Modelle– Standortfaktoren– Thünen‘sche Kreise– Steiner-Weber-Modell– Standortplanung in Netzen
Siehe hierzu GM I
135
Arbeitsaufgabe• Die medizinischen Kliniken der Universität Greifswald
sind derzeit noch über die ganze Stadt verteilt• Kartieren Sie die Kliniken• Diskutieren Sie die logistischen Herausforderungen
dieser Situation. Gehen Sie hierbei auch auf das Entgeltsystem ein.
• Entwickeln Sie ein Konzept der Transportplanung für unterschiedliche Güter und Patienten.
136
Arbeitsaufgabe
• Gehen wir davon aus, dass Franchising in Zukunft eine Finanzierungsmethode von Arztpraxen sein wird. Sie sind Vorstand eines Praxen-Franchising-Gebers:
• Entwickeln Sie ein Konzept der Standortplanung für ihre Franchising-Nehmer in Deutschland!
137