GESUNDHEITSMANAGEMENT III Teil 3 Prof. Dr. Steffen Fleßa Lst. für Allgemeine...

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


Transport-dienst

Material-versorgung

Stillstands- und Wartezeiten im OP

20

Grundproblem: Integration von logistischen Prozessen

OP-Management


Transport-dienst

Material-versorgung

Wartezeiten für Patienten & Überstunden für

das OP-Personal


21


OP-Management


Transport-dienst

Material-versorgung




das OP-Personal 22


OP-Management


Transport-dienst

Material-versorgung




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

25

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

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


89

Entscheidungen

•Auftragsbündelung

•Tourenbildung In welcher Reihenfolge werden die Aufträge abgearbeitet bzw. die Abhol- und Zielorte angefahren?

Z

A

Z

Abholort

Zielort


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


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

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


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


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


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


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.


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.


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!


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

GESUNDHEITSMANAGEMENT III Teil 3 Prof. Dr. Steffen Fleßa Lst. für Allgemeine...

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