چشم‌انداز مدیریت صنعتی

چشم‌انداز مدیریت صنعتی

مدلی چند هدفه برای مکان‌یابی و اعزام تسهیلات خدمات اضطراری در شرایط بحرانی با در نظر گرفتن شعاع پوشش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مدیریت عملیات و فناوری اطلاعات، دانشکده مدیریت و حسابداری،, دانشگاه علامه طباطبایی، تهران، ایران
2 هیات علمی گروه مدیریت عملیات و فناوری اطلاعات، دانشکده مدیریت و حسابداری،, دانشگاه علامه طباطبایی، تهران، ایران
10.48308/jimp.2026.244223.1718
چکیده
مقدمه و اهداف: وقوع بحران‌ها و بلایای طبیعی از جدی‌ترین تهدیدها برای جوامع بشری هستند. سیستم خدمات پزشکی اضطراری (EMS) نقش حیاتی در مدیریت بحران دارد و کیفیت عملکرد آن می‌تواند مرز میان مرگ و زندگی را تعیین کند. کارایی این سیستم به شدت به تصمیمات راهبردی مکان‌یابی ایستگاه‌ها و تصمیمات عملیاتی تخصیص و اعزام منابع وابسته است. پژوهش حاضر با هدف ارائه‌ی یک مدل ریاضی یکپارچه و چندهدفه برای مکان‌یابی و اعزام تسهیلات خدمات اضطراری با تاکید ویژه بر موضوع شعاع پوشش انجام شده است. نوآوری اصلی این تحقیق در یکپارچه‌سازی هم‌زمان سه سطح تصمیم‌گیری راهبردی، تاکتیکی و عملیاتی است.

روش‌ها: در این مطالعه، یک مدل برنامه‌ریزی ریاضی عددصحیح مختلط (MIP) توسعه داده شد که به‌طور هم‌زمان به تعیین مکان ایستگاه‌های امدادی و بیمارستان‌های صحرایی، جانمایی ناوگان ترکیبی شامل آمبولانس و موتورلانس، تخصیص بیماران بر اساس شدت آسیب (عادی و حاد) به مراکز درمانی، و اولویت‌بندی اعزام وسایل نقلیه می‌پردازد. بیماران بر اساس شدت آسیب به دو دسته‌ی عادی (خدمت‌رسانی در محل) و حاد (نیازمند انتقال به بیمارستان) تفکیک شدند. محدودیت شعاع پوشش برای هر وسیله در نظر گرفته شده و جهت افزایش قابلیت اطمینان، پوشش هم‌زمان هر نقطه‌ی تقاضا توسط حداقل دو وسیله (پوشش پشتیبان) الزامی گردید. برای اولویت‌بندی وسایل در لیست اعزام هر بیمار، از روش وزن‌دهی رتبه‌ای (RSW) استفاده شده است که وزن هر جایگاه را بر اساس طول لیست به‌صورت پویا محاسبه می‌کند. توابع هدف شامل کمینه‌سازی زمان کل خدمت‌دهی (شامل زمان سفر رفت، زمان خدمت در محل و زمان انتقال به بیمارستان) و کمینه‌سازی هزینه‌های توسعه‌ی شبکه (شامل احداث ایستگاه و بیمارستان جدید و هزینه‌های پوشش اضافی) می‌باشند. به‌دلیل ناهمگن بودن توابع هدف، از روش برنامه‌ریزی آرمانی نرمال‌شده برای ترکیب آن‌ها استفاده گردید. مدل در نرم‌افزار GAMS پیاده‌سازی و با حل‌کننده‌ی CPLEX بر روی یک مثال عددی شامل ۴ نقطه‌ی تقاضا، ۴ ایستگاه کاندید، ۳ بیمارستان بالقوه و ۸ وسیله‌ی نقلیه امدادی اجرا و تحلیل حساسیت شد.

یافته‌ها: از میان ۴ نقطه بالقوه، سه ایستگاه برای احداث انتخاب شده و ۸ وسیله امدادی در این ایستگاه‌ها تخصیص یافتند. اولویت‌بندی اعزام برای هر نوع بیمار در هر منطقه تعیین شد. از میان ۳ بیمارستان بالقوه، دو نقطه انتخاب و تخصیص بیماران به گونه‌ای انجام شد که بیمارستان ۱ منطقه ۱ و بیمارستان ۲ مناطق ۲، ۳ و ۴ را پوشش دهد. متوسط زمان خدمت دهی برای هر بیمار عادی 12/28 دقیقه و برای هر بیمار حاد 49/27 دقیقه می باشد. زمان کل خدمت‌دهی 3350 دقیقه شامل 2250 دقیقه برای ۸۰ بیمار عادی (میانگین 12/28 دقیقه)، 1100 دقیقه برای خدمت به ۴۰ بیمار (میانگین 49/27 دقیقه) بود. هزینه کل ۳۶۰۰ واحد پولی محاسبه شد. تحلیل حساسیت نتایج مهمی به همراه داشت: رابطه مبادله بین دو تابع هدف مشهود است و با افزایش وزن تابع هدف زمان، مقدار تابع هدف زمان (OF1) کاهش و با افزایش وزن تابع هدف هزینه، مقدار تابع هدف هزینه (OF2) کاهش یافته است. با افزایش نرخ اختلال ناشی از بحران، تعداد وسایل قابل دسترس برای هر بیمار کاهش می یابد اما تغییری در تعداد ایستگاه‌ها و بیمارستان‌های احداث‌شده به وجود نمی آید و نشان می دهد در شرایط بحران شدید، انتخاب بهینه مکان‌ها از افزایش تعداد آن‌ها مهم‌تر است. با افزایش شعاع پوشش تعداد کل وسایل مجاز به خدمت دهی افزایش می یابد و با کم شدن شعاع پوشش در

برخی ایستگاه‌ها امکان شعاع پوشش اضافی مجاز می شود. هم چنین با افزایش شعاع پوشش و افزایش تعداد وسایل موجود درلیست، لزوماً مقدار تابع هدف زمان کاهش نمی یابد. بلکه به دلیل قرار گیری وسایل دورتر در لیست اولویت، متوسط زمان افزایش می‌یابد.

نتیجه‌گیری: مدل یکپارچه‌ی پیشنهادی با در نظرگیری هم‌زمان لایه‌های راهبردی، تاکتیکی و عملیاتی، می‌تواند کارایی و تاب‌آوری سیستم‌های خدمات اضطراری را در شرایط بحرانی به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. تمایز اصلی این پژوهش نسبت به مطالعات پیشین، ارائه‌ی نگرش سیستمی به مسئله‌ی مکان‌یابی- اعزام با تأکید بر شعاع پوشش بهینه، استفاده از ناوگان ترکیبی با اولویت‌بندی پویا، و لحاظ کردن پوشش پشتیبان به‌عنوان یک الزام برای افزایش قابلیت‌اطمینان شبکه است. یافته‌ها نشان می‌دهد که مدیران بحران باید به‌جای افزایش صرف شعاع پوشش یا تعداد ایستگاه‌ها، بر انتخاب مکان‌های بهینه و تعیین شعاع مؤثر با در نظر گرفتن پراکندگی تقاضا متمرکز شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

A Multi-Objective Model for Locating and Dispatching Emergency Medical Service Facilities in Crisis situations with considering coverage radius

نویسندگان English

Seyed hosein Ziatabar ahmadi 1
Seyed Mohammad Ali Khatami Firouzabadi 2
Maghsoud Amiri 2
Mojtaba Hajian heidari 2
1 Phd student, Department of Operations Management and Information Technology, Faculty of management, ,Allameh Tabatabaei University, Tehran, Iran
2 Department of Operations Management and Information Technology, Faculty of management, ,Allameh Tabatabaei University, Tehran, Iran
چکیده English

Introduction: Crises and natural disasters are among the most serious threats to human societies. The Emergency Medical Services (EMS) system plays a vital role in crisis management, and its performance quality can determine the line between life and death. System efficiency heavily depends on strategic station location decisions and operational resource allocation and dispatch decisions. This study presents an integrated multi-objective mathematical model for locating and dispatching emergency service facilities, with special emphasis on coverage radius. The main innovation is the simultaneous integration of three decision-making levels: strategic, tactical, and operational.

Methods: In this study, a Mixed Integer Programming (MIP) model was developed that simultaneously determines the locations of relief stations and field hospitals, the placement of a mixed fleet including ambulances and motorlances, the allocation of patients based on injury severity (normal and acute) to medical centers, and the prioritization of vehicle dispatch. Patients were categorized into two groups based on injury severity: normal (served on-site) and acute (requiring transfer to a hospital). A coverage radius constraint was considered for each vehicle, and to enhance reliability, simultaneous coverage of each demand point by at least two vehicles (backup coverage) was mandated. To prioritize vehicles in each patient's dispatch list, the Rank Sum Weighting (RSW) method was used, which dynamically calculates the weight of each position based on the list length. The objective functions include minimizing total service time (including travel time to the scene, on-site service time, and transfer time to the hospital) and minimizing network development costs (including the construction of new stations and hospitals, and additional coverage costs). Due to the heterogeneity of the objective functions, the normalized goal programming method was used to combine them. The model was implemented in GAMS software and solved using the CPLEX solver on a numerical example consisting of 4 demand points, 4 candidate stations, 3 potential hospitals, and 8 emergency vehicles, and a sensitivity analysis was performed.

Results and discussion: Among 4 potential points, three stations were selected, and 8 vehicles were allocated to them. Dispatch prioritization was determined for each patient type in each region. Among 3 potential hospitals, two were selected, with Hospital 1 covering Region 1 and Hospital 2 covering Regions 2, 3, and 4. Average service time was 28.12 minutes for normal patients and 27.49 minutes for acute patients. Total service time was 3350 minutes (2250 for 80 normal patients, averaging 28.12 minutes; 1100 for 40 acute patients, averaging 27.49 minutes). Total cost was 3600 monetary units. Sensitivity analysis revealed important results: a trade-off between the two objectives is evident; increasing the time objective weight reduces OF1, while increasing the cost objective weight reduces OF2. As the crisis disruption rate increases, available vehicles per patient decrease, but the number of stations and hospitals does not change, indicating that in severe crises, optimal location selection is more important than increasing facility count. Increasing the coverage radius raises the total number of authorized vehicles, and when the radius decreases, additional coverage becomes permitted at some stations. Moreover, increasing coverage radius and list size does not necessarily reduce the time objective, as including more distant vehicles in the priority list raises the average time.

Conclusion: The proposed integrated model, by simultaneously considering strategic, tactical, and operational layers, can significantly improve EMS efficiency and resilience in crises. The main distinction from previous studies is the systemic approach to location-dispatching with emphasis on optimal coverage radius, mixed fleet with dynamic prioritization, and mandatory backup coverage to enhance network reliability. Findings indicate crisis managers should focus on optimal location selection and effective radius determination considering demand dispersion, rather than merely increasing coverage radius or station numbers.

کلیدواژه‌ها English

Emergency facility location
Emergency Medical Services
multi-objective optimization
MIP
coverage radius
crisis situation
goal programming

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 مرداد 1405