欢迎访问智慧医疗网 | 网站首页
 
当前位置:首页 > 智慧后勤

智能物流机器人在医院后勤物资配送管理中的应用,以上海交通大学医学院附属瑞金医院为例

发布时间:2024-06-03 来源: 筑医台资讯 浏览量: 字号:【加大】【减小】 手机上观看

打开手机扫描二维码
即可在手机端查看

医院后勤保障对医院稳定运营有着重要的作用,但受限于管理水平和工作人员素质等因素,医院后勤保障工作的公众评价不甚理想。2022年,国家卫生健康委等三部门联合发布《“十四五”全民健康信息化规划》,提出完善医学人工智能及5G、物联网等新一代信息技术标准体系,支撑在医院管理等方面的应用。医院物流系统是医院后勤保障体系的重要组成部分,其传统的保障方式需要向信息化、人工智能、5G、物联网的应用转变。


上海交通大学医学院附属瑞金医院(以下简称“该院”)结合后勤智慧管理建设,基于智能订单调度系统和交通调度系统,搭建全流程物资配送管理闭环平台,实现智能物流机器人(以下简称“机器人”)自动运输补液、口服药、医疗器械、消毒包、耗材、标本、大件物资、被服、餐饮、医废等各类物资,提升了医院物资整体配送效率,降低配送环节差错率。



微信图片_20240603094400.png

医院物资配送“痛点”分析


该院以往内部物资配送主要依赖人工,临床科室需要运送物资时,通过电话通知后台调度中心调配工人,由调度中心根据物资大小和紧急程度派相应工人前去,工人借助推车、叉车等工具运输物资。


工人配送存在诸多问题:一次运量少,多件物资运输时需要多次往返,或需由多人协同运输;物资配送时间长、不确定,多任务并发时调度中心分配不合理,物资配送过程无法实时查看进度,临床科室只能被动等待;后勤工人通常为外包人员,人员流动性大,新入职的工人经长期培训后才能正常开展工作;因工人对业务不熟悉或交接不清楚,经常发生配送错误,事后又无法精准追溯;院内交叉感染时有发生,尤其在疫情期间工人防护往往是院感最薄弱环节;存在运输安全问题,运输过程中物资经常损坏,工人也因搬运物资经常受伤。


有资料显示,部分新建医院建设了气动物流传输系统、轨道小车物流传输系统和箱式物流传输系统,实现部分物资的院内运输功能。


气动物流传输系统的工作原理是以压缩空气为动力通过专用管道将载有物资的传输胶囊输送出去,但会增加院内交叉感染风险,受限于风机马力只能传输较小体积、不易碎的物资;轨道小车物流传输系统运输速度慢,仅限小体积物资,过程中箱体会多次翻转容易导致补液泄漏、标本损坏;箱式物流传输系统需预留竖井,极大占用医院建筑空间。对医院物资配送“痛点”问题的梳理归纳,见图1。


微信图片_20240603094403.png

图1 医院物资配送问题鱼骨图



微信图片_20240603094405.png

智能物流机器人配送模式设计


针对该院后勤保障管理中物资配送的突出问题,同时考虑到各类配送需求,结合实际业务流程,基于智能订单调度系统和交通调度系统,打通医院信息系统(HIS),整合即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术和5G技术,利用物联网技术将该院电梯、门禁与机器人紧密结合,建立智能配送模式。


微信图片_20240603094413.jpg

1、智能物流机器人选型


机器人的选型需要从多个方面来考量,确保达到最佳的应用效果。


首先,需要评估机器人的功能和性能,包括其运输能力、运动速度、避障精度以及安全性等:既可以配送普通物资,也可以配送药品、血液、手术器械等特殊物资;既要保障配送的时效性,也要保障配送的安全性。


其次,机器人需要有一个聪明的“大脑”,通过“大脑”可以自动接收来自医院各部门的订单,自动调度附近的机器人去配送物资,实现院内物资高效配送。


再次,需要考虑机器人的可靠性和稳定性,确保机器人在7×24小时的运行中不出现故障或意外情况,可适应潮湿、污染、大人流等复杂环境,保证在医院不同环境下稳定运行。


最后,需要考虑机器人的上线部署周期和使用维护成本,尽量减少对医院原有建筑格局的改造,上线部署周期尽量短,日常使用维护成本尽量低,以确保经济上的可行性。


2、智能物流机器人配送要求


1

全程自动化

借助物联网技术实现机器人自主乘梯、自动开关门禁、自主通过闸机,借助SLAM技术使机器人可以智能规划路径、自动识别障碍物,实现在跨楼层、跨楼宇,从取货、运输到最终送达目的地的过程中,均无需人工干预,全自动化配送。


2

显著提高配送效率

机器人可7×24小时不间断、全天候作业,不受环境影响,闲时自主充电[12]。通过智能订单调度系统快速、就近分配配送任务,可多任务并行处理,以缩短配送等候时间,提高整体配送效率。


3

具有较高的安全性

机器人在行驶过程中通过激光雷达、摄像头、超声波等多种传感器实时感知周围环境,实现语音提醒、自动避障、防撞急停等主动避撞功能。此外,将机器人各角打磨成圆弧形状,额外增加防撞保险杠,起到被动防撞保护作用。这些措施旨在保障机器人运行过程中行人和自身的安全。


4

配送准确率高

在发放和签收货物的环节,通过扫描工牌或人脸识别等方式实现人员身份识别,然后才可开箱取物,并通过扫码记录箱内货物进出情况。通过自动定位、梯控交互等技术精准导航至取货地和目的地,杜绝跑错楼层、跑错科室等情况的发生。


5

事中可监控,事后可追溯

对机器人的运行轨迹、配送过程进行实时监控和数据记录,医院后勤管理员可实时查看配送进度,也可事后进行问题排查和责任追溯。此外,这些数据还可用于优化配送过程,进一步提升配送效率。


6

有效避免院内感染

机器人具有内部自消毒和自清洁功能,确保运输物品的安全;可以对机器人主体外机进行定期的消毒和清洁,确保在配送过程中不会携带病原体;利用机器人减少人与人的接触,从而降低交叉感染风险。


7

具有出色的可扩展性

可随着技术的进步、医院需求的变化,对机器人进行升级和扩展,以适应不同场景的物流配送任务。如对接医院外部相关供应商,形成院内外物流闭环,实现更加智能化的物流管理。


3、智能物流机器人功能组成与配送流程


1

功能组成

机器人主要具有订单调度交通调度两大核心功能。


订单调度负责接收并智能分配医院各科室的物资配送请求,确保高效地完成运输任务,它综合考虑机器人运输能力、订单时效、优先级及机器人执行效率,实现精准匹配。


交通调度则监控指挥所有机器人的自动驾驶行为,依据全院机器人的实时运输状态,有效避免交通冲突;它还负责电梯、门禁和闸机的识别控制,能够让机器人实现自主乘梯及门禁和闸机的身份识别。这两大功能协同工作,使机器人在医院内部实现高效、安全的自主运输。


2

配送流程

首先,该院物资使用科室通过订单调度系统发起申请,该系统收集整合各个科室的配送需求,根据物品类型、数量、目标地址等信息,生成相应的配送任务,同时通知各仓库进行备货并向交通调度系统派单。然后,各仓库在收到备货通知后准备货物并打包,等待机器人来取货。同时,交通调度系统接收到配送任务后,开始对机器人进行调度,根据当前各机器人的工作状态、实时位置、任务优先级、配送物资类型和目的地等一系列因素,规划出最优配送路径,确定取货机器人。


交通调度系统实时监测并控制电梯和门禁,确保机器人能够安全、快速、顺利地完成取货任务。当机器人到达取货地点后,需识别人员身份和物品信息,确保所取物品的准确性和完整性。取货完成后,机器人根据交通调度系统实时计算的最优路径开始配送物资。


在配送过程中,机器人实时将运输进度和轨迹反馈给交通调度系统,交通调度系统实时将配送进度反馈给订单调度系统,确保配送进度实时可查。当机器人送达目的地后,仍需识别人员身份和物品信息,核验正确后完成配送。最后,订单调度系统和交通调度系统会将整个配送过程记录汇总,确认各环节无误后完成配送任务。机器人配送流程,见图2。

微信图片_20240603094413.jpg


图2 智能物流机器人配送流程


微信图片_20240603094417.png

创新应用


1、深度融合HIS,实现业务闭环管理


机器人订单调度系统与医院HIS的深度融合是实现医院后勤物流闭环管理的关键,更是医院物资配送业务闭环的关键环节。HIS中有关于患者、医嘱、药品、手术、消毒包、医疗器械、用血、补液、餐饮、被服等的一系列医疗数据,为了使订单调度系统能准确、高效地运行,必须与HIS进行深度融合。


首先,需设计一套数据接口,用于数据交换。接口需支持实时数据更新,确保订单调度系统能够获取到与物资配送相关的业务数据,同时,也可将配送过程的实时数据反馈给HIS。


其次,需统一两个系统的基础字典和人员信息,以促进信息共享、加强业务协同、提高数据准确性。


2、集成电梯、门禁和闸机控制系统,实现无阻碍配送


机器人交通调度系统与院内电梯、门禁、闸机等控制系统的集成是实现自主乘梯、自动开关门禁、自主通过闸机的关键。


首先,需对原有电梯、门禁和闸机控制系统进行适当改造,在原有控制系统基础上新增控制芯片,实现电梯的上下楼层、开门等待操作,实现门禁和闸机的身份识别、开关门禁或闸机操作。


其次,需在新增的控制芯片上设计一种加密的通信协议,仅供机器人与之通信,并实现双向信号传输,确保通信过程中的数据不被篡改或泄露。


3、采用SLAM技术,实现全自主移动


SLAM是机器人全自主移动的一项核心技术,对于机器人配送的安全性和准确性具有重要意义。SLAM技术是利用传感器获取周围环境信息,并通过算法进行计算,实现周边地图构建和自身的定位。


具体来说,机器人通过激光雷达、摄像头、超声波等传感器实时采集环境数据,然后利用相关算法对数据进行处理,提取关键特征点,建立环境地图,并估算出机器人的运动轨迹和自身位置。通过不断反复地利用数据修正地图和对位置的估算,进一步提高机器人的导航精度和可靠性,从而使机器人能够在陌生环境中准确、完全自主地移动。



微信图片_20240603094424.png

应用成效


2022年初,该院在北部院区和质子中心投入使用机器人,在医院后勤物资配送管理方面取得了良好应用效果,展现出巨大的应用潜力。机器人部署周期短,按每栋大楼2部货梯、8层楼面、每层2道门禁计算,平均3~5个工作日即可完成部署、调试并试运行。机器人在配送服务中展现了卓越的效率。


统计显示,在北部院区2023年的耗材配送任务中,79.24%的任务在10分钟内完成,12.49%的任务在20分钟内完成,总计91.73%的任务在20分钟内完成。机器人能够在极短的时间内完成大部分的配送任务,大大提高了物流配送的效率。见图3。

微信图片_20240603094426.jpg


图3 智能物流机器人配送耗材次数和时长分布


质子中心配送输液的相关数据显示,与人工配送相比,机器人在下单后等候取货平均时长、取货后送达临床平均时长、单次最大运输量、配送差错率等方面都有明显优势。机器人下单后取货仅需1分钟,平均送达时间缩短至12分钟,最大运输量达300kg,实现了无差错配送。见表1。

微信图片_20240603094429.jpg


表1人工与智能物流机器人配送输液工作情况对比

微信图片_20240603094432.png



结束语


智能物流机器人在医院后勤物流管理中的应用刚刚起步,但已经展现出巨大的潜力,提升了医院物资的整体配送效率,有助于提高医院后勤精细化管理水平。在实际工作中,应通过不断地尝试和实践积极探索更多的应用场景,更好地了解智能物流机器人的优势和不足,扬长避短,为医院后勤物流管理带来更多的便利和效益。

(参考文献略)


作  者


何奕  张蕾②   凌思凯

① 上海交通大学医学院附属瑞金医院

② 国家卫生健康委医院管理研究所



何奕(1983—),男,硕士,高级工程师;研究方向:移动医疗和信息安全。

通信作者:

张蕾(1982—),女,硕士,副主任,副研究员;研究方向:医院管理、医疗信息化;

凌思凯(1993—),男,学士,工程师;研究方向:智能医疗和网络安全。




上一篇:无 下一篇:医疗垃圾管理系统的思考与实践

智慧医疗网 © 2022 版权所有   ICP备案号:沪ICP备17004559号-5