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Operating room workforce planning and scheduling : A multi-agent simulation for decision support

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Phadke, Gaurang Dilip:
Operating room workforce planning and scheduling : A multi-agent simulation for decision support.
Bayreuth , 2023 . - xviii, 284 p.
( Doctoral thesis, 2023 , Universität Bayreuth, Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00007349

Official URL: Volltext

Abstract in another language

Die Krankenhäuser, vor allem in Industrieländern, stehen vor bereits bekannte als auch neuen Entwicklungen, wie z. B. den steigenden Kosten für die Gesundheitsversorgung, dem unhaltbaren Gesundheitssystem, dem zunehmenden Mangel an qualifiziertem Personal für medizinische Dienstleistungen und der anhaltenden COVID-19-Pandemie. Eine Transformation der Geschäftsprozesse durch die Digitalisierung und die Wertorientierung ist eine absolute Notwendigkeit, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Dementsprechend besteht ein erneutes Interesse an der Implementierung von Computer-Simulationen zur Entscheidungsunterstützung in Krankenhäusern, wobei nicht nur die Kernprozesse, sondern auch die unterstützenden Prozesse im Mittelpunkt stehen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der kontextbezogenen und konzeptionellen Entwicklung einer Multiagenten-Computer-Simulation für die Einsatzplanung im OP auf der Grundlage von Unternehmensarchitekturen. Eine solche Simulation kann einen OP-Planer und einen OP-Manager dabei unterstützen, sachbezogene Entscheidungen für die realen Geschäftsprozesse und die Echtzeitinformationen über die Ressourcen zu treffen. Ähnlich wie bei einem Flugzeug wird ein Prototyp mit einem integrierten Lerncockpit realisiert, das klassische und wertorientierte Kennzahlen aufweist und den Planer dabei unterstützt, bessere Entscheidungen zu treffen.

Die Simulationsergebnisse belegen, dass die Performance-Kennzahlen, wie z.B. Produktivität, Qualität, Kosten und Kundenzufriedenheit, zusammenhängen und sich direkt oder umgekehrt proportional zu den Input-Parametern des Experimentes verhalten, und sie bestätigen das allgemeine Fachwissen. Zusätzliche Bewertungen auf der Grundlage von quantitativen Multimomentaufnahmen und qualitativen Interview-Datenanalysen können einen wertvollen Beitrag für zukünftige Computer-Simulationen erbringen. Darüber hinaus bietet eine Benchmark-Studie, die auf den Daten von deutschen und amerikanischen Krankenhäusern aufbaut, einen Einblick in den Geschäftsprozess der Einsatzplanung und Disposition im OP. Die Benchmark-Studie zeigt, dass das OP-Personal in einem amerikanischen Krankenhaus insgesamt zufriedener ist als in einem deutschen Hospital. Ein zukünftiges Simulationsmodell benötigt Daten über die realen Betriebskosten sowie die An- und Abwesenheitszeiten des OP-Personals unter Nutzung des Internet of Things (IoT)-Sensors, um es realistischer zu gestalten. Insgesamt zeigt diese Forschung, dass ein Rahmen für die Enterprise Architecture bei der Entwicklung von Proof-of-Concept-Anwendungen auf der Basis neuer Technologien hilfreich sein kann. Seine systematische Anwendung kann die Standardisierung und Rationalisierung der zukünftigen IT-Landschaft in den Krankenhäusern fördern.

Abstract in another language

Hospitals, especially in the developed world, currently face new challenges such as the rising cost of healthcare services, unsustainable healthcare system, ever-growing scarcity of skilled human resources for medical services, and the ongoing COVID-19 pandemic. A business process transformation through digitalization and value-orientation is vital to address them. Consequently, there has been renewed interest in implementing computer simulations for hospital decision support with focus on core as well as enabling business processes. The cornerstone of this work is the contextual and conceptual development of a multi-agent computer simulation model---based on enterprise architecture frameworks---for operating room workforce planning and scheduling. The model can aid operating room schedulers and managers making fact-based decisions for real-world underlying business processes and real-time information concerning resources. A Lerncockpit-integrated prototype, analogous to an aircraft, with classical and value-based key performance indicators is realised. It helps the scheduler arrive at better decisions as compared with conventional methods.

The simulation results demonstrate that the performance indicators, namely productivity, quality, cost, and customer satisfaction, are interrelated and are directly or inversely proportional to the input parameters of the experiment, thus validating common knowledge. Additional analysis based on quantitative work sampling and qualitative interview data analysis can be valuable input for future computer simulations. Further, a benchmarking study based on the data collected from both German and American hospitals provides insight into the operating rooms workforce planning and scheduling business process. The benchmark survey shows that operating room staff working at an American hospital are more satisfied than their German counterparts. Future simulation models will require data on actual service cost and presence/absence of staff by using the internet of things (IoT) sensors so as to be more realistic. In general, the findings herein indicate that an enterprise architecture framework can be helpful while developing proof-of-concept applications based on new technology. A systematic application of the framework can foster standardization and rationalization of the future information technology landscape pertaining to hospitals.

Further data

Item Type: Doctoral thesis
Keywords: Healthcare; Hospital; Operating Room; Workforce; Simulation; Multi-Agent; Survey; Work Sampling; Literature Review; Enterprise Architecture; Qualitative Content Analysis
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Law, Business and Economics > Department of Business Administration > Chair Business Administration VII - Information Systems Management and Digital Society > Chair Business Administration VII - Information Systems Management and Digital Society - Univ.-Prof. Dr. Torsten Eymann
Graduate Schools > University of Bayreuth Graduate School
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Faculties > Faculty of Law, Business and Economics > Department of Business Administration > Chair Business Administration VII - Information Systems Management and Digital Society
Graduate Schools
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 000 Computer Science, information, general works
000 Computer Science, information, general works > 004 Computer science
Date Deposited: 16 Dec 2023 22:00
Last Modified: 16 Dec 2023 22:00
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/88065