疫苗接種站布點的多目標決策優化研究

來源: www.0887184.live 發布時間:2017-07-28 論文字數:35247字
論文編號: sb2017072315164716780 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是工商管理論文,本文構建了符合實際情況的數學模型,相比于傳統的布點問題只考慮旅行距離最小或旅行時間最少的目標,本文提出了疫苗接種站布點的三個目標。
第 1 章 緒論

1.1 研究背景
1.1.1 選址問題的含義
選址是指尋找恰當的位置來開展某種活動或實現某種功能(朗利,2004)。選址問題是在現有的各類資源的約束下,確定設施的數量、設施的地理位置,一般需要考慮以下因素:設施的總數、設施的規模、設施的地理位置、設施的顧客分配情況等。選址決策由于投資大、周期長,影響著組織長期經濟效益、社會效用和社會價值,往往涉及到管理的戰略決策層面。選址決策影響著服務成本和服務質量等,正確的選址不僅方便人們的生活、而且可以幫助組織減少成本、提高效率;錯誤的選址決策通常給人們帶來不便,也會給組織造成損失(萬波,2016)。
產品和勞務一般可以分為兩大類,一種是私人產品,由企業等營利性組織提供的產品和勞務,只能通過市場交換獲得;第二種是公共物品,由政府等非營利性組織提供的產品和勞務(張宗祥,2013)。在營利性設施的選址決策中,決策者首要考慮的往往是如何提高產品或服務的質量,吸引顧客來增加利潤、增強企業競爭力。服務質量和顧客滿意度的提高包含多種因素,比如設施數量太少缺乏服務的可達性和針對性、設施擁擠導致的服務效率下降、服務環境簡陋或服務態度惡劣導致的顧客流失等。這類選址問題的模型中大多以減少成本、增加利潤或提高服務質量為目標。
公共服務設施是為公眾提供生活、娛樂等活動所需要的基礎性服務設施,例如教育、體育等。該類設施與公眾的生活密切相關,其布局是否合理與公平直接影響到公共服務質量的好壞,其對于推進和諧社會建設起著基礎性作用,對于公平享受改革發展成果、不斷改善民生、增進福祉具有重要意義。
傳統選址理論中的基本原理在公共服務設施選址問題中得到了廣泛的應用,然而,公共服務的非營利性和政府主導等特點,使公共服務設施選址有別于營利性設施的選址。首先,營利性設施選址的主體為企業或個人,而公共服務設施是政府進行投資與管理;其次,營利性實施的選址主要追求經濟效益的最大化,公共服務設施選址追求在同樣的條件下,人們能夠獲得同質的公共服務,即公平地分配社會資源,同時追求讓更多的人享受到社會福利,即社會效益的最大化;最后,營利性設施選址的理論基礎主要包括博弈論等,而公共服務設施選址是研究政府主導下的公共資源的配置問題,理論基礎主要包括社會公平理論、福利經濟理論、城市規劃理論等(宋正娜等,2010)。
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1.2 研究意義
公共服務設施對于滿足城市居民日益增長的公共服務需求、保障和改善民生、促進社會和諧具有重要意義。預防接種是預防傳染病最有效、最經濟、最方便的措施,是一項長期而艱巨的工作。接種站是實施預防接種工作的基層單位,其布局的公平性、合理性對預防接種工作的順利進行有著至關重要的作用。
本文研究接種站的布局、社區的分配、專業人員的配置,建立的模型、進行的實驗以及得到的相關結論具有一定的理論意義和實踐意義。
從學術意義上來看,本文提出的研究問題補充了接種站布點問題研究的思路和方向,進一步拓展了布點、選址理論的應用,同時建立的數學模型拓展了布點問題研究的方法,運用的求解工具和方法對類似問題的求解提供了一定參考。
從實踐意義上來看,本研究能為疾病預防控制中心進行接種站布點相關決策提供一定程度上的支持。目前,接種站的布點、社區的分配、配備專業人員等問題一般都是根據積累的經驗來進行決策,缺乏科學的方法進行分析,使得接種站的布局在有些區域過于密集而有些地區又過于稀疏,社區分配不合理,專業人員過多或過少,這些情況可能會導致資源的浪費,為社區居民帶來不便,不利于提高接種率,達到預防接種的目的。本文的研究可以幫助疾病預防控制中心合理布局接種站,在滿足區域內的接種需求的同時提高資源的利用率。

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第 2 章 文獻綜述

2.1 選址理論
2.1.1 傳統的選址理論
傳統的選址理論基本上分為三大類問題,分別為中心問題、中位問題、覆蓋問題。
P-中心問題是對 P 個設施進行選址,以任意需求點到距離最近的設施點最大距離的最小化為目標。最早提出中心問題的是 Hakimi。Kariv 和 Hakimi(1979)證明了 P-中心問題是 NP-困難問題。Tamir(1988)、Hockbaum(1985)分別給出了一種求解的算法。
P-中位問題是選擇 P 個設施點,實現全部需求點到設施點的平均權重距離最小的目標。最早提出中位問題是 Hakimi(1964),他在研究中假定每個節點是需求點的同時也是設施備選點,經證明,存在至少一個最優解滿足目標函數。Goldman(1971)研究了如何在樹狀網上選擇一個設施點,給出了一種相應的求解算法。Maheshwari(1972)將Goldman 的研究推廣到多個商品多個階段中轉配送的情況。
覆蓋問題包括集覆蓋問題和最大覆蓋問題。集覆蓋問題是所有的需求點至少被一個設施點覆蓋一次的基礎上,在有限的設施點中選擇出建設成本最小的組合。Roth(1969)、Toregas(1971)最先提出集覆蓋問題,用來解決救護車等應急服務設施的選址。從實際生活中來看,要滿足覆蓋所有的需求點這一條件比較困難,因此,最大覆蓋問題的提出便是選取若干設施點使得所能覆蓋的需求量最大,Church 和 ReVelle(1974)最早提出了最大覆蓋問題。在最大覆蓋模型中,覆蓋度的假設是二元的,即任一需求點被完全覆蓋或完全不被覆蓋。Berman 和 Krass(2002)提出了廣義最大覆蓋模型,用覆蓋度多元化的假設替代傳統最大覆蓋模型中的二元化假設,提出了“部分覆蓋”的觀點。
中心問題、中位問題、覆蓋問題逐漸形成系統的研究理論,稱為經典的選址問題,也是本文研究的理論基礎。
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2.2 接種有效性和接種站選址問題研究
疫苗的出現、預防接種制度的推行,對于控制傳染病并挽救人類生命起到了重要作用,預防接種的重要性使得國內外對疫苗接種的研究也越來越多。
總體上來看,國外學者大多分析了疫苗接種的有效性,少部分也對醫療中心的選址問題進行了研究。Teoh et al.(2015)提出了在流行疾病爆發時,人類對疾病的害怕程度會影響到其是否進行疫苗接種的決定,為了能夠有效的實施疫苗接種項目,應該對人們的恐慌進行有效地管理。David et al.(2017)提出疫苗接種的價值往往被低估,影響到疫苗的定價和疫苗接種政策的指定,并對未來疫苗接種的價值研究提出了相關建議。Anuj et al.(2017)比較了疫苗接種、手術、疫苗接種和手術結合這三種措施對傳染性疾病控制的有效性,得出了疫苗接種和手術相結合這種手段不僅有效而且花費更少。Vedatet al.(2002)假設旅行距離是影響人們是否選擇最近的預防性醫療中心的首要條件,建立相關數學模型,其目標是最大化選擇醫療中心的人數,并對富爾頓縣的醫療中心進行了實例研究。Zhang et al.(2009)提出人們會根據旅行總時間來選擇疾病中心,病人數量是衡量預防性疾病中心選址有效性的重要依據,建立數學模型來最大化選擇疾病中心的人數,研究發現集中分布醫療中心比分散分布小型醫療中心更為有效。
國內學者多數研究了疫苗接種的相關制度、預防接種的重要性和有效性、改善預防接種的環境、流程,少部分研究了接種站的選址問題。杜儀方(2014)研究了日本預防接種制度的變遷,對我國預防接種法律制度的建設提出了相關建議。王磊鈞(2014)簡單地分析了社區兒童預防接種的原因和重要性。竺小春等(2001)概述了嵊州市接種站建設的基本要求,并據此提出了接種站建設的相關建議。包建良等(2010)對張家港市某城區的接種環境質量進行了調查,并提出了改進建議。羅文勇等(2015)調查了社區預防接種門診的現狀,運用描述性分析方法對 5 家預防接種門診的地理位置、服務時間設置等情況進行分析,得出了相關結論并提出了改進意見。
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第 3 章 數學模型的建立 .....................................15
3.1 問題描述 ..............................................15
3.2 基本假設 ...................................16
第 4 章 模型的求解與分析 .....................................20
4.1 模型求解方法介紹 ................................20
4.2 算例介紹 ............................................20
第 5 章 總結與展望 ......................................45
5.1 論文總結 ........................................45
5.2 研究結論 .......................................46

第 4 章 模型的求解與分析

4.1 模型求解方法介紹
本文建立的數學模型屬于多目標規劃問題,涉及到三個目標:(1)總距離最??;(2)全天開放的接種站個數最多;(3)需要的專業人員數量最少。由于選取的求解工具 Lingo 和 Cplex 只能求解單目標問題,所以本文在求解的時候,先把第一個目標,即總距離最小當做目標函數,第二個和第三個目標轉化為約束條件。
深圳市南山區疾病預防控制中心(CDC)是政府為實施疾病預防控制與公共衛生技術管理和服務而成立的公益事業單位。中心的主要職責是完成轄區內具體的疾病預防控制工作,負責指導、考核、評價其轄區內的相關醫療衛生機構工作,進行人員培訓等。
南山區 CDC 網站公布的接種站為 76 個,社區為 101 個,圖 5 展示了社區居民在接種站的接種流程。通過實地調研、網絡搜索等獲取相關數據、資料,總結出現階段接種站主要存在以下幾方面的問題:
(1)接種點多而密。圖 6 是根據現有的接種站和需求點經緯度繪制的地理位置圖,圖中可以清楚地看到接種站和社區目前的布局情況。
(2)開診次數少、時間短。每周開診 3 天及 3 天以上的接種站僅有 7 間,開診次數和時間短,可供人們選擇的時間段少,兒童接種的機會少。
(3)平均服務人口少。
(4)平均年接種量小。接種量小導致多人份疫苗要湊人數接種,減少了接種機會,增加了疫苗損耗。
(5)專業人員少。計免護士除了預防接種工作外,還需要完成臨床診療或其他業務。如果接種站的專業人員數量太少,沒有充足的時間進行疫苗查漏補種工作,則會導致接種率和及時率不達標。
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第 5 章 總結與展望

5.1 論文總結
公共服務設施是為城市居民提供公共服務產品的設施,與居民生活關系密切。城市公共服務設施是城市建設和社會協調發展的物質條件,也是城市發展水平和文明程度的重要支撐。
疫苗的發現在人類發展史上具有重要意義。牛痘疫苗的出現徹底消滅了威脅人類幾百年的天花病毒,也更加堅信疫苗對控制和消滅傳染性疾病的作用。接種疫苗逐漸成為控制傳染性疾病最主要的手段之一。
接種站是居民接種疫苗的基層單位。隨著社會科技的發展,以及生活水平的提高,人們對預防接種的安全性、服務質量都有了更高的要求。在此背景下,接種站布點的合理性和公平性就至關重要。本文正是在這樣的背景下,通過對國內外文獻的梳理,提出了“疫苗接種站布點的多目標決策優化研究”這一選題。通過建立數學模型和求解、進行數值實驗和分析,本文完成了以下兩個研究目標:
(1)本文構建了符合實際情況的數學模型,相比于傳統的布點問題只考慮旅行距離最小或旅行時間最少的目標,本文提出了疫苗接種站布點的三個目標,本文重點關注了全天開放接種站個數最大化和總距離最小化這兩個目標。該模型的建立為數值實驗和分析奠定了基礎。
(2)通過實地調研、查找資料,構建算例,通過 Lingo 和 Cplex 進行求解,得到了全局最優解,隨后進行了重要參數的數值實驗,并進行了分析和總結,得出了相關結論。該項工作的完成可以為疾病預防控制中心在進行相關決策時提供參考意見。
參考文獻(略)

原文地址:http://www.0887184.live/gsgllw/16780.html,如有轉載請標明出處,謝謝。

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