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                      疫苗接种站布点的多目标决策优化研究

                      来源: www.koshiobi.com 作者:vicky 发布时间:2017-07-28 论文字数:35247字
                      论文编号: sb2017072315164716780 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
                      本文是工商管理论文,本文构建了符合实际情况的数学模型,相比于传统的布点问题只考虑旅行距离最小或旅行时间最少的目标,本文提出了疫苗接种站布点的三个目标。
                      第 1 章 绪论

                      1.1 研究背景
                      1.1.1 选址问题的含义
                      选址是指寻找恰当的位置来开展某种活动或实现某种功能(朗利,2004)。选址问题是在现有的各类资源的约束下,确定设施的数量、设施的地理位置,一般需要考虑以下因素:设施的总数、设施的规模、设施的地理位置、设施的顾客分配情况等。选址决策由于投资大、周期长,影响着组织长期经济效益、社会效用和社会价值,往往涉及到管理的战略决策层面。选址决策影响着服务成本和服务质量等,正确的选址不仅方便人们的生活、而且可以帮助组织减少成本、提高效率;错误的选址决策通常给人们带来不便,也会给组织造成损失(万波,2016)。
                      产品和劳务一般可以分为两大类,一种是私人产品,由企业等营利性组织提供的产品和劳务,只能通过市场交换获得;第二种是公共物品,由政府等非营利性组织提供的产品和劳务(张宗祥,2013)。在营利性设施的选址决策中,决策者首要考虑的往往是如何提高产品或服务的质量,吸引顾客来增加利润、增强企业竞争力。服务质量和顾客满意度的提高包含多种因素,比如设施数量太少缺乏服务的可达性和针对性、设施拥挤导致的服务效率下降、服务环境简陋或服务态度恶劣导致的顾客流失等。这类选址问题的模型中大多以减少成本、增加利润或提高服务质量为目标。
                      公共服务设施是为公众提供生活、娱乐等活动所需要的基础性服务设施,例如教育、体育等。该类设施与公众的生活密切相关,其布局是否合理与公平直接影响到公共服务质量的好坏,其对于推进和谐社会建设起着基础性作用,对于公平享受改革发展成果、不断改善民生、增进福祉具有重要意义。
                      传统选址理论中的基本原理在公共服务设施选址问题中得到了广泛的应用,然而,公共服务的非营利性和政府主导等特点,使公共服务设施选址有别于营利性设施的选址。首先,营利性设施选址的主体为企业或个人,而公共服务设施是政府进行投资与管理;其次,营利性实施的选址主要追求经济效益的最大化,公共服务设施选址追求在同样的条件下,人们能够获得同质的公共服务,即公平地分配社会资源,同时追求让更多的人享受到社会福利,即社会效益的最大化;最后,营利性设施选址的理论基础主要包括博弈论等,而公共服务设施选址是研究政府主导下的公共资源的配置问题,理论基础主要包括社会公平理论、福利经济理论、城市规划理论等(宋正娜等,2010)。
                      ......................

                      1.2 研究意义
                      公共服务设施对于满足城市居民日益增长的公共服务需求、保障和改善民生、促进社会和谐具有重要意义。预防接种是预防传染病最有效、最经济、最方便的措施,是一项长期而艰巨的工作。接种站是实施预防接种工作的基层单位,其布局的公平性、合理性对预防接种工作的顺利进行有着至关重要的作用。
                      本文研究接种站的布局、社区的分配、专业人员的配置,建立的模型、进行的实验以及得到的相关结论具有一定的理论意义和实践意义。
                      从学术意义上来看,本文提出的研究问题补充了接种站布点问题研究的思路和方向,进一步拓展了布点、选址理论的应用,同时建立的数学模型拓展了布点问题研究的方法,运用的求解工具和方法对类似问题的求解提供了一定参考。
                      从实践意义上来看,本研究能为疾病预防控制中心进行接种站布点相关决策提供一定程度上的支持。目前,接种站的布点、社区的分配、配备专业人员等问题一般都是根据积累的经验来进行决策,缺乏科学的方法进行分析,使得接种站的布局在有些区域过于密集而有些地区又过于稀疏,社区分配不合理,专业人员过多或过少,这些情况可能会导致资源的浪费,为社区居民带来不便,不利于提高接种率,达到预防接种的目的。本文的研究可以帮助疾病预防控制中心合理布局接种站,在满足区域内的接种需求的同时提高资源的利用率。

                      ...............................

                      第 2 章 文献综述

                      2.1 选址理论
                      2.1.1 传统的选址理论
                      传统的选址理论基本上分为三大类问题,分别为中心问题、中位问题、覆盖问题。
                      P-中心问题是对 P 个设施进行选址,以任意需求点到距离最近的设施点最大距离的最小化为目标。最早提出中心问题的是 Hakimi。Kariv 和 Hakimi(1979)证明了 P-中心问题是 NP-困难问题。Tamir(1988)、Hockbaum(1985)分别给出了一种求解的算法。
                      P-中位问题是选择 P 个设施点,实现全部需求点到设施点的平均权重距离最小的目标。最早提出中位问题是 Hakimi(1964),他在研究中假定每个节点是需求点的同时也是设施备选点,经证明,存在至少一个最优解满足目标函数。Goldman(1971)研究了如何在树状网上选择一个设施点,给出了一种相应的求解算法。Maheshwari(1972)将Goldman 的研究推广到多个商品多个阶段中转配送的情况。
                      覆盖问题包括集覆盖问题和最大覆盖问题。集覆盖问题是所有的需求点至少被一个设施点覆盖一次的基础上,在有限的设施点中选择出建设成本最小的组合。Roth(1969)、Toregas(1971)最先提出集覆盖问题,用来解决救护车等应急服务设施的选址。从实际生活中来看,要满足覆盖所有的需求点这一条件比较困难,因此,最大覆盖问题的提出便是选取若干设施点使得所能覆盖的需求量最大,Church 和 ReVelle(1974)最早提出了最大覆盖问题。在最大覆盖模型中,覆盖度的假设是二元的,即任一需求点被完全覆盖或完全不被覆盖。Berman 和 Krass(2002)提出了广义最大覆盖模型,用覆盖度多元化的假设替代传统最大覆盖模型中的二元化假设,提出了“部分覆盖”的观点。
                      中心问题、中位问题、覆盖问题逐渐形成系统的研究理论,称为经典的选址问题,也是本文研究的理论基础。
                      ...........................

                      2.2 接种有效性和接种站选址问题研究
                      疫苗的出现、预防接种制度的推行,对于控制传染病并挽救人类生命起到了重要作用,预防接种的重要性使得国内外对疫苗接种的研究也越来越多。
                      总体上来看,国外学者大多分析了疫苗接种的有效性,少部分也对医疗中心的选址问题进行了研究。Teoh et al.(2015)提出了在流行疾病爆发时,人类对疾病的害怕程度会影响到其是否进行疫苗接种的决定,为了能够有效的实施疫苗接种项目,应该对人们的恐慌进行有效地管理。David et al.(2017)提出疫苗接种的价值往往被低估,影响到疫苗的定价和疫苗接种政策的指定,并对未来疫苗接种的价值研究提出了相关建议。Anuj et al.(2017)比较了疫苗接种、手术、疫苗接种和手术结合这三种措施对传染性疾病控制的有效性,得出了疫苗接种和手术相结合这种手段不仅有效而且花费更少。Vedatet al.(2002)假设旅行距离是影响人们是否选择最近的预防性医疗中心的首要条件,建立相关数学模型,其目标是最大化选择医疗中心的人数,并对富尔顿县的医疗中心进行了实例研究。Zhang et al.(2009)提出人们会根据旅行总时间来选择疾病中心,病人数量是衡量预防性疾病中心选址有效性的重要依据,建立数学模型来最大化选择疾病中心的人数,研究发现集中分布医疗中心比分散分布小型医疗中心更为有效。
                      国内学者多数研究了疫苗接种的相关制度、预防接种的重要性和有效性、改善预防接种的环境、流程,少部分研究了接种站的选址问题。杜仪方(2014)研究了日本预防接种制度的变迁,对我国预防接种法律制度的建设提出了相关建议。王磊钧(2014)简单地分析了社区儿童预防接种的原因和重要性。竺小春等(2001)概述了嵊州市接种站建设的基本要求,并据此提出了接种站建设的相关建议。包建良等(2010)对张家港市某城区的接种环境质量进行了调查,并提出了改进建议。罗文勇等(2015)调查了社区预防接种门诊的现状,运用描述性分析方法对 5 家预防接种门诊的地理位置、服务时间设置等情况进行分析,得出了相关结论并提出了改进意见。
                      ...........................

                      第 3 章 数学模型的建立 .....................................15
                      3.1 问题描述 ..............................................15
                      3.2 基本假设 ...................................16
                      第 4 章 模型的求解与分析 .....................................20
                      4.1 模型求解方法介绍 ................................20
                      4.2 算例介绍 ............................................20
                      第 5 章 总结与展望 ......................................45
                      5.1 论文总结 ........................................45
                      5.2 研究结论 .......................................46

                      第 4 章 模型的求解与分析

                      4.1 模型求解方法介绍
                      本文建立的数学模型属于多目标规划问题,涉及到三个目标:(1)总距离最??;(2)全天开放的接种站个数最多;(3)需要的专业人员数量最少。由于选取的求解工具 Lingo 和 Cplex 只能求解单目标问题,所以本文在求解的时候,先把第一个目标,即总距离最小当做目标函数,第二个和第三个目标转化为约束条件。
                      深圳市南山区疾病预防控制中心(CDC)是政府为实施疾病预防控制与公共卫生技术管理和服务而成立的公益事业单位。中心的主要职责是完成辖区内具体的疾病预防控制工作,负责指导、考核、评价其辖区内的相关医疗卫生机构工作,进行人员培训等。
                      南山区 CDC 网站公布的接种站为 76 个,社区为 101 个,图 5 展示了社区居民在接种站的接种流程。通过实地调研、网络搜索等获取相关数据、资料,总结出现阶段接种站主要存在以下几方面的问题:
                      (1)接种点多而密。图 6 是根据现有的接种站和需求点经纬度绘制的地理位置图,图中可以清楚地看到接种站和社区目前的布局情况。
                      (2)开诊次数少、时间短。每周开诊 3 天及 3 天以上的接种站仅有 7 间,开诊次数和时间短,可供人们选择的时间段少,儿童接种的机会少。
                      (3)平均服务人口少。
                      (4)平均年接种量小。接种量小导致多人份疫苗要凑人数接种,减少了接种机会,增加了疫苗损耗。
                      (5)专业人员少。计免护士除了预防接种工作外,还需要完成临床诊疗或其他业务。如果接种站的专业人员数量太少,没有充足的时间进行疫苗查漏补种工作,则会导致接种率和及时率不达标。
                      ..........................

                      第 5 章 总结与展望

                      5.1 论文总结
                      公共服务设施是为城市居民提供公共服务产品的设施,与居民生活关系密切。城市公共服务设施是城市建设和社会协调发展的物质条件,也是城市发展水平和文明程度的重要支撑。
                      疫苗的发现在人类发展史上具有重要意义。牛痘疫苗的出现彻底消灭了威胁人类几百年的天花病毒,也更加坚信疫苗对控制和消灭传染性疾病的作用。接种疫苗逐渐成为控制传染性疾病最主要的手段之一。
                      接种站是居民接种疫苗的基层单位。随着社会科技的发展,以及生活水平的提高,人们对预防接种的安全性、服务质量都有了更高的要求。在此背景下,接种站布点的合理性和公平性就至关重要。本文正是在这样的背景下,通过对国内外文献的梳理,提出了“疫苗接种站布点的多目标决策优化研究”这一选题。通过建立数学模型和求解、进行数值实验和分析,本文完成了以下两个研究目标:
                      (1)本文构建了符合实际情况的数学模型,相比于传统的布点问题只考虑旅行距离最小或旅行时间最少的目标,本文提出了疫苗接种站布点的三个目标,本文重点关注了全天开放接种站个数最大化和总距离最小化这两个目标。该模型的建立为数值实验和分析奠定了基础。
                      (2)通过实地调研、查找资料,构建算例,通过 Lingo 和 Cplex 进行求解,得到了全局最优解,随后进行了重要参数的数值实验,并进行了分析和总结,得出了相关结论。该项工作的完成可以为疾病预防控制中心在进行相关决策时提供参考意见。
                      参考文献(略)

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