大規(guī)模預(yù)防接種點(diǎn)概念模型設(shè)計(jì)

富 涵，祖正虎，王長(zhǎng)軍

2001年美國(guó)炭疽郵件事件發(fā)生后，各國(guó)開(kāi)始全面加強(qiáng)反生物恐怖能力建設(shè)。快速開(kāi)展大規(guī)模疫苗接種行動(dòng),是防控天花等生物恐怖襲擊最有效的公共衛(wèi)生手段。為實(shí)現(xiàn)有限資源在短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮最大保護(hù)作用，首先需要規(guī)范應(yīng)急疫苗接種設(shè)施的運(yùn)行邏輯和資源配置標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)現(xiàn)行的《中華人民共和國(guó)疫苗管理法》和《預(yù)防接種工作規(guī)范》等法律法規(guī)中的相關(guān)方案尚不足以應(yīng)對(duì)此類生物恐怖襲擊事件[1-2]。

國(guó)外研究人員建立了一系列大規(guī)模預(yù)防決策模型和工具。例如，生物恐怖與流行病暴發(fā)響應(yīng)模型(BERM)[3]和臨床資源規(guī)劃模型生成器(CPMG)[4]等用電子表格呈現(xiàn)的工具，Maxi-Vac[5]和RealOpt[6]等結(jié)合仿真模型進(jìn)行規(guī)劃的工具，以及動(dòng)態(tài)分配點(diǎn)模擬器(D-PODS)[7]等評(píng)估不同規(guī)劃對(duì)行動(dòng)效率影響的工具。這些研究均以公共衛(wèi)生應(yīng)急準(zhǔn)備計(jì)劃為依據(jù)，建立了適用于大規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防接種和抗生素發(fā)放等應(yīng)用場(chǎng)景的模型算法，為本研究提供了方法借鑒。

當(dāng)前，我國(guó)疾病預(yù)防控制體系的網(wǎng)底是社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心[8]。但是，充分發(fā)揮社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心應(yīng)急隊(duì)伍的應(yīng)急功能，仍面臨任務(wù)不明確、流程不清晰、資源配置合理性欠缺等現(xiàn)實(shí)難題。為此，本研究運(yùn)用業(yè)務(wù)流程管理的相關(guān)技術(shù)分析大規(guī)模預(yù)防接種業(yè)務(wù)需求，提出一種基于社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的，以業(yè)務(wù)流程和人員物資配置為主要內(nèi)容的大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)的概念模型，并以天花生物恐怖襲擊背景下的大規(guī)模應(yīng)急接種為想定案例，驗(yàn)證概念模型的可用性，為我國(guó)大規(guī)模預(yù)防接種提供參考。

1 大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)業(yè)務(wù)需求分析

業(yè)務(wù)流程建模之前，本研究進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)調(diào)研，對(duì)中英文數(shù)據(jù)庫(kù)和政府網(wǎng)站的大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，大規(guī)模預(yù)防接種的核心業(yè)務(wù)需求包括預(yù)檢分診、接種登記、接種教育、醫(yī)學(xué)評(píng)估、醫(yī)學(xué)咨詢、疫苗接種、留觀、表單收集、癥狀檢查、應(yīng)急處置和轉(zhuǎn)院11個(gè)部分[9]。核心業(yè)務(wù)構(gòu)成了接種點(diǎn)運(yùn)行的主體部分，囊括了居民預(yù)防接種可能通過(guò)的主要環(huán)節(jié)，需要大量的專業(yè)人員和物資；這些核心業(yè)務(wù)所需資源的籌措效率和配置的合理性直接影響接種點(diǎn)的運(yùn)行效率[9]。

2 大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)流程設(shè)計(jì)

通過(guò)上述業(yè)務(wù)需求分析確定的大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)概念模型，包括行動(dòng)業(yè)務(wù)流程和資源需求測(cè)算兩個(gè)部分。行動(dòng)業(yè)務(wù)流程模型是通過(guò)分析大規(guī)模預(yù)防行動(dòng)業(yè)務(wù)時(shí)序邏輯，使用業(yè)務(wù)流程建模語(yǔ)言BPMN對(duì)核心業(yè)務(wù)流程進(jìn)行的規(guī)范化描述[10-11]。模型見(jiàn)圖1，主要包括3個(gè)方面：任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)的主體以及任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)。任務(wù)對(duì)應(yīng)預(yù)檢分診、接種登記等全部11個(gè)核心業(yè)務(wù)；執(zhí)行任務(wù)的主體對(duì)應(yīng)關(guān)鍵人力資源，包括預(yù)檢分診組、接種登記組、接種教育組、醫(yī)學(xué)評(píng)估組、接種組、留觀組和應(yīng)急處置組，共7個(gè)任務(wù)組，每個(gè)任務(wù)組與模型的1個(gè)泳道對(duì)應(yīng)，其職責(zé)是執(zhí)行該泳道中的任務(wù)；任務(wù)與任務(wù)之間以執(zhí)行的先后順序依次連接，序列流中插入的網(wǎng)關(guān)表示關(guān)鍵的決策點(diǎn)，決定了任務(wù)流程的走向、居民流向和資源需求數(shù)量。

圖1 大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)任務(wù)流程

3 大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)人力資源需求測(cè)算

考慮到生物恐怖等事件發(fā)生率低，缺乏預(yù)測(cè)人數(shù)激增的數(shù)據(jù)，以及實(shí)際行動(dòng)中的人流控制等因素，可采用“接種點(diǎn)運(yùn)行效率”作為平均人流速度的合理假設(shè)，表示接種點(diǎn)運(yùn)行時(shí)居民以恒定速率到達(dá)和離開(kāi)[9]。本研究基于此假設(shè)，采用以下資源決策邏輯確定資源測(cè)算方法：決策人員首先制定接種目標(biāo)以確定接種點(diǎn)運(yùn)行效率，然后選擇預(yù)先為接種點(diǎn)設(shè)計(jì)的接種流程和分流比例估計(jì)每個(gè)任務(wù)的總運(yùn)行效率需求，最后使用經(jīng)驗(yàn)性或統(tǒng)計(jì)性工作效率數(shù)據(jù)，考慮輪班和人員損耗確定最終資源需求。

3.1 接種點(diǎn)運(yùn)行效率 接種點(diǎn)運(yùn)行效率Robject即接種點(diǎn)內(nèi)人群的總體流速，由目標(biāo)人數(shù)P、運(yùn)行天數(shù)T、每日運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)H和接種點(diǎn)數(shù)量N4個(gè)變量決定[9]，計(jì)算方法為：

3.2 任務(wù)運(yùn)行效率 任務(wù)運(yùn)行效率RTaskn，即在確定的接種點(diǎn)運(yùn)行效率下經(jīng)過(guò)核心任務(wù)n的人群流速，是關(guān)于接種點(diǎn)運(yùn)行效率Robject和到達(dá)該任務(wù)的居民比例Pn兩個(gè)變量的函數(shù)。到達(dá)任務(wù)n的居民比例Pn，是由行動(dòng)任務(wù)流程決定的，通過(guò)匯總通向任務(wù)n的路徑的分流比例進(jìn)行計(jì)算，以Pnij表示從第1項(xiàng)任務(wù)至第n項(xiàng)任務(wù)的第i條路徑中在任務(wù)j處的人群分流比例，以ΠPnij表示從第1項(xiàng)任務(wù)至第n項(xiàng)任務(wù)的第i條路徑中所有分流比例的乘積，即由第i條路徑進(jìn)入任務(wù)n的居民比例，經(jīng)過(guò)所有路徑到達(dá)任務(wù)n的居民比例之和即為Pn。若規(guī)定集合A為經(jīng)由第1條路徑通向任務(wù)n的所有任務(wù)序號(hào)的集合，集合B為經(jīng)由第2條路徑通向任務(wù)n的所有任務(wù)序號(hào)的集合，以此類推，規(guī)定路徑不超過(guò)3條，則Pn的計(jì)算方法為：

RTaskn使用到達(dá)任務(wù)n的居民比例，乘以接種點(diǎn)的運(yùn)行效率進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為：

3.3 員工數(shù)量 基于“勞動(dòng)效率定編法”的基本原理[12]，本研究改寫(xiě)了定編人數(shù)計(jì)算公式，分別計(jì)算1個(gè)班次和總班次的員工數(shù)量。

3.3.1 特定任務(wù)一個(gè)班次的員工數(shù)量 任務(wù)n的員工需求wn，用任務(wù)n運(yùn)行效率RTaskn除以員工工作效率WTaskn進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為：

3.3.2 特定任務(wù)的總員工數(shù)量 任務(wù)n的總員工數(shù)量wTotaln需要考慮員工輪休和損耗，因此引入αn和βn兩個(gè)系數(shù)，αn表示任務(wù)n的員工輪班系數(shù)，定義為接種點(diǎn)運(yùn)行時(shí)間與員工工作時(shí)間的比值，取值范圍為[1,+∞)，其計(jì)算方法為：αn=T×H÷W,其中W為員工的工作時(shí)間；βn為任務(wù)n的員工損耗系數(shù)，定義為員工實(shí)際參與工作的總時(shí)間與應(yīng)參與工作的總時(shí)間的比值，用于表示員工生病等原因無(wú)法工作造成的人員損耗，取值范圍為(0,1)，則wTotaln的計(jì)算方法為[12]：

4 大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)重點(diǎn)物資需求測(cè)算

核心任務(wù)的物資需求與員工數(shù)量、換班次數(shù)、任務(wù)需求、資源屬性等諸多因素有關(guān)，下面以個(gè)人防護(hù)裝備、疫苗、冷鏈設(shè)備和急救物資為例表示本研究的物資計(jì)算方法。

4.1 個(gè)人防護(hù)裝備 個(gè)人防護(hù)裝備的數(shù)量Nfh與接觸居民的員工數(shù)量和換班次數(shù)有關(guān)。假設(shè)每日的換班次數(shù)相同，用a表示，a與接種點(diǎn)運(yùn)行天數(shù)T的乘積即為換班總次數(shù)，用b表示，即b=a×T；假設(shè)所有核心任務(wù)員工均需要防護(hù)用品，并規(guī)定集合M為所有需要防護(hù)物資的任務(wù)序號(hào)的集合，那么，用所有核心任務(wù)員工數(shù)量的總和乘以換班次數(shù)即可表示個(gè)人防護(hù)裝備數(shù)量，用公式表示為：

4.2 疫苗 本研究定義最低疫苗需求Nym為平均到達(dá)一個(gè)接種點(diǎn)的居民數(shù)量，用公式表示為：

4.3 冷鏈設(shè)備 本研究定義用于疫苗儲(chǔ)存的普通冰箱數(shù)量Npb為疫苗儲(chǔ)備數(shù)量Nym除以冰箱容量V，用公式表示為：

用于疫苗接種的臺(tái)式小冰箱數(shù)量Ntb取決于接種單元數(shù)量。若1個(gè)接種單元為1名接種員工配備1臺(tái)臺(tái)式小冰箱，wv為1個(gè)班次的接種員工數(shù)量，則：

4.4 急救物資 急救藥品等急救物資需求需要考慮藥物不良發(fā)生發(fā)生率、事件性質(zhì)引發(fā)的心理性不良反應(yīng)等因素，為此筆者用放大系數(shù)表示上述因素產(chǎn)生的影響，將其定義為，在特定事件的疫苗接種中需要急救的居民數(shù)量與常規(guī)接種門(mén)診需要急救的居民數(shù)量之比，用γ表示，取值范圍為[1,+∞)；同時(shí)，將常規(guī)接種門(mén)診的急救物資儲(chǔ)備數(shù)量定義為基本儲(chǔ)備數(shù)量Jjw，Jjw與γ的乘積即為本研究定義的應(yīng)急物資需求數(shù)量Njw，用公式表示為：

5 大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)資源需求測(cè)算——以天花生物恐怖為例

情景：上海某商場(chǎng)發(fā)生天花恐怖襲擊，6 d后發(fā)現(xiàn)需要對(duì)潛在暴露人員進(jìn)行預(yù)防接種，計(jì)劃在5 d內(nèi)為50萬(wàn)人接種一劑次的天花疫苗，計(jì)算資源需求。

5.1 驗(yàn)證過(guò)程 本研究使用文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果假設(shè)行動(dòng)目標(biāo)，運(yùn)用文獻(xiàn)中提取的模型參數(shù)進(jìn)行資源需求算法驗(yàn)證。第一步：決策人員確定接種點(diǎn)數(shù)量為50，每日運(yùn)行10 h，共5 d；一天一換班，共兩班，則輪班系數(shù)為2；各崗位損耗系數(shù)均為0.99。第二步：決策人員選擇員工工作效率參數(shù)（表1）。第三步：決策人員使用預(yù)先設(shè)計(jì)的接種流程（以圖1為例）和參數(shù)初始化分流比例（圖2）[4,7]，運(yùn)用公式（2）計(jì)算到達(dá)每個(gè)任務(wù)的人員比例Pn，如接種登記任務(wù)需處理的居民占所有到達(dá)接種點(diǎn)居民的比例為95%+5%×50%=97.5%。第四步：使用上文資源需求測(cè)算方法進(jìn)行計(jì)算。筆者以R軟件對(duì)流程任務(wù)和公式進(jìn)行編碼，將接種目標(biāo)和表1中的參數(shù)輸入模型模擬了此計(jì)算過(guò)程。5.2 計(jì)算結(jié)果 通過(guò)上述方法驗(yàn)證得到每小時(shí)接待200個(gè)居民的接種點(diǎn)運(yùn)行5 d的人員和物資需求（表2和表3）。

圖2 接種點(diǎn)居民分流示意圖

表1 接種點(diǎn)員工工作效率參數(shù)

表2 每小時(shí)接待200個(gè)居民的接種點(diǎn)運(yùn)行5 d的員工需求

表3 每小時(shí)接待2 00個(gè)居民的接種點(diǎn)運(yùn)行5 d的關(guān)鍵物資需求

6 結(jié)論

本研究綜合運(yùn)用文獻(xiàn)調(diào)研、業(yè)務(wù)流程建模和數(shù)學(xué)建模等方法，形成了以行動(dòng)業(yè)務(wù)流程和資源需求測(cè)算為主要內(nèi)容的大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)概念模型，并以天花生物恐怖襲擊為想定情景，初步驗(yàn)證了概念模型的可用性。該概念模型以BPMN為橋梁，實(shí)現(xiàn)了公共衛(wèi)生決策人員、業(yè)務(wù)需求分析人員和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員之間的有機(jī)聯(lián)結(jié)。通過(guò)BPMN的語(yǔ)言使用邏輯，將概念模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，可直接編制計(jì)算機(jī)程序部署使用，從而實(shí)現(xiàn)快速業(yè)務(wù)展開(kāi)和資源配置，有效提高我國(guó)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心應(yīng)急隊(duì)伍執(zhí)行大規(guī)模預(yù)防行動(dòng)任務(wù)的工作效率。

除本研究考慮到的影響業(yè)務(wù)流程建模與資源需求測(cè)算的主要因素外，在實(shí)際任務(wù)行動(dòng)中，任務(wù)前人員培訓(xùn)情況、資源保障條件和社會(huì)人員溝通等因素也可能影響行動(dòng)效率，但目前還缺乏此類因素的定量化指標(biāo)[15-16]。當(dāng)前，全球正在開(kāi)展新型冠狀病毒疫苗的大規(guī)模接種，我國(guó)應(yīng)以此為契機(jī)，及時(shí)關(guān)注各個(gè)國(guó)家不同疫情條件下疫苗接種行動(dòng)中遇到的具體問(wèn)題及有效做法，同時(shí)充分采集我國(guó)新冠疫苗接種中的各類相關(guān)數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化工作流程和資源配置，探索建立以社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心應(yīng)急隊(duì)伍為主體的大規(guī)模預(yù)防接種行動(dòng)體系，為今后更加嚴(yán)峻的事態(tài)下，更大規(guī)模的公共衛(wèi)生應(yīng)急響應(yīng)打基礎(chǔ)、做準(zhǔn)備。