基于層次分析法的醫療設備維修決策

嚴希辰，朱明成，徐葛婧婷，葛慧琍（通信作者）

1 南京醫科大學第一附屬醫院 （江蘇南京 210029）；2 南京水利科學研究院 （江蘇南京 210029）；3 解放軍31106 部隊 （江蘇南京 210016）；4 解放軍東部戰區總醫院 （江蘇南京 210016）

當前，對損壞醫療設備的維修決策主要由公立醫院在職工程師依據經驗完成，對使用年限較長、已壞待修的設備沒有完善、準確的維修（報廢）評估標準和維修建議，設備維修（報廢）方案多由使用科室討論決策。此外，維修完成的老舊設備可靠性指標、環境損害指標也沒有權威的評價標準。鑒于此，本研究運用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）[1]，結合相關技術指標，建立維修決策模型，輔助醫院臨床工程處與臨床科室，對醫療設備維修方式進行對比判斷，主要實現目標如下：（1）判斷采取預防維護[2]與故障維修的可能性；（2）評估設備的維修價值，預估設備的維修效果；（3）選擇有針對性的維修方式。

1 維修方式評價體系構建

1.1 評價指標選取

維修方式評價指標體系的選取主要考慮兩方面因素：一是維修價值指標，即設備占用損耗、設備殘值、維修價格所組成的設備效益；二是維修效果指標，即配件質量和廠家技術服務所反映的維修可靠性。

醫療設備大多隨壞隨修，但完全實行故障維修，醫院無法保證醫療設備運行期間的可靠性，突發故障可能會對患者的生命安全造成巨大影響。在設備仍能正常工作時，通過質控分析和經常性維護保養，準確評估設備的運行狀態，對運行狀況不佳的模塊和零部件進行測試和更換，能夠提高設備的可靠性，有效減少維修支出[3]。因此，構建具體評價體系框架（圖1），并據此建立維修方式整體評價體系（圖2）。

圖1 評價指標層次結構框架圖

圖2 維修方式整體評價體系層次結構圖

1.2 判斷矩陣與策略

由于醫療設備的精密性與復雜性，通常向原生產廠家購買保修期外技術支持與維修服務，對單位采購較多、型號較新、啟用時間近、故障率低、狀態好的設備，廠家或供應商更愿意提供維護服務；對零星采購、型號老舊、啟用時間久、故障率高、狀態差的設備，廠家或供應商通常不予提供保修服務，只能依靠院內技術骨干進行設備維修。通常，原廠模塊更換的質量優于第三方模塊更換，優于院內模塊更換，優于原廠器件維修，優于第三方器件維修，優于院內器件維修，而維修成本則與之相反。

多數故障具有隨機性，盲目的預防維護可能導致維護不足或者過剩的情況，并不能完全避免故障的發生，甚至可能損壞設備[4]。本研究利用建立的AHP 醫療設備維修模型，將故障維修為主的決策現狀，調整為預防維護為主的策略[5-6]。

由于需要優先考慮設備維修價值（經濟性指標）才能進一步考慮設備維修效果（可靠性指標），故將決策模型調整為維修價值為主的策略。

我們根據各決策層影響因子重要性，以AHP和歸一化法來確定各層次要素權重分布，相對重要性按照9（絕對重要）→1（同樣重要）→1/9（絕對次要）的順序進行配置，見表1。

表1 準則層中要素對決策目標的權重分布

2 實例分析

器件維修與模塊更換之間價格相差極大，以我院飛利浦HD15彩色超聲診斷系統為例，設備原價值167萬元，啟用7年，系統啟動接探頭后Diagnostic Code 0022.L1C1FTI5.0錯誤，無法進入工作界面，經查詢為電源高壓不工作，拆機后電源背板亮燈正常，需要對該超聲診斷系統的維修方式做決策，維修廠家建議更換電源模塊，報價4萬元。

2.1 維修價值判斷

因設備啟用年限為7年，維修前處于堪用狀態，設備利用率=[醫療設備實際運行時間/通電時間×100%]=100% ，且距離通常報廢年限12年尚有5年，若將其報廢并購入新設備，需220萬元，因而維修價值較高。

2.2 維修效果判定

通常大型設備電源元器件壽命在5年左右，配件質量方面原廠維修和第三方維修均采用更換返廠備件并保修1年，院內維修無保修；技術服務方面分別為原廠、第三方和無。因此，原廠和第三方維修可靠性略高于院內維修。

2.3 綜合測算

經計算，P1的特征向量w1=（0.0550，0.0901，0.0913，0.1796，0.1927，0.3913 ），λ1max=6.0902；P2的特征向量w2=（0.0819，0.0819，0.1486，0.1486，0.2695，0.2695），λ2max=6.0184；P3的特征向量w3=（0.0468，0.3410，0.1000，0.1870，0.0908，0.2345），λ3max=6.3134；P4的特征向量w4=（0.0615，0.0936，0.1165，0.2271，0.1923，0.3091 ），λ4max=6.3035；P5的特征向量w5=（0.3389，0.3733，0.1297，0.0379，0.0929，0.0273），λ5max= 6.3796。

式中CR為一致性比率，CI為一致性指標，RI為隨機一致性指標；由n=6，查表得RI=1.24。CR1=0.022＜0.1，CR2=0.005＜0.1，CR3=0.078＜0.1，CR4=0.075＜0.1，CR5=0.094＜0.1。經過判斷矩陣一致性檢驗，以上特征向量為合理的權重分配，詳細權重分配如圖3所示。

圖3 權重配置圖

評判結果如表2所示，據此該超聲診斷系統比較合理的維修方式是院內器件維修和院內模塊更換。

表2 方案層中要素對決策目標的權重分布

因院內無相應拆件模塊，故院內工程師進行拆件器件維修，更換2枚升壓模塊250 V 470 uF 電容，減去人工費用，實際維修成本為4.6元，與廠家報價相比，成本相差8 000余倍，這與該超聲診斷系統本身可靠性較高有關。

2.4 結論

結合維修價值與維修效果，通過AHP 對決策目標進行分析，可更加迅速準確地確定設備維修方案，節約大量的設備占用損耗成本（設備無法使用的人工等成本與收益損失），進一步推動醫療設備精細化管理建設[7]。

3 展望

目前的維修決策模型多數只針對單個醫療設備，考慮如維修費用等某一種決策目標[8]。由于不同設備的可靠性、使用率和故障率差異，在考慮維修決策的多目標優化問題時，固定參數的設備維修策略模型很難具有普適性。

本文建立的維修決策管理模型，結合我院所使用的固定資產管理（enterprise resource planning，ERP）系統進行配套模塊設計開發，可以從系統內直接獲得關于設備與備件的信息，減少了新數據庫的建立環節，充分保證了設備信息的準確性，為后期的分析測算提供了準確的數據基礎。同時在完成單次維修后，工程師將決策全過程錄入ERP 系統，建立設備狀態、故障和維修數據庫，便于日后工作人員進一步詳細了解該設備具體故障原因，為同類故障決策提供參考，強化設備使用和采購管理以及相應改進技術的研發，保障設備效能的正常發揮。此外，可通過數據庫計算設備年收益率、成本回收期、使用率（包括時間和診療次數）、故障率，進一步明確設備占用損耗與維修價格之間的關系，從而提高設備管理部門的監管能力，充分調配發揮維修能力，協助使用部門補齊短板，更好地為廣大患者服務。