Advanced operating rooms scheduling : multicommodity based formulations and heuristics

According to the World Health Organization, health care system's goals are good health, meeting citizens' expectations and fair costs of services. This last purpose, namely guaranteeing a good service that is accessible to everyone while keeping the costs limited, represents a great challenge. Health care managers are always looking for solutions to reduce costs while guaranteeing the best possible service to the patients. In this context, the problem of the organization of the Operating Rooms has been thoroughly discussed since operating theaters are one of the main source of costs in the hospitals. Several problems arise in managing Operating Rooms at different levels. At the operational level, patients must be assigned to operating rooms blocks fulfilling different criteria, such as the minimization of costs or the maximization of resources' use. In Operational Research's literature a huge number of versions of this problem is analyzed. Among all, an important issue is the advanced scheduling: patients have to be assigned to a day in a given planning horizon and consequently to an available operating block without specifying the starting time of the surgery. In this work an advanced operating rooms scheduling problem is considered. A subset of patients has to be selected among a given set of patients waiting for surgery (waiting list) and assigned to a set of available operating blocks in a given planning horizon with the aim of improving the quality of the service in terms of waiting time and delay with respect to a deadline. A block scheduling approach is considered: in the planning horizon operating rooms blocks are assigned to the different surgical specialties and cannot be shared. An integer multicommodity fl ow formulation of the operating rooms scheduling problem is proposed. Moreover, several heuristics are considered: these are constructive heuristics and ILP based local search. Computational tests are carried out to prove the effectiveness of the new models and heuristics and to compare them with the ones which have been already presented in literature.

Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità, gli obiettivi di un sistema sanitario sono la salute, la risposta alle aspettative della popolazione e un costo equo. In particolare, garantire un buon servizio che sia accessibile a tutti limitando i costi rappresenta una grande sfida. I responsabili del servizio sanitario sono continuamente alla ricerca di soluzioni per ridurre i costi garantendo ai pazienti il miglior servizio possibile. In questo contesto, il problema dell'organizzazione delle sale operatorie è stato oggetto di numerosi studi in quanto esse rappresentano una delle più grandi fonti di costi per gli ospedali. Diverse decisioni devono essere prese nell'organizzazione delle sale operatorie. A livello operativo, il problema consiste nell'assegnare i pazienti ai blocchi operatori secondo diversi criteri come la minimizzazione dei costi o la massimizzazione dell'uso delle risorse. Nel contesto della ricerca operativa e stato studiato un gran numero di varianti di questo problema. Tra tutti, una questione importante riguarda l'advanced scheduling: la piani cazione dell'intervento chirurgico di un paziente in uno specifico giorno senza indicare l'orario dell'operazione. In questa tesi viene studiato il problema della programmazione delle sale operatorie. Un gruppo di pazienti che necessita un'operazione viene selezionato da una lista d'attesa e assegnato a un insieme di blocchi operatori in un dato intervallo di tempo con l'obiettivo di migliorare la qualità del servizio in termini di tempo di attesa e ritardo rispetto al massimo tempo di attesa. Viene considerato un approccio chiamato block scheduling secondo il quale le sale operatorie sono divise in blocchi che sono gi a stati assegnati alle varie specialità chirurgiche senza possibilità di scambio. La tesi propone una formulazione del problema come fl usso su un grafo. Inoltre, vengono proposti diversi metodi euristici basati sia su algoritmi costruttivi che sulla ricerca locale. La bontà dei modelli e delle euristiche è stata valutata attraverso prove computazionali i cui risultati sono stati confrontati con alcuni modelli già presenti in letteratura.