Home care scheduling considering preference matching

This paper addresses a home care scheduling problem faced by home care service providers. Home care scheduling is an extension of vehicle routing problem with specific constraints and characteristics, like preference matching, continuity of care and temporal dependency. As the demand for home care services increases, the competition in the market becomes increasingly fierce. Currently, most service providers do the scheduling work manually, which may result in high organizational efforts and high costs. Therefore, to do scheduling work efficiently while decreasing cost and increasing service quality becomes quite important for providers. This research mainly focuses on three parts: Firstly, based on the general characteristics and constraints of home care scheduling, a general home care scheduling problem considering preference matching is studied. A mathematical model is built and a variable neighborhood search algorithm is proposed, with neighborhood operators and shaking procedure designed. The algorithm is tested on several datasets and numerical results show that the proposed algorithm is effective. Secondly, considering the detailed characteristics of the real scheduling problem faced by a home care service provider, like continuity of care, night shifts and clients’ personal preference for caregivers, a real case home care scheduling problem is studied. A mathematical model is built and the variable neighborhood search algorithm is applied, with process to generate initial solutions, neighborhood operators and shaking procedure designed for this problem. The algorithm is tested on datasets from real operations of the provider and numerical results show that the proposed algorithm can efficiently provide high quality solutions. Finally, considering the multiple objectives of the home care scheduling problem, including minimizing travel time, overtime cost, preference mismatches and unsatisfied continuity of care constraint, a home care scheduling problem considering multiple objectives is studied. Multi-objective formulation is presented and the epsilon-constraint method is applied to solve the problem. Numerical experiments are conducted with several datasets and the results are quite helpful for the real operations of the provider.

Questo documento affronta un problema di pianificazione dell'assistenza domiciliare affrontato dai fornitori di servizi di assistenza domiciliare. La pianificazione dell'assistenza domiciliare è un'estensione del problema di definizione della rotte dei veicoli con vincoli e caratteristiche specifici, come la corrispondenza delle preferenze, la continuità delle cure e la dipendenza temporale. Con l'aumentare della domanda di servizi di assistenza domiciliare, la concorrenza sul mercato diventa sempre più agguerrita. Attualmente, la maggior parte dei fornitori di servizi esegue manualmente la pianificazione, il che può comportare sforzi organizzativi elevati e costi elevati. Pertanto, fare in modo che la pianificazione funzioni in modo efficiente riducendo i costi e aumentando la qualità del servizio diventa abbastanza importante per i fornitori. Questa ricerca si concentra principalmente su tre parti: In primo luogo, in base alle caratteristiche generali e ai vincoli della pianificazione dell'assistenza domiciliare, viene studiato un problema generale di pianificazione dell'assistenza domiciliare in considerazione della corrispondenza delle preferenze. Viene creato un modello matematico e viene proposto un algoritmo di ricerca di vicinato variabile, con operatori di quartiere e procedure di agitazione progettate. L'algoritmo viene testato su più set di dati e i risultati numerici mostrano che l'algoritmo proposto è efficace. In secondo luogo, considerando le caratteristiche dettagliate del reale problema di programmazione affrontato da un fornitore di servizi di assistenza a domicilio, come la continuità delle cure, i turni notturni e le preferenze personali dei clienti per gli operatori sanitari, viene studiato un caso reale di pianificazione dell'assistenza domiciliare. Viene creato un modello matematico e viene applicato l'algoritmo di ricerca di vicinato variabile, con processo per generare soluzioni iniziali, operatori di quartiere e procedure di agitazione progettate per questo problema. L'algoritmo viene testato su set di dati da operazioni reali del provider e i risultati numerici mostrano che l'algoritmo proposto può fornire in modo efficiente soluzioni di alta qualità. Infine, considerando i molteplici obiettivi del problema di pianificazione dell'assistenza domiciliare, tra cui la riduzione al minimo dei tempi di viaggio, dei costi straordinari, delle discrepanze di preferenza e della continuità insoddisfatta del vincolo dell'assistenza, viene studiato un problema di pianificazione dell'assistenza domiciliare in considerazione di obiettivi multipli. Viene presentata una formulazione multi-obiettivo e viene applicato il metodo del vincolo epsilon per risolvere il problema. Esperimenti numerici vengono condotti con diversi set di dati e i risultati sono abbastanza utili per le operazioni reali del provider.