Stochastic scheduling of operating rooms and reusable medical devices: A simulation optimization approach

Abstract

Saglık hizmeti harcamalarının her yıl artması beklenmektedir. Hastanelerin harcamave gelirlerinin 40%ı da ameliyatlar sonucunda olu¸sur. Ameliyatlar sırasında ihtiya¸cduyulan en onemli kaynaklardan biri tekrar-kullanımlık tıbbi cihazlardır(reusablemedical device, RMD). Ameliyatlar sırasında kullanılan RMD'ler, her i¸slem sonrasında detaylıca temizlenmek ve sonrasında da dezenfekte veya sterilize edilmekzorundadır. RMD'lerin yetersizligi, ameliyatların baslama zamanlarının gecikmesine sebep olaca˘gından RMD'lerin sterilizasyonu ameliyathanelerle eşzamanlı olarakplanlanmalıdır. Ancak, RMD'lerin sterilizasyon asamasının yonetimi kolay degildir.ilk olarak, g¨un boyunca farklı ameliyatlarda kullanıldıklarından, RMD'ler sterilizasyon servisine farklı zamanlarda gonderilir. Ikinci olarak, sterilizasyon makinalarınaRMD'lerin nasıl yuklenecegi RMD'lerin nasıl gruplanacagı kararı zor bir karardır.Son olarak da yeterli sayıda RMD olmadan ameliyata baslanamayacagından, sterilizasyonda harcanacak zaman ameliyathanelerin ¸cizelgelenmesiyle birlikte dikkatealınmalıdır. Bu tezde, stokastik ameliyat sureleri altında ameliyathanelerin entegreplanlanması ve RMD'lerin sterilizasyonu incelenmistir. Bu problemin cozumu icinbir simulasyon optimizasyon yaklasımı onerilmistir ve sayısal arastırmalar yoluylayaklasımımızın deterministik yaklasımlarla karsılastırıldıgında bir hastane icin onemli(ortalama 15%) maliyet tasarrufu saglayabilecegi gosterilmistir.

Health care expenditures are expected to grow every year, and more than $40 /%$ of a hospital's total expenses and revenues are generated by surgical surgeries. One of the major resources required during surgeries are reusable medical devices (RMDs). RMDs are surgical instruments utilized during surgeries which have to be reprocessed by thorough cleaning followed by high-level disinfection or sterilization after each use. RMDs have to be planned with operating rooms (ORs) concurrently since insufficient RMDs may cause delays in surgery starting times. However, management of RMD sterilization stage is nontrivial. First, RMDs are sent to sterilization service at different times due to different finishing times of surgeries during a day. Second, the decision of how to load the sterilization machines, i.e., how to batch RMDs, is a complicated one. Lastly, time spent during sterilization has to be considered during scheduling of ORs since an surgery cannot start without the required number of RMDs. In this thesis, we study the integrated scheduling of ORs and sterilization of RMDs under stochastic surgery durations. We propose a simulation optimization approach to tackle with this problem, and through numerical studies show that our approach could lead to significant ($15 /%$ on average) cost savings in compare to deterministic approaches for a hospital