Aplicação de técnicas de Atomação e Manufatura orientadas para um Modelo de Negócios baseado em serviços, usando o conceito de Internet das Coisas (IoT) e Indústria 4.0. Estudo de caso: Hospital Inteligente

Flórez, Camilo Andrés Cáceres; Rosário, João Mauricio; Hurtado, Dario Amaya

Brasil

Español English

Thematic Section: Digital Transformation, Intelligent Manufacturing and Supply Chain Management 4.0 • Gest. Prod. 27 (3) • 2020 • https://doi.org/10.1590/0104-530X5416-20 copiar

Aplicação de técnicas de Atomação e Manufatura orientadas para um Modelo de Negócios baseado em serviços, usando o conceito de Internet das Coisas (IoT) e Indústria 4.0. Estudo de caso: Hospital Inteligente

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo:

A implementação de técnicas avançadas em automação e manufatura é obrigatória no mundo atual. Particularmente, no que concerne o aprimoramento e o cuidado com a saúde, são fundamentais para a melhoria do bem-estar das pessoas. Este artigo tem como propósito a utilização dos conceitos de Internet das Coisas (IoT) e Indústria 4.0, orientados na otimização de um Hospital Inteligente, utilizando o Departamento de Emergência Hospitalar (HED) como estudo de caso. Esta proposta se concentra no desenvolvimento de um Hospital Inteligente baseado nos conceitos de IoT, Indústria 4.0, Saúde 4.0 e outras tecnologias atuais. Por outro lado, o uso de uma ferramenta de simulação computacional para o Modelo de Simulação de Eventos Discretos permitirá a validação deste estudo, através da identificação e redução de gargalos que ocorrem no fluxo de trabalho do HED. Esse problema é supervisionado e gerencidado automaticamente usando uma proposta de gerenciamento dinâmico de turnos baseada na utilização da teoria de controle, métodos de previsão e telemedicina. Os resultados obtidos mostram uma otimização no uso dos recursos e uma redução do tempo de permanência dos pacientes que reduz diretamente a taxa de mortalidade do HED, melhorando a qualidade do serviço. Consequentemente este artigo tem como seu principal objetivo propor um HED inteligente baseado na utilização de uma ferramenta de simulação DES, utilizando métodos de previsão da chegada do paciente associado a um modelo de média móvel integrada autorregressiva . Após, com as chegadas previstas foi realizada uma proposta de evitar gargalos usando uma simulação do HED. Os dados obtidos pela previsão forneceram informações preditivas úteis para a melhoria do fluxo de trabalho do HED. Finalmente, o uso de ferramentas de simulação permitiu testar e validar duas propostas inovadoras de HED inteligente, seguindo os princípios de E-health e Hospital 4.0.

Palavras-chave:
Departamento de Emergência; Hospital Inteligente; Simulação de Eventos Discretos; Hospital 4.0; Health 4.0; Ferramenta de Suporte à Decisão Inteligente

Stage	Probability Distribution (Minutes)	Staff	Abbreviation	Current Staff
Reception	Uniform (5,10)	Receptionist	R (Receptionist)	2
Lab Tests	Triangular (10, 20, 30)	Laboratory Technician	T (Laboratory Technician)	3
Examination Room	Uniform (10, 20)	Physician	D (Physician Doctor)	2
Reexamination Room	Uniform (7,12)	Physician	D (Physician Doctor)	2
Treatment Room (TR)	Uniform (20,30)	TR Nurse	TN (Treatment Room Nurse)	1
Emergency Room (ER)	Uniform (60,120)	ER Nurse	EN (Emergency Room Nurse)	9

Key Performance Indicator (KPI)	Traditional HED		Smart HED 1		Smart HED 2
Key Performance Indicator (KPI)	Value	STD	Value	STD	Value	STD
Expected Time in System (h): Total	3.68	0.7	2.73	0.27	2.69	0.26
Expected Number Out (patients/ hour)	4.66	0.27	7.55	0.39	7.55	0.38
Average Waiting Time (min): Reception	0	0	0	0	0	0
Average Waiting Time (min): Laboratory	0.54	0.3	40.94	22.2	38.73	21.72
Average Waiting Time (min): Doctor	84.67	25.62	19.35	0.5	18.89	0.63
Average Waiting Time (min): Emergency Room	0.03	0.16	0.95	2.13	0.9	1.68
Average Waiting Time (min): Treatment Room	19.7	11.11	15.11	9.75	15.37	10.49
Average Queue Length: Reception	0	0	0	0	0	0
Average Queue Length: Laboratory	0.05	0.03	5.62	3.33	5.3	3.22
Average Queue Length: Doctor	17.83	5.55	5.2	0.18	5.07	0.2
Average Queue Length: Emergency Room	0	0.01	0.06	0.14	0.05	0.1
Average Queue Length: Treatment Room	0.61	0.41	0.85	0.61	0.87	0.67
Utilization (%): Reception	0.28	0.01	0.34	0.01	0.34	0.01
Utilization (%): Laboratory	0.5	0.05	0.63	0.06	0.63	0.06
Utilization (%): Doctor	0.96	0.01	0.83	0.04	0.83	0.04
Utilization (%): Emergency Room	0.34	0.04	0.41	0.05	0.41	0.05
Utilization (%): Treatment Room	0.64	0.09	0.48	0.05	0.48	0.05

Key Performance Indicator (KPI)	Trad. HED vs S-HED 1		Trad. HED vs S-HED 2		S-HED 1 vs S-HED 2
Key Performance Indicator (KPI)	Difference	Improve (%)	Difference	Improve (%)	Difference	Improve (%)
Expected Time in System (h)	0.95	26	0.99	27	0.04	1
Expected Number Out (patients/h)	2.89	62	2.89	62	0.00	0.00
Avg Waiting Time (min): Reception	0.00	-	0.00	-	0.00	-
Avg Waiting Time (min): Laboratory	-40.40	-	-38.19	-	2.21	5
Avg Waiting Time (min): Doctor	65.32	77	65.78	78	0.46	2
Avg Waiting Time (min): Emergency Room	-0.92	-	-0.87	-	0.05	5
Avg Waiting Time (min): Treatment Room	4.59	23	4.33	0.22	-0.26	-2
Avg Queue Length: Reception	0.00	-	0.00	-	0.00	-
Avg Queue Length: Laboratory	-5.57	-	-5.25	-	0.32	6
Avg Queue Length: Doctor	12.63	71	12.76	72	0.13	3
Avg Queue Length: Emergency Room	-0.06	-	-0.05	-	0.01	17
Avg Queue Length: Treatment Room	-0.24	-39	-0.26	-43	-0.02	-2
Utilization (%): Reception	0.06	21	0.06	21	0.00	0.00
Utilization (%): Laboratory	0.13	26	0.13	26	0.00	0.00
Utilization (%): Doctor	-0.13	-14	-0.13	-14	0.00	0.00
Utilization (%): Emergency Room	0.07	21	0.07	21	0.00	0.00
Utilization (%): Treatment Room	-0.16	-25	-0.16	-25	0.00	0.00

Key Performance Indicator (KPI)	Traditional HED		S-HED 1		S-HED 2
Key Performance Indicator (KPI)	Value	STD	Value	STD	Value	STD
Expected Time in System (h): Total	3.68	0.7	2.73	0.27	2.69	0.26
Expected Number Out (patients/ hour)	4.66	0.27	7.55	0.39	7.55	0.38
Average Waiting Time (min): Reception	0	0	0	0	0	0
Average Waiting Time (min): Laboratory	0.54	0.3	40.94	22.2	38.73	21.72
Average Waiting Time (min): Physician Room	84.67	25.62	19.35	0.5	18.89	0.63
Average Waiting Time (min): Emergency Room	0.03	0.16	0.95	2.13	0.9	1.68
Average Waiting Time (min): Treatment Room	19.7	11.11	15.11	9.75	15.37	10.49
Average Queue Length: Reception	0	0	0	0	0	0
Average Queue Length: Laboratory	0.05	0.03	5.62	3.33	5.3	3.22
Average Queue Length: Physician Room	17.83	5.55	5.2	0.18	5.07	0.2
Average Queue Length: Emergency Room	0	0.01	0.06	0.14	0.05	0.1
Average Queue Length: Treatment Room	0.61	0.41	0.85	0.61	0.87	0.67
Utilization (%): Reception	0.28	0.01	0.34	0.01	0.34	0.01
Utilization (%): Laboratory	0.5	0.05	0.63	0.06	0.63	0.06
Utilization (%): Physician	0.96	0.01	0.83	0.04	0.83	0.04
Utilization (%): Emergency Room	0.34	0.04	0.41	0.05	0.41	0.05
Utilization (%): Treatment Room	0.64	0.09	0.48	0.05	0.48	0.05

Key Performance Indicator (KPI)	Trad. HED vs. S-HED1		Trad. HED vs. S-HED2		S-HED 1 vs. S-HED 2
Key Performance Indicator (KPI)	Difference	Improve (%)	Difference	Improve (%)	Difference	Improve (%)
Expected Time in System (h)	0.95	26	0.99	27	0.04	1
Expected Number Out (patients/h)	2.89	62	2.89	62	0.00	0.00
Avg Waiting Time (min): Reception	0.00	-	0.00	-	0.00	-
Avg Waiting Time (min): Laboratory	-40.40	-	-38.19	-	2.21	5
Avg Waiting Time (min): Physician	65.32	77	65.78	78	0.46	2
Avg Waiting Time (min): Emergency Room	-0.92	-	-0.87	-	0.05	5
Avg Waiting Time (min): Treatment Room	4.59	23	4.33	0.22	-0.26	-2
Avg Queue Length: Reception	0.00	-	0.00	-	0.00	-
Avg Queue Length: Laboratory	-5.57	-	-5.25	-	0.32	6
Avg Queue Length: Physician	12.63	71	12.76	72	0.13	3
Avg Queue Length: Emergency Room	-0.06	-	-0.05	-	0.01	17
Avg Queue Length: Treatment Room	-0.24	-39	-0.26	-43	-0.02	-2
Utilization (%): Reception	0.06	21	0.06	21	0.00	0.00
Utilization (%): Laboratory	0.13	26	0.13	26	0.00	0.00
Utilization (%): Physician	-0.13	-14	-0.13	-14	0.00	0.00
Utilization (%): Emergency Room	0.07	21	0.07	21	0.00	0.00
Utilization (%): Treatment Room	-0.16	-25	-0.16	-25	0.00	0.00

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