Problema de Asignación de Turnos a Enfermeros
Transcript of Problema de Asignación de Turnos a Enfermeros
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeroscon TABU SEARCH
Daniel Cespedes, Soledad Miranda,Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Departamento de Informatica, Universidad Nacional de Salta,Argentina
[email protected] , danielc [email protected]
UMA 2008 - Mendoza Argentina
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Outline
Motivacion
Introduccion
Problema de Asignacion
Metaheurıstica
Propuesta
Prueba
Conclusiones
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Motivacion
Resolucion de problemas NP difıciles como el de asignacion depersonal por medio de herramientas computacionales en un tiemporazonable, usando metaheurısticas como TS.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Asignacion de horarios
La asignacıon de personal es un problema pertinente a la granmayorıa de las empresas las cuales buscan optimizar al maximo susrecursos, entre ellos los humanos con el fin de llevar al lımite surendimiento final y poder ası, concretar sus objetivos con el menorcosto posible.Los ambitos en los que se necesitan una optimizacion de recursoshumanos es en los medios de trasporte, policıa, escuelas,hospitales,y en cualquier organizacion en donde la apropiadadesignacion de recursos humanos sea un factor descisivo para elcumplimiento de objetivos.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Detalles del Problema
I El problema en cuestion esta inspirado en un trabajo realizadopor Ender Ozcan para el Memorial Hospital, Estambul,Turquıa.
I Consiste en hacer un cronograma de 14 dıas de manera talque cumpla las restricciones del problema, como descanso,categorıa de personal, cantidad de horas mınimas y maximas atrabajar por turno, entre otras, y minimice su funcion objetivo.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Restricciones y Objetivo del Problema
I ObjetivoI Minimizar el descontento global de los enfermeros
I RestriccionesI Primarias o de Personal
I Debe existir al menos un enfermero por departamentoI No pueden haber mas de dos turnos nocturnos consecutivosI No pueden haber mas de tres turnos diurnos consecutivosI Un enfermero no puede ser asignado a dos turnos consecutivos
(dıa-noche o noche-dıa)I Los turnos nocturnos no puede ser asignados a enfermeros de
categorıa 2I Cada enfermero tiene como mınimo 8 turnos asignados
I Secundarias o de PreferenciasI Los enfermeros poseen 4 dıas a eleccion para descansar
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Modelo Matematico Simplificado
minN∑
i=1
28∑j=1
enfij .Prefij (1)
s.a:
28∑j=1
enfij ≥ 8 ∀i = 1, 2, . . . , N (2)
(enfi,j + enfi,j+2) ≤ 2 ∀j = 1, 2, . . . , 12 ∧ j = par (3)
N∑i=1
enfij ≥ D ∀j = 1, 2, . . . , 28 (4)
(enfi,j + enfi,j+1 ≤ 1) ∀i = 1, 2, . . . , N; ∀j = 1, 2, . . . , 27 (5)
(enfi,j + enfi,j+2 + enfi,j+4) ≤ 3 ∀i = 1, 2, . . . , N ; ∀j = 1, 2, . . . , 23 ∧ j = impar (6)
enfij = 0, ∀ j = par ∧ Categ.Enfermero = 2 (7)
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Ejemplo de Asignacion en distintas tablas
Figura: Ejemplo de Burke et al,2004
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Ejemplo de Asignacion manual
Figura: Ejemplo de Thompson et al,2003
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Trabajos Relacionados
I Bastıas y Chacon (2001) proponen una solucion basada en RNy BB a un problema de asignacion de enfermeros en clinicaschilenas.
I Burke et al. proponen una solucion basada en VariableNeighbourhood Search (VNS) para un problema de asignacionde turnos satisfaciendo restricciones de personal y depreferencias.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Tabu Search (TS)
Propuesta por Glover(Glover & Laguna, 1986), disenada pararesolver problemas de optimizacion combinatoria teniendo encuenta un conjunto de reglas que previenen el estancamiento desoluciones.Es una tecnica que trata de guiar un procedimiento iterativo debusqueda local para que no quede atrapado en un optimo local. Elprocedimiento trata de extraer informacion de lo sucedido y actuaren consecuencia, por lo cual podrıa decirse que hay un ’ciertoaprendizaje’, y que la busqueda es ”inteligente”.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
TS (...continua...)
Caracterısticas
I Memoria de corto plazo
I Memoria a largo plazo (frecuencia)
Estrategias
I Estrategias de intensificacion
I Estrategias de diversificacion
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Tabu Search (...continua.)
Algoritmo Propuesto con TSGenerar una Solucion Inicial(Sol Inic)solA Mover = Sol Inic ; Frecuencias = Sol Inic ; Mejor Sol = Sol InicMientras iteraciones < MAX Iter & no F(Mejor Sol)<error hacer
hacer N Movimienos(solA Mover)Si F(mejor N Movimientos) < F(Mejor Sol) entonces
Mejor Sol = mejor N MovimientosponerListaTabu(mejor N Movimientos)Frecuencias = Frecuencias + mejor N Movimientos
SinosolA Mover = Frecuencias
iteraciones++devolver Mejor Sol
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
AlgoritmoConsta de:
I Generar un cronograma de 28 turnos para cadaenfermero(Solucion Inicial).
I Se realizan diferentes movimientos en cada iteracion. Estosmovimientos se eligen aleatoriamente. Pueden ser:
I por Enfermero (filas)I por Turnos (columnas)I por Preferencias
I Durante la ejecucion del algoritmo se registran caracterısticassimilares que poseen buenas soluciones (frecuencia). Estaestrategia da la posibilidad de explorar una mayor cantidad desoluciones y no caer ante el peligro de un estancamientoprovocado por solo buscar en algunas regiones del espaciosolucion (optimos locales).
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Informacion previa
I AlgoritmoI Codificado en Java, Editor Eclipse 3.3I Ejecutado sobre una PC Pentium IV 3.06 Ghz bajo Windows
XP
I InstanciasI Fueron tomadas del trabajo realizado por Ozcan(2005).I La informacion sobre cada instancia incluye la cantidad de
enfermeros y la cantidad de departamentos. Ademas, por cadaenfermeros se tiene: nombre y apellido, la categorıa a la quepertenece(0,1,2), los cuatro dıas de preferencia y eldepartamento inicial.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Informacion previa
I ParametrosI 1000 iteraciones partiendo de la solucion inicial.I 100 iteraciones de movimientos.I Error permitido: 3 %I Tenure: es proporcional segun la FnObj de la solucion.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Resultados obtenidos
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Una buena Solucion
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Conclusiones
I Con la instancia original, al cabo de cien corridas con mhtr, seobtuvieron mejores resultados que Ozcan (fnObj = 0).
I Sobre las demas instancias, salvo rnd4 (fn Obj=1), seigualaron los resultados de Ozcan.
I Los tiempos computacionales han sido competitivos en todaslas pruebas realizadas.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Acerca del trabajo propuesto
I Los resultados alcanzados igualaron los resultados obtenidospor Ozcan.
I Un factor clave para la obtencion de buenas soluciones fue eluso de movimientos como mecanismo de escape de optimoslocales.
I Resultados eficientes.
I Estrategia de intensificacion mediante memoria de largo plazobasada en frecuencia adecuada.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Trabajos Futuros
I Mejorar las estructuras de datos usadas para reducir lostiempos computacionales.
I Probar el algoritmo propuesto con otras instancias deliteratura.
I Aplicar otras tecnicas de TS como Path Relinking.
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH
Temario Motivacion Introduccion Problema de Asignacion Metaheurıstica Propuesta Prueba Conclusiones
Muchas gracias
Daniel Cespedes, Soledad Miranda, Gonzalo Rodriguez de Olmos, Jose Luis Sola
Problema de Asignacion de Turnos a Enfermeros con TABU SEARCH