基于AHP-模糊綜合評價模型建立醫療設備生命周期評價體系

蘇暢，吳蘊蘊

浙江大學醫學院附屬兒童醫院 醫療設備科，浙江 杭州 310003

基于AHP-模糊綜合評價模型建立醫療設備生命周期評價體系

蘇暢，吳蘊蘊

浙江大學醫學院附屬兒童醫院 醫療設備科，浙江 杭州 310003

本文通過應用醫療設備生命周期的概念來提高預防性維護（Preventive Maintenance，PM）工作效率，將醫療設備的整個生命周期分為幼年期、青年期、中年期、老年期。應用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）-模糊綜合評價模型確定醫療設備所處的生命階段，作為考量因素來制定該階段需要進行的預防性維護項目。本文運用改進后的PM流程對30臺嬰兒培養箱進行為期1年的PM工作，在維修成本控制、維護效率、設備使用狀態上都有相應的提高。

醫療設備；生命周期；AHP-模糊綜合評價模型；嬰兒培養箱

預防性維護（PM）是保障醫療設備良好運行狀態、保證診療工作正常開展的重要手段。通過及時地PM，可以提前發現故障，避免故障擴大，節省維修費用，從而提高設備效益。PM可分為基于時間為主和基于狀態為主的兩種方法。現需建立一種可根據醫療設備自身的狀態，并有效結合上述兩種維護方法的更優的動態PM。因此，如何通過醫療設備的狀態實施相應PM流程就成了討論的熱點問題[1]。

1 醫療設備生命周期階段的劃分

本文將醫療設備生命周期分為幼年期、青年期、中年期、老年期4個階段[2]：①幼年期：在醫療設備的早期使用階段，因使用人操作不熟練或者操作失誤造成設備的故障，此時會出現較高的故障率，但因設備的狀態較新，不會出現重大故障；②青年期：在醫療設備度過磨合期后，設備各方面性能穩定，處于最佳狀態；③中年期：醫療設備使用幾年后，狀態與性能開始緩慢衰退，部分重要部件的故障率會增加，但較為規律的維護可減緩其性能衰退的速度；④老年期：醫療設備使用的后期，各部件已接近使用期限，故障率上升，更細致的PM可增加設備的使用年限。

2 醫療設備生命周期評價體系的建立

2.1 評價指標的選取

在結合廠家對特定醫療設備PM建議的基礎上，從穩定性、維修性、能力性能、使用年數4方面來確定設備生命周期階段評價指標體系[3]。①穩定性是指在規定的條件下，設備在一定時間內執行其預定功能的能力。描述穩定性的參數指標有可靠度、平均無故障運行時間、平均失效間隔周期數等；②維修性是指在規定時間內，設備保持在或恢復到能夠執行其預定功能狀態的可能性。描述維修性的參數指標有平均修復時間、維修率等；③能力性能是指設備在臨床使用時所表現的達到預期功能及精度等方面的性能體系。主要表現在設備精度的高低對臨床使用者的滿足程度，設備工作能力與能耗水平比率的高低等方面；④使用年數是指設備役齡、設備剩余使用壽命、設備壽命損耗等指標。

2.2 AHP-模糊綜合評價模型

通過建立設備生命周期劃分的結構及評價體系，選取評價方法建立評價模型，從設備整體及設備組件兩個維度完成設備生命周期階段的劃分。本文采用AHP-模糊綜合評價法建立了綜合評價模型，確定設備組件及設備當前所在的生命周期階段。

模糊綜合評價法是一種基于模糊數學的綜合評標方法，能較好地解決模糊的、難以量化的問題。由于模糊評價法多數用于較為復雜的系統中，因此更需要將一個復雜的決策問題描述為一個多層次的復雜結構，判斷各個決策在不同準則之下的相對重要度來進行決策[4]。AHP即是一種對復雜現象進行系統化、模型化的決策方法。本文將利用模糊綜合評價法，通過AHP確定模糊權值，構造出模糊評價模型完成設備的生命周期階段的劃分[5]。

建立AHP-模糊綜合評價模型的方法：

（1）確定評價因素集U=[u1,u2,…,um]，根據上文所述的設備生命周期階段評價指標體系，醫療設備重要部件的生命周期劃分因素集為U=[穩定性，維修性，能力性能，使用年數]。

（2）確定評價等級集 V=[vl,v2,…,vn]，醫療設備生命周期的評價等級集為V=[幼年期，青年期，中年期，老年期]。

（4）確定評判隸屬矩陣 R：

式中，rij表示第i個指標對第j個等級的隸屬度。

（5）利用模糊矩陣的合成運算，得到綜合評價模型B：

（6）利用向量的乘積，計算最終評價結果Z：

3 AHP-模糊綜合評價模型的應用

根據上節所述算法，下面以我院2012年5月投入使用的嬰兒培養箱（型號為YP-90，品牌為寧波戴維）為例進行設備生命周期階段評價層次結構劃分，嬰兒培養箱包含的子系統有：加溫系統（SE1），監測系統（SE2），循環系統（SE3）。SE1的重要組件為加熱陶瓷片（J1），控制溫度板（J2）；SE2的重要組件為箱溫傳感器（J3），膚溫傳感器（J4），微處理器檢測板（J5）；SE3的重要組件為風機（J6），風道溫度傳感器（J7）。

現選取SE3的重要組件J6為例進行設備組件生命周期的劃分。根據已建立的評價指標體系，評價指標包含2個層次：①對應為評價因素集U=[穩定性、維修性、能力性能、使用年數]；②每個評價因素集的具體內容，這里選取醫療設備無故障運行可靠性、平均修復時間、維修率、工作性能、工作精度、設備役齡、設備壽命損耗共8個指標。評價等級集為V=[幼年期，青年期，中年期，老年期]。

現用設備生命周期階段值SD來定量的表示設備的生命周期階段，SD的取值范圍為0～1，并規定當設備投入使用的開始時刻SD為1，設備報廢的時刻SD為0。根據設備生命周期劃分層次，對應設備生命周期階段值SD與生命周期評價等級的映射關系為：幼年期SD值為0.8～1，青年期SD值為0.6～0.8，中年期SD值為0.3～0.6，老年期SD值為0～0.3。

下面采用層次分析法確定評價指標的權重，根據前面對層次的劃分，層次結構中的目標層為設備組件J6，準則層為上文中提及的單一評價因素。對同一層次中元素進行兩兩對比，確定其對上一層次中元素的重要性，得到各指標權重因素集A=[0.4338，0.2169，0.0911，0.2581][6]。通過隸屬矩陣R計算出目標層模糊矩陣B=[0.4549，0.4262，0.1188，0]。

最后，按照隸屬度最大原則，可知目標函數屬于優的隸屬度最高，采用0～1制的打分法進行加權，可得SDJ6=0.755。根據SD的值，其介于0.6～0.8之間，可知J6的生命周期階段為青年期，類似方法也可得到重要組件的生命周期階段值SD及其所在的生命周期階段如下：J1處于中年期，J2處于青年期，J3處于青年期，J4處于青年期，J5處于中年期，J7處于青年期。

最后，結合各子系統的SD值得出嬰兒培養箱的生命周期階段值為SD=0.6648，該嬰兒培養箱的生命周期階段為青年期。

4 預防性維護措施及間隔時間的確定

根據AHP-模糊綜合評價模型得出的醫療設備的生命周期階段，確定不同的預防性維護的時間及方法。

（1）處于幼年期的設備可注重于對使用者進行正確的使用方法的培訓，并在醫療設備正式投入使用之前做好調試工作，以防因不當的設置導致醫療事故。預防性維護的間隔時間可適當放寬延長至1年1次，生命支持及急救設備，例如除顫儀、呼吸機等可半年進行1次預防性維護。

（2）處于青年期的醫療設備，因其使用性能正處于巔峰狀態，且磨合期已過，預防性維護的時間可與處于幼年期的醫療設備相同，但是維護重點可放在重要部件的除塵、保養等，以延長設備處于青年期的時間。

（3）當醫療設備處于中年期時，故障率增高，重要部件老化，預防性維護的間隔時間應更短，分別為3個月和6個月，維護重點除了清潔保養外更注重重要部件工作狀態，如檢測到部件因老化而產生的性能下降等問題，應及時更換部件，防止醫療設備出現因故障停機的現象。

（4）當醫療設備處于老年期時，該設備已接近報廢狀態，出現的故障率急劇增加，此時預防性維護則應在設備每次送修時都進行1次，對設備進行全方面的評估，如性能及穩定性無法達到臨床要求時，應及時建議該設備報廢[7]。

5 改進后PM流程的應用

以嬰兒培養箱改進前后的PM流程為例說明[8-9]，見表1。

當以改進前PM流程對我院新生兒病房的30臺嬰兒培養箱（寧波戴維YP-90）進行PM工作時，嬰兒培養箱報修率約為2次/每月，故障常見為風機報警、箱內溫度與設置溫度不符、門窗或輪子壞損等。每臺嬰兒培養箱所需PM時間約為2 h 40 min，30臺共需80 h。

表1 嬰兒培養箱改進前后PM流程及間隔時間對比表

通過評估醫療設備的生命周期，30臺嬰兒培養箱中8臺處于幼年期，15臺處于青年期，5臺處于中年期，2臺處于老年期。實施改進PM流程1年后，嬰兒培養箱的報修率降至約1.75次/每月，報修故障中面板及外觀壞損報修率大大降低，減少了臨床因故障停機的時間。1年中，臨床工程師約花費60 h進行這30臺嬰兒培養箱的PM工作。因此，新生兒病區的30臺嬰兒培養箱每年可節約近1/4的PM工作時間，故障報修率也相應降低近1/8。

6 結語

醫療設備的PM是醫療設備工程師每年需進行的必要工作之一，耗時久，工作量大。完成全院的醫療設備PM工作往往需耗費1～2位工程師1年的時間，因此如何提高PM工作效率成為當務之急[10]。通過建立醫療設備AHP-模糊綜合評價模型，確定各個醫療設備所處的生命周期，實施相應階段的PM工作項目。但由于各類醫療設備在不同的使用科室所側重的使用功能不同，易產生的故障不盡相同，PM側重點也不同，因此可在執行PM流程的過程中，對所進行的PM項目和間隔時間進行相應的調整，完善醫療設備工程師工作流程，提高工作效率，延長醫療設備使用壽命。

[1]李宏鵬．醫療設備使用和預防性維護管理的探討[J]．中國醫學裝備,2012,9（3）：60-62．

[2]衛生部關于印發《醫療衛生機構醫學裝備管理辦法》的通知．衛規財發[2011]24號[S]．

[3]周理治,鄭小溪,姜天．建立醫療設備綜合評估體系的探討[J]．醫療衛生裝備,2012,33：（9）：87-95．

[4]符學葳．基于層次分析法的模糊綜合評價研究和應用[D]．哈爾濱：哈爾濱工業大學,2011：30-35．

[5]Zadeh LA．A note on prototype theory and fuzzy sets[J]．Cognition,1982,12（3）：291-297．

[6]賓光富,周元,BS Dhillon．基于Fuzzy-AHP的機械設備多特征參數健康狀態綜合評價研究[J]．中國機械工程,2009,（20）：2486-2492．

[7]M iniati R,Dori F,Gentili GB．Design of a decision support system for preventive maintenance planning in health structures[J]．Technol Health Care,2012,20（3）：205-214．

[8]蘇暢,沈一奇．嬰兒培養箱預防性維護數據處理方法的改進[J]．中國醫療設備,2014,29（8）：85-86．

[9]陳龍,鄭焜,沈云明,等．嬰兒培養箱及其質量控制[J]．中國醫療器械信息,2009,15（4）：30-33．

[10]鄭艷珠．淺談醫療設備預防性維護保養[J]．中國醫學裝備,2014, 11（10）：110-112．

An Evaluation System Based on the AHP-Fuzzy Synthetic Evaluation M odel for the Lifecycle of M edical Equipment

SU Chang, WU Yun-yun
Departm ent o f M edical Equipm ent, Children’s Hospital of Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou Zhejiang 310003, China

The concept of medical equipment lifecycle can improve the efficiency of preventive maintenance. The whole life of medical equipment can be divided into four phases：infancy, adolescence, post-adolescence and senescence. Based on the AHP（Analytic Hierarchy Process）-fuzzy synthetic evaluation model, the period of medical equipment can be decided, assisting to perform the preventive maintenance according to the result of the evaluation model. With adoption of this improved method, preventive maintenance of thirty incubators had been implemented for one year according to their lifecycles accordingly. This practice proved a corresponding improvement in the maintenance cost control, effi ciency and the state of equipment.

medical equipment；lifecycle；analytic hierarchy process-fuzzy synthetic evaluation model；infant incubator

R197.39

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.10.043

1674-1633（2015）10-0135-03

2015-03-25

作者郵箱：sonja919@hotmail．com