緊急醫學救援裝備效能評價系統設計與實現

高樹田，王興永，王運斗，陳 恩，田 瑾，班明莉

（軍事科學院系統工程研究院衛勤保障技術研究所，天津300161）

0 引言

21世紀以來，全球性自然災害、人為災害等各類突發事件頻發，嚴重影響著人類的生命和財產安全。世界各國對突發事件緊急醫學救援的重視程度日益提升，加大了緊急醫學救援裝備建設投入，使緊急醫學救援裝備得到了很大發展。與發達國家相比，我國緊急醫學救援裝備的發展雖然起步較晚，基礎相對薄弱，但是近年來隨著國家對緊急醫學救援裝備的日益重視和投入不斷加大，我國的緊急醫學救援裝備得到了突飛猛進的發展，與國外發達國家之間的差距日益縮小[1]。隨著大量新型緊急醫學救援裝備研發成功并相繼配發救援隊伍，如何有效地對其效能進行科學評估，以最大限度地提高救援效率，成為裝備研發部門和使用部門面對的一個重要挑戰[2-3]。

近年來，國內外對緊急醫學救援裝備效能評價的研究多以在某類特定場景進行定性研究為主，少量的定量研究也是以某類裝備評估為主，缺乏全面系統的研究，某種程度上制約了緊急醫學救援裝備的發展和保障能力的提高[4-7]。本研究在科學構建緊急醫學救援裝備體系和評估指標體系的基礎之上，系統開展了單件裝備效能評估和裝備體系效能評估研究，設計開發了一套能夠對單件裝備和裝備體系進行綜合效能評估的緊急醫學救援裝備效能評價系統。

1 緊急醫學救援裝備效能評價系統設計

1.1 系統需求分析

為實現緊急醫學救援裝備效能評價系統的輔助決策作用，針對各類突發事件下緊急醫學救援裝備效能評價工作的實際，本系統應具有以下功能：

(1)具備各類數據的管理功能。包括對裝備體系信息、裝備指標體系信息、方法模型基礎信息、裝備評價通用指標信息、裝備評價指標體系信息、裝備評價指標體系權重信息、單件裝備效能評價實例信息、裝備體系效能評價實例信息等數據信息的維護，還包括對數據的關聯瀏覽和信息比對，以及根據數據信息的基礎項查詢檢索數據。

(2)具有裝備效能的評價功能。可實現對單件裝備效能和裝備體系效能進行評價并記錄效能值的求解過程數據，系統支持采用模糊綜合評價法對單件裝備、裝備體系進行效能評價，支持評價方法的拓展。

(3)具有對系統評估結果查詢、查看和導出功能。

1.2 系統總體結構設計

本系統采用瀏覽器/服務器(Browser/Server，B/S)的軟件架構設計，主要通過分析裝備基礎數據、裝備體系結構和裝備效能評價過程的業務流程進行系統功能模塊結構設計。本系統主要由3個體系和5個層次構成。3個體系包括運維保障體系、標準規范體系和安全保障體系；5個層次包括基礎設施層、應用支撐層、應用層、展現層和用戶層，每個層次的結構和功能相對獨立，下一層為上一層提供支持和服務。緊急醫學救援裝備效能評價系統總體結構如圖1所示。

圖1 緊急醫學救援裝備效能評價系統總體結構圖

基礎設施層是應用系統的硬件基礎平臺，包括服務器、存儲、網絡和安全網關等資源。

應用支撐層是應用系統的開發、運行和管理平臺，是一個高性能、可用、可靠、可擴展和可管理的應用支撐系統[8]。其由數據庫平臺和技術支撐平臺組成。數據庫平臺是整個裝備效能評價系統數據信息的基礎層，數據信息存儲在通用數據庫中。通用數據庫依據一定的數據規范和標準實現數據的存儲，包含裝備信息、裝備體系、指標體系、指標權重、評價方法、評價參數、評價報告等。技術支撐平臺主要包括應用系統常用的基礎服務和功能組件。

應用層是業務應用平臺，主要包括裝備展示、裝備體系管理、裝備效能評價3個子系統。

用戶層和展現層是統一的用戶接入、交互層，實現系統最終操作的可視化，通過系統界面進行系統操作，顯示應用層的處理結果。

1.3 緊急醫學救援裝備效能評價實現流程

系統采用模糊綜合評價法進行單件裝備及裝備體系效能的評價。效能評價按評價對象類型可分為2類：(1)構建裝備評價指標體系進行單件裝備效能評價；(2)構建裝備體系評價指標體系進行裝備體系效能的評價。具體裝備效能評價實現流程如圖2所示。

圖2 緊急醫學救援裝備效能評價實現流程圖

1.4 系統功能模塊設計

系統功能模塊結構設計如圖3所示。

圖3 緊急醫學救援裝備效能評價系統功能模塊圖

(1)裝備展示子系統為系統的基礎模塊，提供裝備信息管理、裝備信息展示及裝備對比管理功能，為單件裝備評價提供評價對象信息。

(2)裝備體系管理子系統針對裝備模塊、裝備體系進行管理，提供裝備基礎模塊管理、裝備補充模塊管理，并支持添加選取針對不同事件的模塊體系方案，為裝備體系評價提供評價對象信息。

(3)裝備效能評價子系統主要維護裝備評價指標體系、裝備評價指標體系權重信息以及裝備評價方法模型信息、單件裝備效能評價信息和裝備體系效能評價信息等數據，支持裝備評價指標體系、裝備評價指標體系權重信息的新增、刪除、編輯、復制及發布、取消發布等操作和裝備評價方法模型信息的新增、刪除及編輯等操作，為裝備效能評價提供所必需的基本信息。

1.5 系統數據庫結構設計

合理的數據庫結構設計可有效提高數據讀寫的效率，保證數據的完整性和一致性[9]。本系統使用MySQL 8.0數據庫。通過對系統功能模塊的分析，確定建立系統基礎管理表，如系統用戶表、系統菜單表、系統權限表等；建立業務表，如裝備基礎信息表、裝備體系基礎信息表、裝備體系裝備模塊關聯表、裝備體系模塊信息表、評價實例信息表、模糊綜合評價參數表、裝備評估指標體系權重基礎信息表、裝備評估指標體系指標項權重表、評估方法信息表、評估指標體系表、裝備評價指標體系指標項信息表、指標評語集信息表等。

2 緊急醫學救援裝備效能評價系統實現

本系統使用前后端分離的開發方式，后端在JDK8.0環境下使用Java開發語言及MySQL數據庫，前端在node.js環境下使用Vue.js開發語言。應用非關系型數據庫Redis作為緩存數據庫，主要緩存用戶登錄信息、需要經常查詢和查看的業務數據，通過分布式文件存儲組件保存裝備圖片、視頻等非關系型數據，提升系統的運行效率，方便系統橫向擴展。系統操作主界面如圖4所示。

圖4 緊急醫學救援裝備效能評價系統操作主界面

系統功能靈活，基本實現基礎功能的可配置化，操作界面簡捷，能夠實現用戶登錄、用戶管理、菜單管理、角色管理、組織機構管理、權限管理、裝備展示管理、裝備體系管理、裝備效能評價管理等操作。所有操作需在用戶登錄后且有相關權限時方可進行，以下對系統中核心功能的操作進行描述。

2.1 裝備基礎信息管理

通過系統左側菜單“裝備展示管理”點擊進入“裝備基礎信息管理”列表界面，可在界面上方區域進行多條件查詢，對裝備進行新增、編輯、刪除、導入、導出等操作。同時，系統支持同類型裝備的基礎參數比對功能。裝備基礎信息管理操作界面如圖5所示。

圖5 裝備基礎信息管理操作界面

2.2 裝備體系管理

通過系統左側菜單“裝備體系管理”點擊進入“裝備體系管理”列表界面，可在界面上方區域進行多條件查詢，對裝備體系及裝備體系下各類具體裝備進行新增、刪除、編輯等操作，也可通過“復制”當前裝備體系并進行編輯后快速創建新的裝備體系。新增裝備體系時，可通過“僅復制裝備基礎模塊”或“復制裝備基礎模塊和補充模塊”選項來創建體系，以減少數據錄入人員的工作量。裝備體系操作界面如圖6所示。

圖6 裝備體系操作界面

2.3 裝備(裝備體系)評價指標體系管理

通過系統左側菜單“裝備效能評價管理”點擊進入“評價指標體系管理”列表界面，可在界面上方區域進行多條件查詢，對指標體系基礎信息進行新增、編輯、刪除、復制等操作。選中某個指標體系并點擊列表操作列的“編輯”按鈕后可對指標體系的一級、二級指標進行新增、刪除、編輯等操作。裝備評價指標體系展示界面如圖7所示。

圖7 裝備評價指標體系展示界面

2.4 裝備(裝備體系)評價指標體系權重管理

通過系統左側菜單“裝備效能評價管理”點擊進入“評價指標體系權重管理”列表界面，可在界面上方區域進行多條件查詢，對指標體系權重基礎信息進行新增、編輯、刪除、復制等操作。選中某個指標體系并點擊列表操作列的“編輯”按鈕后可對指標體系的一級、二級指標權重進行新增、編輯等操作，并可在點擊指標名稱后填寫或修改指標名稱、指標單位、指標性質、指標計算規則(極大優/極小優)等信息。裝備評價指標體系權重展示界面如圖8所示。

圖8 裝備評價指標體系權重展示界面

2.5 裝備(裝備體系)評價

通過系統左側菜單“裝備效能評價管理”，點擊進入“單件裝備效能評價管理”列表界面，可在界面上方區域進行多條件查詢，對單件裝備效能評價信息進行新增、編輯、刪除等操作。點擊列表上方的“新增”按鈕，進入單件裝備效能評價實例創建步驟頁面，填寫評價實例名稱，選取評價對象、評價方法、評價指標體系及指標體系權重后點擊“下一步”進入填寫方法參數的界面，填寫相關參數信息，計算評價效能值，輸出評估報告界面。評價步驟界面如圖9所示。

圖9 裝備評價展示界面

裝備體系評價過程與單件裝備評價過程相似，不同的是在選擇評價對象時選擇的是裝備體系。

2.6 數據規范化處理

在數據錄入或保存時，系統會自動校驗所填數據的規范性和合法性，例如必填項校驗，字符長度校驗，特殊字符的唯一性檢驗，對指標權重值和為1的校驗，對于極小優、極大優的判斷校驗等。

3 緊急醫學救援裝備效能評價系統測試

系統采用模糊綜合評價法對骨干裝備進行效能評價，選取文獻[10]中已有的裝備效能評價參數且采用相同評價方法的裝備信息錄入系統加以驗證。

結合《地震救援裝備最優配置方法及性能評價體系的研究》[10]中對履復合型地震搜索機器人的評價指標體系、指標體系權重信息及效能評價結果，對裝備效能評價系統進行測試，測試結果如圖10所示。

圖10 系統對履復合型地震搜索機器人的評價過程數據及評價結果

多次測試后與系統產生的過程數據及結果對比可知，評價測試結果與文獻[10]中的計算結果相符，計算過程數據也基本保持一致，具有較強的可靠性和穩定性，符合裝備效能評價的實際需求。

4 結語

本研究針對緊急醫學救援裝備效能評價的業務過程，結合各類公共衛生事件的共性及特性，對緊急醫學救援裝備效能評價系統進行了總體設計，主要包括需求分析、數據庫設計、系統總體架構和系統功能模塊設計等，并利用模糊綜合評價法對裝備進行了效能評價測試驗證和系統優化，經第三方測試評估，系統所建裝備體系和評估指標體系科學合理，評估方法得當，評估結果客觀，為不同公共衛生事件選擇緊急醫學救援裝備提供了重要的參考依據，可以有效提升科學決策和信息服務能力。由于不同公共衛生事件發生的地域、環境、時間等因素不同，對緊急醫學救援裝備體系和具體裝備的要求會有很大區別，單一的裝備效能評判方法在滿足不同應用場景方面仍有不足之處，將在后續工作中逐步優化評價算法、擴展裝備評價方法。