Multi-objective nurse scheduling with shift preferences in a surgical suite

Abstract

Hemşire çizelgelemesi, hastane personel çizelgelemesinin önemli bir parçasıdır. Optimum hemşire çizelgelemesi oluşturulurken göz önüne alınan adil iş yükü dağılımı ve iş memnuniyeti sağlık hizmetlerindeki kaliteyi doğrudan etkilemektedir. Bu tez projesinde, ameliyathane hemşire çizelgelemesi oluşturulurken önemli kısıtlar yasaların belirlediği çalışma saatleri, hastane yönetiminin gereksinimleri ve hemşire tercihleri dikkate alınmıştır Öncelikle, hemşireler, önem arz eden öncelikli günler için örneğin, kendi planlı ameliyatları, düğün günü veya doğum günleri gibi günleri belirleyebilirler. Ardından, vardiyalar diğer kısıtlamalara uygun olarak adil iş yükü sağlayacak şekilde tahsis edilir. Adil bir iş yükü dağılımını sağlayan ve izin günleri için hemşire tercihlerini karşılayan en uygun hemşire çizelgelerini oluşturmak için, GAMS programında tüm kısıtlamalara sahip çok amaçlı bir tamsayı programı oluşturuldu ve hedef programlama modeli ile CPLEX kullanılarak çözüldü. Projenin amacı hemşirelerin iş memnuniyetini arttırmak ve orantısız vardiya atamasının sonucunda ortaya çıkan yorgunluğun yol açtığı tıbbi hataları azaltmaktır. Böylece hemşire memnuniyeti arttırılarak hizmet kalitesinin de arttırılması beklenmektedir. Hemşire tercihleri değiştirilerek birbirinden farklı senaryolar için çizelgeler oluşturulmuştur ve hemşire tercihlerinin karşılanma oranları ile fazla mesailerin adil dağılımı gibi performans ölçütlerine bakılarak çizelgeler arasında kıyaslamalar yapılmıştır.

Nurse scheduling is a crucial part of hospital personnel scheduling. For effective nurse scheduling, fair workload and job satisfaction should be taken into account, as these factors directly affect the quality of service in healthcare systems. In this thesis project, nurse scheduling constraints for a surgical suite are determined according to government regulations, hospital management requirements, and nurse preferences. Firstly, the nurses can determine their preference for off days based on the priority of importance; for example, for their own planned surgeries, wedding day, or birthday. Then, shifts are assigned subject to the constraints that ensure fair workload in addition to the regulatory constraints. To generate an optimal nurse schedule which provides fair workload and satisfies nurse preferences for off days, a multi-objective integer program with hard and soft constraints is formulated in GAMS and solved using CPLEX as a goal programming model. The main goal is increasing nurse motivation in order to help reduce the mistakes caused by fatigue as a result of working too many shifts. Therefore, service quality can improve in terms of patient care while optimizing the work schedule of nurses. The optimal schedules under various scenarios are compared to show the improvement in the schedule quality in terms of performance measures such as the proportion of nurse preferences met and distribution of unmet preferences.