硕士学位论文数字化药房分拣系统建模及仿真(编辑修改稿)

硕士学位论文数字化药房分拣系统建模及仿真(编辑修改稿)内容摘要：

lexsim can be used to build up the discrete logistics system. It is an ideal choice or the simulation of digital pharmacy sorting system. Through modeling and simulation of the pharmacy sorting system, we can evaluate the system and then provide decisionmaking, and then improve the sorting efficiency, decrease the amount of worker labor and reduce the error rate and reduce the waiting time and improve patient satisfaction. Key Words： digital， hospital pharmacy， sorting system， Petri， flexsim simulation 山东轻工业学院硕士学位论文 1 第 1 章 绪论 引言 当前 ， 随着经济的迅速发展， 医药物流在 全国 迅速发展，在社会经济发展中的作用日益显现。 近年来， 伴随着国内国民经济的迅猛发展以及 人们生活水平的不断 提高 ， 人口 逐步呈现出老龄化趋势，同时，由于医疗体制也逐步得到了完善，使得 人们对 于 药品的需求量以 每年 12%以上的速度在递增。 据统计，我国在 2020年的 药品需求量为 5991 亿元人民币， 到 2020 年 这种需求量已经 达到 了 600 亿美元， 而且 预计 到 2020 年 将 会 达到 1200 亿美元，从而超过美国，成为 全球最大的药品市场。 药品的消费必定带动医药物流的需求。 然而，在界医药行业蓬勃发展的背后，我国的医药物流技术却相对落后。 而且由于经济体制和医疗体制的限制，国内医药商业形势严峻，医药流通行业的利润在持续下滑 ，其中， 我 国 境 内 的 药品批发行业 最为显著。 例如，在这一行的整个销售过程中，药品 的平均毛利率 仅 为 %，但是 其 费用却占到 将 近 %。 就拿 2020 年前三季度 来说 ， 在 我国 的 医药 行业中，药品销售的 纯利润率仅 为 %， 但在 美国 ，就在 此阶段 ， 此 行业的平均毛利率为%， 并且 费用率 只有 %， 因此，药品销售的 纯利润率 可 达 %。 所以，我国医药行业 的 发展问题 已经迫在眉睫。 将医药物流的发展作为首要目标 ， 通过 降低其流通成本，最终 使医药行业实现现代化 、建设战略性医药物流系统 ，是医药行业发展的首要问题。 以医院为代表的大型医疗机构是药品批发企业的终端客户，同时又是药品消费流通的重要枢纽，面对广大的患者起到承上启下的作用，其药品年销售额动辄以上亿元计。 但是 ，目 前 各 大中型医院药房 都 面临 一个突出问题： 医院 该 采取何种措施对这些药 品进行有效的管理 ， 从而通过 降低 其管理成本， 来达到缩减 药品资金流动 的时间。 在当前国内各级医院正迅速朝向现代化管理迈进的进程中，现代物流技术在 医院药品流通管理中的应用已成为摆在我们面前亟待解决的课题。 在我国，将自动化应用于医院药房的技术才刚刚起步，药房建设并没有受到太多的关注。 医院 药房还是遵循其 传统的 工作 模式 ，以人工为主， 属于简单的“取药治病”模式。 对于患者而言 ， 需要排很长时间的队才能够拿到药品 ， 效率低 ，容易引起医患矛盾；对于医院而言， 药房设备设施陈旧、工作环境差、 占用人员多、人工成本高、 工作强度大，这是目前 大多数医院药房普遍的状况及存在的问题。 改革开放以来，社会不断发展与进步 ，世界各国 之 间 的 交流 也 在不断增加 ，这种 先进的 药房理念 和 药房 数字化 设备 不断的 引起 了国人的 重视 ，被人们 逐步的第 1 章 绪论 2 了解。 而且， 随着经济的 发展 和 人们生活水平的不断提高 ， 人们对于健康的需求也在日益提升，这些都 使得医院对 药房 的 改革和现代化建设提出了迫切需求。 目前，许多 药房 和 药店为了 提供给客户更为方便快捷的 药品服务 和 廉价的 药品 ， 采取各种措施来 降低 其 经营成本。 许多 物流自动化技术 已经逐步被 引入到药品 流通行业 当 中 ，主要负责药品 的 采购、 发放和管理 [1] [2]。 对 医院药房 进行全面 自动 化 革新 ，使之实现数字化管理 将是 未来 医院药房发展 的新 方向。 数字化 药房国内外研究和应用现状 国外研究和应用现状 国外的医疗制度与我国 有所 不同。 在欧美 等 发达国家，医疗和药品是分开的，医院 一般 不 设立 专门 的门 诊药房， 因此， 多数 自动化 医药设备 都 在零售 药店 应 用。 在 对药品进行现代化 管理 理念 的指导下， 一些发达国家，例如 美国 、 德国 、日本 等 ，于上世纪 90 年代， 已经 开始了 对药房进行数字化管理的研究 ， 并且 取得的 一些 进展， 研制出了 不少 与 它们 国 家 相 配套的 数字化 医院药房 设备 系统 [3]。 随着现代 技术 的 不断 发展 和医疗 体系 的 进一步 完善， 许多对 药品 进行自动化 管理 、 调剂和发放 的 技术 在国外 得到了 飞速 发展 [46]。 各种对药品进行 存 储、发放 以及 管理的新型数字化 系统 不断被研发出来 ， 一些 成熟 的 数字化 药房产品 已经在市场上被销售 [7]。 这 些 数字化 药房 产品 总体上可被归纳为下面四种。 （ 1） 机械 手式数字化 药房 机械手式数字化药房 ， 如图 所示。 它 的 典型代表是：德国 ROWA 公司的数字化药房 和 以世界 著名 物流系统供应商 Swisslog 集团为代表 的 Boxpick 数字化药房 等。 图 机械手式数字化药房 山东轻工业学院硕士学位论文 3 ROWA 公司成立 于 1996 年，被誉为“欧洲第一”的药房数字化品牌，目前销售超过 1000 台。 这种数字化药房的核心技术是通过真空吸附和机械夹持药盒协调动作来完成。 它由一个机械手搬运药盒， 在一个三维的空间平台里根据管理软件的指令自动运作，可以从送药的窗口取药仓储，然后转 360 度，取药送往出药口 ，同时对药盒的密集存储和数量进行管理。 这种分拣 机 一般只能应用于 处方量 相对较小 的 国外医院 或 者 药品分拣 不集中 的一些药店。 对于 国内 的许多大中型 医院药房 ，由于药品发放比较密集，因此 不太适 用。 因为 机械手 每 次 仅能 拣取一盒药 品 ，而且 药品 的 出 、 入库 没法 同时 进行， 所以 工作效率 相对来说不高。 以世界物流系统供应商 Swisslog 集团为代表的 机械手式数字化药房 同样也 采用机械手搬运 药盒， 但 这种 系统不 是针对医院处方的 ， 每一个医生都要求对症下药，而它却 要求 每个药盒内的药品品种和包装 必须 是相同的。 显然这种 设备 虽然标准规范， 但它却不适用于医院药房，仅 适用于 一些 医药公司。 （ 2） 适用于盒装药品的 储药 槽式 数字化 药房 储药槽式数字化药房 （如图 所示） 是为了弥补机械手式数字化药房的不足所推出的。 目前，国内外盒装药品自动发药系统的主流产品是 储药 槽式数字化药房 ， 该类药房的典型产品有 德国 ROWA 公司、法国 APOTEKA 公司 [8]的数字化药房。 图 储药槽式数字化药房 这种类型 药房 的工作原理是： 采用重力落药。 将药盒按照规则摆放在储药槽上，储药 槽 倾斜，与 水平方向 有夹角 ，储药槽在货架上呈现多层密集排列 ，每个储药槽的 低端为出药口， 装有出药 动作 机构，控制药盒出库。 这种 药品分拣机 靠增加出药 动作 机构来保证出药效率，增加储药槽 的数量 来 加大 药盒存储量，因此系统制造成本较高。 在国内医院药房，由于药品品种较多，数量较大，因此此类第 1 章 绪论 4 设备难以被应用。 除此之外 ， 在药品缺少的情况下 ， 此类设备不能使药品自动入库 ，因此，如果 药房 药品 储药量 很大 ， 相对而言 人工上药 将会变得比较麻烦 ， 导致 药品入库速度 远远 跟不上药品出库速度。 在中 国 ， 医院药房 的处方量巨大 ， 这种设备依然 存在 上面介绍的 机械手式 数字化 药房 中 效率 较低这一 缺点。 （ 3）药品分包机数字化 药房 药品分包机数字化 药房 （如图 所示） 的 典型产品有英国 MISSion 公司的seriptPro Robot 系列 数字化 药房 ， 美国 Parata 公司的 ParataRDS 数字化 药房 ， 日本株式会社汤山制作所的 YUYAMA 全自动片剂摆药机 和日本 TOSHO 公司的全自动单剂量锭剂分包机。 图 药品分包机数字化药房 这类产品 以单片药片为单位 进行分拣 ， 实现药品自动灌装、封口和自动贴标签。 其工作原理是将药片或胶囊散装在特制的罐体中，罐体的底部有转动的闸板控制药片的漏出，每台设备上可安装上百个罐体，储藏上百种药品。 通过对每个罐体底部闸板的控制就可以实现药片的自动分拣。 分拣出的药片可以自动装入塑封袋封口并贴上标签。 这种设备适合于病房药房按病床分发药品，并可实现按每次服药的品种数量分包，方便患者服用。 当前，这种 类型的 数字化 药房 正迎合了 国外 数字化 药房的发展趋势 及需要，因为国外 医药体制 实行医与药分离。 而 在国内， 零售药店和医院门诊药房 的药品采用散片 分包 形式 销售 的情况不多， 大多数 大中型医院仍以盒装药品发放为主，因此这类型 设备 的 使用受到限制。 今后随着我国医药制度改革的 逐渐 深入，医院对患者用药提供更为细化的服务，药片分包机也许会得到越来越广泛的使用。 （ 4）智能药柜 药房 该类药房的典型代表是德国 Hanel 公司的数控回转柜式数字化药房 和 江苏迅山东轻工业学院硕士学位论文 5 捷装具科技有限公司 的智能药房。 该设备能够与医院的 HIS 系统联机进行运作。 当系统接收到处方信息后自动识别检索出需要发放的药品，按最优路径回转到出药口，目标药盒自动弹出或远红外 闪烁，提示工作人员取药。 工作人员取完所需药品后确认完毕，设备自动执行下个处方或进入待机状态。 智能药柜专门用于门诊药房存储药品的自动化系统，特别适用于异形包装药品的存储。 该设备采用人性化设计，与医院 HIS 系统无缝连接，实现了从以往“人找药品”到现在“药品找人”的模式转换。 智能药柜的示意图如下图 所示。 图 智能药柜 这类型 数字化 药房 的特点是 ：此类设备能够放置各种包装类型的药品 ，但是不管出药量多与少 ， 即使在出药量很少的情况下，也需要使设备进行整体运动 ，并 且 运动速度 受 到 传动链速度 的影响 ， 因此，此类设 备中 药品 的 出入库效率 也比较低。 国内研究 及 应用现状 相较于欧美一些发达国家， 在数字化和信息化方面，国内 医院药房 在设计理念方面 的起步 也不算慢，其中， 最早的 设计理念是，航天工业部第三研究院在 1988年 开发 设计的 专利 “微机控制自动发药机” [9]。 此专利执行较早， 但是 由于 国内大多数 医院 的 经济技术 发展比较缓慢， 管理水平 也相对比较落后 ， 使得 数字化药房 这种 产品 很难面向市场。 国内 药房在 对 药品 分拣的研究 处理方面大致可以概括为 以下 三个阶段。 （ 1）原创 构思阶段 1995 年， 四川大学和 成都军区 医院 共同 合作开发 了专利 ： “自动发药机及信息第 1 章 绪论 6 处理系统” [10]。 这种系统使得医院的处方全部 通过 计算机来进行处理。 在国内，它被 广泛 应用 到 各类 大 、 中小型医院 和商业药房 ，但 是由于这种设备 占地面积 较大， 相对而言 空间 的 利用率 较 低， 因此很难通过 计算机 进行 管理，药品调剂差错率 也就相对而言增大。 （ 2）半自动化阶段 2020 年 5 月，深圳三九集团研制的“盒装药品自动售药机” [12,13]，该设备采用矩阵形布局出药动作器， 购药者只需在售药机的控制装置上输入需购买的药品并从投币口中投入相应的钱币，售药机中的控制装置便可启动出药装置中的纵、横电磁铁工作， 控制所选定的盒装药从滑槽中滑出落下到达取药口，购药者可直接从取药口取走，从而实现无人自动售药。 2020 年 3 月 ，由 国家科技部 和 三九集团共同研制 的“智能化药房”通过了 863计划项目 专家小组的 审核和 验收。 此种类型的智能化药房同时具备配药和发药的功能，对整个过程提供全 自动 处理，首先负责 取药 ，然后对其进行自动 包装 ，最后 打印标签 并对 数据 进行 管理， 使患者享受到由机器人自动配药的服务。 这种采用自动化配发药技术的智能化药房 除了 降低因手工配发药的差错率 外 ， 也防止因传递药品而 引起 交叉感染。 此类型 药房 设计制造的最初 目标 是 针对中药 饮片和胶囊， 适用于 发 药 量 相对 较小的 一些商业 药店和 一。