[논문 리뷰] Successful implementation of discrete event simulation: the case of an Italian emergency department

Arthur Kramer, Clio Dosi외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 06. 23.

Healthcare Operations and Scheduling Optimization참고 문헌 46인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 이탈리아 응급실(ED)의 환자 유동을 향상시키기 위해 이산사건시뮬레이션(DES)과 디자인 심층법을 통합한다. 과거 데이터와 직원의 의견을 바탕으로 조직적 변화를 시뮬레이션함으로써 팀은 랩 검사 운반 시간을 90분에서 10분으로 단축시킨 공기압관 시스템을 도입하여 환자 대기 시간을 크게 줄였고, 18개월 이내로 최고 경영진의 승인을 얻었다.

ABSTRACT

This paper focuses on the study of a practical management problem faced by a healthcare {\it emergency department} (ED) located in the north of Italy. The objective of our study was to propose organisational changes in the selected ED, which admits approximately 7000 patients per month, aiming at improving key performance indicators related to patient satisfaction, such as the waiting time. Our study is based on a design thinking process that adopts a {\it discrete event simulation} (DES) model as the main tool for proposing changes. We used the DES model to propose and evaluate the impact of different improving scenarios. The model is based on historical data, on the observation of the current ED situation, and information obtained from the ED staff. The results obtained by the DES model have been compared with those related to the existing ED setting, and then validated by the ED managers. Based on the results we obtained, one of the tested scenarios was selected by the ED for implementation.

연구 동기 및 목표

• 연간 약 80,000명의 환자를 수용하는 고용량 이탈리아 응급실에서의 혼잡과 장시간 환자 대기 시간을 해결한다.
• 모델링 연구와 실제 의료 현장 적용 사이의 격차를 극복하기 위해 시뮬레이션을 인간 중심 설계 프로세스 내에 통합한다.
• 환자 대기 시간과 체류 시간과 같은 핵심 성과지표(KPI) 향상을 위해 실현 가능하고 이해관계자들이 검증한 조직적 변화를 특정하고 평가한다.
• 조직적 제약, 이해관계자들의 지지, 비용 효율성과 시뮬레이션 결과를 일치시킴으로써 실현 가능성 있는 구현을 보장한다.
• 의료 시스템에서 증거 기반이고 실현 가능한 개선을 이끄는 데 시뮬레이션과 디자인 심층법을 통합하는 재사용 가능한 모델을 입증한다.

제안 방법

• 과거 환자 유동 데이터, 실시간 관찰 및 응급실 직원의 의견을 바탕으로 이산사건시뮬레이션(DES) 모델을 개발하였다.
• 공동 창출과 프로토타이핑을 통해 조직적 변화를 설계하고 이해관계자 참여와 실현 가능성을 보장하기 위해 디자인 심층법을 적용하였다.
• 직원 재편성, 새로운 사전 평가 절차, 운반 시스템 업그레이드를 포함한 10개의 개선 시나리오를 시뮬레이션하였다.
• 환자 대기 시간, 체류 시간, 구현 복잡도에 미치는 영향을 정량적 성능 지표를 사용하여 시나리오를 평가하였다.
• 비용-편익 비율과 조직의 준비도를 평가하여 공기압관 시스템을 중심으로 우선순위를 정하였다.
• 응급실 관리자들과의 검증을 통해 시뮬레이션 결과를 검증하고, 이를 바탕으로 최고 경영진의 승인과 공기압관 시스템에 대한 자금 지원을 확보하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이산사건시뮬레이션은 어떻게 디자인 심층법 프로세스에 효과적으로 통합되어 실제 응급실 운영을 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 모델링을 통해 특정된 조직적 변화 중 어떤 것이 복잡한 의료 환경에서 성공적으로 구현될 가능성이 높은가?
• RQ3 랩 검사 운반 시간을 단축시키는 것이 응급실 전체의 환자 대기 시간과 체류 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 시뮬레이션과 이해관계자 중심의 프로토타이핑을 조합하면 단순 시뮬레이션보다 구현 가능성이 어떻게 향상되는가?
• RQ5 효율성 향상을 위한 인프라 기반 솔루션(예: 공기압관 vs. 직원 운반) 간의 비용-편익 트레이드오프는 무엇인가?

주요 결과

• 공기압관 시스템은 랩 검사 운반 시간을 90분에서 10분으로 단축시켜 모든 프로토타입 중 가장 유리한 비용-편익 비율을 달성하였다.
• 공기압관 시스템을 포함한 시나리오 G는 높은 실현 가능성, 낮은 운영 영향도, 응급실 관리자들의 강력한 지지로 인해 구현 대상으로 선정되었다.
• 최고 경영진은 시뮬레이션 기반의 성능 향상 증거가 명확하게 제시된 덕분에 프로젝트 시작 후 18개월 이내에 공기압관 시스템 투자 승인을 내렸다.
• 시뮬레이션 모델은 성능 향상 효과를 정확히 예측하였으며, 이는 이후 실제 구현 결과로도 검증되었다.
• 시뮬레이션과 디자인 심층법의 통합은 단순 시뮬레이션보다 더 다양한, 더 실현 가능한 의사결정을 이끌어냈다.
• 이 프로젝트는 2년 이내에 기능하는 솔루션을 도입하는 것을 목표로 하여 성공적으로 달성하였으며, 최고 경영진의 빠른 구현 요구사항을 충족시켰다.