基于AHP-模糊综合评价模型建立医疗设备生命周期评价体系

苏畅，吴蕴蕴

浙江大学医学院附属儿童医院 医疗设备科，浙江 杭州 310003

基于AHP-模糊综合评价模型建立医疗设备生命周期评价体系

苏畅，吴蕴蕴

浙江大学医学院附属儿童医院 医疗设备科，浙江 杭州 310003

本文通过应用医疗设备生命周期的概念来提高预防性维护（Preventive Maintenance，PM）工作效率，将医疗设备的整个生命周期分为幼年期、青年期、中年期、老年期。应用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）-模糊综合评价模型确定医疗设备所处的生命阶段，作为考量因素来制定该阶段需要进行的预防性维护项目。本文运用改进后的PM流程对30台婴儿培养箱进行为期1年的PM工作，在维修成本控制、维护效率、设备使用状态上都有相应的提高。

医疗设备；生命周期；AHP-模糊综合评价模型；婴儿培养箱

预防性维护（PM）是保障医疗设备良好运行状态、保证诊疗工作正常开展的重要手段。通过及时地PM，可以提前发现故障，避免故障扩大，节省维修费用，从而提高设备效益。PM可分为基于时间为主和基于状态为主的两种方法。现需建立一种可根据医疗设备自身的状态，并有效结合上述两种维护方法的更优的动态PM。因此，如何通过医疗设备的状态实施相应PM流程就成了讨论的热点问题[1]。

1 医疗设备生命周期阶段的划分

本文将医疗设备生命周期分为幼年期、青年期、中年期、老年期4个阶段[2]：①幼年期：在医疗设备的早期使用阶段，因使用人操作不熟练或者操作失误造成设备的故障，此时会出现较高的故障率，但因设备的状态较新，不会出现重大故障；②青年期：在医疗设备度过磨合期后，设备各方面性能稳定，处于最佳状态；③中年期：医疗设备使用几年后，状态与性能开始缓慢衰退，部分重要部件的故障率会增加，但较为规律的维护可减缓其性能衰退的速度；④老年期：医疗设备使用的后期，各部件已接近使用期限，故障率上升，更细致的PM可增加设备的使用年限。

2 医疗设备生命周期评价体系的建立

2.1 评价指标的选取

在结合厂家对特定医疗设备PM建议的基础上，从稳定性、维修性、能力性能、使用年数4方面来确定设备生命周期阶段评价指标体系[3]。①稳定性是指在规定的条件下，设备在一定时间内执行其预定功能的能力。描述稳定性的参数指标有可靠度、平均无故障运行时间、平均失效间隔周期数等；②维修性是指在规定时间内，设备保持在或恢复到能够执行其预定功能状态的可能性。描述维修性的参数指标有平均修复时间、维修率等；③能力性能是指设备在临床使用时所表现的达到预期功能及精度等方面的性能体系。主要表现在设备精度的高低对临床使用者的满足程度，设备工作能力与能耗水平比率的高低等方面；④使用年数是指设备役龄、设备剩余使用寿命、设备寿命损耗等指标。

2.2 AHP-模糊综合评价模型

通过建立设备生命周期划分的结构及评价体系，选取评价方法建立评价模型，从设备整体及设备组件两个维度完成设备生命周期阶段的划分。本文采用AHP-模糊综合评价法建立了综合评价模型，确定设备组件及设备当前所在的生命周期阶段。

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法，能较好地解决模糊的、难以量化的问题。由于模糊评价法多数用于较为复杂的系统中，因此更需要将一个复杂的决策问题描述为一个多层次的复杂结构，判断各个决策在不同准则之下的相对重要度来进行决策[4]。AHP即是一种对复杂现象进行系统化、模型化的决策方法。本文将利用模糊综合评价法，通过AHP确定模糊权值，构造出模糊评价模型完成设备的生命周期阶段的划分[5]。

建立AHP-模糊综合评价模型的方法：

（1）确定评价因素集U=[u1,u2,…,um]，根据上文所述的设备生命周期阶段评价指标体系，医疗设备重要部件的生命周期划分因素集为U=[稳定性，维修性，能力性能，使用年数]。

（2）确定评价等级集 V=[vl,v2,…,vn]，医疗设备生命周期的评价等级集为V=[幼年期，青年期，中年期，老年期]。

（4）确定评判隶属矩阵 R：

式中，rij表示第i个指标对第j个等级的隶属度。

（5）利用模糊矩阵的合成运算，得到综合评价模型B：

（6）利用向量的乘积，计算最终评价结果Z：

3 AHP-模糊综合评价模型的应用

根据上节所述算法，下面以我院2012年5月投入使用的婴儿培养箱（型号为YP-90，品牌为宁波戴维）为例进行设备生命周期阶段评价层次结构划分，婴儿培养箱包含的子系统有：加温系统（SE1），监测系统（SE2），循环系统（SE3）。SE1的重要组件为加热陶瓷片（J1），控制温度板（J2）；SE2的重要组件为箱温传感器（J3），肤温传感器（J4），微处理器检测板（J5）；SE3的重要组件为风机（J6），风道温度传感器（J7）。

现选取SE3的重要组件J6为例进行设备组件生命周期的划分。根据已建立的评价指标体系，评价指标包含2个层次：①对应为评价因素集U=[稳定性、维修性、能力性能、使用年数]；②每个评价因素集的具体内容，这里选取医疗设备无故障运行可靠性、平均修复时间、维修率、工作性能、工作精度、设备役龄、设备寿命损耗共8个指标。评价等级集为V=[幼年期，青年期，中年期，老年期]。

现用设备生命周期阶段值SD来定量的表示设备的生命周期阶段，SD的取值范围为0～1，并规定当设备投入使用的开始时刻SD为1，设备报废的时刻SD为0。根据设备生命周期划分层次，对应设备生命周期阶段值SD与生命周期评价等级的映射关系为：幼年期SD值为0.8～1，青年期SD值为0.6～0.8，中年期SD值为0.3～0.6，老年期SD值为0～0.3。

下面采用层次分析法确定评价指标的权重，根据前面对层次的划分，层次结构中的目标层为设备组件J6，准则层为上文中提及的单一评价因素。对同一层次中元素进行两两对比，确定其对上一层次中元素的重要性，得到各指标权重因素集A=[0.4338，0.2169，0.0911，0.2581][6]。通过隶属矩阵R计算出目标层模糊矩阵B=[0.4549，0.4262，0.1188，0]。

最后，按照隶属度最大原则，可知目标函数属于优的隶属度最高，采用0～1制的打分法进行加权，可得SDJ6=0.755。根据SD的值，其介于0.6～0.8之间，可知J6的生命周期阶段为青年期，类似方法也可得到重要组件的生命周期阶段值SD及其所在的生命周期阶段如下：J1处于中年期，J2处于青年期，J3处于青年期，J4处于青年期，J5处于中年期，J7处于青年期。

最后，结合各子系统的SD值得出婴儿培养箱的生命周期阶段值为SD=0.6648，该婴儿培养箱的生命周期阶段为青年期。

4 预防性维护措施及间隔时间的确定

根据AHP-模糊综合评价模型得出的医疗设备的生命周期阶段，确定不同的预防性维护的时间及方法。

（1）处于幼年期的设备可注重于对使用者进行正确的使用方法的培训，并在医疗设备正式投入使用之前做好调试工作，以防因不当的设置导致医疗事故。预防性维护的间隔时间可适当放宽延长至1年1次，生命支持及急救设备，例如除颤仪、呼吸机等可半年进行1次预防性维护。

（2）处于青年期的医疗设备，因其使用性能正处于巅峰状态，且磨合期已过，预防性维护的时间可与处于幼年期的医疗设备相同，但是维护重点可放在重要部件的除尘、保养等，以延长设备处于青年期的时间。

（3）当医疗设备处于中年期时，故障率增高，重要部件老化，预防性维护的间隔时间应更短，分别为3个月和6个月，维护重点除了清洁保养外更注重重要部件工作状态，如检测到部件因老化而产生的性能下降等问题，应及时更换部件，防止医疗设备出现因故障停机的现象。

（4）当医疗设备处于老年期时，该设备已接近报废状态，出现的故障率急剧增加，此时预防性维护则应在设备每次送修时都进行1次，对设备进行全方面的评估，如性能及稳定性无法达到临床要求时，应及时建议该设备报废[7]。

5 改进后PM流程的应用

以婴儿培养箱改进前后的PM流程为例说明[8-9]，见表1。

当以改进前PM流程对我院新生儿病房的30台婴儿培养箱（宁波戴维YP-90）进行PM工作时，婴儿培养箱报修率约为2次/每月，故障常见为风机报警、箱内温度与设置温度不符、门窗或轮子坏损等。每台婴儿培养箱所需PM时间约为2 h 40 min，30台共需80 h。

表1 婴儿培养箱改进前后PM流程及间隔时间对比表

通过评估医疗设备的生命周期，30台婴儿培养箱中8台处于幼年期，15台处于青年期，5台处于中年期，2台处于老年期。实施改进PM流程1年后，婴儿培养箱的报修率降至约1.75次/每月，报修故障中面板及外观坏损报修率大大降低，减少了临床因故障停机的时间。1年中，临床工程师约花费60 h进行这30台婴儿培养箱的PM工作。因此，新生儿病区的30台婴儿培养箱每年可节约近1/4的PM工作时间，故障报修率也相应降低近1/8。

6 结语

医疗设备的PM是医疗设备工程师每年需进行的必要工作之一，耗时久，工作量大。完成全院的医疗设备PM工作往往需耗费1～2位工程师1年的时间，因此如何提高PM工作效率成为当务之急[10]。通过建立医疗设备AHP-模糊综合评价模型，确定各个医疗设备所处的生命周期，实施相应阶段的PM工作项目。但由于各类医疗设备在不同的使用科室所侧重的使用功能不同，易产生的故障不尽相同，PM侧重点也不同，因此可在执行PM流程的过程中，对所进行的PM项目和间隔时间进行相应的调整，完善医疗设备工程师工作流程，提高工作效率，延长医疗设备使用寿命。

[1]李宏鹏．医疗设备使用和预防性维护管理的探讨[J]．中国医学装备,2012,9（3）：60-62．

[2]卫生部关于印发《医疗卫生机构医学装备管理办法》的通知．卫规财发[2011]24号[S]．

[3]周理治,郑小溪,姜天．建立医疗设备综合评估体系的探讨[J]．医疗卫生装备,2012,33：（9）：87-95．

[4]符学葳．基于层次分析法的模糊综合评价研究和应用[D]．哈尔滨：哈尔滨工业大学,2011：30-35．

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

[6]宾光富,周元,BS Dhillon．基于Fuzzy-AHP的机械设备多特征参数健康状态综合评价研究[J]．中国机械工程,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]苏畅,沈一奇．婴儿培养箱预防性维护数据处理方法的改进[J]．中国医疗设备,2014,29（8）：85-86．

[9]陈龙,郑焜,沈云明,等．婴儿培养箱及其质量控制[J]．中国医疗器械信息,2009,15（4）：30-33．

[10]郑艳珠．浅谈医疗设备预防性维护保养[J]．中国医学装备,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

作者邮箱：sonja919@hotmail．com