автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Разработка комплексной оценки работы станции скорой медицинской помощи и повышение оперативности ее информационного обеспечения в системе муниципального управления Санкт-Петербурга

Введение

1 Основные характеристики работы станции скорой медицинской помощи (СМП)

1.1 Анализ потенциала СМП и проблемы его измерения.

1.2 Характеристика информационной составляющей СМП.

1.3 Характеристика кадровой составляющей потенциала СМП

1.4 Характеристика материально-технической составляющей потенциала СМП.

1.5 Характеристика финансовой составляющей потенциала СМП.

2 Определение степеней важности составляющих потенциала СМП и о роли информационной составляющей

2.1 Построение вектора приоритетов

2.2 Анализ вектора приоритетов и возможные способы улучшения информационной составляющей.

3 Исследование свойств киральной среды в целях использования ее для улучшения связи

3.1 Киральная среда и ее свойства.

3.2 Сведения об истории исследований киральных сред

3.3 Постановка задачи о нахождении граничных условий.

4 Влияние киральной среды на изменение характеристик рассеянных сигналов

4.1 Общие закономерности при дифракции на решетках.

4.2 Постановка задачи.

4.3 Решение задачи

4.4 Исследование полученного решения.

5 Результаты численного эксперимента и оценка влияния киральной среды на изменение поляризации рассеянных сигналов

5.1 Предварительный анализ решения

5.2 Численные результаты и их обсуждение.

5.2.1 Сравнение результатов задачи с результатами исследования дифракции на идеально проводящих решетках.

5.2.2 Построение и анализ лучевых диаграмм.

5.2.3 Результаты вычислений Ez и Hz компонент поля.

Одной из важных составляющих достижения наибольшей эффективности в государственном управлении и в управлении социальными процессами является возможность оценки влияния того или иного решения на достижение поставленной цели. Для получения такой оценки необходимо выделить только те факторы, которые имеют решающее значение, рассмотреть существующие между ними связи и построить соответствующую математическую модель, отражающие эти факторы и взаимосвязи между ними. Конечно, реальные проблемы управления очень сложны и многогранны и не могут быть уложены в рамки сильно формализованных математических моделей. Однако квалифицированно составленная математическая модель может позволить учесть почти все наиболее существенные факторы, влияющие на окончательный результат, и помочь выбрать оптимальное решение. Именно поэтому исследование потенциала СМП (скорой медицинской помощи) и проблема получения обобщенного показателя работы станции СМП играет исключительную роль для обоснованного принятия решений и повышения эффективности управления.

Диссертационная работа посвящена проблемам, возникающим в структурах управления станцией СМП. В этой области выделяются два наиболее важных направления исследований. Первое направление связано с проблемой оценивания деятельности станции СМП, которая возникает из-за огромного количества различных показателей, существующих в системе СМП в настоящее время. В ряде случаев показатели, отражающие разные направления деятельности станции СМП, не сравнимы между собой и невозможно оценить работу СМП в целом. Поэтому основные исследования, связанные с этим, лежат в области анализа потенциала станции СМП и его основных составляющих, выбора основных показателей по каждой из составляющих потенциала и возможности получения обобщенного показателя работы СМП на макроскопическом уровне. В результате анализа работы СМП определено понятие потенциала СМП и выделены четыре основные составляющие потенциала СМП такие, как: кадровая, материально-техническая, финансовая, информационная. Каждая из них представляет собой некую совокупность однородных ресурсов, участвующих в процессе производства медицинских услуг. Причем, основной среди них можно считать информационную, так как в работе скорой помощи наиболее важным моментом является оперативное получение информации и быстрое реагирование. Этот вывод следует также и из значения полученного вектора приоритетов для каждой составляющей.

Второе направление исследований - это нахождение дополнительных путей улучшения работы станции СМП с помощью изменения информационной составляющей потенциала СМП. Под информационной составляющей в работе СМП подразумевается наличие быстрой и надежной связи между всеми подразделениями, входящими в структуру СМП. Рассматривается вопрос улучшения связи путем увеличения ее пропускной способности, т.е. числа физических каналов. В качестве решения данной проблемы предлагается множественный доступ с поляризационным разделением каналов связи, т.е организация совместного использования ограниченного участка спектра многими пользователями путем изменения поляризации. То, что изменение параметров поляризации электромагнитных волн позволяет повысить эффективность систем передачи информации и увеличить число каналов связи, известно довольно давно и применялось в разных областях. Для изменения параметров поляризации передаваемых сигналов предлагается использовать решетки, состоящие из тонких киральных слоев. Такие киральные материалы представляют собой микроструктру-ры с маленькими проволочными спиралями, которые обеспечивают дополнительное взаимодействие между параллельными высокочастотными электрическим и магнитным полями. В диапазоне радиоволн они появились довольно недавно и сразу нашли важные практические применения. Одно из свойств киральных материалов - изменение параметров поляризации электромагнитной волны - рассматривается в данной работе.

Целью работы было изучение потенциала скорой медицинской помощи в настоящих условиях, выделение основных составляющих потенциала, установление приоритета каждой составляющей, определение обобщенного показателя работы СМП на основе проведенного анализа, а также нахождение возможных путей улучшения такой составляющей потенциала СМП как информационная, которая имеет огромное значение для нормального функционирования станции СМП. Для этого необходимо было решить следующие основные научные задачи:

• Рассмотреть основные составляющие потенциала СМП и разработать систему показателей, которой характеризовалась бы каждая составляющая;

• выявить наиболее информативные показатели по каждой составляющей;

• исследовать вопрос нахождения степеней важности основных составляющих;

• разработать методику получения единого показателя на основе обобщенных данных;

• рассмотреть возможные пути улучшения информационной составляющей потенциала СМП;

• выяснить возможность применения новых искусственных элементов для улучшения связи;

• исследовать вопрос об оценки эффективности работы СМП при изменении информационной составляющей, и ряд других.

Диссертационная работа состоит из пяти глав, введения и заключения. В первой главе проводится анализ потенциала СМП, выявляются основные количественные и качественные характеристики работы СМП, рассматриваются их взаимосвязи. Для оценки потенциала СМП все имеющиеся показатели разбиваются на группы в рамках конкретной составляющей потенциала, для чего подробно рассматривается каждая составляющая. Такая составляющая, как информационная, характеризуется наличием связи между всеми подразделениями СМП, поэтому основной ее характеристикой можно считать число имеющихся каналов связи в системе СМП. Кадровая составляющая, которая предполагает наличие медицинских и вспомогательных кадров и соответствие их квалификации целям и задачам организации, может характеризоваться такими показателями как коэффициент укомплектованности и уровень квалификации. Основными показателями материально-технической составляющей, под которой понимается совокупность материальных ценностей, находящихся в распоряжении станции СМП, являются коэффициент технической вооруженности труда работников СМП и коэффициент износа основных средств. Финансовая составляющая, которая определется наличием финансовых средств в системе СМП, характеризуется долей затрат на развитие станции СМП, а также наличием средств обязательного медицинского страхования.

Во второй главе определяются основные цели работы станции СМП и на основе метода парных сравнений строятся вектора приоритетов по каждой из выделенной цели. Затем определяется вектор приоритетов каждой составляющей с точки зрения достижения всех частных целей и на его основе вводится обобщенный показатель работы станции СМП. Отметим, что значение обобщенного показателя существенно зависит от состояния станции СМП и характеризует ее работу в целом, поэтому при изменении основных показателей полученное значение также меняется. Так, при улучшении информационной составляющей путем увеличения числа каналов, имеющихся в оперативном отделе, в два раза прирост обобщенного показателя составил 33%. Поэтому в качестве одного из возможных путей улучшения работы СМП предлагается увеличение числа каналов связи между пациентами и оперативным отделом станции СМП.

Третья глава посвящена изложению свойств киральных материалов, которые предлагается использовать для улучшения связи в системе СМП. Приводятся основные материальные соотношения для компонент элекромагнитного поля, выполняемые в киральной среде, содержащие материальные параметры, характеризующую данную среду. Также выводятся приближенные граничные условия на поверхности тонкого кирального слоя, позволяющие избежать рассмотрения сложных процессов внутри этого слоя, поскольку при выполнении определенных условий действие киральной среды на электромагнитное поле можно заменить эквивалентными граничными условиями. Граничные условия получены с двумя старшими членами в разложении по малому параметру, что позволяет выяснить условия их применимости.

В четвертой главе решается задача дифракции электромагнитной плоской волны на решетке, состоящей их тонких киральных элементов, дается краткий обзор литературы и существующих методов решения задач дифракции на периодических решетках. При дифракции волн на решетках возникают сложные волновые поля, которые распределяются в пространстве по закономерностям, вытекающих из геометрии решетки и свойств первичного поля. Для нахождения полного дифрагированного поля используются выведенные граничные условия, содержащие параметры киральной среды, а также ставятся дополнительные условия, такие как: условие квазипериодичности, условие Мейкснера на ребрах решетки и условие излучения на бесконечности. Доказывается, что при выполнении всех условий задача имеет единственное решение. Задача решается методом Винера-Хопфа-Фока, который известен также как метод факторизации. Решение задачи находится явно, что дает возможность точного нахождения параметров дифрагированного поля.

В пятой главе анализируются численные результаты, полученные при вычислении параметров поля при различных значениях исходных данных. Приведены зависимости изменения компонент поля от частотного параметра киральной решетки, определяемого как отношение периода решетки к длине волны, и от угла падения плоской волны. Исследован вопрос о числе и амплитуде распространяющихся волн в зависимости от частотного параметра. Полученные численные результаты сравниваются с известными, которые были получены ранее для случая дифракции на решетке, составленной из идеально проводящих элементов.

В заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертационной работе.

Диссертационная работа носит в основном теоретический характер.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выделены основные составляющие потенциала СМП и определены их коэффициенты важности.

2. Разработана схема получения обобщенного показателя работы станции СМП на основе анализа основных составляющих потенциала СМП;

3. Предложены новые пути повышения оперативности информационного обеспечения системы СМП.

4. Исследовано изменение пропускной способности системы связи при использовании новых композиционных материалов

5. Выявлены новые закономерности при дифракции на киральных решетках, приведены графические результаты.

6. Исследовано влияние изменения информационной составляющей на изменение обобщенного показателя работы СМП.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Предложенный метод построения вектора приоритетов составляющих потенциала СМП дает возможность классифицировать элементы потенциала по важности.

2. Полученный обобщенный показатель дает объективную оценку работы СМП

3. Разработанный метод получения обобщенного показателя на основе анализа данных может быть использован в структуре управления работой СМП при принятии решений.

4. Состояние информационной составляющей может быть улучшено путем использования нового типа множественного доступа, что приводит к увеличению пропускной способности системы связи более чем чем в два раза и к уменьшению помех, неизбежно возникающих в городских условиях.

5. Исследование свойств киральной среды позволяет использовать такую искусственно создаваемую среду для изменения параметров поляризации передаваемого сигнала.

Материалы первой и второй глав диссертации были представлены на совместной междисциплинарной аспирантской конференции РАГС-СЗАГС "Государственность и государственная служба России: пути развития", 2002. Материалы третьей, четвертой и пятой глав диссертации были представлены на:

- семинаре по теории дифракции и распространения волн в Санкт-Петербургском Отделении Математического Института, 2001;

- международном семинаре "День Дифракции", 2001;

- всероссийском симпозиуме "Радиолокационное зондирование природных сред", 23-25.04.2002.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих научных публикациях:

1. М.А. Lyalinov, S.V. Polyanskaya, The Depolarization Effect in the Problem of Diffraction on a Grating Consisting of Thin Semi Infinite Chiral Slabs, Proc. of International Seminar Days on Diffraction'2001, С.-Петербург, 2001.

2. М.А.Лялинов, С.В.Полянская, Дифракция плоской волны на периодической решетке, составленной из тонких тральных полуплоскостей, Записки научных семинаров Петербургского Отделения Математического Института им. В.А.Стеклова, вып.31, т.285, 2002.

3. С.В.Полянская, О некоторых усовершенствованиях информационного обеспечения в структурах государственного управления, Материалы совместной междисциплинарной аспирантской конференции РАГС-СЗАГС, 2001.

4. С.В.Полянская, Численное моделирование электромагнитного поля при рассеянии на решетке, составленной из тонких тральных полуплоскостей , Тезисы докладов симпозиума "Радиолокационное зондирование природных сред", С-Петербург, 2002.

5. С.В.Полянская, Задача дифракции плоской волны на решетке, составленной из тонких тральных элементов, и единственность ее решения , Тезисы докладов симпозиума " Радиолокационное зондирование природных сред", С-Петербург, 2002.

6. С.В.Полянская, Повышение пропускной способности связи в целях улучшения работы городской станции скорой медицинской помощи, сборник СЗАГС, 2002.

7. С.В.Полянская, О роли информационной составляющей в работе станции скорой медицинской помощи и способах ее усовершенствования , Материалы совместной междисциплинарной аспирантской конференции РАГС-СЗАГС, 2002.

8. С.В.Полянская, Сущность потенциала станции скорой медицинской помощи и проблемы его измерения , Материалы совместной междисциплинарной аспирантской конференции РАГС-СЗАГС, 2002.

Заключение

В заключение перечислим основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Разработан метод оценки деятельности станции СМП на основе обобщенных данных.

2. Выделены основные составляющие в работе СМП и предложен метод получения вектора их приоритетов

3. Предложено использование метода получения обобщенного показателя работы СМП лицами, принимающими решения, для повышения эффективности их работы.

4. Исследован вопрос о повышении эффективности, надежности и емкости связи между всеми подразделениями СМП при использовании множественного доступа с поляризационным разделением каналов.

5. Исследован вопрос о влиянии параметров киральной решетки и падающей плоской волны на изменение параметров поляризации.

6. Получено точное решение задачи дифракции электромагнитной волны на решетки из киральных элементов, которое дает полное представление о поведении дифрагированного поля. Получены приближенные граничные условия и представлены аналитические соотношения для амплитуд распространяющихся волн.

7. Проведены вычисления и представлены результаты как для различных распространяющихся волн в отдельности, так и для всего поля в целом.

8. Исследовано поведение дифрагированного поля в зависимости от исходных данных: угла падения плоской волны, периода решетки, а также длины и частоты падающей волны.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы в дальнейшем в структурах управления работой станцией СМП. Разработанные в ходе исследования методы оценки и выбора наиболее значимых показателей можно рассматривать в качестве основы практической деятельности лиц, принимающих решения. Исследования состояния потенциала городской станции СМП проводились на основе статистических и социологических исследований, проводившихся Комитетом здравоохранения мэрии города С.-Петербурга, и были бы невозможны без предоставленных материалов.

Вторая часть диссертационной работы, посвященная поиску возможных путей улучшения состояния информационной составляющей в работе СМП, отражает перспективность таких исследований и указывает на необходимость дальнейшего изучения свойств киральной среды, ее влияния на изменение поляризации электромагнитного поля. Изменения поляризационных характеристик передаваемых сигналов открывают широкие возможности усовершенствования системы связи как в области увеличения числа физических каналов, так и в области борьбы с помехами, усиления передаваемых сигналов и уменьшения влияния примесных сигналов.

1. M.J.Mehler, Mobile radio propagation prediction using ray tracing methods, in: 29th European Study Group with 1.dustry, Mathematical Institute, Oxford University, 1996.

2. Г.А.Попов, Экономика и планирование здравоохранения, М., 1976.

3. В.А.Лебедев,Экономика здравоохранения, N10-11, 1999

4. V.P.Smyshlyaev, Effects of corner diffraction in mobile radio propagation prediction, University of Bath, England, 2001.о. Т.Л.Саати, Математические модели конфликтных ситуаций, Москва, Советское Радио, 1977.

5. Т.Л.Саати, Взаимодействие в иерархических системах, Тех.Кибернетика, 1979, вып.1, стр.68-84.

6. Т.Л.Саати, Элементы теории массового обслуживания и ее приложениях, Москва, Советское Радио, 1965.

7. Т.Л.Саати, Прикладные вопросы теории массового обслуживания, Москва, Советское Радио, 1969.

8. М.В.Ратынский, Основы сотовой связи, Москва, Радио и Связь, 2000.

9. U.Dersch and Е.Zollinger, Physical characteristic of urban micro-cellular propagation. IEEE AP, 42(11), 1994.

10. U.Dersch, J. Trogger and E.Zollinger, Multiple reflection of radio waves in a corridor, IEEE AP, 42(11), 1994.

11. J.B.Keller, The geometrical theory of diffraction, J.Optical Society of America, 1962, 52, c.116-130.

12. V.Babich, D.Dementyev, B.Sarnokish, On the diffraction of high-frequency waves by a cone of arbitrary shape, Wave Motion, 1995, 12, c.329-339.

13. H.L.Bertoni, Radio Propagation for modern wireless systems, Prentice Hall PTR, USA, 2000.

14. М.А.Быховский, Сравнение различных систем сотовой подвижной связи по эффективности использования радиочастотного спектра, Электросвязь, 5, с. 912, 1996.

15. Lee W.С.Y.Overview of cellular CDMA, IEEE Trans.Veh.Technol.l40(2), pp.291302, 1991.

16. Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П.,Поляризационная модуляция, Изд-во "Сов.Радио", Москва, 1974.

17. Канарейкин Д.В., Павлов Н.Ф., Потехин В.А., Поляризация радиолокационных сигналов, Изд-во "Сов.Радио", Москва, 1966.

18. Шерклифф У., Поляризованный свет, М., Мир, 1965.

19. M.A.Lyalinov and A.H.Serbest, Transition Boundary Conditions for the Simulation of a Thin Chiral Slab, Electron. Letters, 34(12), pp.1211-1213, 1998.

20. M.A.Lyalinov, A.H. Serbest and T.Ikiz, Plane wave diffraction by two parallel thin semi-infinite chiral slabs, J.of Electromagn.Waves and Appl., 16, вып.1, с.21-36, 2002.

21. Л.А.Вайнштейн, Теория Дифракции и Метод Факторизации, Изд-во "Сов. Радио", Москва, 1966.

22. В.П.Шестопалов, Метод задачи Римана-Гильберта в теории дифракции и распространения волн, Изд-во Харьковского Ун-та, Харьков, 1971.

23. В.П.Шестоналов, Л.Н.Литвиненко, С.А. Масалов и В.Г. Сологуб, Дифракция волн на решетках, Изд-во Харьковского Ун-та, Харьков, 1973.

24. Т.Н.Галишникова, А.С.Ильинский, Численные методы в задачах дифракции, Изд-во Московского Ун-та, 1987.

25. В.М.Астапенко, Г.Д.Малюжинец, Дифракция звуковой волны на частой периодической решетке, Акустический журнал, 1970, 16, вып.З, с.354-361.

26. В.Г.Сологуб, Дифракция плоской волны на ленточной решетке в случае коротких длин волн, ЖВМ и МФ, 1972, 12, вып.4, с.974-989.

27. Е.И.Нефедов, А.Т.Фиалковский, Асимптотическая теория дифракции на конечных структурах, Изд-во Наука, Москва, 1972.

28. W.H.Kent, S.W.Lee, Diffraction by an infinite array of parallel strips, J.Math.Phys.,1972 13, вып. 12, с.1926-1930.

29. V.S. Buldyrev and M.A. Lyalinov, Mathematical Methods in Modern Electromagnetic Diffraction Theory, Science House, Tokyo, 2001.

30. Senior, Т. B. A. and J.L. Volakis, Sheet simulation of a thin dielectric layer, Radio Sci. Vol. 22, 233-242, 1987.

31. K.Kobayashi, Diffraction of a Plane Electromagnetic Wave by a Rectangular Conducting Rod, Chuo University, Vol. 25, pp. 263-282, 1982.

32. I.V.Lindell, A.H.Sihvola, S.A. Tretyakov and A.J. Viitanen, Electromagnetic Waves in Chiral and Bi-Isotropic Media, Artech House, Boston, 1994.

33. P.Pelet and N. Engheta, The theory of chirowaveguides, IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 38, No.l, pp. 90-98, 1990.

34. S.Bassiri, N.Engheta and C.H.Papas, Dyadic Green's function and dipole radiation in chiral media, Alta Frequenza, pp. 83-88, March 1986.

35. R.G.Rojas and L.M.Chou, Generalized impedance/resistive boundary conditions for a planar slab, Proceedings of the 1991 URSI Radio Science Meeting, p. 358, London, Ontario, Canada, June 1991.

36. С.А.Третьяков Приближенные граничные условия для тонкого биизотропного слоя, РЭ, 39, вып.2, 1994, с.184-192.

37. А.В.Манжиров, А.Д.Полянин, Методы решения интегральных уравнений, Москва, "Факториал", 1999.

38. Leila H.Ruotanen, Arto Hujanen, Simple derivation of constitutive parameters of isotropic chiral slab from wideband measurement data, Helsinki University, Finland, 1995.

39. Leila H.Ruotanen, Arto Hujanen, Experimental verification of physical conditions resricting chiral material parameters, Helsinki University, Finland, 1996.