紧急医学救援装备效能评价系统设计与实现

高树田，王兴永，王运斗，陈 恩，田 瑾，班明莉

（军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所，天津300161）

0 引言

21世纪以来，全球性自然灾害、人为灾害等各类突发事件频发，严重影响着人类的生命和财产安全。世界各国对突发事件紧急医学救援的重视程度日益提升，加大了紧急医学救援装备建设投入，使紧急医学救援装备得到了很大发展。与发达国家相比，我国紧急医学救援装备的发展虽然起步较晚，基础相对薄弱，但是近年来随着国家对紧急医学救援装备的日益重视和投入不断加大，我国的紧急医学救援装备得到了突飞猛进的发展，与国外发达国家之间的差距日益缩小[1]。随着大量新型紧急医学救援装备研发成功并相继配发救援队伍，如何有效地对其效能进行科学评估，以最大限度地提高救援效率，成为装备研发部门和使用部门面对的一个重要挑战[2-3]。

近年来，国内外对紧急医学救援装备效能评价的研究多以在某类特定场景进行定性研究为主，少量的定量研究也是以某类装备评估为主，缺乏全面系统的研究，某种程度上制约了紧急医学救援装备的发展和保障能力的提高[4-7]。本研究在科学构建紧急医学救援装备体系和评估指标体系的基础之上，系统开展了单件装备效能评估和装备体系效能评估研究，设计开发了一套能够对单件装备和装备体系进行综合效能评估的紧急医学救援装备效能评价系统。

1 紧急医学救援装备效能评价系统设计

1.1 系统需求分析

为实现紧急医学救援装备效能评价系统的辅助决策作用，针对各类突发事件下紧急医学救援装备效能评价工作的实际，本系统应具有以下功能：

(1)具备各类数据的管理功能。包括对装备体系信息、装备指标体系信息、方法模型基础信息、装备评价通用指标信息、装备评价指标体系信息、装备评价指标体系权重信息、单件装备效能评价实例信息、装备体系效能评价实例信息等数据信息的维护，还包括对数据的关联浏览和信息比对，以及根据数据信息的基础项查询检索数据。

(2)具有装备效能的评价功能。可实现对单件装备效能和装备体系效能进行评价并记录效能值的求解过程数据，系统支持采用模糊综合评价法对单件装备、装备体系进行效能评价，支持评价方法的拓展。

(3)具有对系统评估结果查询、查看和导出功能。

1.2 系统总体结构设计

本系统采用浏览器/服务器(Browser/Server，B/S)的软件架构设计，主要通过分析装备基础数据、装备体系结构和装备效能评价过程的业务流程进行系统功能模块结构设计。本系统主要由3个体系和5个层次构成。3个体系包括运维保障体系、标准规范体系和安全保障体系；5个层次包括基础设施层、应用支撑层、应用层、展现层和用户层，每个层次的结构和功能相对独立，下一层为上一层提供支持和服务。紧急医学救援装备效能评价系统总体结构如图1所示。

图1 紧急医学救援装备效能评价系统总体结构图

基础设施层是应用系统的硬件基础平台，包括服务器、存储、网络和安全网关等资源。

应用支撑层是应用系统的开发、运行和管理平台，是一个高性能、可用、可靠、可扩展和可管理的应用支撑系统[8]。其由数据库平台和技术支撑平台组成。数据库平台是整个装备效能评价系统数据信息的基础层，数据信息存储在通用数据库中。通用数据库依据一定的数据规范和标准实现数据的存储，包含装备信息、装备体系、指标体系、指标权重、评价方法、评价参数、评价报告等。技术支撑平台主要包括应用系统常用的基础服务和功能组件。

应用层是业务应用平台，主要包括装备展示、装备体系管理、装备效能评价3个子系统。

用户层和展现层是统一的用户接入、交互层，实现系统最终操作的可视化，通过系统界面进行系统操作，显示应用层的处理结果。

1.3 紧急医学救援装备效能评价实现流程

系统采用模糊综合评价法进行单件装备及装备体系效能的评价。效能评价按评价对象类型可分为2类：(1)构建装备评价指标体系进行单件装备效能评价；(2)构建装备体系评价指标体系进行装备体系效能的评价。具体装备效能评价实现流程如图2所示。

图2 紧急医学救援装备效能评价实现流程图

1.4 系统功能模块设计

系统功能模块结构设计如图3所示。

图3 紧急医学救援装备效能评价系统功能模块图

(1)装备展示子系统为系统的基础模块，提供装备信息管理、装备信息展示及装备对比管理功能，为单件装备评价提供评价对象信息。

(2)装备体系管理子系统针对装备模块、装备体系进行管理，提供装备基础模块管理、装备补充模块管理，并支持添加选取针对不同事件的模块体系方案，为装备体系评价提供评价对象信息。

(3)装备效能评价子系统主要维护装备评价指标体系、装备评价指标体系权重信息以及装备评价方法模型信息、单件装备效能评价信息和装备体系效能评价信息等数据，支持装备评价指标体系、装备评价指标体系权重信息的新增、删除、编辑、复制及发布、取消发布等操作和装备评价方法模型信息的新增、删除及编辑等操作，为装备效能评价提供所必需的基本信息。

1.5 系统数据库结构设计

合理的数据库结构设计可有效提高数据读写的效率，保证数据的完整性和一致性[9]。本系统使用MySQL 8.0数据库。通过对系统功能模块的分析，确定建立系统基础管理表，如系统用户表、系统菜单表、系统权限表等；建立业务表，如装备基础信息表、装备体系基础信息表、装备体系装备模块关联表、装备体系模块信息表、评价实例信息表、模糊综合评价参数表、装备评估指标体系权重基础信息表、装备评估指标体系指标项权重表、评估方法信息表、评估指标体系表、装备评价指标体系指标项信息表、指标评语集信息表等。

2 紧急医学救援装备效能评价系统实现

本系统使用前后端分离的开发方式，后端在JDK8.0环境下使用Java开发语言及MySQL数据库，前端在node.js环境下使用Vue.js开发语言。应用非关系型数据库Redis作为缓存数据库，主要缓存用户登录信息、需要经常查询和查看的业务数据，通过分布式文件存储组件保存装备图片、视频等非关系型数据，提升系统的运行效率，方便系统横向扩展。系统操作主界面如图4所示。

图4 紧急医学救援装备效能评价系统操作主界面

系统功能灵活，基本实现基础功能的可配置化，操作界面简捷，能够实现用户登录、用户管理、菜单管理、角色管理、组织机构管理、权限管理、装备展示管理、装备体系管理、装备效能评价管理等操作。所有操作需在用户登录后且有相关权限时方可进行，以下对系统中核心功能的操作进行描述。

2.1 装备基础信息管理

通过系统左侧菜单“装备展示管理”点击进入“装备基础信息管理”列表界面，可在界面上方区域进行多条件查询，对装备进行新增、编辑、删除、导入、导出等操作。同时，系统支持同类型装备的基础参数比对功能。装备基础信息管理操作界面如图5所示。

图5 装备基础信息管理操作界面

2.2 装备体系管理

通过系统左侧菜单“装备体系管理”点击进入“装备体系管理”列表界面，可在界面上方区域进行多条件查询，对装备体系及装备体系下各类具体装备进行新增、删除、编辑等操作，也可通过“复制”当前装备体系并进行编辑后快速创建新的装备体系。新增装备体系时，可通过“仅复制装备基础模块”或“复制装备基础模块和补充模块”选项来创建体系，以减少数据录入人员的工作量。装备体系操作界面如图6所示。

图6 装备体系操作界面

2.3 装备(装备体系)评价指标体系管理

通过系统左侧菜单“装备效能评价管理”点击进入“评价指标体系管理”列表界面，可在界面上方区域进行多条件查询，对指标体系基础信息进行新增、编辑、删除、复制等操作。选中某个指标体系并点击列表操作列的“编辑”按钮后可对指标体系的一级、二级指标进行新增、删除、编辑等操作。装备评价指标体系展示界面如图7所示。

图7 装备评价指标体系展示界面

2.4 装备(装备体系)评价指标体系权重管理

通过系统左侧菜单“装备效能评价管理”点击进入“评价指标体系权重管理”列表界面，可在界面上方区域进行多条件查询，对指标体系权重基础信息进行新增、编辑、删除、复制等操作。选中某个指标体系并点击列表操作列的“编辑”按钮后可对指标体系的一级、二级指标权重进行新增、编辑等操作，并可在点击指标名称后填写或修改指标名称、指标单位、指标性质、指标计算规则(极大优/极小优)等信息。装备评价指标体系权重展示界面如图8所示。

图8 装备评价指标体系权重展示界面

2.5 装备(装备体系)评价

通过系统左侧菜单“装备效能评价管理”，点击进入“单件装备效能评价管理”列表界面，可在界面上方区域进行多条件查询，对单件装备效能评价信息进行新增、编辑、删除等操作。点击列表上方的“新增”按钮，进入单件装备效能评价实例创建步骤页面，填写评价实例名称，选取评价对象、评价方法、评价指标体系及指标体系权重后点击“下一步”进入填写方法参数的界面，填写相关参数信息，计算评价效能值，输出评估报告界面。评价步骤界面如图9所示。

图9 装备评价展示界面

装备体系评价过程与单件装备评价过程相似，不同的是在选择评价对象时选择的是装备体系。

2.6 数据规范化处理

在数据录入或保存时，系统会自动校验所填数据的规范性和合法性，例如必填项校验，字符长度校验，特殊字符的唯一性检验，对指标权重值和为1的校验，对于极小优、极大优的判断校验等。

3 紧急医学救援装备效能评价系统测试

系统采用模糊综合评价法对骨干装备进行效能评价，选取文献[10]中已有的装备效能评价参数且采用相同评价方法的装备信息录入系统加以验证。

结合《地震救援装备最优配置方法及性能评价体系的研究》[10]中对履复合型地震搜索机器人的评价指标体系、指标体系权重信息及效能评价结果，对装备效能评价系统进行测试，测试结果如图10所示。

图10 系统对履复合型地震搜索机器人的评价过程数据及评价结果

多次测试后与系统产生的过程数据及结果对比可知，评价测试结果与文献[10]中的计算结果相符，计算过程数据也基本保持一致，具有较强的可靠性和稳定性，符合装备效能评价的实际需求。

4 结语

本研究针对紧急医学救援装备效能评价的业务过程，结合各类公共卫生事件的共性及特性，对紧急医学救援装备效能评价系统进行了总体设计，主要包括需求分析、数据库设计、系统总体架构和系统功能模块设计等，并利用模糊综合评价法对装备进行了效能评价测试验证和系统优化，经第三方测试评估，系统所建装备体系和评估指标体系科学合理，评估方法得当，评估结果客观，为不同公共卫生事件选择紧急医学救援装备提供了重要的参考依据，可以有效提升科学决策和信息服务能力。由于不同公共卫生事件发生的地域、环境、时间等因素不同，对紧急医学救援装备体系和具体装备的要求会有很大区别，单一的装备效能评判方法在满足不同应用场景方面仍有不足之处，将在后续工作中逐步优化评价算法、扩展装备评价方法。