基于灰色关联度分析法和层次分析法的软性内窥镜维修级别分析模型的建立及应用

常骁毅，李悦彬 （通信作者），赵朝，高俊刚，杨家旗，张玮，张琳娟，韦延强

1 西安交通大学第一附属医院国有资产管理办公室 （陕西西安 710061）；2 西安交通大学第一附属医院医学影像科 （陕西西安 710061）；3 西安建筑科技大学华清学院机电工程学院 （陕西西安 710043）；4 咸阳市中心医院设备科 （陕西咸阳 712000）；5 西安交通大学第一附属医院麻醉手术部 （陕西西安 710061）

目前，软性内窥镜在医疗领域的应用越来越广泛，内镜室、外科、耳鼻喉科等科室均需使用软性内窥镜进行检查和手术操作。因此，软性内窥镜的维护和保养也越来越重要[1]。相较于其他医疗设备，软性内窥镜具有易人为损坏、维修价格贵、质控要求高的特性，因此，其使用风险也相对较高。有研究指出，软性内窥镜检查连续5年处于十大临床风险的前5名[2]。此外，软性内窥镜的结构较为复杂，对医学工程师个人素质和维修测试条件的要求很高，一旦出现损坏等情况，院内工程师很难采取有效措施进行维修[3]。因此，现阶段大部分内窥镜都采取返回原厂维修的模式[4]，但这种模式存在以下问题：厂家工程师出于各种原因，经常建议院方将故障设备返回厂家的全国维修点进行维修，而较少进行现场维修和厂家地区级维修，这不仅会导致厂家驻地工程师的维修能力下降，使其变为收发货物的“快递工”，而且会带来诸如备用镜不能及时供给、院方对该品牌产品质量信心下降等一系列问题。医院作为使用方，院内工程师只能判断设备的大致损坏情况，对于应进行何种级别的维修，则没有确切的判断。如将设备送至厂家全国维修点维修，不仅会使整体运输和维修费用增加，维修周期也会相应延长；如贸然进行现场维修或厂家地区级维修，则可能出现维修质量难以保证、故障扩大化等情况。所以，科学有效地把握软性内窥镜的维修级别，对医院和厂家均具有一定的指导性意义[5-6]。

针对上述问题，本研究引入航空器维修领域较为成熟的维修级别分析（level of repair analysis，LORA）理论，其是以经济性和非经济性两大因素为依据，确定待分析设备或其组件所需要进行维修活动的最佳级别的一种理论[7]。LORA 理论起源于20世纪70年代，是美国国防部的IRLA（item repair level analysis）项目中首次提出的维修级别分析概念[8]，该理论综合考虑维修成本、各级别维修能力、维修操作需求等因素，在附件发生故障时确定可行的、效费比最佳的修理级别或做出报废决策[9]。经过40年的发展，LORA 理论被广泛应用在车辆装备维修[10]、宽体客机维修[11]、军用飞机维修[12]等领域，但在医疗设备维修级别判断方面并未涉及。本研究通过LORA 理论分析软性内窥镜的维修级别，使维修级别从定性判断转为定量判断，以期帮助医院与厂家共同商议最佳维修策略，从而达到节约维修费用、优化维修周期、提高维修质量的目的。

在运用LORA 理论分析维修级别分级时，需要对指标进行量化和排序。本研究运用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）[13]得到经济性和非经济性指标下的二级指标和其各自占总评价体系的权重，运用灰色关联度分析法将现行的三种维修级别进行关联度排序和分析，构建出软性内窥镜维修级别分析模型，最后分析，所选取某三甲医院3个月内已进行原厂维修的5条软性内窥镜维修级别分析模型实施前后的维修方案变化情况。

1 软性内窥镜维修级别分析模型的构建

软性内窥镜维修级别分析模型的构建过程包括组建评价小组、确定评价体系、构建评价矩阵、确定参考序列和比较序列、构建决策矩阵、确定评价指标权重、计算灰色关联系数和加权灰色关联度、建立灰色关联度。

1.1 组建评价小组

从陕西省医疗器械行业协会、西安市三甲医院医学工程科、西安市三甲医院软性内窥镜使用科室、西安市三甲医院院级管理团队、某品牌医疗设备厂家中选取与该研究对象相关的专家9名，其中男7名，女2名；平均年龄46.2岁；学历均为大专及以上，其中本科学历8名（占比88.89%）；职称均为中级及以上职称，其中副高级职称者7名（占比77.78%）；相关领域工作年限大于20年的5名（占比55.56%），10年至20年的2名（占比22.23%），10年以下的2名（占比22.23%）。

1.2 统计学方法

采用Excel 2013软件和MCE（Modern Comprehensive Evaluation，v1.0）软件[14]进行数据的录入、核对和计算。

1.3 确定评价体系并构建评价矩阵

评价体系中的指标以市面主流的3个品牌软性内窥镜各2个型号的内部构造[15]和相应的厂家维修逻辑[16]为基础，再结合陕西省内设备维修的实际情况，通过评价小组集体讨论，将软性内窥镜维修按目标层（A）、一级准则层（B）、二级准则层（C）划分，一级准则层为2个指标，二级准则层为11个指标，见表1。现场维修（J1）定义为：软性内窥镜在医院设备维修间或临床科室内进行维修。地区级维修（J2）定义为：各自厂家本地区的维修站进行维修。全国级维修（J3）定义为：各自厂家全国范围的维修站进行维修。

表1 软性内窥镜维修级别指标体系和权重

1.4 确定参考序列和比较序列，构建决策矩阵

研究和评价多个研究对象，必须确定一个理想的标准参考序列，将研究对象的评价级作为比较序列[17]。评价小组在评价矩阵的基础上对软性内窥镜的维修级别分别进行独立评分，分数采取十分制[18]，评分越高说明该指标表现越好。9位专家评分后，将其每项评分做算术平均化处理，得到灰色关联度分析法的评价值。将该评价值作为灰色关联度分析法中的比较序列，将二级指标中软性内窥镜维修级别的不同维修级别分析最大值作为参考序列，得出灰色关联度分析法所需的基本数据并进行归一化处理，见表2。

表2 软性内窥镜维修级别评分灰色关联度分析法数据

1.5 原始数据无量纲化

进行灰色关联度分析前，需要对分析的数据集进行无量纲化处理，便于后期的比较分析和得出正确的分析结论。本研究中所有的数据均为计数资料且量纲相同，因此不存在数据量纲和数量级转换问题，无需进行数据无量纲化处理。

1.6 确定评价指标权重

本研究采用AHP 计算评价指标的权重。评价小组成员根据实际情况，选择现阶段使用最多的1-9标度法对软性内窥镜维修级别各项因素进行定量标定[19]。通过专家讨论确定和专家调查确定两种方法，对各项重要度进行两两比较。而后采用和积法得出各自的判断矩阵和特征权重向量，建立层次单排序[20]。通过汇总每层的层次单排序得到层次总排序，即评估对象层对于目标层的重要性，亦即指标层对目标层的权重乘以评估对象层对指标层的权重，最终得到层次总权重向量集[21]。将评价小组成员得出的数据输入MCE 软件进行计算，各层级构造的判断矩阵均通过一致性检验，最终得到各级指标权重，见表1。

1.7 计算灰色关联系数和加权灰色关联度，建立灰色关联度

灰色关联系数的计算公式为：

式中，ri是曲线xi对参考曲线x0的绝对关联度。

通过MCE 软件计算出二级指标的加权灰色关联度和关联度排序结果，并且得到二级指标的关联分析图，见表3、图1。最终综合评价结果为全国级维修最好，地区级维修次之，现场维修最差。

表3 软性内窥镜维修级别评分灰色关联度分析法结果

图1 关联分析图

2 软性内窥镜维修级别分析模型在某三甲医院的应用

选取某三甲医院2020年3月1日至6月30日已进行原厂维修的5条软性内窥镜，取每条软性内窥镜的送修层级、维修价格、维修周期和使用效果4个数据，比较维修级别分析模型实施前后的以上4个数据，其中送修层级用全国级维修、地区级维修和现场维修3个层级表示，由于已经发生原厂维修，故具体层级按照发生的实际方式填写，维修价格以原厂报价为准，维修周期为送修时间至修好后在院使用时间之差为准，维修质量通过临床使用医师和院方工程师综合评价为准。维修级别分析模型实施前的统计数据见表4。

表4 维修级别分析模型实施前的统计数据

应用软性内窥镜维修级别分析模型，将表4已维修的软性内窥镜重新进行排序，所填报的数据意义与表4类似，依然分为3个维修层级，维修层级以软性内窥镜维修级别分析模型判断的维修级别为准，评价由医院组织的专家组根据软性内窥镜的内部构造和该厂家提供的相关资料为基础，维修价格为该维修层级的原厂报价，维修周期为原厂预估，维修质量为综合评价。维修级别分析模型实施后的统计数据见表5。

表5 维修级别分析模型实施后的统计数据

3 讨论

3.1 灰色关联度分析法和AHP 可用于评价软性内窥镜维修级别

本研究通过灰色关联度分析法和AHP 构造了软性内窥镜维修级别分析模型，从而解决了医院和厂家对需修理的软性内窥镜维修级别判断不清、维修方案针对性不强的问题。在模型的构建过程中，通过评价小组集体讨论的方式确定一级准则层为2个指标，二级准则层为11个指标，继而采用AHP 计算出各个指标的权重和相应的组合权重，最终通过计算指标灰色关联系数和灰色加权关联度，从而建立灰色关联度，最终得到指标关联度排序。通过以上方式，将软性内窥镜维修评级中的3种维修级别进行排序，并通过某三甲医院3个月内已进行原厂维修的软性内窥镜送修情况进行模拟，最终得到该模型在维修质量不变的前提下，可以节省维修费用和缩短维修周期的结果。这也成为灰色关联度分析法和AHP 可用于对软性内窥镜维修级别综合评价的重要标准。

3.2 软性内窥镜维修级别分析模型中的灰色关联度分析法

维修级别分析模型最终通过灰色关联度分析法进行指标排序，得到全国级维修最好，地区级维修次之，现场维修最差的结果。但具体问题需要具体分析。从表2和表3列出的数据可以看出，如果维修软性内窥镜的院方对维修安全性、保密性、维修设施等非经济性方面的内容较为关注，则全国级维修是第一选择；如果院方对备件及材料费用、维修人员等经济性方面的内容较为关注，则现场维修是第一选择；如果院方对于非经济性和经济性均不特别在意，则地区级维修是第一选择。本研究通过以上的分门别类，改变了原有厂家工程师第一时间建议院方将软性内窥镜送返全国维修站点及院方因缺少确切的资料和依据无法判断送修维修级别的情况；通过具体分析每家医院对软性内窥镜的不同维修侧重点，充分考虑到现场维修、地区级维修、全国级维修的优劣，将原有笼统的全国级维修分为现场维修、地区级维修和全国级维修，在保证院方需求的前提下，充分发挥现场维修和地区级维修费用低和维修周期短的优势，从而节约维修费用，缩短维修周期；而在提高维修质量方面，将维修故障应属于高等级维修的软性内窥镜寄送至全国级维修，可有效保证维修质量。

3.3 软性内窥镜维修级别分析模型的应用效果

应用该模型对某三甲医院3个月内已进行原厂维修的5条软性内窥镜的数据进行评价，发现2、4、5号软性内窥镜均存在维修层级不合理的情况，直接导致医院多花费维修费共计6 888元，多浪费维修时间总计9个工作日。分析维修层级不合理的原因为，厂家和院内工程师未考虑维修层级中的各项指标或考虑不周。该模型可使厂家和院内工程师从科学的角度了解各个维修级别的侧重点，根据软性内窥镜的实际情况，共同商议最佳维修级别，为厂家和医院对以后的软性内窥镜维修级别综合评价等工作提供了依据。

4 小结

为了有效判断软性内窥镜的维修级别，本研究使用灰色关联度分析法和AHP 联合的方法对某品牌软性内窥镜维修级别进行建模，通过评价小组的评价和统一计算，得到3种维修级别在不同情况下各自的优势和劣势；该模型实际应用后，可在保证维修质量的前提下，有效降低维修费用、缩短维修时间。该模型的构建方法也可拓展至其他医疗设备的维修评价中，即由院方成立相关的评价小组，评价小组成员可从西安市医疗设备专家库中抽取，并且根据本研究的方法进行相关计算，得到相关模型，这不但可解决软性内窥镜维修级别的判断问题，也为其他医疗设备的维修级别分析提供了一定的思路。

本研究的不足之处主要在于，软性内窥镜样本量较少且品牌单一。随着时间的推移，维修样本量会越来越多，厂家种类和型号类型也越来越丰富。在运用该模型解决实际问题的过程中，研究人员会对其进一步进行反馈和修正，使该模型能更加切实反映出实际维修评价的级别。