突发公共卫生事件应急物资管理平台的设计

谷 鑫，郭晓敏，项 春，袁灵华，胡文上

（中国疾病预防控制中心，北京 102206）

0 引言

近年来，全球突发公共卫生事件与日俱增，尤其是重大传染病疫情的传播尤为严重。突发公共卫生事件是指突然发生，造成或者可能造成社会公众健康严重损害的重大传染病疫情、群体性不明原因疾病、重大食物和职业中毒以及其他严重影响公众健康的事件[1]。当应对突发公共卫生事件时，社会的应急响应能力、管理机制和应急物资保障等多方面都受到前所未有的考验与挑战[2-4]。基于传统信息化技术开发的应急物资管理系统通常存在管理维度单一、管理账实不符、对人工依赖性强等缺点，已无法适应新时代背景下的应急物资管理。2020年4月27日，中央全面深化改革委员会第十三次会议审议通过了《关于健全公共卫生应急物资保障体系的实施方案》，该方案中要求加强公共卫生应急物资储备，着力提升“储”“采”“调”的能力建设。随着信息技术不断发展进步，公共卫生应急物资同样需要利用新技术进行信息化管理。本研究结合公共卫生机构提升物资储备能力、建立轮储机制等业务需求，融合物联网、大数据、人工智能、云计算等技术，搭建突发公共卫生事件应急物资管理平台，实现多系统间数据交互，提高作业效率，提升应急物资的管理水平，为应对突发公共卫生事件提供有力保障[5-7]。

1 突发公共卫生事件应急物资管理需求

1.1 数据化管理

近年来，突发公共卫生事件频发，应对准备的周期相应缩短，对于应急物资的专业、种类、存量等数据实时性和准确性提出了更高的要求。国际上已有应用医疗物资供应预估程序来提供应急物资数据化管理的先例[8]，而我国在面对突发公共卫生事件大范围爆发时，由于缺乏基于大数据基础上的决策支撑体系，且针对各类应急物资储备的种类、数量、结构、布局等缺乏系统、全面、定期的精准评估，容易造成各地应急物资储备不足，无法及时供应等现象发生。因此，建立突发公共卫生事件应急物资管理平台，实行储备应急物资的数据化管理迫在眉睫[9-10]。本平台应能通过科学预估突发公共卫生事件的规模和应急物资的需求数量，结合实时库存，进行数据收集、趋势分析。同时应预判应急物资储备规模和库存控制，降低成本和风险，从而提升应急物资的利用率，切实起到战略指挥与辅助决策作用[11-12]。

1.2 多维度管理

突发公共卫生事件应急物资的高效精准管理是一个系统性工作，需要考虑管理过程中的诸多因素，如物资种类方面，既涉及应对传染病、病毒病，辐射安全、环境卫生、职业卫生以及不明原因疾病等专业物资，又包括应急服装、日常生活必需品，每种类型物资的存储要求和条件都不尽相同；物资来源方面包括采购、国家调配、捐赠、慰问等多种渠道，每一种渠道的管理模式及结算方式也有着很大差异。美国在应急资源常态管理时，通过网络系统化的信息构建，按照资源类型、获取渠道等内容分门别类编排目录，在日常管理中加强信息更新，为应急突发状态提供准确的资源[13]。而我国目前仍采用传统的人工管理模式，从物资的单一维度进行统计管理，管理效率低且准确度不高，无法适应当下的精细化管理要求[14]。构建突发公共卫生事件应急物资管理平台，应从物资种类、来源、效期、规格、数量等维度，实现应急物资精准、高效的多维综合管理。

1.3 建立储备机制

一些国家和地区针对突发公共卫生事件均采取了相应的储备措施。如以色列政府每年出资更新设备及更换急救物资，使救护设备及物资一直保持待命状态，同时医疗物资储备实行模块化储备和管理，从呼吸机、急救药品甚至病历标签纸都一应俱全[15]。近年来，我国正在积极研究应急物资储备方式和方法，高冰馨等[16]提出为应对突发公共卫生事件，医用应急物资应采用安全库存管理；尹燕玲等[17]则提出采用实物储备、资金储备、协议储备相结合的储备机制。本研究将以突发公共卫生事件应急物资管理平台为基础，按照应急物资“集中管理、统一调拨、平时服务、灾时应急、采储结合、节约高效”的原则，构建采购、储备、轮储、调度的应急物资储备机制，实现物资准确高效的多渠道入库、及时轮储、合理调拨、快速出库等功能，提高应急物资管理专业化、精细化、智慧化水平[18]。

2 突发公共卫生事件应急物资管理平台架构设计

突发公共卫生事件应急物资管理平台总体架构设计遵循物联网技术体系从下至上分为4层，分别为感知层、网络层、数据层、应用层（如图1所示）。通过在感知层部署射频识别（radio frequency identification，RFID）采集终端、AGV（automated guided vehicle）机器人、环境监控终端、安防监控终端等实现管理对象的数据采集，包括人员数据、物资数据、环境数据、安防数据等。采集到的信息通过内部专网、局域网等网络向上传输至数据层。数据层对接收的大量数据进行存储、分析、筛选、清洗，并根据算法与模型的设计，将有效数据推送至应用层。应用层根据有效指令实现各个系统的业务功能，如人员身份及权限的管理，应急物资的入库、出库、盘点、轮储管理，AGV机器人作业操作管理，环境监控的数据统计与异常告警管理，对多系统管理数据的汇总、分析、预测等辅助决策管理。

图1 突发公共卫生事件应急物资管理平台总体架构图

3 突发公共卫生事件应急物资管理平台组成

突发公共卫生事件应急物资管理平台主要由硬件设备及软件系统组成，从底层数据采集到顶层数据应用，其管理范围涵盖了应急物资库内作业管理、物资储备环境监控管理、应急物资管理数据分析统计管理等方面。

硬件设备由智能工作台、AGV机器人、身份识别终端、视频监控终端及环境监控终端组成。其主要功能如下：（1）智能工作台是集成业务操作终端、身份识别终端、RFID/条码信息采集终端的一体化工作台，用于出入库、盘点、借用、轮储等智能化业务操作。（2）AGV机器人采用人工智能、机器人技术实现“货到人”的业务模式，以自动化设备代替人工作业，实现自动搬运、上架、下架、盘点等操作。（3）身份识别终端采用虹膜识别技术，用于人员进出库房的身份识别以及不同部门作业人员的身份认证。（4）视频监控终端由智能摄像机、视频录像机组成，用于安防监控、可视化库房监控。（5）温湿度监控终端用于仓库环境温度、湿度数据采集和风险报警。

软件系统采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构，运用Java语言进行模块化功能设计。软件系统由智慧仓储管理系统、AGV作业系统、环境监控系统、辅助决策系统组成，各系统之间通过标准数据接口和计算逻辑实现关联（如图2所示）。通过后台算法及功能模块的设计，实现对数据进行存储、筛选、交互、汇总和统计分析等功能，提高管理工作效率。

图2 突发公共卫生事件应急物资管理平台软硬件组成图

4 突发公共卫生事件应急物资管理平台功能实现

突发公共卫生事件应急物资管理平台围绕仓储作业管理、环境监控管理及数据分析管理的3个场景进行功能设计，运用物联网、大数据、人工智能等技术，通过软件系统之间的数据交互及与硬件设备的联动，实现物资基础信息管理、入/出库及盘点管理、智能提醒管理、应急管理、轮储管理、射频作业管理、环境监控管理及数据汇总分析、趋势预测等功能，功能模块结构图如图3所示。

图3 突发公共卫生事件应急物资管理平台功能模块结构图

4.1 智慧仓储管理系统

智慧仓储管理系统是平台的核心组成部分，通过该系统实现应急物资的基础信息管理、物资入/出库及盘点管理、智能提醒管理等业务。该系统采用微服务架构，采用Spring全家桶构建后端技术体系，同时搭配MySQL 5.7数据库，打造稳定高效的后端系统；前端采用流行的MVVM（Model-View-ViewModel）框架Vue.js作为基础框架，实现前端业务组件化，页面风格高度统一。

4.1.1 基础信息管理模块

基础信息管理模块对应急物资的基础信息进行管理，包括物资名称、规格、种类、数量、来源、有效期等，并对应急物资进行编码。

4.1.2 物资入/出库及盘点管理模块

该系统与AGV作业系统高效配合，联动AGV机器人实现应急物资入库上架、拣选出库、物资盘点等功能。该系统将上架、拣选、盘点等动作指令发送至AGV作业系统，由其指挥AGV机器人将正确的目标货架搬运至工作站或存储库位，可减少工作人员库内搬运动作，减轻劳动强度，提高物资查找效率。其中入库操作界面如图4所示。

图4 入库操作界面

4.1.3 智能提醒管理模块

该系统通过对应急物资的存储效期、安全库存、出库峰值等内容的设置，实现应急物资管理过程中的多维度智能提醒，帮助工作人员及时处理预警，提高管理精准度，节约管理成本。效期预警界面如图5所示。

图5 效期预警界面

4.1.4 应急管理模块

应急管理是根据突发公共卫生事件应急物资管理特点而设计的定制化功能，主要用于突发应急状况下应急物资快速匹配、快速出库等业务场景。该模块可根据常见突发应急场景进行方案设计，如传染病疫情防控应急、自然灾害卫生应急、核事故医学应急等场景的应急物资匹配，根据参与人员数量预设物资出库数量，能够帮助工作人员通过简单操作，快速匹配应急保障物资，实现突发应急事件时快速响应、高效出库（如图6所示）。同时，遵循“应急响应，效率优先”的原则，在突发应急事件时，该模块支持应急物资“先出库、后补单”的操作流程，便于工作人员灵活选择操作方式，快速完成物资出库。

图6 应急出库界面

4.1.5 轮储管理模块

为了实现更合理、更节约的物资管理，设计了轮储管理模块。该模块通过轮储管理机制，分析物资有效期、库存量等信息，提出物资轮储建议并对轮储物资进行单独管理，如轮储物资入库、出库、盘点等。可对轮储管理数据进行多维度查询及导出，便于同财务、审计等部门进行业务对接，实现物资轮储闭环管理。

4.1.6 射频作业管理模块

对于应急物资管理中有批量核查出库需求的物资，可采用射频作业管理的模式。如二次打包的个人应急携行装备，可在打包后通过粘贴RFID标签的方式进行标识，配合便携式信息采集终端实现应急出库模式下的批量出库，从而实现快速响应、精准核查。

4.2 AGV作业系统

应急物资仓储作业的实现需要AGV作业系统的支撑。AGV作业系统采用独有知识产权的机械控制算法、任务调度算法，为机器人完成好搬运作业打下坚实基础。该系统由管理中心模块、机器人控制模块以及运行告警模块组成。其中，管理中心模块负责设备服务资源信息配置和管理，机器人控制模块负责对AGV机器人、充电桩等设备进行控制管理及状态监控，运行告警模块负责对AGV机器人运行过程中的异常情况进行预警。智慧仓储管理系统发出工作指令后通过接口传输，AGV作业系统获取指令任务，控制AGV机器人完成物资入库搬运、出库搬运、盘点搬运等工作。

4.3 环境监控系统

环境监控系统运用物联网传感技术，根据环境监控终端采集的数据，对仓储场地的温度、湿度等要素进行实时监控。同时对照设置的阈值，实现对仓储环境的异常数据提醒功能。环境监控管理界面如图7所示。

图7 环境监控管理界面

4.4 辅助决策系统

辅助决策系统由物资编码维护模块、业务数据汇总模块、业务数据分析模块和管理趋势预测模块组成。该系统以大数据算法为核心，分析实时数据，实现趋势分析和态势感知，并采用基于图形语法的可视化语言技术，将分析结果进行可视化。另外，该系统运用人工智能算法建立相应的数据分析模型与预测模型，将智慧仓储管理系统、AGV作业系统、环境监控系统的所有数据进行分析及预测，如库存数据、环境监控数据、智能提醒数据、库内作业动态监控数据等（如图8所示），便于用户根据平台数据汇总、分析结论及预测结论做出相应的管理决策。

图8 管理数据统计界面

5 平台应用效果

5.1 平台优势

突发公共卫生事件应急物资管理平台自2021年7月上线试运行，应用于某疾病预防控制中心应急物资库，对库内应急物资进行精细化管理。系统目前稳定运行，得到了库房管理人员及操作人员的一致好评，主要优势体现在以下3个方面：

（1）高效的仓储物资管理。本平台的核心功能是仓储物资管理，工作人员可通过平台中的智慧仓储管理系统及AGV作业系统，实现快速录入收/发货单、智能规划储位、快速查找物资、无人搬运、效期管理等高效业务操作，从而减轻劳动强度，提高管理精准度。尤其是智能效期管理功能，能够及时提醒工作人员对临期物资进行出库操作，大大减少物资因超期存储而造成的经济损失，有效降低管理成本。

（2）智能环境管理。本平台中的环境监控系统能够从库房出入监控、库房内温湿度监控、库房内视频监控多方面进行管理。在应用过程中能够对采集的异常数据进行实时报警，帮助工作人员及时处置异常情况，异常事件识别准确率达95%以上，可有效提高安防及环境的管理精细度，避免外围风险发生。

（3）多维的数据分析管理。本平台中的辅助决策系统在应用过程中能够对实际的仓储物资管理数据进行实时汇总、分析，工作人员可通过不同查询条件对历史数据进行分类查询，提高了管理数据统计的效率和准确率。同时，该系统可通过算法模型根据历史数据发展趋势对未来的物资需求进行预测并提出建议，为管理者的科学决策提供辅助支撑。

5.2 不足及改进

虽然本平台的应用解决了突发公共卫生事件应急物资仓储管理、环境监控管理、数据分析与管理等基础业务需求，取得了良好的应用效果，但在运行过程中也发现一些不足之处，如应急物资管理过程中会发生同类物资在不同机构之间轮储，因物资采购成本不一致造成的账务结算问题。因此，本平台在后续改进时，应在轮储管理机制内设计合理的物资流、财务流、数据流，从而实现物资轮储的全程闭环管理。

6 平台特点

6.1 平、战结合的管理模式

“平时服务、灾时应急”是应急物资储备管理应遵循的原则之一。本平台在智能仓储管理系统中设计了应急管理模块，该模块可根据突发公共卫生事件应急场景的物资需求，设置应急方案及物资预配置清单，实现应急物资高效出库或直接采用“先出库、后补单”的方式完成物资出库，满足“应急响应，效率优先”的管理要求。该模块的设计，使本平台具有了“平”“战”的双重管理模式，既能满足应急物资日常入库、出库、盘库等管理要求，又能满足应急场景下快速响应、高效出库的管理要求。

6.2 合理、节约的轮储管理

应急物资日常管理应遵循“保质保量”的储备原则，确保突发公共卫生事件应急场景下应急物资做到“拿得出”“用得上”。本平台通过建立应急物资储备机制，实现对满足轮储模型设计的物资进行调拨、捐赠、轮换等业务处理，最终通过与财务、审计等部门的轮储业务对接，完成操作闭环，实现应急物资合理储备，减少物资浪费，节约管理成本。本平台的轮储管理功能为将来建立全国应急物资共享库，实现全国应急物资协同调配、联动管理提供了借鉴，为未来构建全国公共卫生体系应急物资轮储“一盘棋”的体系建设保留了可扩展空间。

6.3 科学、合理的辅助决策

本平台中的辅助决策系统通过对各系统管理数据的汇总、分析、预测，实现多维度的分析与预测结果展示，为管理人员的科学合理决策提供了数据支撑。

7 结语

突发公共卫生事件应急物资管理平台从传统的静态管理模式转化为全过程趋势动态管理模式，实现了多个管理系统的数据共享和交互，能够满足应急物资管理需求，有效实现了应急物资的管理升级建设。随着社会的进步和科技的不断发展，物资的智慧化管理已经到了成熟发展的阶段，但是针对突发公共卫生事件应急物资的智慧化管理还处在初级阶段，本平台及各个子系统的运行机制和管理模式还不成熟，如何实现本平台与物资管理上下游业务衔接及与相关应急指挥平台对接还在摸索阶段，需要本平台及各个子系统在实际落地应用的过程中不断完善和优化，最终满足应对突发公共卫生事件时物资供应商、物资管理部门、应急指挥部门等不同级别、不同部门的各类需求，以全面提升突发公共卫生事件应急物资的保障能力。