血液库存预警信息管理优化在智能发血中的研究进展

李洁,樊晶,李红珠,张利祥（天津市血液中心,天津 300110）

血液是一种不可人工复制的宝贵资源，输血治疗在临床挽救患者生命、治疗疾病中起着重要的作用。《中华人民共和国献血法》的颁布虽然保证了医疗临床用血需求和安全，但临床用血紧张仍时有发生，而血源紧张，不能完全满足临床用血需求已成为社会关注度极高的问题[1]。为了满足临床用血需求，天津市采供血机构采取团体无偿献血模式与街头无偿献血模式相结合的方式，利用各大媒体，如电视、广播、地铁报站等方式宣传无偿献血，并鼓励市民参与无偿献血。但随着无偿献血人数的逐年增加，庞大的血液库存势必会影响血液的周转率，结合血液储存的不稳定性、血液采集量及用量的不确定性，需要加快血液库存预警信息化建设和探索智能发血新举措。目前，困扰我国众多血液中心的问题是，当血液库存降到多少时则需要采集血液、发出采血计划，采集多少数量的血液才能保证库存在一个相对合理的水平范围之内[2]。血液库存预警信息管理是借鉴现代库存管理方法，并与血液库存管理相结合，通过对库存水平短缺程度进行预测预警，科学指导工作人员进行发血与采血，以减少血液资源浪费，确保输血安全[3-4]。智能发血是在智能手机中建立血库预警APP，将经济订血批量模型植入到APP程序中，通过计算机来计算订血结点和订血储量，以取代人工经验预估发血数及采血数，具有高度运行可靠性，效率明显高于人工作业，从而提高血液新鲜度[5]。智能发血在我国各采供血机构中尚未建立与发展，本文通过对天津市血液中心血液库存管理现状分析，将经济订血批量模型应用于血液库存管理中，逐渐改善血液偏型、缓解血液库存不足情况，优化运行模式参数，努力寻找血液库存的平衡点，解决血液库存短缺和过量的波动[6]，提高血液新鲜度和输血患者的治疗效果，为临床安全用血提供保障[7]。血液库存管理的目标是在合理的库存成本范围内达到满意的临床服务水平，保证新鲜红细胞的库存输血需要，降低红细胞年龄输血[8]。

1 国内血液库存管理研究的现状与发展趋势

目前，国内很多血液中心都逐步建立了自己的OA信息管理系统，这些信息管理系统能够提高工作效率，满足工作需求，提升服务质量，为血液库存调配提供安全可靠的信息。例如，血液制品上的条形码、二维码，Rifid扫描技术，大型数据库的应用等，将这些信息运用到血液库存管理中，对数据存储、分析、查阅、研究等方面有很大的帮助。但国内多数血液中心的血液库存管理水平仍停留在对血液入库、分离、检验、出库等环节的管理，仅凭经验确定最低安全库存量。目前，我国各地血液中心还没有出现对血液库存预警信息优化管理的明确报道，例如当库存血降到什么水平应该发出采血计划、两周内库存血数量如何提升等，各地区因临床用血需求量的增加及采集量的波动问题常常给库存管理人员带来困扰。

1998年以前我国献血形式都是以计划献血和团体献血为主，1998年以后，我国颁布了《中华人民共和国献血法》，规定了采供血机构是不以营利为目的的公益性组织。我国的《献血法》和《血站管理办法》规定献血血液的采集、检测和放行只能由血站完成。因此血站血液库存管理是我国献血血液采集、保存和保障临床用血的关键库存管理。而血站的血液库存管理的入库量受到当地无偿献血量的制约，出库量又受到医院临床用血量的影响，还会受到意外紧急情况用血的影响，于是合理的库存预期量十分必要[9-10]。

2014年沈红子[11]在研究中论述了血站中最佳血液库存量的设定，她首先介绍了血站最佳库存量设定的相关原则、各医院用血情况、血站血液库存管理的特点，阐述了血液库存必须分型设定，最低日库存量是根据上半年的周平均血供增幅量及血供量进行设定，最大日库存量主要是参照上半年周平均血供量的3倍进行设定。同时建立了库存监控程序使血液质量得到保证，分析了淡季用血情况对最佳库存的影响，并制定应急预案，最大限度保证临床用血。

2014年周愉峰[12]在《非常规突发事件应急血液保障优化关键问题研究》中分析了应急血液保障的重要性，对我国血液保障体系实行“三统一”，即统一管理血源、统一采血、统一供血。非常规突发事件后紧急用血激增，血液保障则通过上级血液保障部门指挥其他血站进行调剂、采集。设立Logistic应急采血函数预测，可以准确描述应急血液需求的波动性特征，最后进行采血决策，保障应急阶段的用血安全，减少血液报废量。该文的研究对应急状态下库存管理有一定的借鉴意义。

2015年，曹威[13]在《基层血站血液的库存管理》一文中分析了徐州市临床用血情况，其中A型库存长期偏低，B、O型库存充足，AB型用血忽高忽低，没有规律，针对各型红细胞特点设立库存基数，采用Pass Srping System管理系统统计数据，对发配血、订血等进行WPS图文处理，动态监控库存，灵活调控，向临床推广合理用血，从而达到进出平衡的效果。

2017年，朱琼杰[14]在其论文中提出了血液短缺背景下考虑库龄和替代转运问题的研究，《医疗机构临床用血管理办法》规定，在满足医学规定的替代规则下，紧急用血允许血型之间的替代输注。通过刻画灾区血站八种红细胞制品入库、过期、出库等动态过程及替代以后的结构变化，对研究期内各血型、各库龄红细胞制品的转出和接收进行集成研究，解决了血液制品存在偏型时的转运决策问题，最后建立线性转运优化模型，运用CPLEX优化求解工具对不同库龄和替代以后的转运问题进行实例验证，研究出不同转运策略中出救血站同型转运总量、替代转运总量、出库新鲜度等参数影响，建立灾区血站实际出库模型。研究结果表明，在血液短缺的背景下，血液转运可以缓解灾区血站血液短缺状况。

2 血液库存管理的优化方案

由于血液库存的补给运作周期为3d（即血液从采集到合格血液进入成品库的时间），且订血提前期及库存的消耗速率是固定的，医院对血液需求量是一个连续的已知的常量，产品价格是确定的常量。以上四个条件决定了血液中心发血科可以尝试运用经济订血批量模型[15]。利用此模型可以推出当库存血液降到多少单位时可以发出采血数，而发出的单位采血数是可以满足临床用血需求，从而优化供血平衡点，提高血液新鲜度。

2.1 安全库存量、订血结点和经济订血批量的设置

2.1.1 安全库存量的计算 由于临床各大医院每天用血量不同，提前期为3d（从血液采集到合格血入成品库时间）是固定的，所以需求量变化，提前期固定，则安全库存量的计算公式为S（safety stock，安全库存量）=zσd，σd是提前期内的需求量的标准差；L是提前期内的时间；z是一定客户服务水平需求量变化的安全系数（取0.95[16]）。

服务水平与安全库存成正向比例增长，即遵循报偿递增原则：服务水平越接近100%，安全库存的投入量越会急剧增长。也就是说，服务水平从0.90提高到0.95可能不需要很高的安全库存量，但把服务水平从0.95提高到0.98就要很高的安全库存量，这样既不科学也不经济。将血液安全系数设定在0.95既可以有一定服务水平，又可以保证一个恰当的安全库存水平。

2.1.2 经济订血批量的设置（EOQ，conomic order quantity） 年总成本（TC，Totol Cost）由库存的持有成本（HC，inventory holding cost）与年订货成本（PC，Piece）两部分组成。年持有成本（HC，HoldCost）=，Q（quantity）代表单位订货批量，H（holdingcost）代表单位持有成本。年订货成本（PC）=，D（Demand）代表年需求单位数，S（ording cost）代表订货成本。TC=HC+PC=，即经济批量Q=。

2.1.3 订血结点（R） 订血结点（R）=dL+zσd，d为平均日需求量，L是提前期，z是一定客户服务水平需求量变化的安全系数，σd是提前期中每天需求的标准差。

2.1.4 保证血液安全预定模式 图1解释说明：x轴代表采血时间（天），y轴代表采血量（U），A点为最高库存量，随着每天发血数量减少，当库存量降到订血结点B时，发血科向采血部门发出采血订单，从合格血液交到成品库时间为3天，故采血期为3天（提前期L），当库存降到安全库存量C点时，交血期已到，将合格血液入成品库，补充库存。当医院有急症大量用血等情况出现时，库存量由C点逐渐降到D点，此时安全库存发挥作用。从“A点到C点”即为一个“进血周期”。

图1 保证血液安全预定模式图

2.2 实例说明 血液中心根据医院每天订血数确定每日发血量，虽然血液中心的发血量不能完全满足医院需求，但仍能基本保证医院的需求量。医院对每种血液成分的需求量是不同的，现以天津市血液中心2015年-2017年A型悬浮红细胞采集量为例，统计A型红细胞年用血量分别为57028U、58173U、60247U，年平均增长率为2.8%，由此可以推出，2018年的A型红细胞的年用血量为61934U，平均日需求量是61934U÷365天=170U，血液中心供应科每次订购采血袋300箱，每箱采血袋35个，每个采血袋的价格是16元（根据天津市血液中心库存管理中A、B、O、AB型血液比例分布为3∶3∶3∶1），计算后得出订货成本为168元。根据天津市血液中心库存管理情况，单位年持有成本可忽略计算为是血袋成本即：16元，订血提前期为3天，假设提前期不缺血的概率为95%，即客户服务水平不低于95%，则安全系数为1.65。随机抽取2018年一周日发血数，计算出一周每天需求的标准差为128U。提前期为3天，则3天的需求的标准差为222U。

2.2.1 2015年-2017年A型红细胞年平均增长率计算方法：（58173-57028）/57028=2%；（60247-58173）/58173=3.6%；（2%+3.6%）/2=2.8%。

2.2.2 2018年的A型红细胞的年用血量：60247×（1+2.8%）=61934U。

2.2.3 A型红细胞订货成本168元计算方法：采血袋单价16元×每箱采血袋35个=560元，560/（3+3+3+1血型比例）×3（A型）=168元。

2.2.4 2018年3天需求标准差计算方法：统计2018年每天发血数，利用标准差公式得出每天需求的标准差为128U，3天需求的标准差为：128×=222U。

2.2.5 订血结点（R）=dL+zσd=170×3+1.65×222×=1133。

即当A型血液下降到1133U，就要发出1140U的采血需求订单。

通过上述步骤2.2.1-2.2.6同样可以算出：当B型血液下降到1247U，就要发出1262U的采血需求订单；当O型血液下降到1193U，就要发出1207U的采血需求订单；当AB型血液下降到812U，就要发出693U的采血需求订单。

通过以上订血结点和订血储量的计算，当库存低于最低库存量时，按照血液库存管理制度应急预案执行，当血液库存超过最高库存量时，应当适当采取限采或停采。

运用现代库存管理中的经济订血批量法，统计天津市血液中心近3年悬浮红细胞各型年用血量及每月用血量等进行比较，对比3年未实施库存管理方法的库存血日期与实施库存管理数据模拟状态下库存血日期，应用现代库存管理方法后，每天“2周内库存血”数量在增多，逐渐改善了血液库存短缺和过量的波动[16]，使血液“流动起来”，降低人力、物力、财力，减少资源浪费[17]。

3 血液库存预警信息管理优化在智能发血中的研究进展

应用最新理念——“软件定义硬件”，采用智能手机开发APP的方案[18]，将手机定义为一个血液库存预警操作的显示终端，把现代库存管理中的经济订血批量模型植入到APP程序中，通过移动互联网技术，将大数据存储在云端服务器上[19]，利用服务器的运算能力，对数据进行加工处理，APP上只呈现运行结果及参数常量的设定，如当前库存量、订血结点、订血储量、库存报警等级等，以减小APP压力，让信息的呈现更便捷。

3.1 软件程序界面 库存状态显示当前的库存量、订血结点的具体数值、订血结点出现后需要订血的数量，最后显示库存预警信息。如果库存充盈则显示绿色标志，如果库存告急则显示红色标志。根据库存预警颜色标志，对每天发血数和采血计划数随时做出相应的调整。出入库操作可以按照日期，显示血液出库的具体数值，并能实现数据的录入、修改、删除[20]。采用“数据接口”的方式，从已有的业务系统中获取数据，减低工作强度、提高数据的准确性。在库存预测过程中，很多参数应根据需要进行调整，比如：服务质量、年发血量、平日用血量、提前期等，均需进行设置。数据设置后，保存到云端，用于预测计算的调用。

3.2 数据平台 为保证数据平台的稳定性，采用世界排名第一的Apache作为数据交换平台。前台Android系统APP的开发采用JAVA语言，具有简单性、面向对象、分布式、安全性、平台独立与可移植性、多线程等特点。后台语言使用PHP，具有较高的数据传送处理水平和输出水平，提高了数据运行效率[21]。

3.3 编写代码 应用Excel进行演算，设置平台的组件和搭建数据库，完成代码的编写。为避免用户人为“卡顿”甚至“死机”，在后台服务器端的自定义函数中，通过与中间临时表的配合，实现了快速运算，解决了前端“无响应”的问题。在充分调研血液采供业务的流程及对影响采供血各个指标、各项参数、各种因素不断完善，结合血液库存管理的独特性，完成了算法的指定及优化。

通过现代库存管理方法及以上多种技术的融合，该系统基本解决了血液库存预警的核心需求，通过测试推演，能够完成算法的任务要求，计算准确、速度敏捷。工作人员对血液库存报警状态、订血结点、订血储量等关键信息一目了然。结合临床用血量，科学制定发血量及采血量。但对其他省市血液中心能否运用该数据模型有待进一步验正。订血结点、订血储量是通过统计学相关公式及库存管理相关公式得出，对耗材成本、存储设备成本、人力成本等数据的搜集还需要进一步研究。今后在计算订血结点时还应考虑血液新鲜度系数问题，同时应加强与临床各大医院沟通，分季节、月份制定科学合理的血液供给计划，实施动态的安全库存水平监测。相信随着算法的不断完善、数据接口的打通、无线通信5G的应用[22]，这套系统不断迭代后，一定能成为智慧化发血的重要组成部分。