邁向具備韌性和智能性的血液庫存管理：關(guān)于不確定性、挑戰(zhàn)及數(shù)據(jù)驅(qū)動創(chuàng)新的系統(tǒng)性文獻(xiàn)綜述
《Computers & Industrial Engineering》：Towards resilient and smart blood inventory management: a systematic literature review of uncertainty, challenges, and data-driven innovations
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血液供應(yīng)鏈庫存管理面臨供需波動、產(chǎn)品易過期及運(yùn)輸協(xié)調(diào)等挑戰(zhàn)，需通過優(yōu)化算法、機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測及區(qū)塊鏈等新技術(shù)提升效率。現(xiàn)有研究多孤立分析環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)整合，本文提出融合仿真與智能技術(shù)的多階段優(yōu)化框架，并探索無人機(jī)配送與數(shù)字孿生等工業(yè)4.0技術(shù)的應(yīng)用潛力。
杜阿·埃爾·加爾比（Douaa EL Gharbi）、阿布埃爾吉納內(nèi)·莉娜（Aboueljinane Lina）、萊巴爾·瑪麗亞（Lebbar Maria）
系統(tǒng)工程與數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)驗室（LISTD），拉巴特高等國立礦業(yè)學(xué)院（ENSMR），摩洛哥拉巴特
摘要
血液供應(yīng)鏈（BSC）在醫(yī)療系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，由于依賴自愿獻(xiàn)血、血液制品的易腐性以及供需的固有不確定性，它仍然極易受到中斷的影響。這些挑戰(zhàn)常常導(dǎo)致短缺、浪費(fèi)和患者治療結(jié)果不佳。因此，血液中心和醫(yī)院的有效庫存管理策略對于確保血液供應(yīng)、減少損失和提高整體系統(tǒng)韌性至關(guān)重要。本文對血液供應(yīng)鏈中的庫存管理進(jìn)行了系統(tǒng)性的文獻(xiàn)回顧（SLR），重點(diǎn)關(guān)注了諸如防止缺貨、需求預(yù)測和存儲分配等關(guān)鍵運(yùn)營挑戰(zhàn)。回顧中確定了最常用的優(yōu)化方法，以及機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和預(yù)測分析在提高預(yù)測準(zhǔn)確性和決策制定方面的新興作用。盡管有這些積極的發(fā)展，但將先進(jìn)的數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)和混合仿真-優(yōu)化框架整合到實(shí)時運(yùn)營環(huán)境中的程度仍然有限。此外，本文還強(qiáng)調(diào)了工業(yè)4.0技術(shù)（如區(qū)塊鏈和無人機(jī)）在提高透明度、響應(yīng)性和可持續(xù)性方面的未開發(fā)潛力。通過識別當(dāng)前存在的差距，本研究指出了未來發(fā)展方向，以促進(jìn)更智能、更具韌性和更高效的血液供應(yīng)鏈系統(tǒng)。
引言
血液對人類來說是一種寶貴的資源（Mouncif和Bellabdaoui，2020年）。由于血液在多種醫(yī)療干預(yù)和藥品生產(chǎn)中的必要性，它對人類生活具有重大意義。因此，有效管理血液供應(yīng)對公共衛(wèi)生至關(guān)重要（Diglio等人，2024年）。為了妥善管理這一資源，血液供應(yīng)鏈（BSC）被劃分為四個主要環(huán)節(jié)，從血液采集點(diǎn)開始。采集到的血液在輸血中心進(jìn)行處理，并可以分離成不同的血液成分，如紅細(xì)胞、血漿和血小板（Meneses等人，2023年）。紅細(xì)胞是輸血中最常用的成分，常用于治療貧血。這些血液制品會接受HIV、甲型肝炎、乙型肝炎、丙型肝炎或西尼羅河病毒等感染的檢測（Rajendran和Ravi Ravindran，2019年）。然后根據(jù)指定的血液需求，將這些血液制品儲存到血液中心，等待配送到需求點(diǎn)（即醫(yī)院）。這種血液庫存管理確保了血液制品的充足供應(yīng)，以滿足手術(shù)干預(yù)、緊急情況和治療生產(chǎn)的需要。血液制品的短缺會嚴(yán)重復(fù)雜化醫(yī)療程序，在某些情況下甚至可能導(dǎo)致死亡（Tadarok等人，2021年）。
由于以下幾個因素，血液制品的庫存管理非常復(fù)雜：
•供需的不確定性（Karada?等人，2021年；Haeri等人，2020年；Samani等人，2019年；Laermans等人，2022年；Fahimnia等人，2017年1月）：血液捐贈量的波動和血液制品的需求給BSC的規(guī)劃和管理帶來了挑戰(zhàn)。
•不同血型和Rh因子的兼容性限制：需要根據(jù)ABO和Rh因子匹配特定需求點(diǎn)的要求，這成為確保安全輸血的約束條件（Karada?等人，2021年）。
•不同血液制品的有限保質(zhì)期：全血的最大保質(zhì)期為35天，而紅細(xì)胞的保質(zhì)期為21天，血小板的保質(zhì)期為5天（Mansur等人，2018年）。
這些因素增加了BSC和決策過程的復(fù)雜性。另一方面，由于醫(yī)療干預(yù)的增加和人口老齡化，近年來對血液的需求顯著上升。然而，為滿足這一不斷增長的需求并防止短缺而持續(xù)的努力可能導(dǎo)致血液制品的過度積累，從而增加浪費(fèi)（Staff和Mustafee，2023年）。血液浪費(fèi)尤其成問題，因為這些產(chǎn)品稀缺且不可回收。此外，浪費(fèi)還會導(dǎo)致庫存成本增加。血液浪費(fèi)和短缺通常是庫存管理不善的結(jié)果。因此，管理BSC庫存的主要目標(biāo)是在減少浪費(fèi)和防止血液單位短缺之間找到適當(dāng)?shù)钠胶猓―ehghani等人，2021年）。此外，血液制品的易腐性使得長期儲存及其成分變得復(fù)雜，因為紅細(xì)胞、血小板和血漿的保質(zhì)期有限。這些時間敏感的限制要求采取特定的庫存管理措施，以避免因血液制品過期而造成的浪費(fèi)，同時確保足夠的供應(yīng)以滿足需求（Meneses等人，2023年；Dalalah等人，2022年）。
現(xiàn)有的關(guān)于BSC管理的文獻(xiàn)探討了與血液制品采集、生產(chǎn)、庫存和分配相關(guān)的挑戰(zhàn)。雖然已經(jīng)分析了一些減少浪費(fèi)和短缺的方法，如先進(jìn)先出（FIFO）和后進(jìn)先出（LIFO）政策、基于保質(zhì)期的庫存策略以及動態(tài)分配方法，但在關(guān)注血液庫存管理的專門分析方面仍存在顯著空白。現(xiàn)有研究往往只分析BSC中的孤立方面，而沒有將其作為核心部分進(jìn)行整體考慮。本文旨在專門關(guān)注血液庫存管理。此外，很少有研究探討采用先進(jìn)技術(shù)（如機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策制定方法，以優(yōu)化動態(tài)和不確定環(huán)境下的庫存管理。
與現(xiàn)有文獻(xiàn)相比，本文特別關(guān)注BSC中的庫存管理。我們的目標(biāo)是系統(tǒng)地回顧現(xiàn)有的血液庫存管理文獻(xiàn)，重點(diǎn)識別與庫存管理相關(guān)的問題、用于評估性能的績效指標(biāo)以及現(xiàn)有的建模方法。本文的主要貢獻(xiàn)包括：
•我們提供了全面的血液庫存管理策略回顧，旨在確保安全血液制品的及時供應(yīng)，同時減少短缺和浪費(fèi)，從而促進(jìn)更加靈活和以患者為中心的醫(yī)療系統(tǒng)。
•我們從運(yùn)營韌性和系統(tǒng)響應(yīng)性的角度分析了管理血液庫存的多方面挑戰(zhàn)，包括產(chǎn)品的易腐性、供應(yīng)鏈中斷和需求變化。
•我們提出了基于優(yōu)化、仿真和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法論方法的觀點(diǎn)，以支持從采集到分配的整個BSC生命周期中的更智能和更具適應(yīng)性的決策制定。
•我們確定了涉及工業(yè)4.0技術(shù)（例如區(qū)塊鏈、無人機(jī)配送、預(yù)測分析）的有前景的研究方向，并倡導(dǎo)其戰(zhàn)略實(shí)施，以提高未來BSC操作的可持續(xù)性、可追溯性和效率。
本文的結(jié)構(gòu)如下：第2節(jié)概述了BSC網(wǎng)絡(luò)的組成部分和結(jié)構(gòu)。第3節(jié)介紹了研究方法，包括文獻(xiàn)識別和數(shù)據(jù)分析。第4節(jié)將本綜述與其他最近的BSC相關(guān)綜述進(jìn)行了比較。第5節(jié)分析了問題類型、研究系統(tǒng)和數(shù)據(jù)類型。第6節(jié)回顧了所選研究中采用的方法論方法。第7節(jié)討論了評估所使用的績效指標(biāo)。第8節(jié)總結(jié)了主要發(fā)現(xiàn)。最后，第9節(jié)概述了未來的研究方向，第10節(jié)總結(jié)了本文。
部分摘錄
BSC網(wǎng)絡(luò)
在分析血液庫存管理的相關(guān)文獻(xiàn)之前，我們首先將在本節(jié)定義BSC的典型流程，以便了解這一供應(yīng)鏈的運(yùn)作機(jī)制。BSC網(wǎng)絡(luò)包括四個主要階段：采集、生產(chǎn)、庫存和分配（Diglio等人，2024年3月；Meneses等人，2023年；Williams等人，2020年），如圖1所示。
BSC管理中的采集階段是整個過程中確保...
文獻(xiàn)識別
在本文中，我們采用了系統(tǒng)性文獻(xiàn)回顧（SLR）作為一種方法來結(jié)構(gòu)化地分析現(xiàn)有文獻(xiàn)。文獻(xiàn)搜索策略旨在收集涉及BSC管理各個方面（包括庫存管理、相關(guān)挑戰(zhàn)及其對BSC績效的影響）的文章。此外，該回顧還針對涉及運(yùn)營管理、決策支持和技術(shù)創(chuàng)新的文章。
BSC綜述的比較
根據(jù)對選定的BSC管理文獻(xiàn)的系統(tǒng)性回顧，各種現(xiàn)有文獻(xiàn)回顧研究了BSC的不同方面，包括運(yùn)輸、供應(yīng)鏈建模、流程自動化、需求預(yù)測和中斷影響。表3總結(jié)了關(guān)鍵現(xiàn)有綜述，強(qiáng)調(diào)了它們的重點(diǎn)、研究年份和局限性。這些研究提供了寶貴的見解。然而，許多綜述缺乏對關(guān)鍵方面的全面和結(jié)構(gòu)化的評估
按問題類型分析
有效的血液庫存管理是醫(yī)療物流中的一個關(guān)鍵方面，它要求在確保血液制品供應(yīng)的同時盡量減少浪費(fèi)。血液庫存管理的復(fù)雜性源于產(chǎn)品的易腐性、需求的波動以及供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的挑戰(zhàn)。因此，在回顧有關(guān)血液庫存管理的選定文獻(xiàn)時，出現(xiàn)了幾個關(guān)鍵問題類型，突顯了維持高效...
采用的方法
本節(jié)的主要目的是概述文獻(xiàn)中關(guān)于優(yōu)化BSC庫存管理的分析和計算模型的常見方法。結(jié)果總結(jié)在表5中。該表顯示，采用的方法可以分為六類，即優(yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)算法、仿真、工業(yè)4.0、混合方法和其他技術(shù)。
績效指標(biāo)
為了提高血液庫存管理的績效，建立一套關(guān)鍵績效指標(biāo)（KPI）至關(guān)重要，這些指標(biāo)能夠有效評估供應(yīng)鏈中的各種決策。這些KPI必須涵蓋包括成本效率、運(yùn)營效果、服務(wù)可訪問性和可持續(xù)性在內(nèi)的多個績效維度。
現(xiàn)有研究中的方法論差距
本綜述指出了血液庫存管理文獻(xiàn)中的幾個方法論局限性和不一致之處。盡管探索這一主題的研究數(shù)量不斷增加，但在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、模型驗證和方法論實(shí)施方面仍存在重要未解決的問題。分析方法和實(shí)證方法之間存在明顯差異。大多數(shù)選定的研究使用的是合成數(shù)據(jù)或假設(shè)數(shù)據(jù)，只有少數(shù)研究使用了真實(shí)數(shù)據(jù)
未來方向和研究機(jī)會
本系統(tǒng)性文獻(xiàn)回顧探索了BSC物流及相關(guān)領(lǐng)域的許多未探索領(lǐng)域，為研究和實(shí)踐提供了重要機(jī)會。解決這些機(jī)會將有助于在各種環(huán)境中發(fā)展更高效、更具韌性和適應(yīng)性的供應(yīng)鏈管理。就所研究的主題而言，回顧揭示了在戰(zhàn)略存儲維度、補(bǔ)貨政策建模和安全庫存管理方面的有限探索
結(jié)論
本系統(tǒng)性文獻(xiàn)回顧對當(dāng)前血液庫存管理的研究進(jìn)行了全面和系統(tǒng)的分析，涵蓋了庫存政策、血液儲存動態(tài)、需求預(yù)測、供應(yīng)協(xié)調(diào)、優(yōu)化技術(shù)以及新興技術(shù)的整合等關(guān)鍵方面。通過遵循PRISMA方法論并使用VOSviewer等工具進(jìn)行文獻(xiàn)計量學(xué)映射和密度分析，本回顧確定了主要趨勢、方法論差距和戰(zhàn)略...
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
杜阿·埃爾·加爾比（Douaa EL Gharbi）：撰寫——審稿與編輯、原始草稿撰寫、方法論制定、概念化。阿布埃爾吉納內(nèi)·莉娜（Aboueljinane Lina）：撰寫——審稿與編輯、監(jiān)督、方法論制定、概念化。萊巴爾·瑪麗亞（Lebbar Maria）：撰寫——審稿與編輯、監(jiān)督、方法論制定、概念化。
