中山大學附屬第六醫(yī)院:機器人流程自動化(RPA)技術在醫(yī)療數(shù)據(jù)處理場景中的應用
2021年醫(yī)院新興技術創(chuàng)新應用典型案例征集活動共選出21篇典型案例,在CHIMA 2021大會上對獲選案例進行了頒獎。
(1)外部因素
1)國家衛(wèi)生主管部門推出一系列考評政策,如國家三級公立醫(yī)院績效考核、互聯(lián)互通測評、電子病歷評級、智慧醫(yī)院評級等,對醫(yī)院數(shù)據(jù)治理能力的要求越來越高。
2)兄弟醫(yī)院醫(yī)療質(zhì)量、效率和信息化水平的不斷提高。
(2)內(nèi)部因素
1)中山大學附屬第六醫(yī)院(簡稱“中山六院”)高速發(fā)展,管理部門對醫(yī)療質(zhì)量、效率、成本控制的整體要求越來越高。
2)精準醫(yī)療、科研和精細化管理等領域,對數(shù)據(jù)完整性、一致性、準確性、及時性要求高,繼續(xù)高效數(shù)據(jù)治理。
3)人力資源日益緊張,需要將人才投入到高附加值工作當中。
(1)痛點難點
1)數(shù)據(jù)源存在于各類信息系統(tǒng),異構(gòu)性突出,部分業(yè)務數(shù)據(jù)無系統(tǒng)間接口,接口開發(fā)浪費人力物力財力且靈活性不足,系統(tǒng)接口開放模式從成本和時效性上無法滿足緊急上報任務需求。
2)需采集的各類數(shù)據(jù)量大、范圍廣,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度無法滿足數(shù)據(jù)采集和使用要求,現(xiàn)有數(shù)據(jù)交互模式不能靈活處理不同定義域以滿足個性化的數(shù)據(jù)需求。
3)數(shù)據(jù)存儲方式多樣,需要人工大量處理簡單、定時、規(guī)則重復、繁瑣的數(shù)據(jù)工作。
4)單一數(shù)據(jù)源需根據(jù)不同統(tǒng)計口徑上報到若干不同的系統(tǒng),重復且工作量大。
5)由于人工處理環(huán)節(jié)過多,數(shù)據(jù)計算失誤在所難免。
數(shù)字化時代醫(yī)療數(shù)據(jù)業(yè)務的特點,決定了數(shù)據(jù)的上線及共享方式應該是多種多樣的,也需要我們發(fā)掘更加科學高效的技術手段來改善現(xiàn)有工作模式。同時,醫(yī)療機構(gòu)內(nèi)外,在醫(yī)療業(yè)務管理和流行病防治等各個應用場景,用戶對數(shù)據(jù)的多樣化需求也促使數(shù)據(jù)管理部門在成本和效益下權(quán)衡、創(chuàng)新考慮數(shù)據(jù)的利用方式。
(2)思路
中山六院借鑒工業(yè)界信息化建設中的工作流(Workflow)概念,從數(shù)據(jù)異構(gòu)、處理規(guī)則明確、無法通過系統(tǒng)對接實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的數(shù)據(jù)處理工作的問題切入,在RPA技術理論視角之下,對現(xiàn)有人工操作的數(shù)據(jù)處理工作流程及各操作步驟之間的業(yè)務規(guī)則進行抽象、概括和描述,采用BPMN(業(yè)務流程模型和標記法)的方法,利用IBRPA軟件,就工作流問題進行系統(tǒng)分析,形成現(xiàn)有的將人工數(shù)據(jù)處理過程轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器人流程,從而實現(xiàn)工作業(yè)務過程的部分或整體在計算機應用環(huán)境下的自動化的研究結(jié)論,達到控制人工成本、提升工作效率,減少人為失誤、優(yōu)化人力資源配置的目的。
圖1 IBRPA軟件界面
(3)方法
項目組對院內(nèi)的信息、運營、人力、財務等部門進行走訪和調(diào)研,記錄當前數(shù)據(jù)處理工作的內(nèi)容和操作步驟,考察搜集到的工作內(nèi)容和特點,確定了20項可以通過RPA技術進行改造的數(shù)據(jù)處理工作。隨后,采用敏捷開發(fā)項目管理模式實施RPA技術,實現(xiàn)工作流流程設計并完成了代碼開發(fā)。最后,配合業(yè)務人員進行工作流程測試和試用,最終完成項目交付。
(1)產(chǎn)品核心引擎框架
Activiti:目前最流行的開源BPM(業(yè)務流程管理)平臺。
RobotFramework:開源自動化測試框架,RPA框架。
(2)產(chǎn)品技術架構(gòu)
圖2 RPA產(chǎn)品技術架構(gòu)圖
產(chǎn)品系統(tǒng)整體的架構(gòu)設計分為相互獨立的四層結(jié)構(gòu),分別為用戶層、通信層、服務層和數(shù)據(jù)層。
以下為產(chǎn)品功能概要圖:
圖3 產(chǎn)品功能概要圖
1)流程生成層Studio
元素定位:支持瀏覽器和桌面程序,基本涵蓋客戶日常場景操作界面。
流程設計:基于bpmn.js,設計Activiti流程圖。
意圖設計:在操作的層次之上,向下分解操作,向上歸納提取。
操作設計:基于RobotFramework任務模板,設置參數(shù)變量。
2)流程控制層Commander
指令分發(fā):把操作翻譯為指令,下發(fā)指令給機器人。
租戶管理:使用租戶機制對客戶的資源及企業(yè)信息進行隔離,保證數(shù)據(jù)安全性從邏輯上充分隔離。
組織管理:樹形結(jié)構(gòu),組織管理支持實現(xiàn)企業(yè)復雜組織架構(gòu)設計,按照企業(yè)的組織部門對租戶下的用戶進行劃分。
3)任務管理
任務管理模塊支持用戶調(diào)度機器人以某種觸發(fā)形式執(zhí)行流程,用戶可以新建、修改、暫停和終止任務。任務設定好之后, 機器人會根據(jù)任務設定的流程和執(zhí)行方式,在一定時間內(nèi)自動執(zhí)行任務。任務管理模塊支持用戶查看任務信息、流程的執(zhí)行狀態(tài)、任務運行的結(jié)果及日志等信息。
4)流程執(zhí)行層Robot
部署在終端的機器人, 接收并執(zhí)行控制臺下發(fā)的任務。
(3)關鍵技術
1)BPMN 2.0
BPMN2.0協(xié)議作為業(yè)務流程建模的規(guī)范,提供一些容易被所有業(yè)務用戶理解的符號,能夠為用戶帶來業(yè)務的分析、流程的實現(xiàn),直到最終的流程監(jiān)控管理等功能。
2)K8S
K8S(Kubernetes)是一個可移植的、可擴展的開源平臺,用于管理容器化的工作負載和服務,可促進聲明式配置和自動化。K8S主要有服務發(fā)現(xiàn)和負載均衡、存儲編排、自動部署和回滾、自動完成裝箱計算、自我修復、密鑰與配置管理的特性。
3)Keycloak用戶統(tǒng)一認證中心
Keycloak是一種面向現(xiàn)代應用和服務的IAM解決方案,提供了開源的鑒權(quán)和授權(quán)訪問控制管理。Keycloak作為統(tǒng)一認證中心,開箱即用,具有用戶管理、用戶認證、單點登錄、分級管理、權(quán)限管理、會話管理等功能,能夠以最小的代價對應用程序和安全服務進行身份認證。具備支持集群配置、支持標準的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、高性能、提供豐富的第三方適配、配置版本化管理的優(yōu)勢。
4)MQTT通信協(xié)議
MQTT協(xié)議是基于發(fā)布/訂閱模式的輕量級物聯(lián)網(wǎng)通信傳輸協(xié)議。隨著 5G 時代的來臨,萬物互聯(lián)的偉大構(gòu)想正在成為現(xiàn)實,海量的設備接入和設備管理對網(wǎng)絡帶寬、通信協(xié)議以及平臺服務架構(gòu)都帶來了很大挑戰(zhàn)。MQTT憑借簡單易實現(xiàn)、支持 QoS、報文小等特點,占據(jù)了物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的半壁江山。MQTT依靠輕量可靠、生態(tài)完善、基于發(fā)布/訂閱模式等優(yōu)勢,廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能硬件、車聯(lián)網(wǎng)、電力、能源等領域。
本節(jié)以廣東省衛(wèi)生健康統(tǒng)計信息直報為典型案例,介紹實施路線。
廣東省衛(wèi)生健康統(tǒng)計信息直報是廣東省衛(wèi)生健康委要求各醫(yī)療機構(gòu)就醫(yī)院綜合運營指標情況進行上報的任務。上報工作分月度、季度和年度進行;涉及門診、住院、醫(yī)技三大業(yè)務類別,包括8個填報界面,14張Word和Excel數(shù)據(jù)源表格整理,125項指標填報及核查。RPA部署前,該上報工作需要一位統(tǒng)計人員通過信息系統(tǒng)、郵箱、電話搜集數(shù)據(jù)源并做數(shù)據(jù)整理;部分數(shù)據(jù)上報省病案系統(tǒng)生成報表后形成衍生指標并最終與數(shù)據(jù)源指標一起進行直報系統(tǒng)填報。RPA部署后,數(shù)據(jù)上報工作由RPA轉(zhuǎn)換為自動化工作流程,在每個任務周期的指定時間段完成數(shù)據(jù)的采集、匯總、核查和填報,并在監(jiān)測到系統(tǒng)填報流程結(jié)束后,給上報管理員反饋填報結(jié)果信號,完成上報任務閉環(huán)。
圖4 RPA實施路線示意圖
以醫(yī)技科室自定義項目報表匯總為例,展示了基于RPA的該項自動化工作流程圖。
圖5 醫(yī)技科室自定義項目報表匯總自動化流程圖
經(jīng)測算,該RPA機器人流程可為醫(yī)院節(jié)省約24人日/年的工作量。
中山六院于2020年起應用該技術,在醫(yī)務、財務、運營等流程上完成了20余項工作流自動化改造,總計為醫(yī)院節(jié)省108人日/年,在降低成本、提高效率、減滅失誤、優(yōu)化工作效能方面取得了良好的效果。
該項目入選CHIMA 2021年醫(yī)院新興技術創(chuàng)新應用典型案例,并榮獲第五屆智慧醫(yī)療創(chuàng)新大賽廣東賽區(qū)三等獎,相關論文《RPA技術在醫(yī)院數(shù)據(jù)業(yè)務中的應用探析》榮獲“2021(16th)中國衛(wèi)生信息技術/健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)應用交流大會”優(yōu)秀論文。
機器人流程自動化技術在中山六院的數(shù)據(jù)處理工作流程中取得了良好的管理效益提升,得到了應用部門的肯定。本項目的成功實施,可以針對醫(yī)療機構(gòu)業(yè)務場景的需求共性,可以將本項目案例進一步形成功能標準化產(chǎn)品或解決方案,推廣到醫(yī)療行業(yè)同類用戶并解決其共有痛點及需求,帶來更大的社會效益。