Markov排队模型在医院管理中的应用

目的用科学的定量方法解决医院病人排队等候时间长的问题。方法以某医院门诊手术室外科活组织检查大夫的人数设置为例,运用Markov排队模型进行定量的分析和讨论。结果由计算得,增加一个医生后,病人到达即手术而无需等待的概率提高,排队等待手术的病人数下降。结论利用排队论的方法可以较好地解决医院服务系统中人员的安排配置问题,为医院管理提供可靠的决策依据,具有良好的指导意义。

高速公路匝道收费站全域动态网络负载排队模型

高速公路匝道收费站全域交织比例和换道次数较高,通常会产生小区域内的排队现象,给收费站带来拥堵压力.为实时量化匝道收费站全域的排队状况,提出1种匝道口-站前广场的车辆排队计算方法 .首先,分析匝道收费站不同区域内产生排队的影响因素,选择车辆在收费站的平均行驶时间、电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection,ETC)服务时间和人工半自动收费车道(Manual Toll Collection,MTC)服务时间作为收费站非拥堵自由流时间.其次,结合匝道的驶入率和收费站的驶出率,构建包括匝道出口、单类型收费车道和站前广场3个排队子系统的匝道收费站全域动态网络负载排队模型.然后,确定匝道收费站的排队阈值计算方法,并依据该阈值将收费站划分为非拥堵和拥堵两个状态,为收费站管理者提供预警信息.最后,通过实地交通调查数据以及仿真模拟数据对模型的有效性进行验证.研究结果表明:全域排队模型对于匝道口排队处于5辆车以内、站前广场的排队车辆在17辆车以内时的计算精度较高.当排队阈值大于0.85时收费站处于拥堵状态.

基于Markov模型的肺结节低剂量螺旋CT筛查卫生经济学评价

目的基于Markov模型评价肺结节低剂量螺旋CT(LDCT)筛查的卫生经济学。方法利用2021年—2023年北京市某三甲医院的肺结节LDCT筛查数据和部分国外临床研究数据,采用成本效用分析方法,通过增量成本效用比(ICUR)确定优势筛查策略;使用R语言获得转移概率参数,利用TreeAge Pro 2011软件构建Markov模型。假设以我国10万名55岁及以上人群为肺结节筛查对象,模拟其疾病发展情况,并通过敏感性分析评价该模型的稳定性。结果成本效用分析显示,该模型经20次循环后,LDCT筛查策略的总成本为3543088618元,相较于不筛查策略的总成本增加了784130651元,额外获得了7996个质量调整生命年(QALY),每获得一个QALY需多花费98059.77元。采用WHO卫生经济学评价标准,LDCT筛查策略的ICUR大于1倍人均国内生产总值(GDP)但小于3倍人均GDP,为优势策略。敏感性分析显示,各变量在其敏感性分析范围内无论如何变化,都不会对ICUR产生较大影响,表明该模型具有较好的稳定性。结论在55岁及以上人群中开展每年一次肺结节LDCT筛查的ICUR小于3倍人均GDP,具有一定的经济学效用,该筛查策略有利于肺癌的“早发现、早诊断、早治疗”。

随机到达车辆信号交叉路口的Markov链排队模型

为了克服现有交叉口排队分析模型中车流到达均服从特定规律这一假定的局限性,用嵌入马尔科夫链技术建立了定周期信号交叉口车辆随机到达的Markov链排队模型,在Excel环境下嵌入LINGO软件,编写了相应的模型程序和用于验证模型的仿真模拟程序.算例表明：本文模型计算的平均排队长度与实际调查结果很接近,与随机模拟结果的误差为0.14%;在50%~65%分位范围内,用Markov链排队模型计算的排队长度与实际样本结果和随机模拟结果相同,在其他分位最大相对误差为3.85%.

基于最优化残差划分Markov修正的城市用电量预测模型

对湖州城市居民用电量进行预测过程中,历史用电量数据显示出较强的波动性与季节性,导致原始模型预测效果不理想,文章引入并改进Markov修正组合模型,将Markov修正残差划分部分改进为不同算子残差划分,并用来修正新陈代谢GM(1,1)、SARIMA、Holt-Winters、LSTM等原始模型。使用DC-Markov、MC-Markov、SC-Markov修正后的组合模型预测湖州市的未来月份城市居民用电数据。结果表明,文章提出的最优化残差划分Markov修正模型预测精度较原始模型有一定程度提高,DC-Markov-Holt-Winters模型在湖州市城市居民用电数据的预测上具有较高的精度。

医院门诊药房Markov链排队模型研究

随着国家医药卫生体制改革的推进,提高医疗卫生运行效率、服务水平和质量,成为医院改革的目标。对于医院中"常排队、排长队"的现象,特别是针对医院门诊就医最后一个环节门诊药房窗口,尝试利用医院信息化的数据与排队论相结合,研究适合于医院门诊药房的排队模型,探索医院该环节的工作效率与流程问题。

基于Markov模型的胰高血糖素样肽1受体激动剂联合二甲双胍治疗2型糖尿病药物经济学评价

目的 对胰高血糖素样肽1受体激动剂(GLP-1RA)联合二甲双胍治疗2型糖尿病(T2DM)进行经济学评价。方法 从我国卫生体系角度出发,基于7项GLP-1RA联合二甲双胍治疗T2DM的随机对照试验(RCT),构建二甲双胍单药或联合GLP-1RA治疗T2DM的Markov模型,模拟治疗期间T2DM无并发症、T2DM伴并发症以及死亡3种状态的动态变化。模型以质量调整生命年(QALYs)为健康产出指标、以3倍我国2023年人均国内生产总值(GDP)为意愿支付(WTP)阈值。模型循环周期设定为1年,共计模拟20年,采用Markov模型进行队列模拟,以增量成本-效用比(ICUR)为评价指标,从而获得每种治疗策略的长期成本、效用及其经济性。通过对成本、效用及贴现的敏感性分析,检验研究结果的稳定性。结果 与二甲双胍单药治疗相比,5种GLP-1RA类药物(利拉鲁肽、度拉糖肽、艾塞那肽、聚乙二醇洛塞那肽、司美格鲁肽)联合二甲双胍治疗方案的ICUR均小于3倍我国2023年人均GDP,增加的成本可接受。敏感性分析中各参数在设定的范围内变化,或将模拟时间延长至30年或50年,对研究结论无显著影响;概率敏感性分析结果表明,WTP阈值为3倍我国2023年人均GDP值(268 074元)时,二甲双胍联合司美格鲁肽0.5 mg方案具有成本-效用优势的概率最高,约为99.7%。结论 对于T2DM患者,相比于二甲双胍单药治疗,利拉鲁肽、度拉糖肽、艾塞那肽、聚乙二醇洛塞那肽、司美格鲁肽以说明书推荐剂量联合二甲双胍治疗方案均属于优势方案,具有经济性。

利用Markov模型研究Aβ突变体的构象转变过程

为抑制淀粉样β多肽(Aβ)从无规卷曲或α-螺旋转变为β-折叠结构,研究野生型Aβ及其数组突变体的构象变化,结合Markov模型与分子动力学模拟,对野生型、A4型和D7N型Aβ的构象变化过程进行研究,明确3种Aβ构象的转变路径.实验结果表明,野生型Aβ出现一个区域的β-折叠,A4型Aβ构象几乎无变化,而D7N型Aβ出现两个区域的β-折叠,说明D7N型突变体具有促β-折叠特性,该结果为阿尔兹海默症的治疗方法探索提供理论依据.

基于互Box-Cox变换和Markov链风速云模型的发电系统充裕度评估

为准确计及风速随机性和自相关性对风电并网系统充裕度的影响,建立基于互Box-Cox变换和Markov链的风速云模型,并将该模型与时序Monte Carlo模拟法结合,提出计及风速随机性和自相关性的风电并网系统充裕度评估方法。仿真结果表明,所提模型产生的仿真风速样本与实测风速样本具备相似的概率分布特性和自相关性,所提方法可较精确地评估风电并网系统充裕度及风电容量可信度。

通信网络中带有Markov故障流的MAP/M/∞排队模型

为了减少通信网络故障对系统排队指标和系统性能的影响,本文通过讨论通信网络中具有故障和数据包到达都为Markov流的MAP/M/∞排队模型,采用拟生灭过程的方法求得稳态时两个队列与系统的各项排队指标及重要的可靠性指标.另外,利用数值例子说明了系统的各个参数对系统各项排队指标及可靠性指标的影响.

长期护理保险需求成本评估与趋势预测——基于连续时间齐次Markov模型的分析

基于CHARLS数据库,本文采用连续时间齐次Markov过程描述老年人健康状况的变化过程,预测了我国2021—2049年失能老年人规模与长期护理保险成本趋势。研究结果表明:(1)轻度失能老年人健康状况改善的概率大于恶化的概率,而中度与重度失能老年人身体机能改善的可能性较小,健康状况恶化的可能性更大。(2) 2049年我国60岁及以上中度失能和重度失能老年人预计分别达到3 886万人和3 592万人。(3) 2049年长期护理保险潜在需求成本达3.7万亿元,有效需求成本超过1.4万亿元。两项成本均为2021年的10倍左右。(4) 2021—2049年间长期护理保险有效需求成本与潜在需求成本之间存在42%—78%的巨大差距。长期护理保险需求成本居高不下,需要加强基层公共卫生服务体系建设和医养结合服务供给,积极推进长期护理保险制度定型,并实施多元化的筹资策略。

基于位置相似性与Markov模型的移动轨迹预测算法

实时、准确的移动轨迹预测是移动端新兴业务发展的重要支撑。目前的移动轨迹预测大多采用Markov模型,但是Markov模型存在对历史轨迹信息利用不充分的问题。为此,论文提出了一种基于位置相似性与Markov模型的移动轨迹预测算法。首先,通过迭代网格划分方法实现原始轨迹数据的序列化;然后,根据用户当前轨迹位置找出历史轨迹集合中与之相似的历史轨迹;最后,由相似的历史轨迹建立转移概率矩阵,完成对用户未来区域的预测。在大规模数据集上的试验结果表明,相比于传统Markov模型,该方法的平均预测准确率提高了13.8%。

东北地区土地覆被格局变化模拟:基于CLUE-S和Markov-CA模型的对比分析

研究以遥感解译的东北地区2000年、2010年、2015年的土地覆被变化为基础,充分考虑自然和社会因素对土地覆被变化的影响,分别通过CLUE-S模型和Markov-CA模型对东北地区2015年和2030年土地覆被格局进行模拟,研究结果表明:通过与遥感解译的2015年实际土地覆被类型数据对比验证,CLUE-S模型和Markov-CA模型模拟结果的总体Kappa指数分别为0.9700和0.9649,结果表明2种模型的模拟结果较为理想,CLUE-S模型的模拟精度较Markov-CA模型更高。2015—2030年东北地区草地、耕地、湿地、其他用地和水体面积呈现下降趋势,林地、人工表面面积呈现增加趋势,人地关系越发紧张。东北地区作为生态环境相对脆弱的区域需警惕不可持续的土地覆被变化,需权衡生态保护、粮食增加与基础设施建设的用地需求和协调发展。

基于GM(1,1)-Markov模型的商品销售额预测

文章研究安踏公司的商品销售额的预测问题,依据商品销售额的灰色特征及随机性特点,将GM(1,1)模型与Markov链模型相结合,建立GM(1,1)-Markov耦合模型,应用该模型对安踏以半年为期的商品销售额进行实例预测。对GM(1,1)模型进行了精度检验,检验结果表明GM(1,1)有较高的预测精度。在此基础上引入Markov链进行预测值修正,其中,GM(1,1)模型预测的平均相对误差为7.67%,而通过Markov链模型进行优化后,GM(1,1)模型平均相对误差为3.71%。说明,经Markov链优化的GM(1,1)模型的预测精度优于GM(1,1)模型,更具实用性。

污染环境下具有Markov切换的随机食饵-捕食渔业模型及其最优收获

本文研究在污染环境中具有白噪声和Markov切换的随机食饵-捕食者渔业模型的最优收获策略.首先证明全局正解的存在唯一性,讨论种群灭绝和持久的阈值.通过构造适当的Lyapunov函数得到遍历平稳分布存在的充分条件.应用遍历方法研究模型的最优收获策略.最后,提供一些数值模拟来证明理论分析.分析表明, Markov切换可以抑制种群的灭绝,而白噪声强度和污染物浓度对最优收获策略有明显的负面影响.

改进CA-Markov模型的城市土地空间结构演变预测

城市土地空间结构演变预测需要大量的数据支持,现阶段预测手段存在预测精度不佳的问题,为此提出GIS技术下城市土地空间结构演变预测方法。通过GIS技术获取城市土地空间结构数据,并对其进行结构演变分析;通过人工神经网络模型、轮盘竞争机制和惯性系数对CA模型实行优化处理;将改进CA模型与Markov结构结合,建立改进CA-Markov模型,根据城市土地空间结构演变分析结果实现城市土地空间结构演变预测。实验结果表明,所提方法的城市土地空间结构演变预测精度更高,整体应用效果更好。

基于FLUS-Markov模型的玉溪市生态系统服务价值时空演变与预测

基于玉溪市2010年、2020年2期生态景观类型数据和粮食产量经济价值修正生态系统服务价值系数,分析玉溪市生态景观类型及生态系统服务价值分布特征,采用FLUS-Markov模型预测玉溪市2030年生态系统服务价值及其分布。结果表明,该模型预测结果的Kappa系数提高至0.8969,整体精度为0.9393,精度较高;2010—2020年玉溪市林地、草地的面积呈减少趋势,以林地、草地、水域为主的生态系统仍然面临威胁;2030年玉溪市生态系统服务价值为535.0471亿元,变化率为-0.1297%,玉溪市应加强对林地、草地的保护,加强退耕还林、退耕还草政策的实施,合理控制草地、林地向耕地的转化;2030年玉溪市生态系统服务价值依然表现为西部>中部>东部;2030年玉溪市各县市区生态系统服务价值贡献率由高到低依次为新平县、元江县、峨山县、易门县、华宁县、红塔区、江川区、澄江市、通海县。

基于CA-Markov模型的云南自由贸易试验区土地利用和景观格局时空演变分析及模拟预测

为探究云南自由贸易实验区土地利用和景观格局变化特征,协调经济发展和生态保护,促进土地资源高效可持续利用。本文通过Arc GIS 10.6、Fragstats 4.0、IDRISI 17.0以自贸区2010、2015、2020年三期遥感影像为数据源,研究分析其土地利用变化和景观格局时空演变特征,并利用CA-Markov模型,模拟预测2025年土地利用类型和景观格局。研究表明,(1)三个片区土地利用结构变化为建设用地增加,林地、耕地和未利用地减少,草地和水体基本保持不变。(2)在研究期前期,建设用地主要来源于林地和耕地,后期为未利用地,并加大对生态环境的保护力度。(3)在发展过程中,其整体景观破碎度逐渐降低,但连通性和集聚度逐渐加强,生物多样性减少;耕地、林地破碎化程度加重,聚集度和景观优势不断下降,并转换为建设用地;随着人类干扰因素不断增强,建设用地优势表现明显,聚集度高,区域景观自我调节能力增强,景观空间结构更加稳定。

基于Markov模型的三峡上游消落带土地利用变化预测

三峡水库蓄水后形成高程差30 m的消落带,以蓄满水位175 m为基准水平外扩150 m得到交错缓冲区。缓冲区土地利用情况较复杂,本研究通过研究库区上游缓冲区近20年土地利用的变化情况,分析前20年上游发展模式。通过马尔可夫函数来预测未来20年的土地利用变化可能,为上游区域未来规划发展方向提出建议。研究表明:(1)上游在发展过程中持续紧抓农业用地,可按目前的模式继续发展;(2)生态方面,森林、灌丛、草地等与生态环境相关的地类占比是有所提高的,目前发展政策是有利生态环境的,但由于水域面积增长导致裸岩增加,水土流失风险增加,需更加重视水土流失的防治;(3)经济发展与城镇化密切相关,城乡建设用地与道路占比不断上升,上游经济形势一片大好。综合来说,可按照2000~2020年的发展模式继续开发建设,但应在此基础上更加重视经济与环境的协同发展,尽量建设森林城市,通过工程护坡、生态护坡等技术来加强两岸土地的水土保持力度。

基于M/M/1/N/∞排队模型的低功耗输电铁塔组立监测系统

传统输电铁塔组立监测系统存在无效能耗的数据传输空闲状态,致使其续航时间难以满足实际工程需求。为此,本文基于将空闲时间段的传感器转为低功耗休眠状态的思想,提出了一种适用于输电铁塔组立监测系统数据传输的M/M/1/N/∞排队模型,推导了监测系统中数据传输的分布方程,通过求解监测数据等待队长与有效输入率的比值和确定对应的数据传输轮换次数,确定了各传感器的数据传输空闲时间,实现了将处于空闲时间段的传感器转为休眠状态的低功耗工作模式。据此方法,研制的输电铁塔组立监测系统在周宁~宁德500 kV线路工程6天的实际监测过程中共耗电24%,续航时间与传统方法相比提升了1.9倍,满足监测系统续航时间大于单基铁塔组立施工周期的工程需求。