Research paper: Conception d`un modèle modulaire d

Arnauld HANSET, Nadine MESKENS, Olivier ROUX
Louvain School of Management & UCL Mons, Belgique
{nadine.meskens,olivier.roux}@uclouvain-mons.be
David DUVIVIER
Laboratoire d’Informatique du Littoral - Université du Littoral Côte d’Opale, Calais, France
david.duvi[email protected]v-littoral.fr
La littérature ne manque pas d‘articles traitant de problèmes présentant la
complexité de la gestion d’un bloc opératoire, aussi bien en termes de
dimensionnement que de planification et d’ordonnancement. Tous ces problèmes
ont leurs spécificités, leurs contraintes, leurs variables de décision, leurs méthodes
de résolution. Il faut cependant constater que d’une part, peu d’auteurs ont pris en
compte les contraintes concernant les ressources matérielles et humaines. D’autre
part, rares sont ceux qui appliquent leur méthode à des cas réels. Nous présentons
la synthèse d’une sélection d’articles de la dernière décennie concernant le
domaine de la planification et de l’ordonnancement du bloc opératoire et prenant
en compte des contraintes de ressources. Nous situons nos travaux par rapport à ces
publications et présentons nos perspectives de recherche.
Mots clés : planification, ordonnancement, bloc opératoire, ressources auxiliaires.
Introduction
La gestion d’un bloc opératoire est complexe
et représente un poste de dépenses important.
Ce qui s’explique, entre autres, par la diffi-
culté à réduire son coût de fonctionnement.
En effet, celui-ci fait appel à une multitude de
ressources humaines et matérielles, renouve-
lables ou non (une ressource renouvelable est
une ressource qui, une fois utilisée, est à nou-
veau disponible). La limitation des ressources
renouvelables introduit donc la notion d’en-
chaînement des tâches utilisant la même res-
source. Une ressource non-renouvelable est
une ressource qui, une fois consommée,
n’existe plus. Dans les deux cas, on veillera à
en disposer suffisamment pour le laps de
temps concerné ; pour ne pas ralentir le sys-
tème ou définitivement le bloquer. Les problè-
mes actuels auxquels sont confrontés les ges-
tionnaires de blocs opératoires sont multiples.
Ils peuvent toutefois être catégorisés selon
l’horizon de temps qu’ils recouvrent : à long,
moyen ou court terme. Le dimensionnement
d’un bloc opératoire ainsi que la construction
d’un plan directeur d’allocation des plages
horaires relèvent de décisions à long terme. La
planification des interventions sur une
semaine concerne les problèmes à moyen
terme tandis que l’ordonnancement des opé-
rations dans la journée concerne les problè-
mes à court terme. Bon nombre d’auteurs
tentent de résoudre ces deux derniers problè-
mes successivement pour un contexte donné
en émettant des hypothèses plus ou moins res-
Logistique & Management
Vol. 19 – N°2, 2011 29
Conception d’un modèle modulaire
d’ordonnancement du bloc opératoire
avec prise en compte des contraintes liées
aux ressources humaines et matérielles
29
Vol19_N2_2011.prn
Vol19_N2_2011.VP
jeudi 19 janvier 2012 13:14:22
Profil couleur : DØsactivØ
Composite 150 lpp 45 degrØs

trictives sur les ressources renouvelables ou
non renouvelables. Il est intéressant de rele-
ver, dans la littérature, les spécificités de cha-
cun des problèmes rencontrés et de mettre en
exergue les différences, afin de mettre en pers-
pective les domaines de recherche que nous
envisageons d’investiguer.
Cet article est structuré en cinq parties. La pre-
mière positionne la problématique dans son
contexte. La seconde présente l’état de l’art
des différents problèmes de dimensionne-
ment, de planification et d’ordonnancement
dans lesquels ont été pris en compte des con-
traintes concernant des ressources matérielles
et humaines. Nous exposons ensuite notre
recherche qui a pour but de cibler ces problè-
mes-types en les intégrant dans une modélisa-
tion modulaire en fonction de ceux-ci. Enfin,
nous concluons en présentant notre recherche
et les possibilités qui nous semblent intéres-
santes d’explorer et de valider en vue de leurs
exploitations.
Présentation du problème
Dans un bloc opératoire, le patient peut suivre
différents parcours (ou itinéraires ou trajectoi-
res) cliniques. A chaque parcours sont asso-
ciées les ressources nécessaires. La trajectoire
la plus courante est constituée de la séquence
suivante : lit du patient, salle d’induction
éventuelle, salle d’opération, salle de réveil,
lit du patient (Jebali et al. 2006). Toutefois, il
faut remarquer, qu’à tout moment un patient
peut provenir des soins intensifs pour
rejoindre soit la salle d’induction, soit une
salle d’opération. De la même manière, un
patient peut quitter la salle d’opération ou la
salle de réveil pour rejoindre l’unité de soins
intensifs.
Les processus opératoires se décomposent en
trois phases :
1. La phase préopératoire durant laquelle le
patient subit des consultations chirurgica-
les et anesthésiques. Elle s’étend de la
prise en charge du patient jusqu’au jour de
l’intervention.
2. La phase per-opératoire proprement dite
qui s’étend de la préparation psychique du
patient, avant l’intervention, jusqu’à ce
qu’il se réveille et quitte la salle de réveil.
Cette phase a lieu le jour de l’intervention.
Le patient est d’abord anesthésié et trans-
féré par les brancardiers à la salle d’opéra-
tion où une équipe chirurgicale va
l’opérer. Après l’intervention chirurgi-
cale, il est transféré en salle de réveil et y
reste jusqu’au moment où l’anesthésiste
autorise le transfert dans son service
d’hospitalisation ou dans le secteur de
soins intensifs et de réanimation. Cette
phase est la partie la plus importante du
processus opératoire.
3. La phase post-opératoire : après son ré-
veil, le patient est soit transféré vers son
service d’hospitalisation, soit conduit vers
les soins intensifs et de réanimation. Cette
phase recouvre l’ensemble des soins né-
cessaires suite à l’intervention.
Toutes ces étapes nécessitent des ressources
matérielles et humaines. Chaque ressource
prise en compte dans un modèle de gestion de
bloc opératoire entraîne un accroissement de sa
complexité. C’est pourquoi la majeure partie
des problèmes décrits dans la littérature se
focalise sur un aspect de la problématique et
pose certaines hypothèses conduisant à réduire
la complexité du problème. Certaines contrain-
tes sur les ressources sont liées au fait que les
ressources n’existent qu’en nombre ou en
capacité limités : durée d’ouverture des salles
d’opération, disponibilité des chirurgiens, des
anesthésistes, des infirmières, disponibilité des
équipements chirurgicaux, disponibilité des
lits de réanimation, des lits de réveil, nombre
de lits de réveil. D’autres contraintes sont rela-
tives aux compétences des ressources comme
la polyvalence des salles d’opération, la quali-
fication du personnel. De la même manière que
les salles d’opération peuvent être dédiées à
certains types de chirurgie, le personnel médi-
cal peut lui aussi être spécialisé. Le gestion-
naire du bloc opératoire tente donc
d’harmoniser ses ressources et de rendre poly-
valent ses effectifs pour une optimisation du
bloc opératoire. Par optimisation, nous enten-
dons donner à celui-ci les meilleures condi-
tions d’utilisation, de fonctionnement et de
rendement. L’optimisation passe donc par une
meilleure utilisation des ressources matérielles
et humaines, mais celle-ci n’est rien sans un
objectif précis. L’objectif de l’optimisation est
ici de créer un planning ou/et un ordonnance-
ment dit « optimal ». On entend par là que l’on
recherche à se rapprocher de valeurs idéales
fixées pour un ensemble de mesures de perfor-
mance prédéfinies. L’optimisation du bloc
opératoire est principalement traduite en ter-
mes de coûts (coûts d’ouvertures de salle, de
fonctionnement, de personnel, de matériel,
d’heures supplémentaires…) (Macario,
(2007) ; Lamiri et al. (2008) ; Hans et al.
(2008) ; Denton et al. (2007)) ou d’une fonc-
tion objectif qui agrège plusieurs indicateurs
de performance (temps d’attente, temps inter-
Logistique & Management
30 Vol. 19 – N°2, 2011
30
Vol19_N2_2011.prn
Vol19_N2_2011.VP
jeudi 19 janvier 2012 13:14:23
Profil couleur : DØsactivØ
Composite 150 lpp 45 degrØs

médiaire, temps de retards, temps en heures
supplémentaires…) (Denton et al. 2007). Sou-
vent, les indicateurs de temps peuvent être tra-
duits en termes de coût s’il est possible
d’identifier les dépenses intervenant lors de ces
laps de temps. C’est pourquoi les heures sup-
plémentaires et leurs coûts associés sont sou-
vent pris en compte dans les indicateurs de
performance. L’objectif omniprésent est bien
évidemment l’amélioration de la qualité des
soins (y-compris la sécurité des patients et la
satisfaction des patients (Testi et al. (2009) ;
Van Oostrum et al. (2008)). La satisfaction
patient étant de type qualitatif, il faut des outils
pour effectuer l’évaluation, tel le « scoring »
pour mesurer le ressenti, des intervenants ou
des observateurs, exprimé au travers de ques-
tionnaires (Christian et al. 2006).
Outre les contraintes de ressources, la gestion
du bloc opératoire est rendue d’autant plus dif-
ficile du fait d’aléas (Hammami, 2007) qui
viennent perturber le planning établi, telles que
les modifications de dernières minutes appor-
tées par les chirurgiens (Denton et al. 2007), les
complications liées à l’état du patient, l’arrivée
d’urgences (Hans et al. (2008) ; Lamiri et al.
(2008) ; Denton et al. (2007)), les pannes ou le
manque de matériel. Ces aléas affectent les
durées des activités et perturbent donc le plan-
ning de la journée, la trajectoire du patient
(Augusto, 2007), le nombre d’interventions
effectuées et la durée de l’intervention
elle-même.
En fonction des ressources disponibles et des
aléas, nous aurons des problèmes de taille et
d’horizon de temps différents. La programma-
tion opératoire est composée de deux sous-pro-
blèmes séquentiels (Magerlein et Martin,
1978):
1. La planification qui consiste à affecter une
date d’opération aux patients dans l’ave-
nir.
2. L’ordonnancement qui consiste à détermi-
ner l’ordre des interventions dans un bloc
opératoire pour une journée.
Dans le cadre de ce travail, nous focalisons
principalement notre synthèse sur les recher-
ches des dix dernières années qui tiennent
compte des ressources humaines et matériel-
les dans l’ordonnancement et la planification
des opérations au bloc opératoire.
Revue de la littérature
Les problèmes que rencontre le gestionnaire
du bloc peuvent être scindés en plusieurs
niveaux distincts. Ces niveaux correspondent
à des horizons de temps allant du plus loin-
tain : à long terme (architecture, réingénierie,
dimensionnement) au plus proche : à court
terme (ordonnancement journalier des opéra-
tions) en passant par le moyen terme (planifi-
cation des opérations, de la charge de
personnel, des ressources matérielles).
Une revue de la littérature récente réalisée par
Cardoen et al. (2008) décrit, pour chaque
article traitant de planification et d’ordonnan-
cement des interventions dans le bloc opéra-
toire, son caractère : urgent ou non,
ambulatoire ou non ; les mesures de perfor-
mance (le temps d’attente, report de patient,
utilisation, makespan, valeurs financières…),
type et niveau de décisions concernés, type
d’analyses utilisées (problème d’optimisa-
tion, problème de décision, analyse de scéna-
rii…), type de contraintes, les solutions
techniques envisagées et sur quelles données
celles-ci ont été appliquées.
Pour notre part, nous avons synthétisé les arti-
cles traitant du dimensionnement du bloc, de
la planification et d’ordonnancement des
interventions, en nous intéressant particuliè-
rement à faire ressortir la méthodologie
employée et la prise en compte ou non des
contraintes de ressources matérielles et
humaines dont la criticité s’est révélée impor-
tante au cours de nos différentes visites dans
les hôpitaux belges.
Pour ce faire, nous commençons par les tra-
vaux de recherche qui se préoccupent du
dimensionnement des ressources matérielles
et humaines puis nous présentons ceux qui
concernent de la planification et de
l’ordonnancement.
Dimensionnement
Avant toutes autres choses, il faut s’intéresser
à l’architecture physique du plateau
médico-technique (Trilling, 2006). Lors de la
construction d’un nouveau bloc-opératoire, le
dimensionnement de celui-ci doit être calculé
pour répondre aux besoins présents et futurs.
Quelques auteurs se sont penchés sur les fac-
teurs à prendre en considération pour envisa-
ger un tel projet. C’est dans cette optique que
les ressources humaines et matérielles sont
envisagées dans cet article pour pouvoir
répondre à la question : quels sont les besoins
actuels et futurs en ressources du bloc
opératoire de l’hôpital ?
Marcon (2004) fait état de la modélisation, du
dimensionnement à long terme, de la simula-
tion de flux et de simulation à événements dis-
Logistique & Management
Vol. 19 – N°2, 2011 31
31
Vol19_N2_2011.prn
Vol19_N2_2011.VP
jeudi 19 janvier 2012 13:14:23
Profil couleur : DØsactivØ
Composite 150 lpp 45 degrØs

Logistique & Management
32 Vol. 19 – N°2, 2011
crets pour approcher une modélisation des
besoins. Le même auteur (Marcon, 2003) pro-
pose une méthodologie en plusieurs étapes
qui permet de découpler les problèmes (déter-
mination du nombre de salles, de lits de réveil,
circulation du flux de patients, nombre de
brancardiers) et de clarifier les manques et
surplus de certaines ressources. Par la suite,
l’auteur s’associe à Besombes et al. (2007)
pour définir une approche de restructuration
d’un bloc opératoire en partenariat avec les
acteurs de l’hôpital. Leur approche est cons-
tituée de cinq phases allant de la modélisation
jusqu’à l’implantation en passant par une
phase de diagnostic des points forts de l’orga-
nisation, une phase de conception du nouveau
système et une (ou plusieurs) phase de valida-
tion du modèle.
Dussauchoy et al. (2003) constatent au moyen
d’une simulation à événements discrets que
l’occupation de la salle de réveil dépend prin-
cipalement de la charge, mais aussi de l’or-
donnancement des interventions. Ils ont testé
plusieurs règles d’ordonnancement pour éva-
luer l’impact de celui-ci sur le nombre de sal-
les et de lits de réveil. Le dimensionnement de
ces salles (bloc opératoire et salle de réveil)
dépend donc de la politique de l’hôpital quant
aux règles appliquées pour l’ordonnancement
des opérations. Une règle mise en exergue par
l’auteur est celle qui donne priorité aux lon-
gues interventions.
Reymondon et al. (2005, 2006, 2008), Pellet
et al. (2009) s’intéressent au dimensionne-
ment du parc des plateaux médicaux stériles.
Ces plateaux sont conditionnés de manière
unitaire ou multiple (moins coûteux). Leur
trajet (cyclique) démarre de la salle de stoc-
kage, puis passe par le bloc opératoire, la salle
de chirurgie, puis la stérilisation, pour revenir
à leur point de départ. Un nombre limité de
plateaux peut constituer un goulot d’étrangle-
ment au bon déroulement du programme opé-
ratoire. Les auteurs ont développé un outil
pour déterminer combien de conditionne-
ments multiples et unitaires doivent circuler
pour couvrir les besoins journaliers et qui
minimise le coût lié au conditionnement.
La plupart des hypothèses simplificatrices
pour la construction d’un programme opéra-
toire repose sur le fait que les services
connexes aux blocs opératoires sont bien
dimensionnés (Hammami, 2007). Cela a pour
conséquence que de nombreuses recherches
ne prennent pas en compte les ressources
matérielles telles que les salles de surveillance
post-interventionnelle, les soins intensifs ou
le parc de plateaux médico-stériles.
Programmation du bloc opératoire
Trois types de planification existent dans la
littérature. La planification « par bloc »
(« block scheduling »), où les chirurgiens sont
affectés à une période temps pour opérer leur
patient. La planification dite « ouverte »
(« open scheduling ») où les opérations sont
ordonnancées sans tenir compte de fenêtres
de temps. Les chirurgiens peuvent dès lors ne
pas opérer continuellement au cours d’une
matinée par exemple. La planification dite
« d’ordonnancement par bloc » (« modified
block scheduling ») est un processus d’ajuste-
ment en deux étapes qui permet d’augmenter
l’occupation des fenêtres de temps déter-
minée à une première étape en rajoutant des
opérations d’autres services dans un second
temps.
Plan Directeur d’Allocation (PDA)
De plus en plus de centres hospitaliers définis-
sent un plan directeur d’allocation (PDA). Un
PDA est une planification par plage horaire de
l’activité des chirurgiens. Il est issu de l’acti-
vité réelle de chaque spécialité, voire de
chaque chirurgien. Une fois établi, celui-ci est
revu plus ou moins régulièrement (annuelle-
ment bien souvent) selon les établissements.
Pour les aider dans cette tâche de construction
d’un PDA optimal, des recherches ont été
menées. Citons entre autres (Dexter et al.
1999 a, b) ; (Blake et Carter 2002) ; (Blake et
al. 2002). Ces recherches se basent sur l’his-
torique de l’activité du bloc opératoire pour
concevoir le PDA. Van Houdenhoven et al.
(2007) vont plus loin et utilisent leur PDA
dans l’optique de diminuer les pics d’occupa-
tion en soins intensifs.
Wachtel et Dexter (2008) nous donnent dix
raisons pour ne pas se fier uniquement à l’acti-
vité du bloc opératoire pour l’élaboration du
PDA à moyen terme. Les raisons avancées
sont les suivantes : 1° les pourcentages d’acti-
vité peuvent être artificiellement gonflés, 2°
les estimations d’activité ne sont pas adéqua-
tes pour les chirurgiens isolés, 3° les sous-spé-
cialités avec des durées opératoires plus
longues auront de faibles taux d’activité, 4°
une activité optimale diffère de spécialité en
spécialité, 5° les efforts pour augmenter l’acti-
vité du bloc ne va pas de pair avec la crois-
sance de certaines spécialités, 6° l’activité est
faiblement corrélée avec les temps d’attente
des patients, 7° une augmentation de l’activité
à son niveau maximum peut réduire les reve-
32
Vol19_N2_2011.prn
Vol19_N2_2011.VP
jeudi 19 janvier 2012 13:14:23
Profil couleur : DØsactivØ
Composite 150 lpp 45 degrØs

Logistique & Management
Vol. 19 – N°2, 2011 33
nus de l’hôpital, 8° l’activité n’indique pas le
potentiel pour de futures expansions, 9° l’acti-
vité est faiblement corrélée avec la marge de
rétribution, 10° l’activité est faiblement cor-
rélée avec les coûts variables. D’un autre côté,
Faiz et al. (2008) se placent du côté du service
national de la santé et confirment que le taux
d’utilisation de l’activité du bloc est un bon
indicateur du nombre de patients admis et
opérés en chirurgie, de plus ils confirment le
point deux ci-dessus de Wachtel et Dexter
(2008).
Kharraja et al. (2004, 2006) proposent de
construire un plan directeur d’allocation pour
planifier des chirurgiens dans des plages
horaires de deux manières différentes : d’une
part en considérant les chirurgiens individuel-
lement, et d’autre part par équipe chirurgicale
(« Modified block scheduling »). Ils considè-
rent aussi le type d’opération (orthopédie, car-
diologie…) qui doit être effectuée.
L’ordonnancement des interventions au sein
d’un bloc est laissé au libre arbitre du/des chi-
rurgien(s) du bloc de temps. Les auteurs décri-
vent finalement une manière de réattribuer les
blocs de temps non utilisés pour équilibrer la
sous-utilisation de ceux-ci.
Hammami et al. (2007) proposent un modèle
de programme opératoire « par bloc » qui
prend en compte les aléas pour construire un
programme robuste. Pour avoir un degré de
flexibilité suffisant, ils agissent à deux
niveaux, à moyen et court terme. A moyen
terme, il s’agit de construire des plages horai-
res avec un processus d’ajustement. Deux
objectifs sont alors considérés, minimiser les
heures d’ouverture des salles et minimiser le
nombre de groupes de travail. A court terme, il
reste à affecter les interventions aux plages
horaires. Trois algorithmes sont proposés : 1)
formation de groupes de chirurgiens, 2) cons-
truction du plan directeur d’allocation (PDA),
3) affectation des interventions au PDA.
Planification et ordonnancement des inter-
ventions
Les ressources les plus souvent prises en
compte dans les problèmes de planification et
d’ordonnancement concernent le nombre et la
disponibilité des chirurgiens et des salles d’o-
pération. Les programmes opératoires propo-
sés tiennent compte des plages horaires
attribuées aux chirurgiens (ou à leur(s) spécia-
lité(s)), si elles existent, ainsi que du nombre
d’interventions quotidiennes autorisées pour
chaque chirurgien. (Dexter et al. 2002) ; (Fei
et al. 2007, 2008, 2009).
Guinet et Chaabane (2003) étudient le pro-
blème de planification d’interventions dans
les différentes salles d’opération suivant un
horizon de temps limité sans prendre en
compte de ressources matérielles secondaires
(lits de réveil, brancardiers (Chaabane et al.,
2004) …). La charge de travail du personnel
est limitée par une hypothèse qui fixe les heu-
res de travail quotidiennes. Une période
d’hospitalisation est attribuée à chaque
patient par un secrétariat médical suivant les
agendas des patients et des chirurgiens, les
disponibilités des lits d’hospitalisation et des
salles d’opération. Si la date d’hospitalisation
pour l’intervention doit être déterminée lors
du rendez-vous chirurgical il n’y a donc pas de
problème de planification et cette date sera
établie par la loi du « premier arrivé, premier
servi ». Sinon le problème devient un pro-
blème d’affectation généralisée (Guinet et
Chaabane, 2003). En regard de ces périodes
d’hospitalisation, il s’agit donc de déterminer
une à deux semaines à l’avance, selon la dis-
ponibilité des salles d’opération, l’affectation
de chacune des interventions en tenant
compte de la charge de chaque chirurgien
(nombre d’interventions limité par chirurgien
et anesthésiste). Le temps a été discrétisé pour
ne plus avoir que huit plages d’une heure et
quatre plages de dépassement supplémentai-
res autorisées. Dans ce dernier cas, les auteurs
résolvent heuristiquement le problème de pla-
nification à l’aide d’une extension de la
Méthode Hongroise en intégrant la disponibi-
lité des chirurgiens, des salles d’opération et
des lits d’hospitalisation.
Nous nous rendons compte par cet exemple
que la procédure de planification du bloc opé-
ratoire (planification des dates d’interven-
tions) dépend fortement de la procédure de
planification des dates d’hospitalisation et
vice-versa. C’est pourquoi, dans la pratique,
une programmation par bloc permet au chirur-
gien d’avoir un squelette de planning pour
déterminer les jours dont il dispose et propo-
ser des dates d’interventions aux patients en
cabinet consultatif.
Kharraja et al. (2005) étudient le problème
d’affectation des patients en salles d’opéra-
tion et ensuite le problème de programmation
de ces patients au sein de chaque salle d’opé-
ration. Ils étudient deux types de flux patients,
celui qui va en salle de réveil et celui qui va en
soins intensifs sans passer par la salle de
réveil. Ils déterminent des blocs dans lesquels
chaque chirurgien aura ses opérations. Ils
résolvent le problème par un programme
linéaire en nombres entiers et évaluent leurs
33
Vol19_N2_2011.prn
Vol19_N2_2011.VP
jeudi 19 janvier 2012 13:14:23
Profil couleur : DØsactivØ
Composite 150 lpp 45 degrØs