Vers un outil d`aide à la planification et à l

Vers un outil d’aide à la planification et à l’ordonnancement des
ressources dans les services de soins
A. JEBALI (1), P. LADET (2), A. HADJ ALOUANE(1).
(1) Département Génie Industriel, ENIT, Le Belvédère, BP 37
1002 Tunis-TUNISIE
Email : {aida.jebali,atidel.hadj}@enit.rnu.tn
(2) Laboratoire d’Automatique de Grenoble, ENSIEG, Rue de la Houille Blanche, BP 46
38402, Saint Martin d’Hères CEDEX - FRANCE
Email : [email protected]r
Résumé : Dans ce travail, nous abordons le problème de la planification et de l’ordonnancement des ressources dans les
services de soins. Nous proposons ici d’explorer une approche par processus de soins dans l’objectif de minimiser le délai
de séjour du patient dans l’hôpital ainsi que les coûts de sa prise en charge, et ce dans le respect de la qualité des soins. Cette
approche est particulièrement illustrée dans le cas de processus de soins passant par un service de chirurgie. Afin de tenir
compte des aspects aléatoires, l’une des caractéristiques importantes de l’environnement hospitalier, nous proposons de
traiter le problème de la planification et de l’ordonnancement des ressources suivant une structure hiérarchique qui porte sur
quatre niveaux décisionnels : la planification des admissions, la construction du programme opératoire sur l’horizon de T
jours, la construction du programme opératoire journalier et le pilotage temps-réel du bloc opératoire.
Mots-clés : aide à la décision, processus de soins, planification, affectation, ordonnancement, modélisation mathématique.
1. INTRODUCTION
Les établissements hospitaliers sont confrontés depuis les
deux dernières décades à une mutation imposée par leur
tutelle et leurs usagers. Cette mutation devrait les
conduire à mettre en place une organisation plus
efficiente et les forcer à aller vers une gestion beaucoup
plus objective et rigoureuse des ressources. L’objectif est
d’apporter au secteur de santé, qui induit des coûts très
importants, des gains significatifs en termes d’efficacité
et de productivité tout en veillant à l’amélioration de la
qualité des soins. Cette mutation rappelle la situation des
systèmes industriels au début des années 80 lorsque ces
systèmes ont été confrontés à de nouvelles situations
économiques et environnementales, à la suite de la
hausse des matières premières et de la prise de
conscience de la dégradation de l’environnement.
Depuis, ces systèmes industriels sont allés vers une
gestion beaucoup plus objective et rigoureuse des
ressources.
Désormais, l’expérience acquise au niveau de l’entreprise
industrielle pourrait être réinvestie et adaptée aux
systèmes hospitaliers. En effet, une analogie entre ces
deux systèmes peut toujours apparaître. Par exemple,
nous avons noté qu’une « bonne » classification des
patients peut rapprocher système de production de soins
et système de production de biens. Mais, dans ce
transfert, il ne faut pas perdre de vue la présence
d’éléments humains forts dans le cas des services de
soins : une spécificité principale dans la production de
soins. Cette spécificité est à l’origine de la complexité
des systèmes de soins et de leur environnement aléatoire.
Le système de production de soins est confronté à des
problèmes aussi bien en phase de conception qu’en phase
de fonctionnement et qui sont principalement relatifs au
dimensionnement des différents services, à l’agencement
des ressources matérielles, à la prévision de la charge du
système, à l’étude du fonctionnement afin de détecter
d’éventuelles anomalies ou dysfonctionnements, à
l’amélioration de l’efficacité afin d’augmenter la qualité
des services rendus : meilleure utilisation des ressources,
diminution des temps de séjour, à l’étude de nouvelles
politiques de gestion et de nouveaux modes
d’organisation, à l’analyse de la réactivité du système
face à une augmentation imprévue de sa charge. Nous
nous intéressons ici particulièrement au problème de la
planification et de l’ordonnancement des ressources dans
les systèmes de soins.
Ce papier est structuré en deux grandes parties. Dans la
première partie, nous présentons le problème de la
planification et de l’ordonnancement des ressources dans
les services de soins. Dans la deuxième partie, nous
décrivons l’approche que nous proposons pour traiter ce
problème.

2. PROBLEMATIQUE ET APPROCHE
PROPOSEE
Le problème de la planification et de l’ordonnancement
des ressources dans les systèmes hospitaliers est d’une
grande importance dans un contexte de raréfaction des
ressources, de croissance de la demande de soins, de plus
en plus variée et exigente, et d’incitation au contrôle des
dépenses de santé ainsi qu’à l’amélioration de l’efficacité
et de la productivité du secteur hospitalier. Ainsi, le
milieu hospitalier montre de plus en plus un besoin de
disposer d’outils d’aide à la planification, à l’affectation
et à l’ordonnancement de ses ressources.
Ce problème avec ses diverses variantes a fait l’objet de
nombreuses recherches ces dernières années donnant
naissance à une littérature abondante dans le domaine.
Cette revue de la littérature nous a permise de recenser
les approches et les méthodes qui ont été adoptées pour
traiter quelques aspects du problème de la planification et
de l’ordonnancement de ressources dans les systèmes de
production de soins. Nous avons vu ainsi que celles-ci
reposent sur des concepts, des modèles et des techniques
issus de la littérature sur le problème de la planification
et de l’ordonnancement de ressources dans les systèmes
de production de biens [Jebali, 2004].
Par ailleurs, l’état de l’art fait apparaître que les modèles
utilisés sont majoritairement des modèles mathématiques
et des modèles de simulation.
D’un autre côté, nous avons noté l’utilisation
prépondérante d’une approche de gestion centrée sur une
ressource, considérée comme ressource critique du
système de soins. La planification du patient dépend de la
disponibilité de cette ressource. Les ressources souvent
évoquées comme ressources critiques du système
hospitalier sont les lits d’hospitalisation, les lits de
réanimation, le bloc opératoire et les infirmiers. Quelques
auteurs reconnaissent une partie de ces ressources comme
ressources critique du système de soins [Kusters et Groot,
1996] ; mais dans la planification, ils les ont traitées
d’une façon indépendante qui ne tient pas compte du
processus de prise en charge global du patient.
Toutefois, les objectifs de la planification et de
l’affectation prévisionnelles ne sont pas atteints dès lors
qu’il existe des ressources critiques qui n’ont pas été
prises en compte. Le patient est donc obligé d’attendre la
disponibilité des ressources critiques qui n’ont pas été
considérées pour pouvoir être pris en charge. Il sera ainsi
contraint parfois de passer plusieurs jours dans l’hôpital
dans l’attente de soins ou d’examens pour lesquels ces
ressources ne sont pas disponibles.
L’alternative que nous proposons consiste à utiliser une
approche de gestion centrée sur le processus de soins que
doit suivre le patient dans l’objectif de minimiser son
délai de séjour dans l’hôpital et les coûts des soins offerts
dans le respect de la qualité du service rendu. Une telle
approche nous semble pertinente dans le cas des systèmes
de soins pour lesquels l’attente des patients hospitalisés
pour certains soins est remarquablement importante. Par
ailleurs, un jour de plus à l’hôpital génère une
augmentation des coûts de l’hospitalisation et influe
négativement sur la santé (risque d’infections
nosocomiales, état psychologique du patient….).
Par ailleurs, une approche de gestion centrée sur le
processus de soins que doit suivre le patient offre une
meilleure vision du système de soins et permet de mieux
atteindre les objectifs de la planification et de
l’ordonnancement prévisionnels. Cependant, elle est
difficile à mettre en œuvre étant donnée la complexité du
problème de la planification et de l’affectation lorsque
nous considérons toutes les ressources critiques utilisées
dans le processus de soins.
Une telle approche nous semble pertinente, notamment
dans le cas de systèmes de soins où l’attente des patients
hospitalisés pour certains soins est particulièrement
importante. Par ailleurs, un jour de séjour de plus à
l’hôpital génère une augmentation des coûts
d’hospitalisation et influe négativement sur la santé du
patient (risque d’infections nosocomiales, état
psychologique du patient….).
Vu la grande variété des processus de prises en charge
qu’on peut rencontrer dans un système hospitalier, nous
avons opté pour l’étude d’un processus de soins bien
particulier : un processus de soins passant par un service
de chirurgie. En effet, ce type de processus représente
une bonne partie des cas d’hospitalisation. Le coût que
représente le bloc opératoire et les attentes importantes
qu’il génère justifient également ce choix.
Afin de faire face aux aléas venant perturber le système
de production de soins, nous avons proposé d’adopter un
processus dynamique de décision qui s’illustre à travers
une structure hiérarchique englobant les quatre niveaux
décisionnels suivants :
- Une planification des admissions : elle doit fixer les
dates d’hospitalisation des patients pour une
intervention chirurgicale. L’horizon de planification
est de quelques mois (il dépend du système de soins
considéré ainsi que des pathologies traitées).
- Une construction du programme opératoire sur
l’horizon de T jours : il s’agit de fixer les
interventions à réaliser durant chaque jour de
l’horizon considéré ainsi que les ressources qui
seraient employées. La planification des admissions
fournit au patient une date d’hospitalisation qui risque
de ne pas être très fiable à cause de la possibilité

d’occurrence de différentes perturbations dans le bloc
opératoire (arrivée d’urgence, annulations,
complications, une mauvaise estimation des temps
opératoires …). Nous proposons ainsi d’adopter un
processus de confirmation de la date d’hospitalisation
au patient dès construction du programme opératoire
sur l’horizon de T jours.
- Une construction du programme opératoire journalier
: l’objectif est de mettre à jour le programme
opératoire établi sur l’horizon de T jours en intégrant
les différents aléas qui ont pu avoir lieu dans le
système de soins tel que le report d’interventions à
cause de prise en compte de cas urgents.
- Un pilotage temp-réel du bloc opératoire : il s’agit
d’orienter la décision du responsable du bloc
opératoire lorsqu’un aléa se produit.
3. DESCRIPTION DE L’APPROCHE PROPOSEE
a) Une approche centrée sur le processus de soins
Une approche centrée sur le processus de soins part d’une
analyse des différentes étapes et activités composant ce
processus. Une étape du processus est un enchaînement
d’activités de soins ayant lieu dans un même service de
soins. Chaque activité utilise des ressources aussi bien
humaines que matérielles. Certaines de ces ressources sont
critiques.
Nous proposons de représenter le processus de soins de la
manière suivante :
- Une vue globale montrant la logique d’enchaînement des
activités du processus.
- Une vue « ressources » détaillant l’utilisation des
ressources critiques dans le processus de soins.
- Vue globale d’un processus de soins passant par
la chirurgie
Après consultation chirurgicale et anesthésique basée sur
un diagnostic préopératoire complet, la décision d’opérer
un patient est prise. Dans ce cas, le processus de soins qui
inclut l’acte chirurgical débute avec la date
d’hospitalisation (voir l’organigramme donné par la figure
1). Dans ce cas de processus de soins, nous admettons une
hospitalisation d’une journée avant intervention.
- Vue « Ressources » d’un processus de soins
passant par la chirurgie
Selon le système de production de soins considéré, les
ressources critiques dans un processus de soins incluant
un acte chirurgical doivent être identifiées. Dans notre
cas, un processus de soins incluant un acte chirurgical
suppose que trois ressources critiques soient
considérées : les lits d’hospitalisation, les lits de
réanimation et le bloc opératoire.
Nous supposons que le nombre d’infirmiers, d’aides-
soignants et de médecins est bien dimensionné par rapport
au nombre de lits d’hospitalisation et de réanimation.
Toutefois, si le nombre d’infirmiers ou de médecins est
insuffisant par rapport au nombre de lits d’hospitalisation
ou de réanimation, il faut les considérer comme ressources
critiques et les intégrer dans la vue « ressources » du
processus ou ne considérer que le nombre de lits pour
Réalisation
intervention
Réalisation
intervention
Sortie
Patient
Sortie
Patient
Suivi patient dans le service
d’hospitalisation
Hospitalisation 1 jour
avant intervention
Hospitalisation 1 jour
avant intervention
Besoin en
soins intensifs ? Suivi patient dans l’unité
de soins intensifs
Suivi patient dans l’unité
de soins intensifs
Oui
Non
Figure 1 : Vue globale d’un processus de soins passant par la chirurgie

lesquels tous les soins infirmiers et médicaux sont garantis
pour tout patient admis.
Le bloc opératoire comporte des salles d’opération et une
salle de soins post-interventionnelle équipée de lits de
réveil. Néanmoins, l’ouverture du bloc opératoire n’est
conditionnée que par l’ouverture des salles d’opération.
L’ouverture d’une salle d’opération durant une journée est
autorisée par la disponibilité de toutes les ressources
humaines et matérielles nécessaires à l’activité
chirurgicale.
Dans la figure 2, nous avons représenté la vue
« ressources » d’un processus de soins comportant une
étape chirurgicale sous forme d’un diagramme de Gantt.
DSi représente la durée de séjour prévue pour le patient i.
DIi représente la durée prévue comme durée d’utilisation
de la salle opératoire par le patient i.
DRi représente la durée de séjour prévue en réanimation
pour le patient i (si la prise en charge du patient i ne
prévoit pas un séjour en réanimation, DRi=0).
Pour un patient i donné, venu en consultation et pour
lequel une décision d’intervention chirurgicale a été
concertée, les trois données, DSi, DIi et DRi sont estimées
à partir de son diagnostic préopératoire.
b) Planification des admissions
Dès que chirurgien et médecin anesthésiste/réanimateur
se prononcent sur la nécessité d’une intervention
chirurgicale, une date d’hospitalisation doit être fournie
au patient. Il existe deux pratiques concernant la
communication d’une date d’hospitalisation au patient :
- le patient est enregistré dans une liste d’attente, une
date lui sera communiquée dès que possible [Kusters
et Groot, 1996] [Haas, 1984],
- une date sera fournie au patient dès lors qu’une
hospitalisation s’avère nécessaire [Guinet et
Chaabane, 2003a] [Dexter et al., 1999a].
Nous considérons ici de près le cas où une date sera
fournie au patient dès lors qu’une hospitalisation s’avère
nécessaire. Néanmoins, cette pratique ne peut être mise
en œuvre sans disposer d’outils et de méthodes
permettant de fournir au patient une date
d’hospitalisation en un temps réduit. Pour cela, nous
avons proposé un algorithme de recherche de date
d’hospitalisation fondé sur une approche d’insertion qui
tient compte de la disponibilité résiduelle des ressources
critiques intervenant dans le processus de soins que doit
suivre le patient. Nous avons montré que cet algorithme
permet de déterminer une date d’hospitalisation en un
temps réduit ; mais cette date n’est pas nécessairement
optimale.
Afin d’améliorer la fiabilité de la date d’hospitalisation
communiquée au patient en fin de consultation, nous
avons proposé de mettre à jour périodiquement (par
exemple chaque jour avant le début des consultations) la
matrice de disponibilité résiduelle. L’objectif de cette
mise à jour est de prendre en compte les aléas qui ont pu
avoir lieu.
Par ailleurs, nous avons considéré que ce système de
soins favorise l’admission de patients urgents. Ainsi, il
arrive de retarder la prise en charge de patients
programmés afin de rendre possible la prise en charge de
patients venant en urgence. Dans un processus de soins
comportant une étape chirurgicale, retarder une prise en
charge consiste par exemple à reporter des interventions
chirurgicales programmées dans la journée pour une
journée ultérieure ou à retarder la date d’hospitalisation
d’un patient non urgent fournie en fin de consultation,
tant que celle-ci n’a pas encore été confirmée. Ainsi,
nous avons préconisé la mise en place d’un processus de
confirmation des dates d’hospitalisation fournies en fin
de consultation à partir de la construction du programme
opératoire sur l’horizon de T jours.
Toutefois, afin d’éviter au maximum l’occurrence de ce
type de situations indésirables, nous avons proposé de
faire appel à deux potentiels de flexibilité : (1) laisser
une réserve de capacité comme marge de manœuvre au
niveau de la planification des admissions ; (2) faire appel
aux heures supplémentaires d’ouverture du bloc
DSi-DRi-1
DRi
Lit d’hospitalisation
Bloc opératoire
Lit en réanimation
DIi
1 jour
DSi
Figure 2 : Vue « ressources » d’un processus de soins passant par la chirurgie

opératoire permises par la législation au niveau de la
construction du programme opératoire journalier.
c) Construction du programme opératoire sur
l’horizon de T jours
Il s’agit de fixer les interventions à réaliser durant
chaque jour de l’horizon considéré ainsi que les
ressources qui seront employées. La planification des
interventions et la confirmation des admissions sont deux
décisions dépendantes puisqu’un patient est hospitalisé
un jour avant le jour de son intervention. Ainsi, le
processus de confirmation des admissions repose sur une
planification des interventions qui tient compte du
processus de soins que doit suivre le patient. Ce
processus de confirmation suppose une organisation
assurant la prise de contact avec le patient quelques jours
avant la date d’hospitalisation qui lui sera confirmée afin
de lui donner le temps de se préparer. Désormais, une
date d’hospitalisation confirmée est une date « gelée ».
Cependant, la planification des interventions, en cas de
nécessité, peut être remise en cause par d’éventuelles
replanifications.
Nous avons proposé une formulation mathématique du
problème de la planification des interventions sur
l’horizon de 8 jours en tant que programme linéaire
mixte. Nous soulignons ici que le choix de l’horizon ne
restreint pas le champ d’application du processus de
confirmation des admissions proposé vu que l’horizon
n’est qu’un paramètre du problème, qu’il faut ajuster aux
besoins du système de soins en question. Les temps de
résolution du modèle de planification des interventions
peuvent être importants. Pour remédier à cela, nous
avons développé une approche heuristique, fondée sur le
principe de décomposition, qui permet de planifier les
interventions d’une façon séquentielle de jour en jour.
d) Construction du programme opératoire
journalier
La construction du programme opératoire journalier
comporte deux objectifs : (1) mettre à jour le programme
opératoire établi sur l’horizon de T jours en intégrant les
différents aléas qui ont pu avoir lieu dans le système de
soins tel que le report d’interventions à cause
d’admissions de patients venant en urgence ; (2) préciser
l’ordre de réalisation des interventions en considérant les
ressources critiques utilisées dans le processus
opératoire.
Ainsi, nous avons proposé une construction du
programme opératoire journalier en deux étapes :
- Une étape d’affectation des interventions aux salles
d’opération : cette étape permet de fixer les
interventions à réaliser durant la journée concernée
en minimisant l’attente des patients et en maximisant
l’exploitation du bloc opératoire. L’affectation
permet donc de sélectionner, parmi les patients
hospitalisés et prêts à être opérés, ceux dont
l’intervention fera partie du programme opératoire.
L’étape d’affectation n’a pas lieu d’être s’il n’arrive
pas de report ou d’annulation d’interventions du
programme opératoire. Ce problème d’affectation a
été modélisé sous forme d’un programme linéaire
mixte.
- Une étape d’ordonnancement des interventions : cette
étape permet de définir de façon plus précise le
programme opératoire. L’objectif est d’établir un
ordonnancement des interventions à réaliser qui
minimise le dépassement des heures régulières
d’ouverture du bloc opératoire. Nous avons abordé
ici les deux approches d’ordonnancement : (1) un
ordonnancement centré sur les salles d’opération ; (2)
un ordonnancement centré sur l’ensemble « salles
d’opération-SSPI ».
Nous avons considéré deux stratégies d’affectation des
interventions aux salles d’opération. La première
stratégie considère qu’un chirurgien opère dans la même
salle d’opération durant une journée. La deuxième
stratégie considère qu’un chirurgien peut opérer sur
plusieurs salles d’opération durant une journée.
L’expérimentation a montré que la stratégie 2 est plus
performante que la stratégie 1. Le nombre moyen
d’interventions réalisées par jour et le taux moyen
d’occupation de l’ensemble des salles d’opération sont
moins importants dans le cas de la stratégie 1. Toutefois,
le coût moyen engendré par l’affectation des
interventions ainsi que la durée moyenne d’utilisation des
salles d’opération, en minutes, en dehors de la durée
régulière d’ouverture sont moins importants dans le cas
de la stratégie 2. Par exemple, les coûts engendrés par la
décision d’affectation augmentent de 10% dans le cas où
chaque chirurgien opère dans la même salle d’opération
durant la journée (stratégie 1).
L’objectif de l’ordonnancement des interventions est
d’aller vers une meilleure utilisation des ressources
critiques du bloc opératoire et ce, en minimisant le
dépassement des heures régulières d’ouverture des salles
d’opération.
L’ordonnancement des interventions centré sur les salles
d’opération s’identifie à un problème d’ordonnancement
sur « machines parallèles ». Les « machines » sont les m1
salles d’opération. Ce problème, dans le cas où un
chirurgien peut opérer sur plusieurs salles durant une
journée, a été modélisé sous forme d’un programme
linéaire mixte. L’expérimentation de ce modèle a donné
des temps de résolution réduits (pour les 25 exemples
considérés, une solution optimale a été trouvée en un
temps largement inférieur à une heure).