Air pollution and meteorological drivers of hospital medical consumables demand: a hybrid forecasting approach for inventory optimization

अस्पताल विशाल और जटिल पारिस्थितिकी तंत्र होते हैं जहाँ लोगों का प्रवाह और आपूर्ति का प्रवाह एक-दूसरे के साथ पूर्ण तालमेल में होना चाहिए। जब कोई रोगी अचानक बीमारी के साथ आता है, तो अस्पताल को तुरंत सही उपकरणों की आवश्यकता होती है। लेकिन उन उपकरणों की आवश्यकता कब होगी, इसका सटीक अनुमान लगाना एक कठिन पहेली है, विशेष रूप से क्योंकि चिकित्सा आपूर्ति की मांग न केवल रोगियों की संख्या से संचालित होती है, बल्कि अस्पताल की दीवारों के बाहर की दुनिया से भी प्रभावित होती है। हम जो हवा में सांस लेते हैं और जिस मौसम का अनुभव करते हैं, वह चिकित्सा देखभाल चाहने वाले लोगों की संख्या को सूक्ष्म रूप से, और कभी-कभी नाटकीय रूप से बदल सकता है। वर्षों से, अस्पताल प्रशासक अपनी इन्वेंट्री ऑर्डर करने के लिए पिछले महीनों के सरल अनुमानों पर भरोसा करते रहे हैं, एक ऐसी विधि जो अक्सर या तो महत्वपूर्ण वस्तुओं की कमी का कारण बनती है या महंगी आपूर्ति को अलमारियों पर बिना उपयोग के पड़े रहने देती है। क्या आकाश और स्वयं हवा का उपयोग इन आवश्यकताओं की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है, यह प्रश्न अस्पताल के लॉजिस्टिक्स के संदर्भ में काफी हद तक अनछुआ रहा है।

बीजिंग में एयर फोर्स मेडिकल सेंटर के शोधकर्ताओं की एक टीम ने दो बहुत ही अलग प्रकार की चिकित्सा आपूर्ति: इंटरवेंशनल गाइडवायर्स (interventional guidewires) और विसंक्रमण आपूर्ति (disinfection supplies) को देखकर इस संबंध की जांच करने का निर्णय लिया। गाइडवायर्स पतले, लचीले उपकरण हैं जिनका उपयोग डॉक्टर जटिल प्रक्रियाओं के दौरान रक्त वाहिकाओं में नेविगेट करने के लिए करते हैं; वे महंगे, उच्च-मूल्य वाली वस्तुएं हैं जिनका उपयोग आमतौर पर नियोजित सर्जरी में किया जाता है। दूसरी ओर, विसंफेक्शन आपूर्ति वे रोजमर्रा की सामग्रियां हैं जिनका उपयोग उपकरणों और कमरों को साफ करने और कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है; वे कम लागत वाली हैं लेकिन जब संक्रमण का खतरा बढ़ता है, तो उनकी खपत बहुत बड़ी और अप्रत्याशित मात्रा में होती है। शोधकर्ताओं ने जनवरी 2023 से जुलाई 2025 तक की अवधि में प्रतिदिन उपयोग किए गए प्रत्येक आइटम के रिकॉर्ड एकत्र किए। उन्होंने इस डेटा को मौसम और वायु गुणवत्ता के विस्तृत रिकॉर्ड के साथ जोड़ा, जिसमें तापमान, हवा की गति और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड तथा पार्टिकुलेट मैटर जैसे विभिन्न प्रदूषकों के स्तर शामिल थे। उनका लक्ष्य यह देखना था कि क्या पर्यावरण यह स्पष्ट कर सकता है कि अस्पताल ने किसी दिए गए दिन इन वस्तुओं का अधिक या कम उपयोग क्यों किया, और इन आवश्यकताओं को वर्तमान विधियों की तुलना में अधिक सटीक रूप से भविष्यवाणी करने के लिए एक प्रणाली बनाना।

शोधकर्ताओं ने पाया कि ये दो प्रकार की आपूर्ति पूरी तरह से अलग तरह से व्यवहार करती हैं। गाइडवायर्स की मांग उल्लेखनीय रूप से स्थिर और अनुमानित थी, जो एक निरंतर लय का पालन करती थी जो अस्पताल की निर्धारित सर्जरी को दर्शाती थी। इसके विपरीत, विसंक्रमण आपूर्ति का उपयोग अराजक और अस्थिर था, जो दिन-प्रतिदिन बहुत अधिक बदलता था। औसतन, अस्पताल प्रतिदिन लगभग 15.6 गाइडवायर्स का उपयोग करता था, जिसमें उच्चतम एकल-दिवसीय उपयोग 49 यूनिट तक पहुंच गया था। इन तारों पर खर्च की गई राशि महत्वपूर्ण थी, जो औसतन प्रतिदिन 10,000 युआन से अधिक थी। हालांकि, विसंक्रमण आपूर्ति का उपयोग बहुत अधिक अनियमित था, जिसका औसत प्रतिदिन 165.2 यूनिट था लेकिन दैनिक शिखर 3,400 यूनिट तक उछल सकता था। औसत और शिखर के बीच यह बड़ा अंतर सुझाव देता है कि जबकि गाइडवायर्स का उपयोग एक सुसंगत, नियोजित तरीके से किया जाता था, विसंक्रमण आपूर्ति संक्रमण के प्रकोप या अस्पताल के प्रोटोकॉल में अचानक बदलाव के कारण होने वाली अचानक, बड़े पैमाने की घटनाओं के अधीन थी।

जब टीम ने देखा कि पर्यावरण इन आपूर्तिओं को कैसे प्रभावित करता है, तो परिणाम चौंकाने वाले थे। गाइडवायर्स के लिए, हवा की गुणवत्ता और मौसम का लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ा; भारी प्रदूषण वाले दिनों में भी, इन सर्जिकल उपकरणों का उपयोग 2 प्रतिशत से भी कम कम हुआ। इसने पुष्टि की कि नियोजित सर्जरी मौसम से आसानी से बाधित नहीं होती हैं। हालांकि, कहानी विसंक्रमण आपूर्ति के लिए पूरी तरह से अलग थी। खराब वायु गुणवत्ता वाले दिनों में, अस्पताल इन वस्तुओं का काफी कम उपयोग करता था, जिसमें 10 प्रतिशत से अधिक की गिरावट देखी गई। यह विरोधाभासी निष्कर्ष बताता है कि जब हवा खराब होती है, तो लोग शायद घर पर रहते हैं, या अस्पताल की प्रक्रियाएं विलंबित हो सकती हैं, जिससे कीटाणुशोधन की आवश्यकता में अस्थायी कमी आती है। शोधकर्ताओं ने दर्जनों पर्यावरणीय कारकों को छांटने और प्रत्येक आपूर्ति प्रकार के लिए विशिष्ट चालकों की पहचान करने के लिए LASSO नामक एक सांख्यिकीय उपकरण का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि विसंक्रमण आपूर्ति के लिए एयर क्वालिटी इंडेक्स और हवा की गति सहित पांच कारक प्रमुख थे, जबकि तापमान और वर्षा सहित आठ कारकों ने गाइडवायर्स को प्रभावित किया।

इन अंतर्दृष्टि को एक व्यावहारिक उपकरण में बदलने के लिए, शोधकर्ताओं ने भविष्य की मांग का पूर्वानुमान लगाने के लिए कई कंप्यूटर मॉडल बनाए। उन्होंने एक मानक टाइम-सीरीज मॉडल, मौसमी पैटर्न को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया एक नया मॉडल, और एक हाइब्रिड मॉडल जिसका परीक्षण किया गया जो दोनों की ताकत को जोड़ता है। गाइडवायर्स के लिए, हाइब्रिड मॉडल ने शानदार काम किया। इसने सफलतापूर्वक डेटा के नियमित, लयबद्ध पैटर्न को सीखा और उच्च सटीकता के साथ भविष्य के उपयोग की भविष्यवाणी की, जिसने अन्य मॉडलों की तुलना में काफी बेहतर प्रदर्शन किया। यह पुराने मॉडलों की तुलना में एक ऐसे स्तर की सटीकता के साथ सर्जिकल गतिविधि के साप्ताहिक और मासिक चक्रों का अनुमान लगा सका जिसे वे नहीं पकड़ सकते थे। हालांकि, जब बात विसंक्रमण आपूर्ति की अराजक दुनिया की आई, तो परिणाम अधिक मामूली थे। हालांकि उन्नत मॉडलों ने बुनियादी मॉडल की तुलना में त्रुटि दर को लगभग 30 प्रतिशत कम कर दिया, फिर भी वे मांग के चरम उछाल की भविष्यवाणी करने में संघर्ष करते रहे। इन सामग्रियों के लिए डेटा अचानक आने वाले झटकों से इतना प्रभावित था कि इतिहास पर आधारित कोई भी गणितीय सूत्र उन्हें पूरी तरह से पूर्व foreseen नहीं कर सकता था।

अध्ययन ने यह भी उजागर किया कि पर्यावरण के प्रभाव समय के साथ कैसे प्रकट होते हैं। यह ट्रैक करने वाली एक विधि का उपयोग करते हुए कि आज का एक्सपोजर अगले कुछ हफ्तों में परिणामों को कैसे प्रभावित करता है, उन्होंने पाया कि प्रदूषण और आपूर्ति उपयोग के बीच का संबंध तत्काल नहीं है। विसंक्रमण आपूर्ति के लिए, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड जैसे कुछ प्रदूषकों ने कुछ दिनों के भीतर एक मजबूत प्रभाव दिखाया, जबकि हवा की गति जैसे अन्य कारकों का प्रभाव हफ्तों तक बना रहा। गाइडवायर्स के लिए, अंतराल के पैटर्न अलग थे, जो मौसम के प्रति तत्काल प्रतिक्रिया के बजाय सर्जरी के लंबे नियोजन चक्रों को दर्शाते थे। शोधकर्ताओं ने यह भी जांचा कि कई प्रदूषक मिलकर कैसे काम करते हैं। उन्होंने पाया कि अच्छी वायु गुणवत्ता के दौरान, विभिन्न कारक प्रत्येक आपूर्ति की मांग पर हावी थे, लेकिन प्रदूषित दौर के दौरान, विसंक्रमण आपूर्ति के उपयोग में बदलाव के लिए नाइट्रोजन डाइऑक्साइड प्राथमिक चालक बन गया। यह सुझाव देता है कि व्यक्तिगत तत्वों के समान ही पर्यावरणीय कारकों का मिश्रण भी महत्वपूर्ण है।

अंततः, यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि सभी अस्पताल आपूर्ति के लिए एक ही रणनीति काम नहीं कर सकती। अध्ययन का सुझाव है कि अस्पतालों को इन दो श्रेणियों के साथ अलग तरह से व्यवहार करना चाहिए। गाइडवायर्स जैसी स्थिर, उच्च-मूल्य वाली वस्तुओं के लिए, पर्यावरणीय डेटा को शामिल करने वाले उन्नत पूर्वानुमान मॉडल इन्वेंट्री को अनुकूलित करने में मदद कर सकते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि महंगे उपकरण आवश्यकता पड़ने पर उपलब्ध हों और अतिरिक्त स्टॉक में बहुत अधिक पूंजी न फंसी रहे। हालांकि, विसंक्रमण आपूर्ति जैसी अस्थिर, कम लागत वाली वस्तुओं के लिए, केवल भविष्यवाणी मॉडल पर निर्भर रहना अपर्याप्त है। शोधकर्ता प्रस्तावित करते हैं कि अस्पतालों को इसके बजाय उन अप्रत्याशित उछाल को संभालने के लिए मजबूत आपातकालीन भंडार बनाने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए जिन्हें मॉडल नहीं पकड़ पाते हैं। यह समझने के से कि आकाश और हवा अलग-अलग उपकरणों के लिए अस्पताल को अलग-अलग तरीकों से प्रभावित करते हैं, प्रशासक 'एक ही आकार सबके लिए उपयुक्त' (one-size-fits-all) वाली इन्वेंट्री प्रबंधन से हटकर एक अधिक परिष्कृत, उत्तरदायी प्रणाली की ओर बढ़ सकते हैं जो रोगियों को सुरक्षित रखती है और आपूर्ति का प्रवाह बनाए रखती है।