Simulace vertikálního toku osob budovou nemocnice v Lausanne

Švýcarská univerzitní nemocnice v Lausanne, patřící dle Newsweek mezi 10 nejlepších nemocnicí světa, započala v roce 2019 projekt výstavby nové nemocniční budovy za účelem do ní centralizovat veškerou dětskou péči. V průběhu výstavby proběhla virtuální simulace vertikálního toku osob s cílem dosáhnout optimální organizace veřejných výtahů vedoucí k plynulému přesunu osob v rámci fungování veškerých služeb, oddělení a učeben rozprostřených v 11 patrech nově stavěné budovy. Termín otevření je plánován na rok 2024.

Jasný požadavek, omezené možnosti řešení

Počáteční architektonický návrh budovy počítal s instalací dvojice veřejných osobních výtahů a pěticí privátních výtahů lůžkových. V průběhu výstavby přišel požadavek na ověření vhodnosti navrženého rozložení výtahů z hlediska plynulého toku osob mezi poschodími, případně navržení vhodných organizačních úprav. Nutno dodat, že možnost dispozičních změn byla z důvodu již probíhající stavby omezená.

Porozumnění účelu budovy a jejího fungování

V době zadání projektu nebylo stále známé přesné rozdělení pracovišť napříč patry. Přesto se podařilo získat dostatek datových setů pro možnost modelování předpokládaného vertikálního toku osob budovou. V rámci simulace byly zohledněny vstupy a propojení nové budovy dětské péče s okolními nemocničními budovami - 6 těchto vstupů je na schématu níže znázorněno zeleným blokem.

Typologie osob pohybujících se budovou - uživatelé výtahu a jejich tok

Klíčový ukazatel výkonnosti (KPI)

Dle průzkumu mezi uživateli, nejdůležitějším časem užívání výtahu je doba od jeho zavolání po jeho příjezd a otevření kabinky. Z toho důvodu je zvolena doba čekání na výtah jako hlavní KPI v rámci prováděných simulací. Kvantifikace času čekání je následující:

Předpoklady simulace

Model pro simulaci je postaven na základě kvalifikovaných dat, analýz, odhadů a zkušeností. Naprogramovaný řídící systém simulace zohledňuje následující parametry:

• Volba kabiny dle funkce poschodí, směru jízdy a typologie uživatele
• Volba výtahu / schodů na základě hypotézy (cesta nahoru / dolů - počet pater a percentil)
• volba výtahu na základě aktivní fronty čekání
• započítání doprovodných osob

Identifikace možnosti nového výtahu

Na základě prvotního zkoumání a simulací bylo lokalizováno vhodné místo pro nový veřejný výtah. Jeho využití bude zohledněno v rámci 1 variačního scénáře, viz kapitola Volba scénářů pro simulaci.

Volba scénářů pro simulaci

Na základě možností budovy byly zvoleny 4 následující možné scénáře struktury výtahů pro použití veřejností:

1. Původní scénář => schodiště + 2 veřejné výtahy (1)(2) naprosti schodišti
2. Scénář 1 rozšířený o výtah umístěný v středu schodiště (12)
3. Scénář 2 rozšířený o lůžkové výtahy (8)(9) zpřístupněné pro personál
4. Scénář 2 rozšířený o 1 lůžkový výtah (8) / (9) provozovaný jako veřejný

Jak vypadají výsledky analýzy

• Z grafu vlevo, v průběhu dne existují 3 kritické časy s vysokou mírou čekání na výtah (více jak 2 minuty)
  • Mezi 7 - 8 ranní, způsobené příchodem zaměstnanců
  • V období poledne, způsobené přesuny o polední pauze
  • Mezi 5 - 6 večerní, způsobené odchodem zaměstnanců
• Z grafu vpravo, během polední pauzy (od 12 do 13 hodin):
  • 25% osob čeká na výtah méně než 30 sekund
  • 19% osob čeká na výtah 30 sekund až 1 minutu
  • 27% osob čeká na výtah 1 až 2 minuty
  • 29% osob čeká na výtah přes 2 minuty

Zahrnutí schodiště do hypotézy

Výsledné doby čekání na výtah z příkladu výše neuspokojují potřebu plynulého vertikálního přesunu osob budovou. Podívejme se, jak výsledné časy čekání ovlivní začlenění schodiště. Uvažujme hypotézu, kdy schodiště použije:

• 50% zaměstnanců přesunující se o 1 patro výše
• 75% zaměstnanců přesunující se o 1 patro níže
• 25% zaměstnanců přesunujících se o 2 patra níže

Graf výše uvádí, že začlenění uvedené hypotézy užívání schodiště má následující vliv na výsledné doby čekání na výtah:

• Do 30 sekund bude odbaveno 57% osob namísto 49%
• Od 30 sekund do 1 minuty bude odbaveno 21% osob namísto 20%
• V intervalu 1 až 2 minuty bude odbaveno 15% osob namísto 19%
• Přes 2 minuty bude muset čekat 7% osob namísto 12%

Srovnání výkonnosti scénářů

Při základním pohledu na jednotlivé scénáře z grafu výše vyplývá:

1. Přidání nového výtahu do prostoru schoddiště je nezbytné
2. Přidání nového výtahu do prostoru schoddiště plynulost toku zlepšuje, avšak nezaručuje
3. Umožnění personálu užívání lůžkové výtahy (8)(9) minimalizuje dobu čekání, jízdy výtahu i uražené vzdálenosti
4. Zpřístupnění výtahu (8) nebo (9) veřejnosti snižuje plynulost toku osob budovou

Graf výše znázorňuje zprůmněrované hodnoty doby čekání napříč výtahy. Vyobrazená data vychází z využití jednotlivých výtahů, znázorněných na grafu níže. V obou případech vychází nejektivněji scénář číslo 3. V daném případě téměř nedochází ke kumulaci osob čekajících na výtah více než 2 minuty. V případě scénáře 4 není možné stáhnout kritický čas čekání na konzultační straně budovy pod 11%.

Nejvytíženějším patrem z hlediska využití výtahu je dle simulace přízemí s v maximech 5 až 15 osobami čekajícími na výtah dle zvoleného scénáře.

V případě scénáře 3 se jedná v maximech o 5 osob u schodiště s výtahy (1)(2) a 11 osob na konzultační straně s výtahy (8)(9). Vizuální vyobrazení pro zběžnou vizuální kontrolu je následující:

Doba čekání na výtah dle typologie uživatelů

1. Přidání výtahu do prostoru schodiště (12) a současné povolení užívání lůžkových výtahů (8)(9) personálem snižuje časy čekání pro všechny typy uživatelů. Procento uživatelů čekajících více jak 30 sekund je v daném případě zhruba poloviční.
2. Umožnění využívání výtahu (8) nebo (9) veřejností navyšuje čekací doby na výtah pro personál a pacienty.

Účel simulace a její přínosy

Účelem simulace je přinést souhrn dat umožňujících dělat lepší rozhodnutí. V případě v článku popisované simulace šlo o:

• Demonstraci kritických situací
• Identifikaci úzkých míst
• Objevení scénářů vedoucích k minimalizaci času čekání na výtah
• Vyčíslení argumentů prododatečnou investici do výtahu v prostoru schodiště (12)
• Vytvoření modelu pro určování optimální strategie využití výtahů (veřejný / pro personál ...) pro aktuální stav, stejně jako stav po jakýchkoli budoucích změnách (přesun oddělení apod.)

Mimo výše uvedené, simulační model dále přinesl následující:

• Možnost rozhodovat se na základě dat namísto pocitů
• Kvantifikovaný a graficky znázorněný vertikální tok osob budovou - snadnější možnost předvídat potenciální problémy ptaním se na správné otázky
• Možnost testovat další předpoklady bez nutnosti zásahu do aktuálního stavu