Využití AI pro časování procedur

V době, kdy umělá inteligence (AI) ještě nebyla běžnou součástí komerčních aplikací, jsme začali vyvíjet vlastní algoritmy pro automatické sestavování optimálních rozpisů procedur. Dnes za nimi stojí více než 28 let vývoje, tisíce hodin ladění a zkušenosti z reálného provozu lázeňských zařízení.

Od roku 1998 využívá IS LBIS umělou inteligenci k časování lázeňských procedur. Patří tak mezi první systémy využívající AI pro tuto oblast. Nejde o generativní AI známou z chatbotů, ale o specializovanou AI určenou pro řešení složitých plánovacích a optimalizačních úloh.

Načasovat procedury není jen otázkou volných časů. Je potřeba současně zohlednit desítky pravidel – dostupnost terapeutů, kapacitu jednotlivých pracovišť, otevírací dobu, návaznost procedur, zakázané kombinace procedur, počet procedur denně, zdravotní omezení klientů i jejich individuální preference. U většího lázeňského zařízení existují až miliardy možných kombinací, které nelze rozumně vyzkoušet jednu po druhé. Zároveň je třeba brát v úvahu, že klienti přicházejí postupně v čase, a je nutné zajistit, aby kvalita rozpisu procedur byla u všech srovnatelná. Při plánování jednoho klienta je proto třeba brát ohled i na klienty, kteří přijdou později.

IS LBIS využívá dvě osvědčené metody umělé inteligence – Constraint Logic Programming (CLP), která omezuje množství možných řešení pouze na realizovatelné varianty, a genetické algoritmy (GA), které z nich vyhledávají nejvhodnější rozvrh. Díky této kombinaci dokáže řešit úlohy, které jsou pro běžné algoritmy prakticky neřešitelné.

Postupně se algoritmus použitý pro časování procedur (manuální, poloautomatické i automatické) vylepšuje. Významným milníkem byl rok 2015, kdy byl algoritmus kompletně přepracován. Přibyla podpora plánování pracovníků, nové optimalizační mechanismy a další funkce vycházející z praktických zkušeností lázeňských provozů. Od té doby IS LBIS každoročně dále rozvíjíme podle potřeb našich zákazníků.

Každý rok přibývaly nové požadavky lázní a rehabilitací, nové typy procedur, nové provozní situace i zkušenosti z praxe. Algoritmus se proto více než čtvrt století nepřetržitě vyvíjí a zdokonaluje. Dnes obsahuje stovky pravidel a optimalizačních mechanismů, které vznikaly na základě skutečných potřeb lázeňských provozů.

Jak funguje algoritmus automatického časování s využitím AI?

První krok

Prvním krokem je „chytrý filtr“. Ten okamžitě vyřadí všechny varianty, které nemohou fungovat. Například pokud je terapeut obsazený, procedura je mimo provozní dobu nebo by navazovala v nesprávném pořadí, takové řešení se vůbec dále nezvažuje. Díky tomu se obrovské množství možností zmenší jen na ty, které dávají smysl.

Tento krok je společný pro všechny typy časování procedur.

Druhý krok

Ve druhém kroku nastupuje genetický algoritmus, který je inspirován principy přírodní evoluce. Z vhodných variant vytváří mnoho návrhů rozvrhu, porovnává jejich kvalitu a postupně je vylepšuje. Nejlepší řešení mezi sebou „kombinuje“ a občas přidá drobnou změnu, podobně jako v přírodě vznikají nové vlastnosti potomků. Po několika generacích tak vznikne rozvrh, který co nejlépe využívá kapacity lázní a současně minimalizuje čekání klientů.

Výhodou tohoto přístupu je spojení přesnosti a efektivity. První část algoritmu zaručí, že se pracuje pouze s realizovatelnými variantami. Druhá část pak mezi nimi dokáže najít velmi kvalitní rozvrh během krátké doby, aniž by bylo nutné zkoušet všechny možné kombinace.

Jednoduše řečeno

Nejprve algoritmus odstraní všechny špatné možnosti a teprve potom hledá tu nejlepší. Díky tomu lze plánovat tisíce procedur rychle, spolehlivě a s maximálním využitím dostupných kapacit.

Závěr

Zatímco dnes mnoho firem začíná objevovat možnosti umělé inteligence, IS LBIS ji využívá v každodenním provozu lázní již téměř tři desetiletí. Díky kombinaci Constraint Logic Programming a genetických algoritmů dokáže vytvářet rozvrhy, jejichž ruční sestavení by trvalo celé hodiny nebo by bylo prakticky nemožné. Výsledkem je rychlejší časování, lepší využití kapacit a vyšší spokojenost klientů.

IS LBIS/4G nabízí lázním a rehabilitacím technologii, která je prověřená téměř třemi desetiletími praxe.

Používané technologie:

Constraint Logic Programming (CLP) – specializovaná oblast umělé inteligence určená pro řešení plánovacích a optimalizačních úloh. Více informací: https://en.wikipedia.org/wiki/Constraint_logic_programming

Genetic Algorithm (GA) – evoluční optimalizační algoritmus inspirovaný přírodní evolucí. Více informací: https://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_algorithm