本記事はGurobi.comに掲載されている下記の記事を日本語訳しています。

How POLYPOINT Creates Healthcare Schedules That Work for Everyone

ウィーンで開催されたGurobi Decision Intelligence Summitにおいて、POLYPOINT社は、病院と従業員双方のニーズを満たす、公平で透明性の高い医療従事者配置スケジュールを作成する方法について発表しました。

著者：Pamela Trevino

シフト勤務を管理するほとんどの雇用主は、勤務スケジュールの調整に苦労しています。特に医療従事者の人員配置は複雑な課題となっています。さらに、一般の診療所や外来クリニックは通常の営業時間で運営されていますが、病院や入院施設は年中無休、24時間体制の運営が必要です。

ここでは関係者それぞれに異なる勤務シフトの希望やニーズがあります。POLYPOINT は、スイス、ドイツ、および近隣諸国のたや病院や医療センターに人員管理および資源配分技術を提供するスイスのソフトウェア企業です。同社は、顧客の管理業務負担を軽減し、人員配分を最適化することで、最終的に患者の治療成績向上を目指しています。

ウィーンで開催された2025年Gurobi意思決定インテリジェンスサミット(Gurobi Decision Intelligence Summit)において、POLYPOINT社のソリューションアーキテクトであるラインハルト・ビュルギー氏は、同社がハイブリッド方式（つまり、Gurobiによる最適化と手動による調整を組み合わせた方式）を用いて、公平で透明性が高く、効果的な医療スタッフ配置スケジュールを作成する方法についてのセッションを主導しました。

医療従事者の勤務スケジュールにおける特有の課題

POLYPOINT導入以前は、医療機関の管理者は手作業で勤務スケジュールを作成していました。スタッフの希望は紙に、合意事項はExcelシートに記録されていました。効果的なスケジュール作成は、管理者が各スタッフやクリニックの特性を深く理解していることに依存していました。

スケジュール作成担当者は、多くの要素を考慮する必要があります。

最低限、最大限、最適な人員配置：各部署は、夜間、週末、祝日など不規則な時間帯でも質の高いケアを提供できるよう、最低限の人員配置基準を設けています。しかし、長期的に見ると、最低限の人員配置では従業員の燃え尽き症候群や患者ケアの質の低下につながる可能性があります。そのため、各部署は従業員と患者の健康を維持するために、最適な人員配置パターンも設定しています。

• 季節変動と需要の急増：クリニックでは、需要に予測可能な増減があり、それがシフトの必要性に影響を与える可能性があります。

• スキルの確保：特定の専門分野では、各シフトに、一部のスタッフしか持ち合わせていない、より高いレベルの資格や経験を持つ看護師、技師、または医師が必要となる場合があります。

• 規制および法的遵守：社内規定により、特定の条件下で従業員が特定のシフトで勤務したり、最低限の休暇を取得したりすることが義務付けられる場合があります。

• 堅牢性：スタッフは（病気などにより）急に欠勤の連絡を入れる可能性があり、スケジュールはこうした変更に対応できる柔軟性を備えている必要があります。

• スタッフの希望：週末、夜間、祝日に働くことを好む人はほとんどいませんが、これらのシフトでも必ず人員を確保する必要があります。各スタッフは、こうした「好ましくない」シフトにどのように貢献するかについて、それぞれ独自の希望を持っています。

• 透明性と公平性：無作為または不公平な勤務スケジュールほど、従業員の士気を急速に低下させるものはありません。従業員は、自分の希望が部署のニーズとどのようにバランスが取られたかを理解すべきであり、「良い」シフトも「悪い」シフトも公平に分配されるべきです。

部署の勤務スケジュール問題とは、1か月を通して全職員に勤務シフトと休日を割り当てる問題です。可能なスケジュールの数は天文学的に膨大ですが、単に数が多いことだけが問題解決を難しくしているわけではありません。問題となっているのは、複雑な制約条件（人員配置要件、必要なスキル、法的規則、公平性の目標など）が絡み合っているため、妥当な計算時間で数学的に証明された最適解を見つけることが事実上不可能になっている点です。

POLYPOINTは、最適な（しかしおそらく到達不可能な）スケジュールを追い求めるのではなく、実用的で主要な制約を満たすスケジュールを管理者が作成できるよう支援するGurobi搭載ツールを開発しました。このツールは2段階のシステムで動作します。

• 第1段階、勤務ブロック生成：勤務ブロックとは、間に休息日を挟まない連続した勤務シフトのことです。この段階では、モデルは従業員ごとに非常に多くの潜在的な勤務ブロックを生成します。その際、個々のブロックに適用されるすべての要素（例えば、ジェーンが連続勤務を3シフト以内とすることを希望していること、ジョンが夜勤を希望していること、ジュリアが水曜日を休みとすることを契約で合意していることなど）を考慮します。この膨大なセットは、従業員1人あたり最大50,000個の有効な勤務ブロックに絞り込まれ、さらに全従業員の合計が800,000個を超えないように再度絞り込まれます。

• 第2段階、ユニットスケジュール：フィルタリングされた作業ブロックは、ユニットの完全なスケジュールを作成する整数計画法に入力されます。このフェーズでは、複数の作業ブロックにまたがるすべての制約（人員配置要件、月間の公平性、休日配分など）を処理します。結果として得られるモデルは通常約80万個の変数を持ちますが、制約はわずか5,000～10,000個です。唯一の厳密な制約は、従業員が重複する作業ブロックを持つことができないことです。その他の制約はすべてソフトなもので、望ましいシフトと望ましくないシフトが公平に配分されるように、さまざまなペナルティが設定されています。

この2段階のアプローチにより、POLYPOINTの顧客は1時間以内に高品質なスケジュールを作成できるようになります。これは、従来の手作業によるアプローチに比べて大幅な改善です。従来の方法は、時間がかかり、品質と公平性を評価するのも困難でした。 POLYPOINT により、シフトプランナーの計画作業は、およそ3分の2削減されるケースも一般的です。

なぜある程度の手動計画を残すべきか

従業員の勤務スケジュールは、最適化の世界において特有の課題です。自動車メーカーが組立ラインを最適化する場合、ガスケットはセダン用かトラック用かといった好みを持ちません。しかし、人材は人間であり、従業員は自分のスケジュールを気にします。彼らの意見や認識は重要なのです。

そのため、POLYPOINTはハイブリッドモデルを採用しています。ビュルギー氏は聴衆に対し、「100％完璧な解決策は往々にして実現不可能であることを覚えておいてください。最良のアプローチは、多くの場合、自動計画と手動計画を組み合わせたハイブリッド方式です」と語った。

スタッフはモバイルアプリを通じて希望する勤務時間と勤務可能な時間帯を入力し、その後、2段階のモデルに基づいて最適なスケジュールが設計されます。ただし、最終的には管理者がインタラクティブな計画ボードを使用して、個々の状況や具体的なケースに対応するため、最終的なスケジュールを手動で調整します。

このハイブリッド方式は、職員の自主性と透明性へのニーズを尊重しつつ、管理者がスケジュールの膨大な複雑さをうまく処理できるよう支援しています。

人間の複雑さを人間らしく解決する

POLYPOINTは、不透明で複雑、かつ長年常態化していたビジネス上の課題を、シンプルなルーチンへと変革しました。スケジュール最適化特有の課題を認識することで、公平で透明性の高いプロセスを開発し、業界にとって高品質なスケジュールを実現しました。

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