We study the elective surgery planning problem in a hospital with operation rooms shared by elective and emergency patients. This problem can be split in two distinct phases. First, a subset of patients to be operated in the next planning period has to be selected, and the selected patients have to be assigned to a block and a tentative starting time. Then, in the online phase of the problem, a policy decides how to insert the emergency patients in the schedule and may cancel planned surgeries. The overall goal is to minimize the expectation of a cost function representing the assignment of patient to blocks, case cancellations, overtime, waiting time and idle time. We model the offline problem by a two-stage stochastic program, and show that the second-stage costs can be replaced by a convex piecewise linear surrogate model that can be computed in a preprocessing step. This results in a mixed integer program which can be solved in a short amount of time, even for very large instances of the problem. We also describe a greedy policy for the online phase of the problem, and analyze the performance of our approach by comparing it to either heuristic methods or approaches relying on sampling average approximation (SAA) on a large set of benchmarking instances. Our simulations indicate that our approach can reduce the expected costs by as much as 20% compared to heuristic methods and is able to solve problems with $1000$ patients in about one minute, while SAA-approaches fail to obtain near-optimal solutions within 30 minutes, already for $100$ patients.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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