CWI-promovendus laat ambulances op tijd rijden

De ambulances in Flevoland verkorten sinds 2016 hun aanrijtijd met behulp van software op basis van algoritmes. Bij dit zogenaamde 'dynamisch ambulance management' worden proactief berekeningen gemaakt, nog voor besloten wordt of een ambulance verplaatst moet worden. Softwarebedrijf Stokhos Emergency Mathematics ontwikkelt de ambulance-software van CWI-promovendus Thije van Barneveld nu verder en meldt dat meerdere ambulancediensten in binnen- en buitenland interesse hebben in de technologie.

De locatie van het hulpvoertuig op het moment van het ongeval is in hoge mate bepalend voor het al dan niet halen van de normtijd. CWI-promovendus Thije van Barneveld bespreekt in zijn proefschrift, dat als basis diende voor de ambulancesoftware, verschillende modellen en algoritmes voor het optimaliseren van de gebiedsdekking door middel van het uitvoeren van zogenaamde proactieve relocaties. Dit houdt in dat een of meerdere hulpvoertuigen tijdelijk een nieuwe positie krijgen. Dit is de kern van dynamisch ambulance management (DAM). De wiskundige: ‘Het grote voordeel van DAM is dat door het in real-time verplaatsen van voertuigen veel flexibeler kan worden geanticipeerd op toekomstige incidenten, waardoor de aanrijtijden kunnen worden gereduceerd en patiënten sneller geholpen kunnen worden.’

Boeteheuristiek

De wiskundige heeft in zijn promotieonderzoek ook aandacht besteed aan de nadelen van DAM. Een veelgehoord kritiekpunt is dat ambulances vaak proactief moeten verplaatsen, waardoor de werkdruk hoger wordt. In het onderzoek is met behulp van nieuwe algoritmen de afweging tussen het aantal relocaties en de prestatie met betrekking tot de aanrijtijden onderzocht en de zogenaamde ‘boeteheuristiek’ ontwikkeld.

Boeteheuristiek houdt in dat de aanbieder van de ambulancedienst een virtuele straf krijgt die hoger is naarmate de aanrijtijd langer is. Op basis van een door praktijkexperts uit het veld aangedragen boetefunctie wordt voor een grote hoeveelheid scenario’s onderzocht in welke mate restricties op het aantal ambulancerelocaties van invloed zijn op de prestatie. Deze verbetert al significant als slechts een paar relocaties worden uitgevoerd. Veelvuldige herpositionering kan er namelijk toe leiden dat de prestatie niet meer verbetert, of zelfs verslechtert. Van Barneveld beaamt dat er meerdere factoren zijn die invloed hebben op de  aanrijtijd van een ambulance. ‘De boeteheuristiek is in die zin ook nog niet af, en wordt daarom nog verder doorontwikkeld. Daarnaast bestaat het gevaar dat het meenemen van té veel factoren ertoe kan leiden dat de relocatiebeslissing niet meer snel genoeg berekend kan worden, terwijl het niet duidelijk is of het meenemen van deze factoren daadwerkelijk invloed heeft op de aanrijtijden.’

Online-offline algoritmes

De methoden die in het proefschrift zijn behandeld, zijn in te delen in twee categorieën: online en offline algoritmen. Het verschil tussen beide methoden is het moment waarop het rekenwerk om de locatie van de ambulance te bepalen gedaan wordt. Bij de online methode gebeurt dat op het moment dat de beslissing om het voertuig wel of niet te verplaatsen, genomen moet worden. Het is bij online methoden van belang dat men exact weet waar ambulances zich op dit moment bevinden, en wat hun status is: vrij, bezig met beantwoorden aan een oproep, behandeling op de plaats van het incident, vervoer van een patiënt of bezig bij het ziekenhuis. Ook is het van belang bij de online-methode dat een beslissing snel berekend kan worden. Immers, op het moment dat men wil herpositioneren, berekent het algoritme welke relocatie uitgevoerd moet worden. Aangezien men niet te lang kan wachten met het uitvoeren van een relocatie (anders kan de hele situatie alweer anders zijn), is een snelle berekening wenselijk. Dit is de grootste uitdaging in het gebruiken van een online methode.

Bij de offline methode wordt de meerderheid van de berekeningen voorafgaand aan het beslissingsmoment gedaan. Uit het onderzoek blijkt dat door het proactief reloceren van ambulances aanrijtijden verkort kunnen worden. Van Barneveld licht toe hoe een en ander in de praktijk werkt. ‘Elke werkplek in de meldkamer heeft een extra beeldscherm gekregen waarop met pijlen op een kaart van de regio staat aangegeven hoe ambulances zich proactief moeten herpositioneren. De relocatiemodules zijn geprogrammeerd in C++.’

Het onderzoek werd gefinancierd door Technologiestichting STW. Sinds kort valt dit onder het NWO-domein Toegepaste en Technische Wetenschappen (TTW). Het studie is uitgevoerd op het Centrum voor Wiskunde & Informatica, Vrije Universiteit Amsterdam en de Technische Universiteit Delft.

Spin-offbedrijven van CWI

Het oprichten van spin-offbedrijven zoals Stokhos Emergency Mathematics is een belangrijk instrument voor CWI om technologie en kennis te vermarkten. Stokhos is het 23ste spin-offbedrijf van CWI sinds de oprichting van computerbouwer Elektrologica in 1956.

Recente spin-offs zijn onder andere MonetDB Solutions (2013), Spinque (2010) en Vectorwise (2008, overgenomen door Actian in 2011). 

Het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) is sinds 1946 het nationale onderzoeksinstituut voor wiskunde en informatica. Het is gevestigd op het Amsterdam Science Park en is deel van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).