Fairness aspects in personnel scheduling

In industries like health care, public transport or call centers a shift-based system ensures permanent availability of employees for covering needed services. The resource allocation problem – assigning employees to shifts – is known as personnel scheduling in literature and often aims at minimizing staffing costs. Working in shifts, though, impacts employees’ private lives which adds to the problem of increasing staff shortage in recent years. Therefore, more and more effort is spent on incorporating fairness into scheduling approaches in order to increase employees’ satisfaction. This paper presents a literature review of approaches for personnel scheduling considering fairness aspects. Since fairness is not a quantitative objective, but can be evaluated from different point of views, a large number of fairness measurements exists in the literature. Furthermore, perspective (group vs individual fairness) or time horizon (short-term vs long-term fairness) are often considered very differently. To conclude, we show that a uniform definition and approach for considering fairness in personnel scheduling is challenging and point out gaps for future research

Multi-mode resource-constrained project schedule problem: metaheuristic solution procedures and extensions

Operations research (OR) heeft als doel processen binnen organisaties te verbeteren of te optimaliseren met behulp van hiervoor ontwikkelde technieken en modellen. De discipline kende zijn oorsprong tijdens WOII, toen aan de hand van wiskundige modellen de logistieke bevoorrading van militair materiaal en goederen werd gepland. In de jaren na de oorlog ontwikkelde OR zich ten volle en tot op vandaag worden technieken en procedures ontwikkeld om complexe problemen in de bedrijfswereld, de maatschappij en de industrie te analyseren en te optimaliseren. Een van de onderzoeksdomeinen waarbinnen OR actief is, is project management. Project management kan omschreven worden als het geheel van kennis, vaardigheden, tools en technieken om een project te plannen, teneinde aan alle projecteisen te voldoen. Een project kan gedefinieerd worden als een tijdelijke inspanning met als doel het cre¨eren van een uniek product of een unieke service (PMBOK). De bouw van piramides in Egypte, de ontwikkeling van een iPhoneapplicatie, het schrijven van een doctoraat, de organisatie van een verkiezingscampagne of het bouwen van een huis, het zijn allen typische voorbeelden van projecten. De voorbije jaren is het belang van project management enorm toegenomen. Tientallen boeken over project management zijn verschenen en project software pakketten zijn ontwikkeld of uitgebreid met nieuwe planningsmogelijkheden. Bovendien zijn verschillende planningsproblemen reeds uitvoerig bestudeerd in de academische literatuur en zijn talloze exacte, heuristische of metaheuristische oplossingsmethodes voorgesteld. Een van die planningsproblemen is het zogenaamde ’multi-mode resourceconstrained project scheduling probleem’, waarbij getracht wordt een project in een zo kort mogelijke duurtijd te plannen, rekening houdend met de volgorderelaties tussen de verschillende activiteiten ´en met de beschikbare hernieuwbare en niet-hernieuwbare middelen. Voor elk van de activiteiten zijn er bovendien meerdere uitvoeringsmogelijkheden. Dit doctoraat is opgedeeld in twee delen. In een eerste deel worden drie metaheuristische oplossingsprocedures en een nieuwe dataset voorgesteld, terwijl in het tweede deel verschillende meer praktische concepten worden ge¨ıntroduceerd. Dit werk wordt afgesloten met een algemene conclusie en enkele suggesties voor verder onderzoek. Deel I van dit doctoraat start met een introductie van het multi-mode resourceconstrained project scheduling probleem en een overzicht van de beschikbare literatuur. Aan de hand van een voorbeeld worden enkele veelgebruikte termen in de project planning literatuur voorgesteld. Vervolgens worden drie oplossingsmethodes ontwikkeld: een genetisch algoritme (GA), een artificiel immune system algoritme (AIS) en een scatter search algoritme (SS). Het voorgestelde genetisch algoritme verschilt van andere genetische oplossingsmethodes aangezien het gebruik maakt van twee populaties, ´e´en met leftjustified schedules (waarbij alle activiteiten zo vroeg mogelijk gepland worden) en ´e´en met right-justified schedules (waarbij alle activiteiten zo laat mogelijk gepland worden). Het algoritme maakt ook gebruik van een generatieschema dat is uitgebreid met een methode die de gekozen mode van een activiteit tracht te optimaliseren door te kiezen voor de mode die resulteert in de laagst mogelijke eindtijd voor die activiteit. De artificial immune system procedure is gebaseerd op de principes van het menselijke immuun systeem. Wanneer ziektekiemen het menselijke lichaam binnendringen zullen de antigenen die in staat zijn om de ziektekiemen te bestrijden, zich vermenigvuldigen om op die manier zo snel mogelijk de ziekte te doen verdwijnen. Ditzelfde principe wordt toegepast in deze oplossingsmethode, die bovendien een procedure bevat om op een gecontroleerde manier de initi¨ele populatie te genereren. Deze procedure is gebaseerd op experimentele resultaten die een link aantonen tussen bepaalde karakteristieken van de gekozen modes en de uiteindelijke duurtijd van het project. Een laatste algoritme is een scatter search procedure. Deze procedure maakt gebruik van verschillende verbeteringsmethodes die elk aangepast zijn aan de specifieke karakteristieken van de verschillende hernieuwbare en niet-hernieuwbare middelen. De procedure wordt aan de hand van parameters die de beperktheid van de middelen aangeeft, gestuurd in de richting van de meest effici¨ente verbeteringsmethode en op die manier wordt een zo optimaal mogelijke oplossing gezocht. Elk van de voorgestelde procedures behaalde uitstekende resultaten op de bestaande benchmark datasets. Deze sets vertonen evenwel enkele beperkingen gezien de huidige evolutie in de ontwikkeling van metaheuristische oplossingsmethodes. Om die reden werd een nieuwe, verbeterde dataset ontwikkeld, die onderzoekers in staat moet stellen om hun oplossingen te vergelijken met andere procedures. Om een vergelijking te kunnen maken tussen alle bestaande oplossingsmethodes hebben we elk algoritme dat beschikbaar is in de literatuur gecodeerd en getest op de bestaande en nieuwe datasets. Door alle testen uit te voeren op eenzelfde computer en met eenzelfde stopcriterium zijn we in staat geweest een duidelijke en faire vergelijking te maken. Onze voorgestelde algoritmes performeren bovendien uitstekend. In het tweede deel van dit doctoraat worden een aantal uitbreidingen onder de loep genomen. Zo wordt in het eerste hoofdstuk van dit tweede deel de invloed nagegaan van het onderbreken van activiteiten: activiteiten kunnen dan op elke tijdstip stopgezet worden om later, zonder bijkomende kost, herstart te worden. De introductie van deze uitbreiding leidt tot een significante daling van de gemiddelde duurtijd van een project vergeleken met de situatie waarin geen onderbrekingen toegelaten worden. Een andere uitbreiding is de introductie van leereffecten in een projectomgeving. Hierbij wordt verondersteld dat een persoon effici¨enter wordt naarmate hij of zij langer aan een activiteit werkt. Dit leerconcept wordt vanuit drie verschillende zijdes bekeken. Ten eerste wordt nagegaan wat de invloed is van de introductie van het leerconcept op de totale duurtijd van een project en worden de verschillende parameters die hierop een invloed hebben geanalyseerd. Ten tweede bekijken we welke foutenmarge er moet aangenomen worden wanneer men geen rekening houdt met het leerconcept en tot slot achterhalen we dat door het tijdig incorporeren van de leereffecten significante verbeteringen kunnen gerealiseerd worden. In het laatste deel van dit doctoraat wordt het genetisch algoritme uit deel I gebruikt om de planning van een audit kantoor te optimaliseren. In deze planning dienen audit teams toegewezen te worden aan verschillende audit taken. Er kan duidelijk aangetoond worden dat met het gebruik van optimalisatietechnieken significante verbeteringen kunnen gemaakt worden in de planning van de audit teams. De bijdrage van dit doctoraat is drievoudig. Ten eerste werden drie stateof-the-art algoritmes gepresenteerd die in staat zijn om het multi-mode resourceconstrained project scheduling probleem op een heel effici¨ente manier op te lossen. Bovendien werd telkens specifieke project informatie gebruikt om de effici¨entie van de procedure te verhogen. Ten tweede werden verschillende stappen ondernomen om dit probleem uit te breiden naar meer realistische planningsproblemen. Het toelaten van het onderbreken van activiteiten en de introductie van leereffecten leidden tot nieuwe inzichten in het onderzoek van project planning. Tot slot wordt met de ontwikkeling van een nieuwe dataset onderzoekers aangemoedigd om hun resultaten te vergelijken met die van andere procedures. Met deze nieuwe dataset is tevens de basis gelegd voor verder onderzoek van dit interessante planning

Gestion des ressources humaines d'un service d'urgence en période épidémique

In France, the problem of overcrowding in Emergency Departments (ED) is particularly relevant today because of increasing admissions and budget restrictions in health establishments. Formally, overcrowding can be defined as a situation where the demand surpasses the service capacity. Studies that have dealt with ED overcrowding have mostly dealt with issues of patient flow management and resource management.Our work focuses on resource management and more particularly on the impact that human resources have on ED overcrowding. In the first part of the study, we formulate the capacity allocation problem in a generic form. As such, we examine the capacity management problem and derive interesting properties for a general demand distribution and a normal demand distribution. Then, we examine the cyclic shift scheduling problem as it exists in ED. This research allows us to examine different cyclic scheduling strategies and answer the question of whether lack of flexibility in the schedules has an impact on the waiting time of patients. We propose an original stochastic linear formulation for the problem that accounts for the non-stationary work demand. After that we evaluate two scheduling mechanisms to reduce overcrowding in EDs: on-call duties and overtime hours. We study the conditions under which these mechanisms can be beneficial. The on-call duties problem is modeled as a two-stage stochastic optimization problem and the overtime management problem as a Markov decision problem.Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR HOST (Hôpital : Optimisation, Simulation et évitement des Tensions) qui vise à étudier et résoudre le problème de tension aux urgences hospitalières. Le projet cherche premièrement à définir rigoureusement la notion de tension et puis d'utiliser des outils mathématiques pour proposer des solutions qui prennent en compte la complexité du système de santé. Malgré la récurrence des phénomènes de tension, ils sont limités dans le temps et sollicitent par conséquent des solutions à court terme. La difficulté de trouver des solutions efficaces est principalement due à l'incertitude et au dynamisme caractéristique du service des urgences. D'une année à une autre, l'intensité de l'épidémie, et donc le nombre de patients se présentant aux urgences peut varier drastiquement. De plus, pour un même nombre de patients, il est difficile d'estimer correctement la charge de travail qu'il représente. L'objectif de cette thèse est donc de proposer des solutions stratégiques, tactiques et opérationnelles de gestion des ressources en prenant en compte les aléas caractéristiques des urgences. D'un point de vue stratégique nous étudions la distribution optimale de la capacité de travail sur une période épidémique. Ensuite, nous traitons le problème de confection des postes de travail journalier en fonction de la dynamique de la demande. Nous étudions également la possibilité d'affecter des postes d'astreinte aux médecins pendant les périodes épidémiques. Finalement, nous traitons le problème d'affectation des heures supplémentaires aux ressources dans un contexte plus opérationnel

The Development and Evaluation of Hospital Pay-for-Performance in Lebanon: Casemix, Readmissions and Patient Perspectives.

Background: Pay-for-performance (P4P) has been widely used in healthcare, but there are few experiences of hospital-based P4P at scale. The evidence of impact from these has been mixed, and there has been increased recognition of the importance of different contexts, designs, incentives and other factors. In 2014, the Lebanese Ministry of Public Health integrated a P4P model for determining hospital reimbursement tiers. In 2018, this model was updated to include a readmissions component, in addition to the preexisting components such as casemix and patient satisfaction. The impact of these interventions was previously undetermined. This also provided an opportunity to contribute to some of the known knowledge gaps regarding hospital P4P. The purpose of this thesis was to describe the development and evaluate the impact of hospital P4P in Lebanon, and ultimately to contribute more broadly to improved design and implementation of value-based healthcare, particularly in limited resource settings.Methods: This thesis uses a mixed methods approach, combining quantitative and qualitative study designs, to conduct four research investigations. The first paper uses descriptive analysis to address how and why hospital P4P was developed in Lebanon. The second and third papers both use an interrupted time series design on data collected from the Ministry hospitalization database. The former uses Newey-OLS regression, and the latter uses Autoregressive Integrated Moving Average models. The second paper analyzes the impact of the 2014 P4P integration on casemix index, and the third paper analyzes the impact of the 2018 model update on readmissions. The fourth paper uses qualitative content analysis on data collected from eight focus groups discussions with patient participants.Results: The Ministry developed hospital P4P after recognizing the limitations of the previous model that had been solely based on accreditation status. Casemix index was included in the P4P model, to improve the appropriateness and fairness of the Ministry-hospitals relation. The analysis of P4P integration impact on casemix included 1,353,025 hospitalizations between 2011 and 2016. This revealed an abrupt increase in casemix among short-stay cases, and a gradual increase in medium-stay cases. Code-level analysis suggested this was attributable to a decrease in unnecessary hospitalizations and improved coding practices. The analysis of P4P impact on readmissions included 1,333,691 hospitalizations across 2011-2019. An abrupt decrease of cholecystectomy and stroke readmissions was found, but not of general and pneumonia readmissions. Our qualitative investigation allowed us to identify six patient perspectives, including satisfaction, health status, perceptions on each of quality, access and health system, and valuing of health, all of central relevance to health systems performance.Conclusion: Hospital P4P in Lebanon led to several positive impacts, including improving the relation between hospitals and the Ministry of Public Health, and providing a tool for continuous development of the health system. The 2014 and 2018 P4P interventions improved system effectiveness and related patient outcomes, by decreasing unnecessary hospitalizations and decreasing some types of readmissions. The Ministry should develop its P4P model to capture the entire spectrum of hospital visits. Using appropriate interrupted time series analysis on readily available data is a useful way to evaluate the effects of health system interventions in contexts with limited resources. Patients in Lebanon highly valued health and supported improving public hospitals and measures to counter the influence of personal connections and money. Health systems canmore widely engage people for their perspectives, and patients can have a fundamental role in shaping the values and functions of a health system

Blockchain and gender digital inequalities in Africa: A critical afrofemtric analysis

Advances in the technological sphere are synergistic with society’s progression. Technological innovations result in social realities, and these correspondingly remodel technologies to reconcile their functions and values with society’s needs. The birth of blockchain ushered in euphoric pronouncements about its disruptive potentialities for low-resourced societies. While dominant discourses frame it as a tool for enabling grassroots participation in socioeconomic activities, they ignore the societal embeddedness of innovations. A central premise of this study is that the modalities of blockchain’s adoption reflect, and to an extent cement, the inequitable gender power dynamics of its context. Drawing on principles of gender justice from my original critical theory afrofemtrism, technofeminism, and the social construction of technology, I examined the adoption of blockchain technologies in Ghana and its engagement with gender digital inequalities. My empirical data is from 33 qualitative interviews with participants in the blockchain economy. I found that investing and trading in cryptocurrency are the principal blockchain activities in Ghana. This evinces the perception of low entry barriers without needing specialized education. Additionally, participants are overwhelmingly male, and the women in the space navigate a complex existence of relegation and comity. Their presence in this male-dominated space opens them to ridicule, and yet they benefit from better transactional opportunities as people perceive them to be more trustworthy than the average man. Blockchain could engender financial emancipation for women and other marginalized social groups. However, conditions like the compound effect of inhibiting familial, societal, and cultural socialization on gendered interests and progression undercut these affordances. Blockchain in itself is, therefore, not a panacea. Interventions for social change must include gender justice-conscious policymaking, as well as nationwide conscientization of the underpinnings of gender digital disparities. This study’s findings are integral to advancing studies in gender disparities in a sociotechnical arena. It also contributes to knowledge emanating from the Global South, particularly regarding emerging technology