IMPLANTAÇÃO, ANÁLISE E MODELAGEM DE UM SISTEMA DE
WORKFLOW HOSPITALAR
Vanessa P. Leite1, 2
Manassés Ribeiro2
Eros Comunello1, 2
1
Universidade do Vale do Itajaí – UNIVALI
Faculdade de Ciência da Computação, Campus VII – São José – SC – Brasil
2
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
The Cyclops Group – Laboratórios de Telemedicina e Informática Médica – LABTELEMED –
Florianópolis – SC – Brasil
E-mail: {nessapl, eros.com}@univali.br / {manassés}@telemedicina.ufsc.br
Resumo
Um sistema de workflow é uma ferramenta que tem
por finalidade automatizar processos, racionalizando-os
e conseqüentemente aumentando a produtividade por
meio de dois componentes: organização e tecnologia.
Um sistema de workflow aplicado à área hospitalar
permite maximizar a utilização dos recursos,
aumentando a qualidade dos serviços de saúde e
tornando os dados atualizados e confiáveis. Analisando
este contexto em parceria com o Grupo Cyclops, foi
implantado e testado um protótipo de workflow
hospitalar no Centro Cirúrgico Geral (CCG) do Hospital
Regional Homero Miranda Gomes (HRSJ). Para a
validação dos testes foram utilizadas duas metodologias,
sendo elas: Goal Question Metric (GQM) e a Análise de
Variância (ANOVA). Os resultados obtidos com essas
duas metodologias foram satisfatórios, pois obteve-se
uma melhora de 40% no tempo para a elaboração da
escala de serviço. Além de ser comprovado através da
ANOVA, que a escala produzida pelo workflow é igual a
escala feita manualmente.
1. Introdução
O Um fluxo de trabalho ou workflow é uma
ferramenta que tem por finalidade automatizar processos,
racionalizando-os e conseqüentemente aumentando sua
produtividade por meio de dois componentes implícitos:
organização e tecnologia. Assim, um sistema de workflow
é desenvolvido obedecendo à arquitetura cliente-servidor
[3] e padrões internacionais de sistemas de workflows
sugerido por [9]. Esta tecnologia aplicada na área
hospitalar permite maximizar a utilização dos recursos,
aumentando desta forma, a qualidade dos serviços de
saúde. É possível alocar de forma precisa e eficiente os
recursos disponíveis, controlando qualquer evento que
possa interferir na programação previamente elaborada.
Portanto, este trabalho teve por objetivo realizar a
implantação e avaliação de um protótipo de workflow
hospitalar, apresentado por [6] como resultado de
pesquisa. Os objetivos propostos para este trabalho foram
os de modelar um procedimento do serviço de
enfermagem para utilização piloto no CCG. Realizar a
implantação do protótipo do sistema de workflow para a
execução do procedimento modelado. Testar e analisar os
resultados obtidos com a implantação e realizar a
modelagem de um novo sistema de workflow
considerando os resultados obtidos na análise do
protótipo.
Esta pesquisa, além da elaboração de um modelo de
sistema de workflow hospitalar adequado às necessidades
do corpo de enfermagem, serviu de suporte para a
gerência de processos que deverá ser incorporado ao
Prontuário Eletrônico do Paciente Supra Hospitalar
(PEPS),
atualmente
em
desenvolvimento
por
pesquisadores ligados ao Grupo Cyclops, em parceria
com o FNS (Fundo Nacional de Saúde). Desta forma, foi
implantado e testado um protótipo de workflow hospitalar
no CCG do HRSJ. Para a validação dos testes foram
utilizadas duas metodologias, sendo elas: Goal Question
Metric (GQM) e a Análise de Variância (ANOVA).
A GQM é uma metodologia baseada na idéia de que a
medida deve ser orientada a objetivos [1]. Isto significa
que alguns objetivos que servirão de guia para a
elaboração de questões devem ser identificados e
especificados de modo preciso. As questões, por sua vez,
orientarão a definição de métricas em um determinado
contexto para o objeto estudado [7]. Utilizando essa
metodologia é possível realizar medições em relação ao
esforço despendido no uso do protótipo de workflow
comparando com o serviço realizado manualmente.
O método estatístico ANOVA tem por objetivo
comparar grupos diferentes de médias e verificar se esses
valores são iguais. Com essa metodologia será possível
determinar se os resultados obtidos com o workflow são
semelhantes ao que é gerado atualmente.
2. Trabalhos Relacionados
Foram pesquisadas duas técnicas utilizadas para o
gerenciamento de processos, focados em sistemas de
workflow, que possam ser utilizados em ambientes
hospitalares. Em um modelo proposto por [2], pode-se
projetar o fluxo de execução de várias tarefas por vários
atores diferentes. Para isso o modelo utiliza: gráficos,
símbolos e textos para descrever as tarefas envolvidas e
especificar os mecanismos de disparo e término das ações
previstas. No entanto, no modelo proposto por [5], o
modelo de workflow está dividido em dois grupos:
comunicação e atividades.
No modelo baseado em comunicação o trabalho é
considerado um conjunto de interações humanas bem
definidas, representando compromissos realizados entre
as pessoas envolvidas. E o modelo baseado em atividades
o trabalho é considerado como sendo composto por uma
seqüência de atividades. Cada atividade recebe entradas e
produz saídas. Além disso [5], aplicou conceitos de
transações permitindo o agendamento cronológico com
dependência temporal. Desta forma, ele propôs um
modelo para levantamento, execução e gerência de
workflows.
As ferramentas desenvolvidas para ambientes
hospitalares que implementam gerenciamento do fluxo de
trabalho (workflow). Verifica-se, que estas aplicações
baseiam-se em um modelo tradicional estático. Nesta
filosofia, analistas vão até o ambiente hospitalar,
desenvolvem uma análise criteriosa e projetam uma
seqüência para o workflow com base nas necessidades
específicas de cada hospital. A partir deste modelo
parametriza-se a aplicação determinando um fluxo
estático para o trabalho hospitalar. Em sua maioria, estas
aplicações são partes integrantes de sistemas maiores,
geralmente associados a setores hospitalares específicos.
Estas aplicações são consideradas workflows pelo fato
que orientam para um fluxo de trabalho indicando uma
seqüência de passos que são necessários seguir e que não
podem ser ignorados. Tais aplicações também
possibilitam o controle de questões relacionadas à
agendamentos tanto de pacientes quanto de recursos e
materiais, dentre outras funcionalidades necessárias em
ambientes hospitalares [4].
3.1. Características do sistema
O protótipo de workflow foi dividido em duas partes:
módulos cliente e servidor. O servidor de workflow foi
desenvolvido utilizando a linguagem Smalltalk. O
módulo cliente foi implementado com a linguagem Java
para desktop, utilizando o Sistema Operacional
Windows.
3.2. Funcionalidade do sistema
O protótipo tem por objetivo realizar a alocação de
funcionários para um determinado mês, o módulo cliente
realiza a interface com o usuário e o módulo servidor é o
responsável por essa alocação. Desta forma, são passados
como parâmetro o horário de trabalho e a quantidade de
funcionários necessários para o setor. E como resultado o
servidor de workflow gera uma escala, o qual é
apresentado pelo módulo cliente através de relatórios.
3.3. Organização do sistema
O servidor de workflow está estruturado nas seguintes
camadas: protocolo de comunicação, apresentação de
dados, serviços de workflow, máquina de inferência, API
de manutenção de dados e configuração (Figura 1).
3. Arquitetura do Sistema
Para o desenvolvimento do protótipo foram realizadas
a modelagem do sistema de workflow hospitalar, bem
como o protótipo, os testes, a análise e a validação dos
resultados. Baseado na pesquisa realizada por [6] optouse por iniciar o projeto com a análise do módulo servidor,
em seguida foram feitas a modelagem do cliente de
workflow, sendo que o processo escolhido foi a escala de
serviço. Para a análise dos dados obtidos com a utilização
do protótipo foram utilizados dois tipos de validações,
um com o método estatístico ANOVA e o outro
utilizando a metodologia GQM. Através da ANOVA, foi
possível determinar que os resultados obtidos com o teste
do protótipo de workflow são semelhantes aos que são
gerados manualmente. Desta forma, os dados foram
considerados iguais, provando que o sistema conseguiu
atingir o objetivo esperado. Com o GQM foi mensurado
o tempo de esforço necessário para a elaboração das duas
escalas e realizado uma análise a partir desses dados,
tendo ambas as validações apresentado resultados
adequados ao contexto deste projeto.
Figura 1. Modelo do servidor de workflow
As camadas de Protocolo de Comunicação,
Apresentação de Dados e Mensagens de Serviços são
responsáveis pelo meio de comunicação com o módulo
cliente, receber os dados, fazer verificações de
consistência e prepará-los para serem enviados às
camadas de processamento. A camada de máquina de
inferência gerencia os procedimentos internos do servidor
delegando os trabalhos aos módulos específicos a cada
necessidade. Já a camada de configuração é responsável
pelos procedimentos de configuração dos planos de
workflow, controle de dependência temporal nas
configurações e manutenção de contexto [6].
O cliente de workflow está estruturado com as
interfaces de cadastro de funcionários, cadastro da escala
de serviço e relatórios, com conexão com o módulo
servidor.
3.4. Metodologia para implementação e validação
A análise do protótipo realizou-se de duas formas, a
primeira através da metodologia GQM, a idéia básica
dessa metodologia é derivar métricas de software a partir
de perguntas e objetivos [8]. A segunda fase de análise
foi utilizada o método estatístico ANOVA, avaliando
dessa maneira o comportamento das escalas de serviço
geradas manualmente e pelo sistema. Para a utilização da
metodologia GQM, foram definidos seis aspectos para a
medição, sendo eles divididos da seguinte forma:
1. Objetivo: O que será analisado? R: Escala de
serviço;
2. Propósito: Por que o objeto será analisado? R: Para
avaliar a alocação dos dias de trabalho de cada
funcionário, respeitando a necessidade do setor;
3. Enfoque de qualidade (conformidade, eficiência,
eficácia): Quais atributos de objeto serão analisados?
R: Hora plantão, hora normal de trabalho, quantidade
de funcionários durante o dia, quantidade de
funcionários no final de semana, alterações na escala
e esforço despendido no uso do sistema;
4. Ponto de vista: Quem usará os dados? R: Analista
deste projeto;
5. Contexto: Em qual contexto acontece a análise? R:
Projeto workflow, unidade de CCG; e
6. Quando, como e por quem os dados são coletados?
R: Quando: mensalmente. Como: formulário
contabilizando o tempo despendido para a realização
da tarefa. Por quem: Enfermeira Chefe. Assim, foi
realizado o acompanhamento da Enfermeira no
desenvolvimento das duas escalas de serviço, a escala
feita manualmente contabilizando o tempo
despendido para a elaboração da mesma e depois o
desenvolvimento da escala realizada através do
sistema.
Para a elaboração da escala manualmente a
Enfermeira levou 1hora e 25 minutos, ou seja, 85
minutos no total, para distribuir as horas normais de
trabalho, alocar as horas plantões e anotar os funcionários
de férias ou que possuem algum tipo de licença. A
medição desse esforço foi apenas para a elaboração do
rascunho da escala, depois de pronta é digitado os dados
no computador, essa parte do processo não está
contabilizada. Na elaboração da escala pelo protótipo de
workflow não foi contabilizado o tempo que a Enfermeira
levou para cadastrar os funcionários no sistema, devido o
fato de que uma vez cadastrados, por ser esta uma
atividade única. A medição foi iniciada a partir do
cadastro da escala de serviço. O tempo do esforço
despendido para o cadastro da escala, a verificação e
correções foram de 51 minutos sendo que nesse tempo
ela foi interrompida algumas vezes por outros
funcionários com perguntas sobre o setor e outras rotinas
diárias. A partir dessas medições foi possível responder
as seguintes perguntas, conforme a metodologia GQM:
1. O esforço despendido para a elaboração da escala
diminui utilizando o sistema? Sim. Comparando o
tempo para a elaboração do rascunho da escala e a
do sistema houve uma melhora de 34 minutos
2.
3.
4.
5.
(Figura 2), podendo haver melhorias de desempenho
após o usuário estar mais habituado a ferramenta;
A hora normal de trabalho foi alocada corretamente?
Sim. Todas as horas normais de trabalho de cada
funcionário foram geradas de forma correta pelo
sistema;
A hora plantão dos funcionários foi gerada
corretamente? Não. Algumas horas plantões foram
readequadas pela responsável. Essas alterações
ocorreram por fatores que fogem ao
desenvolvimento do sistema, ou seja, alguns
funcionários não podem trabalhar num determinado
dia, ou precisam de folga. Outras situações que
interferem na alocação da agenda estão relacionadas
aos dias que possuem mais cirurgias marcadas,
ocasionando em um número maior de funcionários
para trabalhar nesse expediente. Além disso, o
sistema também não identifica feriados, para esses
dias é necessária uma quantidade menor de
funcionários. Estas informações não foram levadas
em consideração dentro do contexto do workflow,
por não ter um sistema totalmente informatizado
dentro da organização;
A quantidade de funcionários necessários para
trabalhar durante o dia foi distribuída de forma
eficiente? Sim. Foi alocada a quantidade passada por
parâmetro no sistema, no entanto, dependendo do dia
da semana onde o número de cirurgias é maior que o
padrão, foi feitas realocações das HPs para cobrir a
quantidade de funcionários necessária; e
Foi necessário fazer alterações manuais na escala
depois de gerada pelo sistema? Sim. Nas horas
plantões.
Figura 2. Gráfico representando o esforço
despendido para a elaboração da escala
A escala gerada manualmente, o tempo contabilizado
foi somente na geração do rascunho desta escala, não foi
realizada a medição do tempo de digitação do rascunho
para o computador. Apesar desse tempo não ser
contabilizado, deve ser considerado que o workflow gera
um relatório, o qual facilita ainda mais o trabalho da
organização. Utilizando o método estatístico ANOVA foi
realizado a segunda parte da análise deste protótipo. Para
esta validação verificou-se a quantidade de funcionários
que trabalham nos períodos manhã e tarde. Definido a
quantidade de funcionários para cada período de
trabalho, formaram-se dois grupos de amostras: escala
manual e do workflow. Outra categoria de amostra
analisada foi a quantidade total de funcionários alocados
por dia. Esses dados são importantes porque para a
geração da escala é necessário uma quantidade de
funcionários para trabalhar diariamente no setor.
Na Tabela 1 estão representadas as amostras
analisadas com o método estatístico. Como a escala é
gerada mensalmente, foi escolhido o mês de outubro para
análise por apresentar vários tipos de alocações, como
funcionários de férias e um feriado, podendo desta forma,
realizar um melhor estudo do comportamento do
workflow. A quantidade de amostra de cada grupo foi de
31 elementos, ou seja, uma amostra de cada dia do mês
de outubro. Para cada grupo de amostras: manhã, tarde e
o total geral de funcionários por dia, foram geradas
médias para realizar a análise com a ANOVA. As
análises da quantidade total de funcionários por dia estão
representadas nas Tabelas 1 e 2. Como podem ser
observadas as médias de cada grupo são diferentes,
entretanto aplicando-se a ANOVA foi possível concluir
que as médias são similares, ou seja, o valor de F
apresentado nas Tabelas 1 e 2 foram menores que a do
valor crítico (F crítico). Assim, é aceito H0. Significando
que a escala gerada pelo workflow é igual à feita
manualmente e que o sistema conseguiu satisfazer o que
foi proposto, além de ter reduzido o seu tempo de
elaboração em 40% (85 minutos escala manual e 51
minutos escala workflow).
Tabela 1. Análise do total de funcionários por dia
Grupo
Manual
Workflow
Contagem
31
31
Soma
283
298
Média
9.129
9.612
Variância
16.316
12.911
Tabela 2. ANOVA do total de funcionários por dia
Fonte da
variação
Entre
grupos
Dentro
dos
grupos
Total
gl
MQ
1
3.62
60
14.61
F
valor-P
0.24
0.62
F crítico
4.00
61
4. Discussão
Podem ser sugeridos temas de continuidade para
melhorias do sistema de workflow e novos requisitos que
foram levantados durante a realização dos testes.
O servidor como está implementado atualmente exige
muito processamento do computador, para realizar a
montagem da escala de serviços o servidor levou em
média 12 minutos, esse tempo pode ser melhorado
implementando o servidor em uma linguagem mais
robusta como C ou C++. Outro item que pode ser
melhorado é referente à alocação da agenda de cada
funcionário. Se o usuário desejar que seja refeita a
agenda de um funcionário específico não é possível, o
workflow vai realizar a alocação de toda a escala, ou seja,
vai refazer a agenda de todos os funcionários.
Na parte do cliente uma melhoria seria o cadastro dos
feriados e dos dias que alguns funcionários não podem
trabalhar, assim evitaria possíveis correções da escala
pelo usuário. Além disso, vários clientes podem ser
implementados e integrados ao PEPS, como um sistema
para marcação de exames, sendo o workflow responsável
por alocar os profissionais responsáveis, equipamentos e
a melhor data para o paciente realizar o procedimento.
Também pode ser utilizado no agendamento do mapa
cirúrgico ou em outros processos hospitalares que podem
ser identificados durante o desenvolvimento do PEPS.
5. Resultados
Os resultados obtidos nos testes do protótipo de
workflow auxiliaram na visualização do grau de
eficiência do sistema proposto e os seus benefícios para o
setor de CCG.
A primeira avaliação apresenta o resultado obtido
com a aplicação da metodologia GQM, através da
medição do esforço despendido para a elaboração das
duas escalas. Assim, foi possível determinar que o tempo
de geração da escala de serviço utilizando o protótipo, foi
menor que o tempo despendido para ser feito
manualmente, tendo um ganho de 40% de melhora com o
sistema. Observou-se também que o resultado obtido
nestes testes, podem ser considerados modestos em
relação ao potencial desta ferramenta, uma vez que a sua
utilização freqüente tende a melhorar o seu desempenho.
A segunda avaliação apresenta o resultado obtido com
a utilização do método estatístico ANOVA, com esta
análise foi possível comprovar que a escala gerada pelo
workflow é igual à escala feita manualmente e que a
quantidade de funcionários alocados por cada dia de
trabalho, satisfazem a necessidade do setor. Também
deve ser observado que a análise da escala manual foi
realizada apenas na elaboração do seu rascunho, após o
seu término a Enfermeira deve repassar todos os dados
para o computador e esse tempo não foi medido. Com a
utilização do protótipo esses relatórios já estão prontos
para serem impressos, evitando desta forma, este tipo de
retrabalho.
6. Considerações Finais
Este trabalho permitiu ampliar a visão crítica sobre o
gerenciamento dos processos hospitalares, objetivando
uma melhora em seu funcionamento ou facilitando a
execução do mesmo. Todos os objetivos propostos no
início deste trabalho foram concluídos com êxito, tendo
uma análise positiva dos seus resultados.
No início do desenvolvimento do trabalho foi feita a
modelagem do servidor de workflow, baseando-se na
pesquisa de [6], seguindo o padrão estabelecido pelo [9].
Observando a necessidade do setor de CCG foi escolhido
um procedimento na área de enfermagem para utilização
no protótipo de workflow hospitalar. O procedimento
escolhido foi a escala de serviços dos funcionários, nesta
fase do projeto, foram feitas entrevistas com a Enfermeira
Chefe do setor e desta forma, modelado um cliente de
workflow. A escolha desse cliente foi baseada nos
benefícios que poderia gerar para a organização.
A parte do cliente de workflow foi implementada por
um pesquisador do Grupo Cyclops em linguagem Java e
foram realizados alguns ajustes no módulo servidor para
se adequar as necessidades do cliente. Após ter sido
concluída a implementação, o sistema foi instalado em
uma máquina própria e implantado no setor de CCG, o
qual foi testado pela responsável. A implantação do
sistema baseou-se na norma da ISO 15504. Nem todos os
itens que a norma estabelece foram seguidos, pois o
sistema foi utilizado apenas para teste no setor, não sendo
uma versão definitiva. Após a realização dos testes, o
protótipo foi avaliado e analisado seguindo as orientações
da metodologia GQM e o método estatístico ANOVA.
Os resultados obtidos com essas validações foram
satisfatórios, pois obteve-se a confirmação de que o
sistema conseguiu reproduzir a mesma escala de serviço
feita manualmente pela Enfermeira e em um tempo
menor. Desta forma, concluí-se que o sistema de
workflow possibilita uma melhora na eficiência,
produtividade e mantém as informações atualizadas,
auxiliando no serviço hospitalar. Além de possibilitar
automatizar o agendamento de funcionários para um
determinado dia de serviço.
7. Referências
[1] BASILI, V.; ROMBACH, H. “Goal question metric
paradigm”. Encyclopedia of software engineering – v. 2, 1994.
[2] CASATI, Fabio; CERI, Stefano; PERNICI, Barbara; POZZI,
Giuseppe. Workflow evolution. “International Conference on
Conceptual Modeling the Entity Relationship”. Disponível em:
<http://citeseer.ist.psu.edu/casati96workflow.html> Acesso em:
29 jul. 2007.
[3] CRUZ, Tadeu. “Workflow II A Tecnologia que
Revolucionou Processos”. E-papers: Rio de Janeiro, 2004.
[4] FERREIRA, Levi. “Uma solução para o gerenciamento
inteligente de processos hospitalares utilizando a tecnologia de
workflow”. Florianópolis, 2006. 109 p (Dissertação de
Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Ciências da
Computação – Universidade Federal de Santa Catarina,
Florianópolis, 2006.
[5] GEORGAKOPOULOS, Dimitrios; HORNICK, Mark F.;
MANOLA, Frank; BRODIE, Michael L.; HEILER, Sandra;
NAYERI, Farshad; HURWITZ, Benjamin. An extended
transaction environment for workflows in distributed object
computing. “Data Engineering Bulletin”, v. 16, n. 2, p. 24_27,
1993. Disponível em:
<citeseer.ist.psu.edu/georgakopoulos93extended.html> Acesso
em: 29 jul. 2007.
[6] RIBEIRO, Manassés. “Extensão ao modelo WFMC para
Servidores de Workflow em Ambientes Hospitalares”. 2007. 68
p. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em
Ciências da Computação – Universidade Federal de Santa
Catarina, Florianópolis, 2007.
[7] SOUSA, K.; OLIVEIRA, K. M.; ANQUETIL, N. “Uso do
GQM para avaliar implantação de processo de manutenção de
software”. 2005. 115 p. (Dissertação de Mestrado). Mestrado
em Gestão do Conhecimento e Tecnologia da Informação Universidade Católica de Brasília, 2005.
[8] WANGENHEIM, Christiane Gresse Von. “Medição de
Software”. LQPS/UNIVALI, 2007.
[9] WFMC - Workflow Management Coalition. “The Workflow
Management Coalition Specification”. Disponível em:
<http://www.WfMC.org>. Acesso em: 22 abr. 2007.