사우디아라비아의 전염병 모델링

사우디아라비아의 전염병 모델링

문제

COVID-19 대유행이 시작되었을 때, 많은 국가들은 이 새로운 코로나바이러스에 대한 정책을 두고 서로 다른 결정을 내렸습니다. 이러한 결정 중 일부는 위험했지만, 다른 결정들도 모두 정치 및 경제를 포함한 자국의 다양한 분야에 영향을 미쳤습니다. 질병의 확산을 통제하려면 빠른 대응이 필수적이었습니다.

린 비즈니스 서비스(Lean Business Services)는 사우디아라비아의 의료 부문을 지원하고 개발하는 선도적인 기업입니다. COVID-19 기간 동안, 그들에게는 정부가 도입한 다양한 정책과 이러한 정책이 COVID-19 확산 통제에 미치는 영향을 이해하는 데 도움이 되는 시뮬레이션이 필요했습니다.

이 시뮬레이션은 전염병이 한창일 때 제한적이었던 의료 자원의 용량 계획에 도움이 될 수 있었습니다. 이에 린은 애니로직 소프트웨어를 사용하여 질병의 확산을 이해하고 다양한 정책이 시간이 지남에 따라 바이러스의 확산을 어떻게 변화시킬 수 있는지 식별하는 시뮬레이션 모델을 구축했습니다.

해결책

SEIR(D) 모델은 전염병 확산에 대한 수학적 모델입니다. 모집단에서 모든 개인은 다음 다섯 가지 상태 중 하나에 해당합니다:

예방 접종도 고려해야 합니다. 이것은 면역이 약해짐에 따라, 그리고 예방접종이 모든 사람에게 효과적이지 않은 경우 더 여러 모델로 나뉩니다.


SEIR(D) 시스템 다이내믹스 모델

SEIR(D) 시스템 다이내믹스 모델 – 단순화된 기본 모델


린은 시스템 다이내믹스를 사용하여 이 핵심 SEIR(D) 모델을 구축했습니다. 그런 다음 그들은 그 위에 다른 많은 모델을 만들었습니다. 그들이 만든 모델은 행위자 기반과 시스템 다이내믹스 사이의 멀티메소드 모델이었습니다. 모델의 행위자 기반 부분은 개별 수준의 동작을 심층적으로 시뮬레이션했으며, 시스템 다이내믹스 부분은 집계 수준에서 많은 양의 정보를 처리했습니다. 이 두 가지를 결합하면 지연 없이 다양한 시나리오를 시뮬레이션할 수 있는 모델 유연성이 향상되었습니다.


멀티메소드 시뮬레이션 모델

행위자 기반 모델링 및 시스템 다이내믹스를 보여주는 멀티메소드 시뮬레이션 모델


멀티메소드 모델에는 82개의 고유한 매개 변수와 20개의 건강 관리국 또는 부서가 있습니다. 각 관리국에는 별도의 시뮬레이션 모델이 있습니다. 이에 따라 총 1,640개의 매개 변수가 있으며, 이는 4개의 주요 범주로 나뉩니다:

  1. 의료 자원.
  2. 특히 COVID-19와 관련된 질병 작용.
  3. 모집단 행동.
  4. 인구 통계.

이러한 고유한 매개 변수에서 1,900개의 역동적인 사건(이벤트)을 생성하는 20개의 관리국으로 다시 곱해진 95개의 특유의 경로가 있습니다. 이 경우 경로는 사건에 해당하며, 예를 들어 사용 가능한 인공호흡기의 수와 같이, if 문을 기반으로 할 수 있습니다. 사용 가능한 인공호흡기가 더 이상 없으면 필요한 사람이 접근할 수 없으며 이는 사망과 사망률 증가로 이어질 수 있습니다.

모델의 사건 및 가정에는 해외여행, 직장, Eid(사우디아라비아의 국경일), 프로그램 시나리오, 예방 접종 및 학교가 포함되었습니다. 또한 용량 계획이 모델에 포함되었으며, 간호사, ICU 병상, 의사 등과 같은 자원이 포함되었습니다.

모델 인터페이스는 사용자에게 매우 친숙하여, 매개 변수, 정책 및 중요하게는 모집단조차도 변경할 수 있는 가능성을 제공합니다. 결과적으로 이 모델은 다른 국가들에도 적용될 수 있습니다.

비행기와 같은 특정 시뮬레이션을 위해 설계된 행위자 기반 모델도 있었습니다. 여기에는 각 행위자 또는 승객에 대한 명확하고 구체적인 행동이 있습니다. 예를 들어, 비행기에서 두 사람이 나란히 앉을 수 있으며, 한 사람이 감염되면 다른 사람도 감염될 수 있습니다. 그 결과, 질병을 퍼뜨릴 가능성이 그들이 서로 옆에 앉아 있지 않을 때보다 더 높아집니다.


비행기 시뮬레이션

SEIR(D) 모델을 사용하여 비행기를 타고 이동하는 행위자를 보여주는 시뮬레이션


특히 린은 사우디아라비아의 메카(Mecca) 연례 이슬람 순례인 하즈(Hajj)를 위해 별도의 행위자 기반 모델을 구축했습니다. 각각의 영향을 이해하기 위해 서로 다른 정책 또는 예방 조치를 취했는데, 예를 들면, 하즈 전에 1번의 검사 대신 2번의 검사를 수행하거나 집이나 메카(Makkah)에서의 격리와 같은 조치들이었습니다.


모델에 통합된 하즈. 하즈 현장에 대한 가정

모델에 통합된 하즈. 하즈 현장에 대한 가정


결과

모델을 실행한 후 린은 다음 주 또는 다음 달에 예상되는 사례 수, 대면 학습으로 돌아가는 학교의 예측 결과, COVID-19로 인한 사망률 및 하즈의 영향 등을 포함한 자세한 보고서를 제공할 수 있었습니다.


격리 정책이 ICU 및 사망에 미친 영향에 대한 한 달 후의 예제 보고서

격리 정책이 ICU 및 사망에 미친 영향에 대한 한 달 후의 예제 보고서


이 사례 연구는 2021 애니로직 컨퍼런스에서 린 비즈니스 서비스의 Ahmed Alhomaid가 발표했습니다.

슬라이드는 PDF로 제공됩니다.



유사 케이스 스터디

더 많은 케이스 스터디

산업 사례 연구가 포함된 팜플렛 받기(영문)

다운로드