MODELE DE CONNAISSANCE GENERIQUE DU CIRCUIT DU MEDICAMENT DANS UN HOPITAL
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8e Conférence Internationale de MOdélisation et SIMulation - MOSIM’10 - 10 au 12 mai 2010 - Hammamet - Tunisie
« Évaluation et optimisation des systèmes innovants de production de biens et de services »
MODELE DE CONNAISSANCE GENERIQUE DU CIRCUIT DU
MEDICAMENT DANS UN HOPITAL
J.-C. HUET1, 2, J.-L. PARIS2, M. GOURGAND2, K. KOUISS2
1
CHU de Clermont-Ferrand 2Clermont Université, LIMOS CNRS UMR 6158
58, rue Montalembert Campus des Cézeaux
63003 Clermont-Ferrand CEDEX 1 - France 63173 Aubière CEDEX - France
jchuet@chu-clermontferrand.fr {paris, kouiss, jhuet}@ifma.fr, gourgand@isima.fr
RÉSUMÉ : La complexité croissante des processus de fabrication manufacturière, la volonté des entreprises
de répondre à des demandes de plus en plus variées, rapidement et au coût le plus faible possible, ont remis en
cause une structure purement hiérarchique des fonctions de décision de la gestion de production. Pour résoudre
ces nouvelles problématiques, le principe de Système Contrôlé par le Produit est en train d’émerger. Il est issu
du paradigme holonique et vise à donner aux produits des capacités d’information, voire de prise de décision.
L’objectif du circuit du médicament dans un hôpital est la préparation des médicaments pour chaque patient
tous les jours. Nous le voyons comme un processus manufacturier de fabrication complexe. Nous utilisons alors
les résultats et concepts des systèmes industriels pour concevoir et optimiser l’organisation de la pharmacie d’un
hôpital. Dans cet article, nous appliquons la méthodologie adoptée, basée sur ASCI (Analyse, Spécification,
Conception, Implémentation) et l’approche par composants. Nous présentons ses premières étapes qui sont
l’Analyse et la Spécification et qui permettent la conception d’un modèle de connaissance générique que nous
détaillerons.
MOTS-CLÉS : modèle de connaissance, ASCI, circuit du médicament, approche par composants, sys-
tème holonique.
1 INTRODUCTION du stock de médicaments. En effet, ces optimisations
du circuit du médicament amélioreront le respect des
La recommandation officielle du document « Infor- cinq règles concernant l’administration des médica-
mation du circuit du médicament dans les établisse- ments qui sont : le bon médicament, la bonne dose,
ments de santé » (ministère de la santé, 2001) in- la bonne forme, au bon moment, pour le bon patient.
dique la nécessité de réduire la quantité de temps de
travail passé par les infirmières dans l’administration D’autre part, des recherches récentes ont orienté les
des médicaments et de réduire leurs consomma- entreprises vers des structures distribuées où les dé-
tions. L’automatisation de la dispensation et les cisions sont prises localement par des entités dotées
systèmes robotisés dans les PUI (Pharmacie à Us- de capacité de perception et d’action, ce qui per-
age Interne) prolifèrent depuis les années 1990, en met d’augmenter la réactivité du système. Cepen-
partie à cause de la nécessité de limiter les coûts dant, celles-ci posent le problème de la cohérence
et d’étendre les fonctions des pharmaciens, pour les globale des décisions que cette autonomie peut met-
faire évoluer de la simple fonction de distribution tre en péril. De nouvelles structures sont alors ap-
des médicaments vers celle d’une analyse pharma- parues comme un compromis entre une structure
ceutique. L’automatisation du circuit du médica- purement distribuée et une structure centralisée pour
ments dans un hôpital inclut des systèmes centralisés assurer autonomie et réactivité avec cohérence glob-
de remplissage des chariots, des systèmes décentral- ale (Haouzi et al., 2008). C’est dans ce cadre que le
isés localisés dans les unités de soin et un système concept « Holonique » présenté par Koestler (1967)
d’information (Arriudarre et al., 1998). L’utilisation puis, plus tard, le paradigme du Système Contrôlé par
des robots et autres automates de dispensation dans le Produit (SCP) sont apparus (Gouyon et David,
une PUI devrait améliorer les soins cliniques, ré- 2008). Nous allons expliquer comment nous pro-
duire les coûts et améliorer la précision. Les coûts posons de réorganiser le circuit du médicament à par-
seront réduits grâce à la baisse du nombre d’erreurs tir de ce concept.
médicamenteuses (diminution du nombre de person-
Notre objectif final est de proposer un outil d’aide
nes blessées et décédées) et une meilleure utilisation
à la décision. Cet outil a permis et permettra aux
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pharmaciens d’organiser au mieux le CHU Estaing (Gourgand et Kellert, 1991). Elle permet de con-
de Clermont-Ferrand qui a ouvert en mars 2010 ainsi cevoir la modélisation d’une classe de systèmes, le
que la pharmacie centrale qui sera refaite à neuve modèle générique de connaissance de cette classe, et
dans quelques années. Pour concevoir un tel outil, de réaliser une bibliothèque de composants logiciels
nous avons besoin d’une méthodologie de modélisa- qui est exploitée pour générer un modèle d’action
tion. Avec la méthodologie adoptée, présentée dans la (programme informatique) pour un système de la
section 2, nous faisons le lien entre la modélisation du classe. Dans (Huet et al., 2009a) une nouvelle
circuit du médicament et les systèmes de production
« holonique ». La section 3 décrit la phase d’Analyse
de cette méthodologie, la section 4 présente la phase
de Spécification, finalement, la section 5 présente des
conclusions et des perspectives pour des travaux fu-
turs.
2 LA MÉTHODOLOGIE ADOPTÉE
L’approche par composants a été développée pour
le génie logiciel pour permettre une réutilisation du
code (Brown et Wallnau, 1996). Elle est consécu-
tive à l’utilisation de l’IDM (Ingénierie Dirigée par
les Modèles) et du MDA (Model Driven Architec-
ture - architecture dirigée par les modèles)(OMG,
2009a). Une méthodologie basée sur l’approche com-
posant et le MDA a été développée dernièrement
pour la conception des systèmes automatisés : la
MBCSA (Méthodologie Bidirectionnelle de Concep-
tion des Systèmes Automatisés) (Chiron, 2009). Elle
s’appuie sur le concept d’objet d’automatisme multi-
facettes. Comme dans (Servat et al., 2005), nous
nous intéresserons à la modélisation structurelle du
composant en deux vues principales : une vue en
boı̂te noire décrivant les services fournis et requis
par ce composant, découlant de l’attribution des col-
laborations ; et une vue en boı̂te blanche qui décrit
l’assemblage des composants internes le constituant.
Koestler (1967) décrit un « holon » comme une en-
tité autonome faisant partie d’un « tout », c’est-à-
Figure 1: La méthodologie adoptée
dire capable de communiquer et coopérer avec son
environnement. Brussel et al. (1998) présentent un méthodologie à partir de la méthodologie ASCI
holon comme une entité autonome composée d’une et de l’approche par composants a été développée
partie informationnelle et d’une partie physique. Ils en se basant sur le constat que les méthodologies
ont proposé l’architecture de référence PROSA pour MBCSA et ASCI étaient proches et se complétaient.
modéliser un HMS (Holonic Manufacturing System) Cette méthodologie structure l’approche par com-
: elle définit principalement une architecture inter- posants avec la méthodologie ASCI pour permettre
holon, identifiant les types d’holons, leurs respons- un développement plus aisé des HMS et plus partic-
abilités et la façon dont ils interagissent. Elle est ulièrement du circuit du médicament dans un hôpital
constituée de trois types d’holons de base : holon- (figure 1).
ordre, holon-produit et holon-ressource, dans lesquels
les données et les traitements de la production sont 3 ANALYSE
distribués. Ce concept permet de structurer un sys-
tème distribué afin de gérer le pilotage des systèmes 3.1 Le circuit du médicament
de production (biens et services).
Nous décidons d’appliquer cette méthodologie à un
La méthodologie ASCI (Analyse, Spécification, Con- HMS : le circuit du médicament d’un hôpital. Le
ception, Implémentation) a été développée pour per- holon-ordre correspond à l’information envoyée par
mettre la conception d’outils d’aide à la décision le logiciel de gestion de la pharmacie. Les holon-
appelés modèles d’action (modèles de simulation, ressources sont les robots, le système de circuit pneu-
modèles métaheuristiques, modèles analytiques,. . . ) matiques et des chariots ; la partie informationnelle
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étant les logiciels qui les gèrent. Le holon-produit seulement au niveau des services. Hind El Haouzi
correspond à la préparation de la prescription pour (Haouzi, 2008; Haouzi et al., 2008) présente une dé-
un patient. Notre but étant de concevoir un mod- composition systémique d’un système d’assemblage
èle générique avec tous les composants et éléments en utilisant comme cadre méthodologique ASCI-PH
pouvant être inclus dans le circuit du médicament, (PH comme pilotage hybride), elle cherche à obtenir
nous nous sommes basés sur la littérature pharmaceu- un pilotage combinant un pilotage décentralisé et
tique (Arriudarre et al., 1998; Cairns, 2001; Madic, centralisé pour permettre un maximum de flexibil-
2001) et la littérature sur les systèmes de produc- ité. En reprenant ces travaux, nous pouvons effectuer
tion qui traite ce sujet (Majchrzak et Dervieux, 2006; une décomposition systémique du circuit du médica-
Aloui, 2007; Martinelly, 2008). Nous avons égale- ment. Les parties grisées des figures 2, 3 et 4 sont
ment visité des hôpitaux français. Nous avons fait les classes empruntées à Haouzi. Pour alimenter ce
un modèle le plus générique possible pour qu’il puisse flux, Haouzi explique que divers sous-ensembles sont
être adaptable quelque soit l’établissement hospital- nécessaires, ces sous-ensembles sont fabriqués sur des
ier et pas seulement le CHU de Clermont-Ferrand. lignes appelées « feeders » ou des cellules indépen-
Le circuit du médicament est sous la responsabil- dantes. Ces « feeders » viennent ensuite alimenter la
ité des pharmaciens et a pour objectif l’envoi de ligne principale. Pour le circuit du médicament, ces «
médicaments dans les services et à destination des feeders » pourraient être des lignes appliquées à dif-
patients. Il existe trois types principaux de médica- férents types de médicaments comme par exemple des
ments : les petits médicaments (pilules, sachets,. . . ), DMS (Dispositifs Médicaux Stériles) ou des solutés
les solutés (médicaments sous forme liquide) et les (Médicaments sous forme liquide). Haouzi explique
DMS (Dispositifs Médicaux Stériles). La dispensa- que le PDP (Programme Directeur de Production)
tion des médicaments peut s’organiser de trois façons a pour objectifs d’une part, le séquencement des or-
différentes. Premièrement, de façon nominative avec dres de fabrication en fonction des règles préétablies,
la DJIN (Dispensation Journalière Individuel Nomi- l’analyse des messages d’exception et, d’autre part, de
natif), la préparation des médicaments pour chaque valider les séquencements et de s’assurer que le lance-
patient est effectuée au niveau de la pharmacie, la ment des dossiers de fabrication se déroulera normale-
prescription est validée par les pharmaciens. Deux- ment. Les déclencheurs de la fonction de planification
ièmement, de façon globalisée, les prescriptions sont sont essentiellement les commandes clients complètes.
validées par les pharmaciens puis additionnées et en- Pour nous, les « clients » du monde industriel corre-
voyées aux services. Troisièmement, de façon globale, spondent au médecin prescrivant une ordonnance à
le service commande à la pharmacie les médicaments un patient dans un établissement hospitalier.
dont il a besoin. Un système appelé « Plein/Vide »
peut permettre à la pharmacie de mieux contrôler le 3.2.1 Sous-Système Physique (SSP)
stock des services dans le cas d’un fonctionnement en Nous expliquons ici le diagramme de classes de la fig-
globale. Il s’agit d’un système type « Kanban » où la ure 2. Comme élément principal, nous trouvons la
gestion des stocks est faite à l’aide de codes à barre ligne d’assemblage, composée d’un ou plusieurs postes
ou puce RFID. La commande à la pharmacie pour de charge. Un poste de charge est composé d’un
chaque boite utilisée est automatique. C’est avec la ou plusieurs postes de travail, alimentés par un ou
DJIN que le concept SCP prend tout son sens avec le plusieurs feeders. Un poste de travail peut être com-
contrôle de la préparation des prescriptions par puce posé par des robots. Il existe des robots pour faire de
RFID ou code à barre tout au long de son parcours. la préparation globale et d’autres pour de la prépara-
La DJIN est généralement effectuée par des robots tion nominative. Un poste de travail peut se situer à
grâce à leurs fiabilités et du coût en main d’œuvre de la pharmacie ou dans la salle de préparation dans les
la mise en place d’un tel système. Il existe aussi des unités de soins. Ils sont reliés entre eux par un moyen
robots pour la dispensation globale qui préparent des de manutention.
médicaments « en gros » pour des services.
Nous avons effectué une décomposition systémique à 3.2.2 Sous-Système Logique (SSL)
partir des sous-systèmes que préconise la méthodolo- Le Sous-Système Logique (figure 3) est centré sur le
gie ASCI. Nous utilisons le langage UML (OMG, produit (la préparation de la prescription ici). La
2009b) pour modéliser le circuit du médicament. pharmacie envoie dans le service soit un produit fi-
nis ou un sous-ensemble à compléter par l’infirmière
3.2 Diagrammes de classe à son poste de travail si nous sommes en DJIN, soit
la préparation des dotations (livraison de « pièces »
Il a été montré dans (Huet et al., 2009b) que la dispen- pour un assemblage dans le service) si le fonction-
sation nominative peut être vue comme un système nement est globale ou globalisé. Le SSL décrit les
d’assemblage. Nous pouvons considérer la dispensa- éléments spécifiant et caractérisant le flux de produit
tion globale comme étant aussi un assemblage mais : sa gamme, sa nomenclature (prescription), le pro-
gramme directeur de production qui contient les in-
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Figure 2: Sous-Système Physique
formations sur le nombre de produits à fabriquer pour 3.3 Diagrammes de composant
une période déterminée, l’ordre du passage, la date du Les diagrammes de composants héritent directement
début de fabrication de chaque produit. des classes et représentent des structures de tailles
variables dont la principale différence par rapport aux
3.2.3 Sous-Système Décisionnel (SSD) classes est qu’ils peuvent être considérés comme des
Le Sous-Système Décisionnel (figure 4) est composé éléments autonomes et ne sont accessibles que via les
de deux types de centres de décision : centralisés et services de leurs interfaces (Chiron, 2009).
distribués. Les centres de décisions centralisées con-
Les composants sont les holons décris à la section 3.1.
cernent les trois niveaux : stratégique, tactique, et
opérationnel. Les décisions centralisées sont prises ainsi que les systèmes présents dans un établissement
par les pharmaciens qui sont responsables du bon de santé. La relation entre les holons et les autres élé-
déroulement du circuit du médicament. Les décisions ments du circuit du médicament sont présentés dans
décentralisées sont prises par les opérateurs et les dif- les différents diagrammes de classes précédents, le di-
agramme de composants permet de décrire la col-
férents holons. Les relations inter-holons sont mon-
laboration et les interactions inter-holons et inter-
trées par des diagrammes de composants.
systèmes. Nous représentons un établissement de
santé par deux systèmes distinctes : un SIH (Système
d’Information Hospitalier) et un HMS (Holonic Man-
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Figure 3: Sous-Système Logique
Figure 4: Sous-Système Décisionnel
ufacturing System). La partie HMS correspond au tème de Système (SdS) (Boardman et Sauser, 2006),
circuit du médicament. Nous considérons que les logi- c’est-à-dire avec plusieurs systèmes interopérants en-
ciels qui ont des applications sur le circuit du médica- tre eux. Auzelle et al. (2008) a présenté ce con-
ment font partie du SIH et du HMS. Certains logiciels cept pour l’appliquer à un produit. Ici, nous voyons
peuvent servir aussi dans le HMS et donc composés chaque holon comme un système interopérant avec le
la partie informationnelle d’un holon. Dans Huet SIH ou d’autres Holons. Haouzi propose d’enrichir
et al. (2009b), nous avons vu le SIH comme un Sys- la décomposition systémique classique avec un dia-
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Figure 5: Fonctionnement nominatif
globale et globalisée (figure 6) et un autre représen-
tant le fonctionnement vers laquelle nous souhaitons
tendre dans le futur (la DJIN)(figure 5). L’approche
par composant nous sert à modéliser un SdS. Un HMS
peut être vu comme un composant ayant des interac-
tions avec un SIH. Dans le HMS, chaque holon peut
être vu comme un système ou composant lui-même
ayant des interactions avec d’autres holons. Nous
voyons donc chaque composant comme un système
et chaque décomposition de composant comme un «
accès » au système de niveau d’abstraction inférieur.
Dans la phase de Conception, chaque nouvelle Anal-
yse et Spécification correspond à cet acte d’« accès »
au niveau inférieur. La boite blanche d’un niveau
d’abstraction correspondant à la représentation en
boite noir de plusieurs autres composants.
3.3.1 Fonctionnement global et globalisé
Le diagramme de composants de la figure 6 ex-
plique le fonctionnement pour une dispensation glob-
ale et globalisée. Cela correspond au fonctionnement
actuel de la pharmacie au CHU de Clermont-Ferrand.
En effet, nous voyons que l’opération d’assemblage
s’effectue seulement en relation avec les circuits pneu-
Figure 6: Fonctionnement globale et globalisé matiques et chariots : la préparation de la prescrip-
tion n’est effectuée que dans les unités de soins sans
relations avec le SIH et avec interventions humaines
gramme expliquant les entités décisionnelles qui font des infirmières (risque d’erreurs).
le lien entre le sous-système physique et décisionnel.
Pour la réingénierie d’un HMS, il nous semble intéres-
3.3.2 Fonctionnement nominatif
sant de représenter ce modèle avec des diagrammes
de composant, un composant étant un holon ayant Dans le diagramme de composants de la figure 5, la
des interactions avec d’autres holons ou systèmes. préparation de la prescriptions est mise au cœur du
Chaque interaction ayant un équivalent physique et système. Ce produit, à l’aide de nouvelles technolo-
informationnel. Notre méthodologie ayant pour but gies comme la RFID ou le code-barres, peut com-
la réingénierie du circuit du médicament, nous avons muniquer directement avec le SIH et la partie infor-
conçu un diagramme représentant la dispensation mationnelle des autres holons. Nous rejoignons ici
MOSIM’10 - 10 au 12 mai 2010 - Hammamet - Tunisie
Figure 7: Comportement du circuit du médicament
Figure 8: Préparation d’une livraison
le concept de « Système Contrôlé par le Produit ». 4 SPÉCIFICATION
Nous pouvons nous appuyer sur les travaux effectués
actuellement sur ce domaine (Gouyon et David, 2008) 4.1 Diagramme d’activité générale
pour sécuriser et tracer le produit.
Le fonctionnement global d’un circuit du médicament
peut être résumé avec la figure 7. Il décrit le com-
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Livraison Rangement médicament Rangement solutés Rangement DMS
Préparateur X X X X
Magasinier X X X
Agent log X X
IDE X X X
Tableau 1: Actions autorisées pour chaque acteur
portement quel que soit le mode de fonctionnement tion de chaque composant présenté à la figure 5 et
: de l’écriture de la prescription par le médecin dans 6 en boite blanche. Cela signifie une nouvelle phase
l’unité de soin à l’administration des médicaments par d’analyse et de spécification pour chaque composant
l’IDE (Infirmière Diplômée d’État) au patient. afin de définir sa structure et son comportement in-
terne.
4.2 Diagrammes des activités composites
5 CONCLUSION ET PERSPECTIVE
Toutes les possibilités pour la préparation d’une
livraison de médicament sont expliquées sur le dia- Dans cet article, nous avons présenté la probléma-
gramme de la figure 8. On appelle « distribution tique du circuit du médicament dans un hôpital. Le
globale », la dispensation globale et globalisée. La principal avantage recherché est la réduction des er-
préparation d’une livraison correspond à la prépara- reurs médicamenteuses. Des études indépendantes
tion effectuée à la pharmacie, c’est donc soit la prépa- américaines ont déjà permis de montrer les gains fi-
ration de la prescription (en distribution nominative), nanciers et humains qu’apportent les nouvelles tech-
soit la préparation de la commande en distribution nologies dans ce secteur (Shack et Tulloch, 2006) :
globale. Nous avons récapitulé ce que la législation par exemple dans le centre médical de Bowling Green
autorise pour chaque acteur dans le tableau 1. La au État-Unis, ils estiment un ROI sur 5 ans après
figure 9 explique tous les modes de fonctionnement une automatisation. Nous avons montré que nous
possibles pour la livraison et le rangement des pro- pouvons utiliser les connaissances et les recherches
duits pharmaceutiques dans les armoires de service. sur les HMS (Holonic Manufacturing System) pour
Elle correspond à l’activité composite « livraison et permettre une synchronisation des flux physiques et
rangement » de la figure 7, la préparation d’une livrai- informationnels sur le circuit du médicament. Nous
son correspond à l’activité « préparation de la livrai- avons ensuite décrit la méthodologie utilisée pour per-
son ». A partir de ces rôles autorisés, nous avons mettre de modéliser son fonctionnement. Puis, nous
créé un arbre décisionnel. Chaque sortie de cet ar- avons expliqué et présenté un modèle de connaissance
bre est une solution complète de rangement et de générique du circuit du médicament découlant des
livraison possible. Chaque livraison correspondra à deux premières étapes de notre méthodologie (Anal-
une branche de cet arbre. Cette modélisation du cir- yse et Spécification). A partir du paradigme du Sys-
cuit du médicament permet de prendre en compte tème de Systèmes (SdS), nous utilisons une approche
toutes les possibilités de dispensation. Elle montre par composants. Chaque composant est vu comme un
les trois actes essentiels à toute dispensation : la pré- composant ayant d’autres composants. Chaque com-
paration, la livraison et le rangement. Aujourd’hui posant correspond à un système lui-même composé de
au CHU de Clermont-Ferrand, le fonctionnement est plusieurs systèmes. Actuellement, une modélisation
global et globalisé pour un service test. Un autre ser- de chaque composant par UML et SYSML (OMG,
vice est en test avec une dispensation globale avec le 2009b, 2006) est réalisée pour en décrire le comporte-
Plein/Vide. Cette modélisation permet aussi de pren- ment statique et dynamique (étapes de Conception
dre en compte l’arrivée future d’automate de prépara- et Implémentation) (Huet et al., 2009a). Ce mod-
tion nominative en se basant sur les expériences des èle de connaissance permet d’envisager des modèles
hôpitaux d’Annecy (Majchrzak et Dervieux, 2006), d’action apportant une aide à la décision aux phar-
Lyon et les hôpitaux américains (Shack et Tulloch, maciens et différents responsables. Par conséquence,
2006). L’objectif final sera de pouvoir prendre en notre proposition servira de guide pour améliorer la
compte et modéliser de façon précise tous les modes conception du circuit du médicament en collabora-
de fonctionnement en se basant sur ces différentes tion avec l’équipe soignante. Notre étude se pour-
expériences. Cette modélisation permet d’obtenir la suit notamment avec des logiciels de simulation tels
base de connaissance à partir duquel on peut simuler qu’AUTOMOD et WITNESS. Le plus important des
le circuit du médicament. La vérification et la valida- résultats attendus est une meilleure exécution des
tion du modèle sont effectuées lors de réunions avec soins aux patients et un meilleur contrôle par une
les pharmaciens du CHU de Clermont-Ferrand. meilleure traçabilité dans la préparation des médica-
ments en utilisant les technologies d’identification
La phase de conception consiste en la décomposi- telles que le code à barre ou la RFID.MOSIM’10 - 10 au 12 mai 2010 - Hammamet - Tunisie
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