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Industrie 4.0 versus Krankenhaus 4.0

Den Patientenfluss steuern und monitoren

Einleitung

Hinter der plakativen Überschrift Industrie 4.0 verbirgt sich das Ziel, auf wechselnde Kundenanforderungen schnell und flexibel zu reagieren. Trotz hoher Variantenzahl und individualisierter Fertigung sollen Produktionskosten und Lieferzeiten sinken. Krankenhäuser sind seit jeher durch ein breites Leistungsspektrumund individuelle Patientenbehandlung gekennzeichnet. Zwar sind Verweildauern in den letzten 20 Jahren um 30% gesunken. Doch Warten im Krankenhaus gilt noch immer als normal. Welche Prinzipiensind sinnvoll von Industrie 4.0 auf das Krankenhaus übertragbar, um Verweildauern und Mitarbeiterbelastung dauerhaft zu senken?

 

Industrielle Revolution

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, dass große Innovationssprünge in der industriellen Produktion meist auf bahnbrechenden Erfindungen basierten.

  • Industrie 1.0:
    Die Dampfmaschine gilt als Motor der ersten industriellen Revolution. Sie löste bisherige Handarbeit ab und führte zur umfassenden Mechanisierung von Fabriken.
  • Industrie 2.0:
    Die Einführung des Fließbands in der Autoproduktion beruhte maßgeblich auf der Elektrifizierung und begründete die industrielle Massenproduktion.
  • Industrie 3.0:
    Mit Erfindung des Computers startete die dritte industrielle Revolution, auch digitale Revolution genannt. Sie löste eine massive Automatisierung der Produktion aus.
  • Industrie 4.0:
    Zentraler Treiber aktueller Entwicklungen sind Informationen. Fortschritte bei Sensorik, Vernetzung, Analytik und künstlicher Intelligenz erlauben die Autonomisierung der Produktion und eine Steuerung in Echtzeit.

Gestaltungsprinzipien Industrie 4.0

Die Individualisierung der Gesellschaft verlangt, hohe Variantenzahlen auch bei niedrigen Losgrößen wirtschaftlich zu produzieren. Dafür müssen Produktionssysteme schnell und flexibel auf wechselnde Kundenanforderungen reagieren können. Trotz Abkehr von der Massenproduktion und Übergang zu individualisierter Fertigung sollen Produktionskosten und Lieferzeiten sinken.

Die Antwort darauf ist eine intelligente, echtzeitfähige, selbstorganisierte Produktion, die auf vier grundlegenden Prinzipien basiert.

  • Vernetzung: Maschinen, Geräte, Werkstücke und Mitarbeiter sind vernetzt und kommunizieren miteinander über das Internet der Dinge oder des Menschen.
  • Informationstransparenz:Sensordaten erweitern Informationssysteme digitaler Fabriken, um ein virtuelles Abbild der realen Welt zu erstellen.
  • Technische Assistenz: Assistenzsysteme unterstützen Menschen mit aggregierten, visualisierten und verständlichen Informationen oder helfen bei körperlich anstrengenden, unangenehmen und gefährlichen Arbeiten.
  • Dezentrale Entscheidung: Produktionssysteme sind in der Lage, mitzudenken und autonom zu entscheiden. Nur bei Störungen oder Zielkonflikten wenden sie sich an eine höhere Instanz.

Gesundheit wie Autos produzieren?

Die Ziele von Industrieunternehmen und Krankenhäusern liegen nicht weit auseinander. Hohe Qualität ist Voraussetzung, um im Wettbewerb auf Dauer zu bestehen. Unter dieser Prämisse sind Wirtschaftlichkeit und Lieferzeiten zu optimieren. Während Industrie 4.0 nach Flexibilisierungder Produktion strebt, zielen Krankenhäuser auf Standardisierung ihrer Leistungserbringung. Um diese gegenläufige Entwicklung genauer zu verstehen, wollen wir Klinikabläufe entlang des Regelkreises der Patientenbehandlung (s. Abb. 1) mit den Organisationsprinzipien von Industrie 4.0 vergleichen. Was können Krankenhäuser von der Industrie lernen? Wosind sie voraus?

1) Steuern von Behandlungen

Patienten durchlaufen ein Krankenhaus auf verschiedenen Wegen. Auch bei gleicher Indikation verläuft die Heilung aufgrund von Nebenerkrankungen, Komplikationen oder allein des Patientenalters schnelleroderlangsamer. Auch wenn Leitlinien den Ablauf vorzeichnen, können jederzeit Besonderheiten auftreten. Nicht umsonst wird jeder Patient jeden Tag von einem Arzt gesehen.

Behandlungssteuerung ist die Domäne des Arztes. Er passt Behandlungspläne nach Visiten, bei verändertem Patientenzustand oder neuen Befunden an, legt Diagnostik und Therapie fest. Krankenhäuser sind geradezu darauf ausgerichtet, flexibel auf wechselnde Kundenanforderungen zu reagieren, bei lebensbedrohlichem Zustand auch in Echtzeit. Die Steuerung ist seit jeher von Dezentralisierung geprägt: der einzelne Arzt entscheidet beim einzelnen Patienten.

In puncto Flexibilität und Autonomie der Produktion hat das Krankenhaus also die Nase vorn. Daran wird auch die zunehmende Standardisierung von Behandlungen nichts ändern. Assistenzsysteme unterstützen Ärzte bereits bei Entscheidungen, in dem sie verordnete Arzneimittel auf Wechselwirkungen prüfen oder den Einsatz von Diagnostik und Therapievorschlagen. Doch am Ende entscheidetweiterhin der Arzt.

Etablierte Klinikabläufe haben jedoch einen großen Nachteil: oft vergeht viel Zeit bis zur Entscheidung. Vielleicht erreicht der Stationsarzt den Oberarzt erst mittags für Rückfragen. Vielleicht wird ein neuer Befund erst nach Stunden bewertet. Vielleicht wird eine Entscheidung auf die Chefarztvisite oder den Kollegen vertagt, der morgen wieder Dienst hat und den Patienten besser kennt. Man stelle sich eine Autofabrik vor, die für Stunden stillsteht, bis klar ist, wie es mit der Produktion eines Kundenauftrags weitergehen soll.

Nicht zu unterschätzen ist, wie oft sich Diagnostik, Therapie und Entlassung um ganze Tage verschieben, nur weil sich Arztentscheidungen um Stunden verzögern. Die Lösung liegt nicht darin, dass Ärzte schneller arbeiten. Vielmehr gilt es, Behandlungsentscheidungen in ihrer Arbeitsorganisation eine höhere Priorität einzuräumen.

2) Koordination von Behandlungen

In der Folge gilt es, Arztanordnungen in ausführbare Pläne umzusetzen. Dazu sind Maßnahmen innerhalb der Station, des Hauses und über Sektorengrenzen bestmöglich zu koordinieren. Auch dabei kann Zeit verlorengehen. Kommt etwa die Frühschicht der Pflege nicht zum Ausarbeiten von Visiten, erfolgt die diagnostische Untersuchung für einen Patienten womöglich erst am nächsten Tag. Aus seiner Sicht ruht die Behandlung dann von der Visite heute um 9h bis zur Untersuchung morgen um 11h. Gleichwohl ist der Patient währenddessen zu versorgen.

Entscheidend ist auch, dass Pläne nicht nur im Kopf von Ärzten existieren. Oft ist selbst eine simple Steuerungsinformation wie das erwartete Entlassdatum (der Liefertermin) entweder nicht dokumentiert oder veraltet. Am besten bestätigt oder ändert der Arzt seine Einschätzung direkt bei der täglichen Visite. Nur so werden ein effektives Entlassmanagement und vorausschauendes Bettenmanagement ermöglicht.
Ist unklar, worauf gerade klinisch hingearbeitet wird und wovon es abhängt, dass der Patient gehen kann, werden Pflege, Patienten und selbst ärztliche Kollegen nicht seltenvon Entscheidungen überrascht. Eine Folge ist große Hektik am Entlassungstag: Angehörige sind unvorbereitet, Patienten warten auf Arztbrief oder Rezepte, Krankentransporte sind erst spät verfügbar ebenso wie Betten für Neuaufnahmen.

Gerade wegen der individualisierten Abläufe sind Informationstransparenz und Kommunikation rund um den Behandlungsplan entscheidend. Eine gute Alternative zur manchmal zeitraubenden Begleitung von Patientenvisiten sind gemeinsame Kurvenbesprechungen von Arzt und Pflege. Ansonsten wird oft über den Tag verteilt telefoniert, so dass der Alltagvon gegenseitigen Störungen und permanentem Hinterherlaufen geprägt ist.

3) Ausführen von Behandlungen

Von Vorteil ist, dass Patienten im Gegensatz zu Werkstücken über eigene Intelligenz verfügen und in der Regel mit Arzt und Pflege kommunizieren können. Zusätzlich werden sie technisch vernetzt, indem klinische Daten mittels Sensoren beobachtet und dokumentiert werden.

Automatisiert behandelt werden Patienten bisher nur in geringem Umfang. So könnenPflegeroboter das anstrengende Heben und Lagern von Patientenübernehmen.  OP-Roboter unterstützen Ärzte bei punktgenauen Eingriffen. In der Apothekenlogistik stellen Unit-Dose-Systeme Medikamente patientenbezogen gemäß ärztlicher Verordnung zusammen und helfen so, Fehler bei der Ausgabe zu vermeiden.

Fortschritte bei Assistenzsystemen und Automatisierung gibt es also auch im Krankenhaus. Gleichwohl werden viele Tätigkeiten auf absehbare Zeit Kopf- und Handarbeit bleiben. Arzt und Pflege können allerdings viele Wege sparen, wenn Patientenakten, Arbeits- und Befundlisten nicht nur digital, sondern gleichzeitigmobil werden.

4) Verfolgen von Behandlungen

Im Zentrum industrieller Fertigung steht meist ein Leitstand, der die Produktion überwacht, um bei Bedarf steuernd einzugreifen. Übertragen auf die Patientenbehandlung geht es darum, den Heilungsverlauf klinisch zu beobachten und die Ausführung von Maßnahmen organisatorisch im Auge zu behalten ist.

Vor allem die logistische Verfolgung bietet Potenzial für Verbesserungen. Aussagen wie „Ich kann nicht auch noch darauf achten, dass alle Befunde rechtzeitig vorliegen!“ oder „Hat Ihnen der Arzt denn nicht erklärt, warum Sie gleich zum MRT sollen?“ sind Symptome dafür, dass sich die Aufmerksamkeit von Arzt und Pflege bei knapper Besetzung auf eigene Aufgaben konzentriert. Keiner behält dann den Behandlungsablauf einesPatienten als Ganzes im Blick. Würden verfügbare Daten konsequent genutzt, könnten drohende Prozessstörungen regelbasiert erkannt und aktiv vor ihnen gewarnt werden: Laborwert vor MRT nicht bestimmt, Medikament vor OP nicht abgesetzt, OP-Aufklärung fehlt, 12 Uhr und noch keine Visite dokumentiert, angeordnetes EKG nicht terminiert, Kostform geändert aber Essennicht umbestellt, Patient in 30 min zur Koloskopie.

Kein Fließband verbindet im Krankenhaus Aktivitäten von Abteilungen und Berufsgruppen. Wegen der hohen Komplexität und Individualität gibt es eine Vielzahl möglicher Prozessstörungen. Um sie zuverlässig zu vermeiden, fehlt es einerseits an Informationstransparenz, etwa weil derPlan nicht dokumentiert oder gerade nicht im Zugriff ist. Andererseits mangelt es an ganzheitlichem Fallmanagement, zu dem neben der Koordination von Terminen auch die laufende Verfolgung der Behandlung gehört. Nicht nur Patienten mit komplexen Verläufen oder unklaren Versorgungssituationen sind deshalb immer wieder von vermeidbaren organisatorischen Verzögerungen betroffen.

Der Weg zum Krankenhaus 4.0

Von welchen 4.0 Organisationsprinzipien kann nun ein Krankenhaus besonders profitieren?

Nur eine Frage der Zeit wird es sein, bis Assistenzsysteme ärztliche Entscheidungen im Klinikalltag umfassend unterstützen. Weil die Ergebnisqualität neben der qualifizierten Ausführung von Behandlungen maßgeblich vom eingeschlagenen Weg abhängt, sind daraus mittelfristig spürbare Verbesserungen zu erwarten.

Bessere Vernetzung mittels Tracking von Geräten, Mitarbeitern und Patienten kann helfen, Zeit und Wege zu sparen. Beispielhafte Anwendungen sind: Wo befindet sich das mobile Ultraschall-Gerät? Wo steht ein aufbereitetes Bett? Welcher Kollege vom Transportdienst ist in der Nähe? Ist ein Patient gerade in seinem Zimmer anzutreffen?

Möchte man jedoch wissen, wie viele Betten in den nächsten Tagen frei werden oder für welche Patienten morgen Arztbriefe fertig sein müssen, kommt es nicht auf die Lokalisation von Patienten, sondern auf ihren Status im Behandlungsprozess an.

Hierbei ist hohe Informationstransparenz nicht mit flächendeckender Digitalisierung gleichzusetzen. Für verbesserten Patientenfluss ist vor allem ein guter Überblick über erwartete Entlasstermine, klinische Ziele und zeitkritische Aktivitäten wichtig. Hilfreich ist, wenn digitale Patientenakten am Patientenbett zu bearbeiten und einzusehen sind. Doch auch in digitalen Patientenakten ist der Behandlungsplan nicht automatisch gut gepflegt und seine Essenz auf Anhieb erkennbar. Assistenzsysteme werden Abläufe nur dann monitoren und die logistische Regie übernehmen können, wenn Pläne stets aktuell sind. Insofern kommt es zwar auf die Leistungsfähigkeit von IT, doch noch viel mehr auf Mitwirkung und Kooperation allerBeteiligten an.

Zusammenfassende Bewertung

Fortschreitende Digitalisierung und neue Assistenzsysteme werden Ärzte und Pflege zukünftig unterstützen. Tätigkeiten werden schneller und einfacher zu erledigen sein oder ganz entfallen. Kurzfristig verspricht weitere Verweildauerverkürzung erhebliche Entlastung. Im Gegensatz zur Industrie sind Klinikorganisationen historisch nicht auf Durchfluss ausgerichtet, wenn sich auch viele patientenorientiert nennen. Jederzeitige Transparenz darüber, wo der Patient im Behandlungsprozess steht, ist in der Praxis die bedeutsamere Herausforderung als seine räumliche Ortung.

Bestehende Defizite bei Steuerung und Verfolgung von Behandlungen kosten Patienten und Mitarbeiter viel Zeit (Beispiele siehe Abb. 2). Nationaler wie internationaler Vergleich lassen vermuten, dass mindestens 15% deutscher Verweildauern allein durch organisatorische Verzögerungen bedingt sind. Das entspricht etwa einem Tag pro Patient. Projekte zum Patientenflusses in mehr als zwanzig Kliniken (u.a. im Robert-Bosch-Krankenhaus Stuttgart – vgl. KU 2/2017) zeigen, dass 10 bis 15% messbare Verbesserung in 6 bis 9 Monaten realistisch sind, bei unveränderten Entlasskriterien und unabhängig vom Digitalisierungsgrad. Auf dem Weg zu diesem Ziel stehen bei InnoQare Projekten Visitenorganisation, Fallmanagement und Engpassbeseitigung im Fokus.

Autor: Dr. Dirk Ralfs
InnoQare Deutschland GmbH
dralfs@innoqare.com

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