Nos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), uma agência federal que apoia a pesquisa biomédica básica, os tomadores de decisão enfrentam o desafio de identificar maneiras de melhorar a eficiência e a eficácia dos serviços de apoio à pesquisa e os desafios de fazer "mais com menos" recursos. O Office of Research Services (ORS), Office of Quality Management (OQM) oferece suporte para a solução desses desafios por meio do desenvolvimento do modelo de simulação Campus Operations Decision Support (CODS). O modelo consiste em uma variedade de ferramentas e técnicas de software para modelar um "mundo virtual" 3D do campus que pode ser usado em uma variedade de aplicativos para entender melhor e aprimorar a prestação de serviços para apoiar a missão de pesquisa no NIH. O projeto inclui submodelos que auxiliam na análise do movimento de pedestres e do tráfego no campus e dentro dele, na triagem de visitantes, na rede de ônibus do NIH e prevê extensibilidade futura para atividades adicionais de apoio à pesquisa.
O NIH Office of Research Services (ORS) e o Office of Research Facilities (ORF) têm a tarefa de oferecer suporte ágil e confiável à missão de pesquisa do NIH. O ORS e o ORF apoiam o NIH de várias maneiras necessárias para a operação eficiente e segura da maior instalação de pesquisa biomédica do mundo. A infinidade de serviços prestados pela ORS e pela ORF tem um impacto significativo na capacidade de todos os Institutos e Centros (ICs) do NIH de cumprir suas missões de pesquisa.
Atualmente, tanto a ORS quanto a ORF enfrentam o desafio de fazer mais pela comunidade do NIH com menos recursos. Nos últimos anos, a demanda pelos serviços e pela infraestrutura que a ORS e a ORF fornecem e mantêm permaneceu relativamente inalterada e, em alguns casos, até aumentou; no entanto, os níveis de financiamento permaneceram relativamente estáveis, ou levam em conta uma inflação modesta. Há uma pressão crescente para oferecer os mesmos níveis de quantidade e qualidade de serviço. Consequentemente, o ORS e o ORF precisam identificar constantemente maneiras de melhorar a eficiência e a eficácia dos serviços que prestam à comunidade do NIH agora e no futuro.
Para dar suporte a essas melhorias, o Escritório de Gestão da Qualidade do ORS projetou e implementou um Modelo de Apoio à Decisão de Operações do Campus usando tecnologia de simulação. Inicialmente, esse projeto consiste em um modelo 3D do campus do NIH Bethesda, incluindo a rede viária e os prédios, os locais de estacionamento, a rede de ônibus do NIH, o movimento de pedestres e tráfego no campus e a entrada/saída de pedestres e tráfego de veículos no campus por meio de acesso com cartão inteligente e pontos de triagem de visitantes. A intenção é que esse modelo seja usado para experimentar mudanças nos serviços para melhor adequar a capacidade à demanda, contribuindo assim para o uso econômico de recursos orçamentários limitados.
O sistema consiste em um "mundo virtual" realista em 3D do campus do NIH Bethesda que pode ser usado em vários aplicativos para entender melhor e aprimorar o planejamento e melhorar a prestação de serviços. Do ponto de vista visual, o modelo foi projetado para ser visualizado e interagido por meio da tela do computador ou do hardware de RV. Além disso, o resultado quantitativo pode ser fornecido por meio de experimentos/cenários.
O modelo também permite o exercício de um cenário de emergência ou de um processo específico de operações do campus com mais detalhes. Os cenários de emergência considerados inicialmente são uma evacuação de prédio/campus e um cenário de atirador ativo. O sistema foi projetado de forma a permitir que o usuário compreenda como esse cenário pode ocorrer em um determinado edifício do campus e a maneira como o cenário afeta e interage com as operações em todo o campus.
Os sistemas iniciais de operações do campus incluídos são o acesso de funcionários e visitantes e o sistema de ônibus de traslado. O sistema foi projetado de forma a representar com precisão as entradas e saídas desses processos e a interação com todo o campus, além de ter a capacidade de rastrear um indivíduo em todo o sistema (por exemplo, um visitante entra no campus, passa pela inspeção de segurança, estaciona, segue para um prédio, participa de um exercício de evacuação, retorna ao prédio, retorna ao veículo e sai do campus).
Esse modelo é usado para experimentar mudanças nos serviços para melhor adequar a capacidade à demanda, contribuindo, assim, para o uso econômico de recursos orçamentários limitados e para planejar cenários emergentes, como o fechamento das estradas do campus, a evacuação de edifícios, de parte ou de todo o campus, ou um cenário de atirador ativo.
Um modelo básico é desenvolvido em um nível alto, de modo que processos ou operações específicas possam ser representados em um nível granular e níveis maiores de detalhes possam ser adicionados quando necessário, tanto do ponto de vista visual quanto analítico. Os modelos mais detalhados ajudam a desenvolver e informar os parâmetros de tempo de processamento a serem usados no modelo principal. Dessa forma, modelos detalhados podem ser desenvolvidos e construídos quando necessário.
Esse modelo básico consiste em um modelo 3D realista da rede de circulação rodoviária e de pedestres do campus e dos edifícios do campus com as entradas/saídas dos edifícios representadas. Esse modelo básico inclui vários subsistemas do campus desenvolvidos anteriormente como modelos independentes que agora estão integrados em um único modelo. Esses sistemas incluem o acesso ao campus, um sistema de ônibus de traslado, o tráfego do campus (fluxo normal e durante uma evacuação) e cenários de atiradores ativos.
Por exemplo, no modelo básico, um edifício é representado como uma "caixa preta" com entradas e saídas definidas. Dessa forma, um edifício tem um número definido de locais onde os ocupantes podem entrar/sair, e processos mais detalhados dentro do edifício podem ser desenvolvidos em um submodelo separado que pode ser executado de forma independente ou interagir com o modelo maior (por exemplo, uma evacuação do edifício ou um cenário de atirador ativo). A modelagem 3D foi feita com o Trimble Sketchup e dados do ORF e do Open Street Maps. Abordagens anteriores para modelar esses subsistemas foram desenvolvidas no Arena.
Essa ferramenta de simulação contribuiu para evitar custos significativos em todo o NIH e aprimorou os esforços de planejamento de emergência que afetam a vida e o bem-estar no NIH. Os projetos realizados permitiram que a pesquisa continuasse sem interrupções e que as decisões informadas afetassem a segurança e a proteção do NIH e da comunidade vizinha.
O desenvolvimento e a análise de métricas de resultados fornecidos pela simulação permitiram que os tomadores de decisão compreendessem melhor o impacto das mudanças no sistema sobre a prestação de serviços, bem como identificassem, compreendessem e atenuassem melhor os riscos identificados por meio de experimentos com a ampla gama de cenários que a simulação é capaz de fornecer.
Com o uso dessa abordagem modular e dimensionável, há um potencial significativo para a integração de outros sistemas do campus e de pesquisa a esse modelo, permitindo que os tomadores de decisão tenham uma compreensão maior de como os sistemas interagem entre si e afetam objetivos mais amplos. Embora esses modelos tenham sido desenvolvidos especificamente para o NIH, outras agências e organizações podem aproveitar essas abordagens para resolver desafios relacionados.
A equipe do OQM gostaria de agradecer à liderança do NIH e do ORS/ORF e aos vários funcionários que apoiaram este projeto.