Informaatiojärjestelmien integroiminen terveydenhuollossa...eli miten sovittaa yhteen XML, HL7 ja EDIFACT? Kari Mattsson <karma@{acm.org,iki.fi}> Tietojenkäsittelyoppi Turun yliopisto Pro Gradu 31.12.2000
Turun yliopisto Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Tietojenkäsittelyoppi Kari Mattsson:...eli miten sovittaa yhteen XML, HL7 ja EDIFACT? Pro Gradu, 62 s. Tietojärjestelmätiede 31.12.2000 Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia tekniikoita, joilla informaatiojärjestelmät saadaan integroitua toisiinsa erityisesti terveydenhuollossa. Perinteisen jäykähkön EDIFACT:in tai terveydenhuollossa melko yleisesti käytössä olevan HL7:n sijaan pyritään näitä kahta sekä internetin XML-standardia hyväksi käyttäen mallintamaan uudenlainen avoin vahvasti internet-tekniikoihin pohjautuva arkkitehtuuri. Tällaiseen uuteen informaatiojärjestelmien integrointiin pohjautuvaan arkkitehtuuriin on luonut paineita Suomessa ja ulkomailla se, että suurten ikäluokat tullessa sairastavuusikään ei julkiselle terveydenhuollolle ole osoittaa lisää määrärahoja. Tästä seuraa, että itsehoito tulee väistämättä yleistymään. Itsehoidon yleistyminen tuo hyvinkin erilaiset käyttäjät kiinteästi osaksi kymmeniä erilaisia terveydenhuollon informaatiojärjestelmiä. Tämä tausta on yksi niistä haasteista, joihin tällä tutkimuksella etsitään vastauksia. Tutkimuksessa käytetään konstruktiivista tutkimusmetodia. Tutkimusmetodin paino on siinä, millä keinoin päästään haluttuun lopputilaan. Tavoiteltu lopputila on edellä mainittu uusi EDI-arkkitehtuuri informaatiojärjestelmien integroimiseksi. Tutkimuksen aluksi esitellään kohdeorganisaatio, johon arkkitehtuuri voidaan toteuttaa. Samalla pohditaan niitä ongelmia, joita terveydenhuollolla nykyisten tietojärjestelmien osalta yleisemminkin on. Tämän jälkeen kuvataan mahdollisia tulevia informaatioteknologiaratkaisuja (IT), joilla asiakkaiden palvelu sujuisi jatkossa nykyistä paremmin ja kustannustehokkaammin. Näitä ovat eritoten internet-tekniikoiden varaan rakennetut ratkaisut, joista monet ovat luontevasti langattomia. Internet-tekniikat ja langattomuus ovat sellaisia paradigman muutoksia, joihin tässä tutkimuksessa keskitytään. Onhan niiden avulla saavutettavissa ajasta, maasta, kulttuurista ja käyttäjästä riippumattomia ratkaisuja. Nykyiset vain PC:tä hyödyntävät EDI- ja asiakas-palvelin-ratkaisut ovat näiltä osin rajoittuneempia. Mallinnettava arkkitehtuuri pohjautuu siis seuraaville standardoiduille tekniikoille: EDIFACT, HL7 ja XML. Näiden lisäksi tullaan hyödyntämään agenttiteknologioita (agents), mallipohjia (templates) ja varastoja (repositories). Tutkimuksen lopputulos on tärkeä. Uudenlaisesta arkkitehtuurista saadaan sen runko pääosin mallinnettua. Mallinnusta haittaavat yksityiskohdat ovat kuitenkin luonteeltaan sellaisia, että hyödynnettävien standardien lopulta valmistuessa ja viimeistään implementoitaessa ongelmalliset yksityiskohdat on ratkaistavissa. Mallinnuksen yhteydessä havaitaan, että informaatiojärjestelmiä integroitaessa tulee kaikilla osapuolilla olla sama ymmärrys välitettävästä datasta ja kaikista muista sovituista asioista. Havaitaan myös, että organisaatioiden tulee hankkia uutta ja uudenlaista sovellusintegraatio-osaamista tämän arkkitehtuurin implementointiin. Nämä kaksi viimemainittua asiaa ovat käytännön elämän kannalta arkkitehtuurin rungon ohella tutkimuksen tärkeintä antia. Tutkimuksen voidaankin todeta saavuttaneen tavoitteensa. Avainsanat: EDIFACT, HL7, XML, konstruktiivinen tutkimus, terveydenhuolto, arkkitehtuuri, informaatiojärjestelmä, integrointi, sovellusintegraatio
SISÄLLYS Johdanto... 1 Tutkimusalueen taustaa... 1.1 Yhteiskunnallinen tausta... 4 1.2 Toimialan ja kohdeorganisaation kuvaus... 5 1.3 Informaatiojärjestelmäintegraation haasteita terveydenhuollossa... 6 2 Ongelma ja sen tutkiminen... 2.1 Tutkittavasta ongelmasta ja tavoitteista... 2.2 Käytettävä tutkimusmetodi... 2.2.1 Taustaa... 2.2.2 Viitekehys... 3 Uuden arkkitehtuurin perusrakenteet... 3.1 EDIFACT (Electronic Data Interchange for Administration, Commerce and Transportation)... 3.1.1 Yleistä EDI:stä ja EDIFACT:sta... 3.1.2 EDIFACT:n rooli kehitettävässä arkkitehtuurissa... 23 3.2 HL7 (Health Level 7)... 24 3.2.1 Yleistä HL7:stä... 24 3.2.2 HL7 versio 3:n rakenne... 26 3.2.3 HL7:n rooli kehitettävässä arkkitehtuurissa... 28 3.3 XML (extensible Markup Language)... 28 3.3.1 XML:n paikka internetissä... 29 1 4 10 10 13 13 15 19 20 21 i
3.3.2 XML:n rakenteesta... 3.3.1 XML:n rooli kehitettävässä arkkitehtuurissa... 3.4 Kolme tukipilaria... 3.4.1 Mallipohjat (Templates)... 3.4.2 Agentit (Agents)... 3.4.3 Varasto (Repository)... 3.5 Yhteenveto käytettävistä perusrakenteista... 4 Arkkitehtuurin mallinnusta... 4.1 Kokonaisarkkitehtuurin rakenne... 4.2 Integraatiotason mallintaminen... 4.3 Mallinnuksessa havaittuja haasteita... 5 Yhteenveto... Lähteet... 30 38 40 40 41 42 44 45 45 49 54 56 60 Tämä dokumentti sijaitsee internetissä (ainakin jossain) seuraavissa URL-osoitteissa: http://trivore.com/karma/pg/ http://arratum.com/karma/pg/ http://vertina.com/karma/pg/ http://bicorne.com/karma/pg/ http://pikosoft.com/karma/pg/ http://pikosoft.fi/karma/pg/ http://iki.fi/karma/pg/ Tämä dokumentti on taitettu seuraavilla merkkilajeilla: leipätekstinä ITC-NewBaskerville (11 pistettä), muualla Ersa Light, Ersa Medium, Ersa Ultra, Courier, Caesar Inline, EuropeanPi 3, EuropeanPi 4, Helvetica, OldStyle 7 ja OldStyle 7 Small Caps. ii
Informaatiojärjestelmien integroiminen terveydenhuollossa...eli miten sovittaa yhteen XML, HL7 ja EDIFACT? Johdanto Tämän tutkimuksen tarkoituksena on informaatiotekniikan (IT) näkökulmasta perehtyä eri tekniikoihin ja mallintaa arkkitehtuuri, jonka avulla organisaatiot voivat kustannustehokkaasti tarjota aiempaa parempia palveluja asiakkailleen. Arkkitehtuuri tulee pohjautumaan informaatiojärjestelmien integroimiselle 1 sanomapohjaisesti suhteellisen korkealla tasolla. Kohdeorganisaationa käytetään eteläsuomalaista kaupunkia ja sen julkista terveydenhuoltoa. Tutkimuksen konkreettisissa tavoitteissa on tarkoituksellisesti samoja piirteitä kun käynnissä olevassa valtakunnallisessa, Satakunnan alueella toteutettavassa terveydenhuollon Makropilottihankkeessa (Sosiaali- ja terveysministeriö 2000). Tämän tutkimuksen välittömänä kohteena ei kuitenkaan ole Makropilottihankkeeseen osallistuvat tahot, vaan edellä mainittu kohdeorganisaatio. Tavoitteena on konstruktiivisen tutkimuksen kautta koota olemassa olevaa ja tuoda uuttakin informaatiota tukemaan tulevia integrointiratkaisuja. Ratkaisujen lopullisena tuotoksena on nykyisestä osin hyvinkin poikkeava uusi IT-infrastruktuurimalli. Lisäksi kohdeorganisaation hankkeisiin osallistuville yrityksille tuloksena saattaa olla uusia tuotteita jopa vientiin. Konkreettisen ulottuvuuden vuoksi on teorian lisäksi tarkoituksenmukaista tarkastella tekniikoita ja standardeja, joihin kehiteltävä uusi IT-infrastruktuuri pohjautuu. Tutkimuksen alaotsikosta nämä tekniikat ja standardit on helposti pääteltävissä. Tutkimusmetodina käytetään keinoja painottavaa konstruktiivista tutkimusta. 1 Kirjallisuudessa on käytössä myös termi sovellusintegraatio. Revisio 12.12.2000 (4532) 1
Informaatio käsitellyistä tekniikoista ja aihepiiristä on hankittu kirjallisuudesta, internetistä, aihetta sivuavista seminaareista sekä lukuisista asiantuntijakonsultoinneista. Kohdeorganisaatioon ja sen tarpeisiin tutustuminen on ollut pitkällinen prosessi vuodesta 1992 koostuen mm. lukuisista projekteista organisaation eri osissa sekä lukemattomista keskus - teluista eri avainhenkilöiden kanssa. Tämän tutkimuksen jotkin yksityiskohdat ovat sellaisista luottamuksellisista lähteistä, että lähdeviitettä ei valitettavasti voida antaa. Kokonaisuuteen tällä seikalla ei kuitenkaan ole merkitystä. Tässä tutkimuksessa halutaan esittää, että informaatiojärjestelmien ja jopa organisaatioiden välinen kommunikointi voidaan turvallisesti toteuttaa avoimilla internetpohjaisilla yhteyskäytännöillä. Käyttämällä avoimia tekniikkoja voidaan ISO:n (International Standardisation Organisation) OSI-mallin (Open Systems Interconnect) (ISO 2000) tasolle seitsemän tarvittaessa rakentaa toimittajavapaa rajapinta, lingua franca eri palveluihin ja sovelluksiin. Tutkimus sisältää pääantinaan varsin uudenlaisen arkkitehtuurin mallinnusta, sekä muutamia siihen liittyviä hyvin tärkeitä havaintoja. Kehitettävälle arkkitehtuurille voidaan antaa ainakin seuraavat vaatimukset, jotka tulevat myöhemmin tutkimuksen edetessä tarkentumaan: sen tulee olla riittävän avoin, joustavasti laajennettavissa oleva, riittävän tarkkaan standardoitu, joustavasti toteutettavissa hyvin erilaisiin ympäristöihin, kaikkien osapuolten hyväksyttävissä oleva, implementoitavissa oleva. Tämän tutkimuksen puitteissa ei tulla kovin paljon ottamaan kantaa reaalimaailmassa niinkin tärkeään seikkaan kuin implementointi. Tähän puutteeseen on kaksi syytä: tutkimus rajoittuu vain arkkitehtuurin mallintamiseen ja toistaalta implementaatiot sekä niiden analysoiminen on kokonaan toisen tyyppinen projekti. Mielenkiintoinen huomio on, että implementointia sivuaa pari tutkimuksen keskeistä havaintoa. Tutkimus jakaantuu siten, että ensimmäisessä luvussa kuvataan vähenevien resurssien ja kasvavan kysynnän ongelmaa julkisessa terveydenhuollossa sekä näiden ongelmien taustoja. Lisäksi esitellään case-organisaatio. Toisessa luvussa määritellään yksityiskohtaisemmin tutkittava ongelma, eritellään tutkimustulosten mahdollisia käyttökohteita sekä käytettävä Revisio 12.12.2000 (4532) 2
tutkimusmetodi. Kolmas luku käsittelee informaatiojärjestelmien välillä liikuteltavaa materiaalia ja se koostuu valtaosin arkkitehtuurin mallintamisessa käytettävien tekniikoiden esittelystä. Neljännessä luvussa mallinnetaan ja pohditaan siihen liittyviä realiteetteja. Viimeisessä luvussa kootaan tutkimuksen tulokset yhteen. Revisio 12.12.2000 (4532) 3
1 Tutkimusalueen taustaa Tässä luvussa määritellään tutkimusalue yhteiskunnallisesta näkökulmasta. Samalla käydään läpi niitä laajempia yhteyksiä, joihin tämä tutkimus nivoutuu. Ensimmäisessä kappaleessa selvitetään ongelman yhteiskunnallista taustaa. Toinen kappale käsittelee toimialaa yleisesti ja esittelee case-organisaation. Kolmannessa kappaleessa pohditaan informaatio - järjestelmien integrointia yleisesti ja terveydenhuollossa erityisesti. Selkeyden vuoksi määritellään nyt kolme tässä tutkimuksessa käytettävää termiä, joiden käyttö puhekielessä ja jopa erilaisissa virallisissa selvityksissä usein vaihtelee: M M M data: raakamateriaalia, jota esimerkiksi internet ja media on täynnä ja jota vastaanotamme päivittäin jopa liikaa eri lähteistä; vrt. sanomalehden artikkeli yleisesti informaatio: jalostunutta dataa, jolla on objektille (kokijalle) merkitystä; vrt. mielenkiintoinen artikkeli sanomalehdessä tieto: jalostunutta informaatiota, jonka objekti ymmärtää; vrt. mielenkiintoinen, luettu ja ymmärretty artikkeli sanomalehdessä Edellä olevien määritysten valossa on selvää, että termiä tieto voidaan käyttää suhteellisen harvoin 2 ja tilanteesta riippuen oikeampi termi on joko data tai informaatio. 1.1 Yhteiskunnallinen tausta Sosiaali- ja terveydenhuolto ja erityisesti sen julkinen sektori joutui 1990-luvun alun lamas - sa monien kustannuspaineiden kohteeksi. Kunnallishallinnon budjetteja on vuosittain joko supistettu tai saman kokoisella budjetilla on pyritty tuottamaan entistä enemmän ja parempia palveluja. Rahoittajat ovat siis vaatineet suurempaa kustannustehokkuutta. Vaikka tätä tutkimusta tehtäessä em. lama on jo ohitettu, eivät sen aikana tulleet vaatimukset ole vähentyneet, vaan pikemminkin päinvastoin. Laman aikana toiminnot optimoitiin varsin pitkälle työntekijöiden osalta. Lisäksi on tiedostettu, että suuret ikäluokat tulevat 2 Historiallisista syistä johtuen käytetään tässä tutkimuksessa kuitenkin perinteisiä termejä tietokanta, tietorakenne ja tietotyyppi. Revisio 12.12.2000 (4532) 4
pian sairastamisikään, mikä tulee jatkossa nostamaan terveydenhuollon palveluiden kysyntää. Muun muassa näiden syiden vuoksi sosiaali- ja terveydenhuollossa onkin lähdetty kehittämään informaatiotekniikkaa muun organisaation kehittämisen lisäksi. Kehitystyöstä toivotaan apua kasvavien kustannusten ongelmaan ja mahdollistamaan uudenlaisia aiempaa parempia ja tehokkaampia palveluja. Nämä odotukset informaatiotekniikan osalta ovat yleisiä ja kovin tyypillisiä. Monissa kunnissa on lisäsäästöjen saavuttamiseksi esitetty vaatimuksia sosiaalialan ja terveydenhuollon toimintojen osittaisesta yhdistämisestä. Näin on laita myös kohdeorganisaatiossa. Jos ajatellaan puhtaasti tekniseltä kannalta, näille yhdistämisille on luontevat perusteensa. Tämän tutkimuksen kannalta mahdollisilla yhdistämisillä ei ole ratkaisevaa merkitystä. Mahdollisten organisaatiomuutosten jälkeen on odotettavissa, että informaatiojärjestelmien integrointien tarve tulee pikemminkin lisääntymään kuin vähenemään. 1.2 Toimialan ja kohdeorganisaation kuvaus Sosiaali- ja terveydenhuolto on informaatioteknisestä näkökulmasta varmasti yksi haasteellisimpia toimialoja. Toimintaa säädellään lakien puitteissa, informaatiovirtoja on erittäin runsaasti oman organisaation sisällä ja ulkoisten organisaatioiden kanssa, tietoturva on korostetusti esillä, ja vaatimukset sekä tarpeet muuttuvat usein. Teknologisesti kohdeorganisaatiossa on jopa kymmeniä erilaisia eri toimittajien informaatiojärjestelmiä, ATK-lait - teisto on vuosien myötä monipuolistunut, käyttöjärjestelmien kirjo on runsas ja lähiverkon topologioitakin on useampia. Tätä tutkimusta tehtäessä on kohdeorganisaatiossa käynnistymässä ja käynnissä useita projekteja, joiden tavoitteena on selkeyttää, yksinkertaistaa ja tuoda parannusta olemassa olevaan tilanteeseen. Edellisten seikkojen lisäksi toimialan empiirinen luonne, jossa datan valtaosin analysoivat ihmiset sekä monien informaatiovirtojen puhtaasti sosiaalinen luonne, tuo omat haasteensa. Tällaisen heterogeenisen ympäristön yleisenä perusongelmana on saada informaatio liikkumaan haluttua reittiä pitkin turvallisesti, luotettavasti, muuttumattomana ja riittävän nopeasti kahden hyvinkin eri tyyppisen järjestelmän välillä. Mitä paremmin tämä perusongelma on ratkaistu, sitä paremmin organisaatio ja sen kaikki osat voivat toimia. Järjestelmien tyypillä, sijainnilla ja informaation siirron ajankohdalla tai luonteella ei tulisi olla mitään merkitystä, vaan kaiken tulisi olla läpinäkyvää. Edellä kuvatun ongelman Revisio 12.12.2000 (4532) 5
ratkaiseminen vaatii järjestelmien loogista yhdistämistä, joka on tämän tutkimuksen keskeinen tutkimusongelma. Näitä tapoja pohditaan myöhemmin. Kohdeorganisaationa on käytetty eteläsuomalaisen kaupungin julkista terveydenhuoltoa, mutta kuvattavat yhdistämistavat soveltuvat avoimuutensa ansiosta myös muualle, jopa muille toimialoille. Kuvauksissa on tekninen ote eikä toimialakohtaisiin sisällön yksityiskohtiin puututa niiden moniulotteisuuden vuoksi. Käytetystä kohdeorganisaatiosta ja käynnissä olevasta valtakunnallisesta Makropilotista seuraa painotus avoimiin internetstandardeihin, korostettuun tietoturvaan ja avoimeen kommunikaatiorajapintaan. Perusteluna edellä mainittuun on mm. mahdollisuus toimittajariippumattomuuteen, helpompaan resurssien saatavuuteen, dynaamisempaan kokonaisuuteen ja potentiaalisiin kustannussäästöihin. Nämä Makropilotin painotukset (Sosiaali- ja terveysministeriö 2000) otetaan hyvin pitkälle annettuina, eikä niitä kyseenalaisteta. On huomattava, että avoimuus arkkitehtuuritasolla antaa myös tarvittaessa mahdollisuuden laajentaa sovellusaluetta ja integraatiota muille toimialoille ja jopa muihin maihin. 1.3 Informaatiojärjestelmäintegraation haasteita terveydenhuollossa Edellisessä kappaleessa määriteltiin jo varsin tarkkaan tutkimusongelma. Kontekstina pidetään kohdeorganisaatiota ja sen konkreettisia haasteita. Jotta nyt ratkottavaan tutkimusongelmaan saataisiin myös laajempaa ulottuvuutta, on tarpeellista hieman tarkastella niitä yleisiä haasteita mihin informaatiojärjestelmien integroinnissa törmätään. Tarkastelun pohjana käytetään Wilhelm Hasselbringin esittelemää kaaviota informaatiojärjestelmäintegraation haasteista (W. Hasselbring 2000). Kaaviossa esitetyt kolme ulottuvuutta sisältävät kukin omat haasteensa integroinnin kannalta. Yleinen tavoite on siirtyä kohtuudella kohti kaavion origoa. Revisio 12.12.2000 (4532) 6
välityspalvelut Levinneisyys yhteiset mallit, rakenteet ja standardit organisaatiomuutokset Autonomisuus Heterogeenisyys Kaavio 1. Informaatiojärjestelmäintegraation haasteiden kolme ulottuvuutta. Levinneisyys (distribution) ymmärretään tässä fyysinen sijaintiin liittyvänä ulottuvuutena. Oheisen kaavion origossa informaatiojärjestelmät sijaitsevat kaikki yhdessä laitteistossa. Reaalimaailmassa kuitenkin eri informaatiojärjestelmät sijaitsevat yleensä eri laitteistoissa, jotka voivat olla toisistaan hyvinkin kaukana. Tämä voi tuoda esimerkiksi yhteisiä tietokantoja käytettäessä tarpeen kutsua proseduureja ja funktioita, jotka sijaitsevat toisessa tietokoneessa (remote procedure call, RPC). Tässä tutkimuksessa ei tulla ottamaan kantaa niihin ohjelmistoteknisiin tekniikoihin, joilla nämä etäkutsut on toteutettavissa. Levinneisyysaspekti ei ole erityisen keskeinen tämän tutkimuksen kannalta. Autonomisuus liittyy vahvasti organisaation ja organisaatioyksiköiden rakenteisiin. Organisaatiot voivat olla täysin itsenäisiä (complete independence), jolloin niillä ei ole mitään yhteistä muiden kanssa. Toisena äärimmäisyytenä on täydellinen yhdistäminen (complete unification) yhdeksi hallinnolliseksi ja toiminnalliseksi yksiköksi. Terveydenhuollossa ei kumpikaan näistä kahdesta ole relevantti tilanne, vaan ratkaisu löytyy puolivälistä. Rakenteeltaan terveydenhuolto koostuu usean melko itsenäisen yksikön liittoumasta (federated organisation), joilla kaikilla on kuitenkin yhteinen päämäärä saada potilas terveeksi. Myös informaatiojärjestelmät voivat luontevasti hyödyntää tätä samaa liittouma-ajattelua. Kullakin informaatiojärjestelmällä on omat erityispiirteensä ja niissä on kaikissa riittävästi yhteistä informaatiota jotta kokonaisuutta voidaan hyödyntää yhdessä. Hyödyntäminen onnistuu, jos informaatiojärjestelmät ymmärtävät toisiaan. Näin on kuitenkin varsin harvoin. Revisio 12.12.2000 (4532) 7
Mahdollisilla autonomisilla informaatiojärjestelmillä on ominaisuuksia, jotka tulee huomioida integroinnin yhteydessä. Niissä dataan pääsy (data access) ja sen esitystapa vaihtelevat johtuen mm. erilaisista käyttöjärjestelmistä, päätelaitteista, mieltymyksistä ja käyttöliittymäkäytännöistä. Lisäksi tietokantojen ja muiden tietovarastojen sisältö on lähtökohtaisesti heterogeenista. Niissä on helposti osittaista päällekkäisyyttä (henkilötunnus, sukunimi, osoite jne.). Lisäksi sisältö voi semattisesti vaihdella jopa saman sovelluksen eri osien välillä. Tässä tutkimuksessa informaatiojärjestelmien liittoumat otetaan reaalimaailman faktana, johon ei sellaisenaan tavoitella muutosta. Sen sijaan pyritään löytämään keino datan aiempaa helpompaan liikuteltavuuteen informaatiojärjestelmien välillä. Heterogeenisyys on seurausta erillisistä järjestelmistä. Sitä esiintyy usealla eri tasolla ja useista eri syistä. Teknisellä tasolla syitä ovat poikkeavat tietokonelaitteistot, käyttöjärjestelmät, tietokannat ja ohjelmointikielet. Käsitetasolla syitä ovat erilaiset ohjelmointi- ja datamallit, sekä vaihteleva reaalimaailman käsitteiden ymmärtäminen. Esimerkiksi sana nimi voi tarkoittaa potilaan nimeä, lääkärin nimeä, organisaation nimeä tai taudin nimeä (homonyymit). Toisaalta samalla asialla voi olla useampia nimiä, kuten WHO:n määrittelemä ICD10-diagnoosikoodi M20.2 sekä sen latinan- ja suomenkieliset kuvaukset 3 (synonyymit). Informaatiojärjestelmien integroinnissa on heterogeenisyyden tuomien haasteiden voittaminen yksi kaikkein vaikeimmista asioista. Heterogeenisyyteen liittyviä asioita on myös vaikeaa, ellei lähes mahdotonta automatisoida. On vaikeaa ajatella, että kaavion kaikkien kolmen ulottuvuuden osalta päästäisiin täysin 0-tasolle origoon. Realiteetit ovat tätä tavoitetta vastaan. Varsinaisen informaatiojärjestelmien integroinnin ja muun kehityksen yhteydessä on kuitenkin prosessien uudistamisella, teknisellä verkottumisella ja sen infrastruktuurilla, sekä informaatiojärjestelmien yhden - mukaisilla rakenteilla saavutettavissa hyvää kehitystä. Luonnollisesti myös projektien hallinnalta ja läpivienniltä vaaditaan näissä muutoksissa erittäin paljon. 3 ICD10-diagnoosikoodi M20.2 merkitsee jäykkää isovarvasta. Revisio 12.12.2000 (4532) 8
Hyvällä integroijalla täytyy olla vahva toimialaosaaminen. Tavoitteisiin on sen jälkeen helpompi päästä käyttämällä yhteisiä arkkitehtuureja, datamalleja sekä mahdollisimman paljon muita yhteisiä rakenteita. Juuri näitä asioita tullaan ratkomaan ja kehittämään tässä tutkimuksessa. Revisio 12.12.2000 (4532) 9
2 Ongelma ja sen tutkiminen Tässä luvussa rajataan tutkimusalue ja kuvataan viitekehys jonka mukaan asioita peilataan. Ensimmäinen kappale esittelee ongelman tarkemmin ja organisaation informaatiotekniset tavoitteet kuvataan suhteellisen korkealla tasolla. Samalla rajataan tarkastelun näkökulma puhtaasti tekniseksi. Toisessa kappaleessa esitellään tutkimusmetodi. Valittu tutkimusme - todi toimii tieteellisenä viitekehyksenä, jonka puitteissa asioita jatkossa tarkastellaan. 2.1 Tutkittavasta ongelmasta ja tavoitteista Liiketoiminnallisesta näkökulmasta tämä tutkimus perehtyy tekniikoihin, joiden avulla terveydenhuollon organisaatio voi kustannustehokkaasti tarjota aiempaa parempia ja kokonaisvaltaisempia palveluja asiakkailleen. Teknisesti ratkaisuksi esitetään informaatiojärjestelmien integrointia. Tutkimuksen mahdollisia lähestymistapoja ovat muun muassa sosio-ekonominen, sosiologinen, työpsykologinen ja informaatiotekninen. Viimeksi mainittu voidaan vielä luokitella sen mukaan huomioidaanko tutkimuksessa sosiaalisia informaatiojärjestelmiä, teknisiä informaatiojärjestelmiä vai molempia. Tässä tutkimuksessa rajaudutaan resurssisyistä teknisiin informaatiojärjestelmiin. Myöhemmissä, suurem - missa tutkimushankkeissa on mahdollista lähestyä tutkimuskohdetta laajemmin. Tavoitteena olevan asiakkaiden (potilaiden) paremman palvelun tulee siis olla kustannustehokasta. Koska kohdeorganisaationa olevan julkisen terveydenhuollon ylivoimaisesti suurin kustannuserä on palkat 4, tarkoittaa kustannustehokkuus käytännössä palvelujen tuottamista suhteellisen pienellä henkilömäärällä käyttäen sopivia teknisiä apuvälineitä. Jos oletetaan, että henkilöstön määrä pysyy suunnilleen vakiona, on olemassa olevalla henkilöstöllä pystyttävä palvelemaan suurempaa asiakaskuntaa aiempaa paremmin. Tutkimusongelmana on jopa kymmenien informaatiojärjestelmien, hyvin eri tyyppisten päätelaitteiden ja eritasoisten käyttäjien saattaminen asemaan, jossa kaikki saavat saman tasoisen palvelun. Ajalla tai paikalla ei saa olla merkitystä akuuttien terveyspalveluiden saannille. Kullakin käyttäjällä tulisi olemaan hänelle soveliaimmat käyttöliittymät näihin 4 Julkisen terveydenhuollon kustannuksista palkkojen osuus on hieman laskutavasta ja annettavasta hoidosta sekä lääkkeiden kalleudesta riippuen jopa 70 prosenttia. Revisio 12.12.2000 (4532) 10
palveluihin (teknisesti: informaatiojärjestelmiin). Soveliain käyttöliittymä on todennäköisesti melko usein luonteeltaan mobiili. Tällainen kaikkialla läsnäoleva IT (ubiquitous computing, nykyään useammin pervasive computing) (Mark Weiser 1991, Mark Weiser 1993) on yksi tämänhetkisistä paradigman muutoksista, jota on mukavasti myös joukko suomalaisia yrityksiä edistämässä (WAP Forum 2000). Tutkimusongelma kattaa siis informaatiojärjestelmien integroimisen perinteisen sovellus-sovellus-rajapinnan lisäksi sovellus-käyttäjä- ja jopa käyttäjä-käyttäjä-rajapinnat. Tämä on seikka, joka asettaa nykyisille arkkitehtuureille hyvin suuria haasteita. Tarpeelliseksi tuleekin mallintaa infrastruktuuri, arkkitehtuuri, joka sallii informaatiojärjestelmien integroimisen vaaditulla tasolla. Arkkitehtuurille voidaan antaa ainakin seuraavat vaatimukset: sen tulee olla riittävän avoin, joustavasti laajennettavissa oleva, kansalliset erityispiirteet, kuten å, ä ja ö huomioiva, riittävän tarkkaan standardoitu, joustavasti toteutettavissa hyvin erilaisiin ympäristöihin, kaikkien osapuolten hyväksyttävissä oleva, implementoitavissa oleva. Ilman näitä vaatimuksia arkkitehtuurilla tuskin on mahdollisuuksia tulla muuta kuin tieteelliseksi kuriositeetiksi. Tässä tutkimuksessa kehiteltävän, osin varsin uudenlaisen arkkitehtuurin mallintaminen on tämän tutkimuksen konkreettisena tavoitteena. Laajoilla ja moniulotteisilla toimialoilla, kuten sosiaali- ja terveydenhuollossa ei koskaan tulla täysin toimeen yhden IT-toimittajan järjestelmillä. Erilaisia järjestelmiä saattaa olla useita kymmeniä, kuten tämän tutkimuksen kohdeorganisaatiossa. Tietokantojen relaatioiden määrä on helposti useita satoja. Jotta kokonaisuus kuitenkin saataisiin palvelemaan mahdollisimman hyvin tavoitteita, on eri järjestelmien yhdistämiselle usein varsin suuri tarve. Uudenlaisia haasteita ovat lisäksi tuomassa uudet sulautetut informaatiotekniikkaa käyttävät laitteet, kuten verenpainemittarit, verensokerimittarit ja monet muut vastaavat päätelaitteet. Näitä itsehoitoa korostavia ja usein langatonta tiedonsiirtoa käyttäviä laitteita ollaan liittämässä osaksi muita järjestelmiä. On varsin todennäköistä, että käyttöön on Revisio 12.12.2000 (4532) 11
tulossa päätelaitteita, joita ei vielä ole olemassakaan. Langattomuus ja sen tukeminen ei ole tämän tutkimuksen tavoite, vaan seuraus. Päätelaitteet tullevat ainakin aluksi olemaan pääasiassa henkilökohtaisia pöytätietokoneita, selainpäätteitä ja kannettavia tietokoneita. Ne eivät kuitenkaan ole luonteeltaan kovin mobiileja, joten päätelaitteiksi tarvitaan myös tavallisia puhelimia tai Nokia Communicator- ja Palm-tyyppisiä pienehköjä henkilökohtaisia digitaalisia apulaisia ( personal digital assistant, PDA). Erityiskäyttöön saattavat soveltua myös puhesyntetisaattorit ja televisiota näyttönään käyttävät päätelaitteet. Erilaiset puettavat ja paperimaiset päätelaitteet ovat vielä kauempana tulevaisuudessa. Tärkeä ajatus on kuitenkin se, että arkkitehtuuria suunniteltaessa ei rajoituta päätelaitteina vain henkilökohtaisiin tietokoneisiin ja muihin nykyisiin ratkaisuihin. Oman pienen ulottuvuutensa arkkitehtuuriin tuo vähittäinen siirtyminen henkilön sähköiseen tunnistamiseen (HST) (Valtiovarainministeriö 2000) ja Kela-kortin muuttuminen älykortiksi, jolla tunnistaminen voidaan tehdä. Makropilotissa ollaan ensimmäisenä ottamassa käyttöön HST (Sosiaali- ja terveysministeriö 2000) uudenlaisen Kela-kortin muodossa. Tässä tutkimuksessa ei tulla mitenkään painottamaan näitä muutoksia. Ne ovat kuitenkin tekijöitä, jotka tulee huomioida uusia informaatiojärjestelmiä kehitettäessä. Samalla kun terveydenhuollon ulkoiset tekijät muuttuvat, haluavat sen organisaatiot monin tavoin integroida asiakkaat aiempaa paremmin osaksi palveluketjuja. Tällä monitasoisella integroinnilla on mahdollisuus parantaa nykyisten palveluiden tasoa ja luoda täysin uusia palveluja. Vaikka lukijan mielikuvitus saattaakin lähteä tässä kohdin harhailemaan muille rahakkaammille tai muuten mielenkiintoisemmille toimialoille, pitäydy - tään tässä tutkimuksessa terveydenhuollossa. Nyt kehitettävän arkkitehtuurin laajentaminen muille toimialoille on hyvinkin mahdollista, mutta sen aika on vasta kun arkkitehtuuri on ensimmäisen kerran määritelty ja mielellään implementoitukin riittävällä tarkkuudella. Informaatiotekniikka ja informaatiojärjestelmien integroiminen on luonteeltaan kerroksellista, kuten esim. International Standardisation Organisationin (ISO) Open Systems Interconnect (OSI) -mallin (International Standardisation Organisation 2000) seitsemän tasoa osoittavat. OSI-mallissa pohjalla on 1. tasossa fyysinen kaapelointi (physical) ja 2. tasossa datayhteys (datalink). 3. taso on verkkoyhteys (network), joka internetissä on Internet Protocol (IP). 4. taso kuvaa siirtotavan (transport), joka internetissä on usein Transmission Revisio 12.12.2000 (4532) 12
Control Protocol (TCP). 5. taso määrittää istunnon (session), 6. taso kuvaa esitystavan (presentation) ja 7. tasolla on organisaation kannalta tärkein, eli käyttäjän käyttämä sovellus (application). Internetissä käytössä oleva TCP/IP-malli ei täysin vastaa OSI-mallia, sillä TCP/IP-mallissa sovellustaso kattaa OSI-mallin kaikki kolme ylintä tasoa 5-7. Tämä tutkimus pitäytyy integrointitarkasteluissa valtaosin TCP/IP-mallin ylimmällä tasolla. Alemmat tasot voidaan toteuttaa melko vapaasti eri tekniikoilla, mutta mielellään internetin standardeja mukaillen jotta avoimuus säilyy. Toteutusvaiheessa on yhteensopivuus seikka joka täytyy huomioida koko ajan. Tässä kohtaa on tiedostettava, että mm. erilaiset siirtotiet ja salaukset aiheuttavat käytännön yhteensopivuudelle suuria haasteita. Lisäksi mm. lainsäädäntö ja organisaation kyky omaksua uutta tulee luonnollisesti huomioida toteutuksen yhteydessä (T. Andersson 1998). Pelkkä informaatioteknologian hyväksikäyttäminen ei auta saavuttamaan asetettavia tavoitteita, vaan organisaation on uudistuttava samalla hyvinkin radikaalisti. Tämä uudistumisen tarve on tiedostettu ainakin tutkimuksen kohteena käytettävän organisaation johdossa. Tutkimus rajautuu organisaation IT-arkkitehtuuriin liittyviin asioihin, joten organisaation sisäiset muutokset ja niihin liittyvät ilmiöt täytyy valitettavasti tässä yhteydessä resurssisyistä ohittaa. 2.2 Käytettävä tutkimusmetodi Nyt tehtävä tutkimus on luonteeltaan vahvasti soveltavaa ja kerrostuksellisesti vanhan päälle rakentuvaa, mutta samalla myös uutta luovaa. Tutkimuksen tavoitetila on etukäteen tiedossa ja siksi onkin luontevaa valita tutkimusmetodiksi keinoja painottava konstruktiivinen tutkimus. Se, mitä tämä valinta tarkoittaa käytännössä, kuvataan seuraavissa kappaleissa. Konkreettinen soveltaminen tapahtuu kahdessa seuraavassa luvussa. 2.2.1 Taustaa IT:n tutkimus keskittyy havainnoimaan ihmisten suunnittelemaa ja rakentamaa keinotekoista todellisuutta, joka on olemassa vain ihmisiä varten. Se, että tämä todellisuus on sekä ihmisten suunnittelemaa, että rakentamaa, on sikäli merkityksellistä, että se antaa mahdollisuuden toisiaan täydentävästi tutkia ja parantaa rakenteiden molempia osia (March ja Smith 1995). Tämä mahdollisuus puolestaan laajentaa IT-tutkimuksen kattamaan kaksi Revisio 12.12.2000 (4532) 13
erillistä osa-aluetta: luonnontieteellisen tutkimuksen ja suunnittelutieteellisen ( design science) tutkimuksen. Näistä edellinen kuvaa miten ja miksi asiat ovat ja jälkimmäinen keskittyy sellaisten artefaktien suunnitteluun, jotka toteuttavat jonkin päämäärän. Luonnontieteellinen tutkimus keskittyy todellisuuden ymmärtämiseen, joka tapahtuu etsimisen, löytämisen ja perustelun kautta. Suunnittelutiede puolestaan pyrkii luomaan asioita ja tuotteita, jotka palvelevat ihmisen tarpeita. Mitä paremmin tuotteet palvelevat ihmisten tarpeita, sitä parempi suunnittelun tulos on. Hyötynäkökulma (Laboris 2000) on siis koko ajan vahvasti esillä. Siinä missä luonnontieteelle lait ja teoriat ovat tärkeitä tieteen teon välineitä ja tuloksia, suunnittelutiede pyrkii soveltamaan näitä tuloksia, tutkimuksessa kertynyttä osaamista ja erilaisten toimintojen ymmärrystä siten, että tuloksena on mahdollisimman hyvin toimiva konstruktio. Luonnontiede kehittyy uusien teorioiden kehittämisen myötä. Suunnittelutiede kehittyy, kun keksitään uusi aiempaa tehokkaampi teknologinen ratkaisu johonkin ongelmaan. Tämä ratkaisu voi olla algoritmi, uudistettu prosessi tai se voi paradigman muuttuessa olla kokonaan uusi arkkitehtuuri. Suunnittelutiede tuottaa neljän tyyppisiä tuotoksia: konstruktioita, malleja, metodeja ja implementointeja (March ja Smith 1995). Nämä tuotokset ovat kerrostuksellisia. Erilaisia ilmiöitä kuvailevia konstruktioita yhdistelemällä saadaan rakennettua malleja. Mallit karakterisoivat toimintoja, prosesseja, tilanteita tai artefakteja. Malli saattaa olla sidottu johonkin tiettyyn ympäristöön tai se voi olla rakenteeltaan yleisempi. Metodit puolestaan ovat tapoja ja menetelmiä, joilla haluttu lopputila tai tulos saavutetaan. Metodien avulla voidaan lopulta implementoida malleja konkreettisiksi tuotteiksi. Suunnittelutieteessä on kaksi perustoimintoa: rakentaminen ja arviointi. Rakentaminen, kuten nimikin sanoo, koostuu artefaktien rakentamisesta haluttuun käyttötarkoitukseen. Prosessina rakentamista voidaan verrata luonnontieteen etsimiseen ja löytämiseen, joka myös on luovaa toimintaa. Mitä kaikkea näiden prosessien aikana tapahtuu, ei ole täysin selvää. Kukapa arkkitehti osaa vastata kysymykseen, miten suunnittelit tuon talon, tai ohjelmoija kysymykseen miten teit tuon ohjelman? Arviointi on suhteellisen monimutkainen tapahtuma, koska se voi koskea useampaa asiaa yhtä aikaa. Arvioitavana voi olla esimerkiksi artefaktin tehokkuus, soveltuvuus ja joustavuus joko yksin tai erilaisina yhdistelminä. Edelleen arviointia hankaloittaa toimintaympäristö, joka ei välttämättä ole samanlainen, johon artefakti on suunniteltu ja rakennettu. Revisio 12.12.2000 (4532) 14
Tällöin arviointikriteerit täytyykin sovittaa kuhunkin ympäristöön erikseen. (Laboris 2000). Tässä kappaleessa esitetyn perusteella voidaankin väittää, että yhdistämällä sekä luonnontieteellinen, että suunnittelutieteellinen lähestymistapa, on reaalimaailmaan rakennettavissa hyvin toimivia ratkaisuja. Noudattamalla sopivaa viitekehystä saadaan rakennettua loogisesti etenevä päättelyketju, joka samalla toimii lopputuloksen perusteluna. 2.2.2 Viitekehys March ja Mitch (1995) ehdottivat konstruktiiviseen tutkimukseen viitekehystä, jossa tehdään ero tutkimuksen tulosten ja sen toiminnan välillä. Erottelun perusteella voidaan rakentaa 4x4-matriisi (Taulukko 1), jossa esim. pystyakselilla ovat tutkimuksen tulokset (konstruktiot, mallit, metodit ja implementaatiot) ja vaaka-akselilla tutkimuksen toiminta (rakentaminen, arviointi, teoretisointi ja perustelu). Kaksi ensimmäistä ovat suunnittelutieteen toimintoja ja kaksi muuta ovat luonnontieteellisiä toimintoja. Matriisia on syytä tarkastella hieman tarkemmin, jotta viitekehyksen sisältö selkiintyy. Kuvattava viitekehys toimii tutkimuksen teoreettisena pohjana. Tutkimuksessa tullaan kattamaan viitekehyksen matriisin solut A, B, C, D, E, F, I, J ja M. KONSTRUKTIO MALLI METODI IMPLEMENTAATIO RAKENTAMINEN Saadaanko perusrakenteet koottua? Voidaanko arkkitehtuuri mallintaa? Voidaanko vaiheistaa? Voidaanko arkkitehtuuri toteuttaa? A E I M ARVIOINTI Miten hyvin perusrakenteet toimivat? Kuinka hyvin konstruktiot saadaan yhdisteltyä? Onko metodi kattava? B Miten arkkitehtuurin toimintaa voidaan arvioida? F J N TEORETISOINTI Miksi perusrakenteet toimivat? Kuinka hyvin malli toimii? Millä tavoin metodi toimii? Kuinka hyvin arkkitehtuuri toimii? C G K O PERUSTELU Ovatko perusrakenteet hyviä? Kuinka hyvä malli on ympäristössään? Onko metodi käyttökelpoinen? Onko arkkitehtuuri toimiva? D H L P Taulukko 1. Konstruktiivista tutkimusta kuvaava matriisi ja muutamia tutkimusongelmaan peilattuja kysymyksiä esimerkkinä solujen mahdollisesta sisällöstä. Konstruktiot ovat niitä atomaarisia perusrakenteita, joista muut rakenteet koostuvat. Niillä kuvataan yhtälailla ongelmat kuin niiden ratkaisutkin. Konstruktion analogia Revisio 12.12.2000 (4532) 15
sanastoon on osuva, mutta esim. aakkostoon ei, koska konstruktiot ovat aina sidottuina johonkin laajempaan rakenteeseen. Konstruktioita voidaan käsitteellistää, jolloin niistä saadaan muodostettua termistö. Näitä käsitteellistyksiä käytetään luonnontieteessä ja suunnittelutieteessä kuvaamaan erilaisia tehtäviä ja toimintoja. Malli koostuu joukosta rakenteita ja niiden välisistä relaatioista. Hyvä esimerkki tällaisesta mallista on ER-malli (P. Chen 1976), joka rakentuu konstruktioista. Konstruktioista muodostuu formalismi datan mallinnukseen. Kun tämä formalismi toteutetaan, muodostuu ER-malli haluttuun informaatiojärjestelmään. Mallin arvon määrää sen hyödyllisyys ja tehokkuus päätetyssä käyttötarkoituksessa ja määritellyssä ympäristössä. On tärkeää huomata, että mallin ei tarvitse olla absoluuttisen tarkka ja täydellinen. Malli kuvaa todellisuutta, mutta se ei täysin vastaa sitä. Metodi on resepti, tietty määrä vaiheita, joilla määritelty tehtävä saadaan tehtyä. Vaiheet voivat olla algoritmin osia tai niistä voi koostua kokonainen ohjeistus. Metodit rakentuvat konstruktioista ja mallista, joka kuvaa ratkaisun ongelmaan. Metodin osana on aina kokonaiskuvaus ratkaistavasta ongelmasta, suoritettavista toiminnoista, prosessien syötteistä ja tulosteista. Myös kokonaiset mallit voivat olla syötteinä ja tulosteina metodeille. Tällöin metodien tehtävänä saattaa olla esimerkiksi perinteisen EDI-sanoman muuntaminen uudenlaiseksi XML/EDI-sanomaksi (extended markup language/electronic data interchange). Mielenkiintoinen huomio on, että metodit ja metodologiset työkalut ovat suunnittelutieteen luomuksia, joita luonnontiede käyttää hyväkseen. Tämä seikka on osaltaan liittämässä näitä kahta paradigmaa yhteen. Implementaatio on artefakti, joka on toteutettu tiettyyn ympäristöön. Artefakti voi olla kokonainen informaatiojärjestelmä tai se voi olla pieni työkalu, jolla täydennetään haluttua kokonaisuutta. Konstruktioiden, mallien ja metodien implementointi operationalisoi ne konkreettisiksi tuotteiksi, artefakteiksi. Kaikki ei kuitenkaan ole aina näin ortodoksista, vaan implementointi saattaa edeltää jopa kaikkia teoreettisempia vaiheita. Näin voisi hyvinkin olla kyseessä vaikka projektissa, jossa toteutetaan Javalla WWW-selaimen tai WAP-puhelimen (WAP Forum 2000) yhteyteen henkilökohtaisen terveyskertomuksen katselu- ja ajanvarauskäyttöliittymä. Onko hanke toteutettavissa riittävän turvallisesti eri ympäristöissä? Miten eri lähteistä (tietokannoista) saadaan kaikki haluttu informaatio kerättyä riittävän tehokkaasti yhteen paikkaan, jotta halutut toiminnot voidaan toteuttaa? Onko hanke yleensäkään toteutettavissa ja jos on, niin millä tavoin? Nämä ovat Revisio 12.12.2000 (4532) 16