Principy optimalizace rozvrhu

Optimalizace založená na zdatnosti

Problém rozvrhu v kostce

Vytvořit rozvrh znamená zařadit určitý počet hodin do určitého počtu časových oken (a učeben) a dodržet při tom množství podmínek, jako například že učitel nemůže učit dvě hodiny zároveň. Důležité podmínky jako tato jsou většinou považovány za nutné, a tedy musí být splněny, aby rozvrh dával smysl. Na druhou stranu požadavky učitelů, například volné odpoledne, mohou být považovány za podmínky měkké, u kterých je dobré je splnit, ale není to nezbytnost.

Skolaris pracuje s oběma typy podmínek stejně jednoduše.

Tradiční přístup

Ostatní nástroje pro tvorbu rozvrhu zpravidla v principu simulují lidský přístup k tomuto problému a snaží se vkládat hodiny do časových oken postupně po jedné dokud je to možné bez porušení některé z nutných podmínek.

V okamžiku, kdy už to možné není, se vrátí o jeden nebo více kroků a zkoušejí jinou cestu. Tento tradiční přístup je slabý vzhledem k měkkým podmínkám, protože je obtížné rozhodnout se vrátit o pár kroků jenom proto, že byla porušena měkká podmínka. Navíc pokulhává tváří v tvář problémům s velkým množstvím podmínek.

Další nevýhoda tkví v praxí mnohokrát ověřeném faktu, že i když se podaří zaplnit prvních 95 procent rozvrhu rychle, zbylé hodiny už lze zapracovat jen velice obtížně a programy tuto vlastně nejtěžší část práce nechávají na uživateli.

Cesta Skolarisu

Skolaris je inspirován článkem prof. Andrey Schaerfa o technikách optimalizace rozvrhu pro střední školy. Optimalizuje rozvrh na základě zdatnosti. Nerozlišuje v tomto hodnocení mezi nutnými a měkkými podmínkami. To mu umožňuje globálně zkoumat množinu řešení a postupně se dostat k dobrým rozvrhům.

Optimalizace za hranici použitelnosti

Ostatní nástroje pro tvorbu rozvrhu většinou po nalezení použitelného rozvrhu skončí. Naproti tomu Skolaris v takovém okamžiku vlastně teprve začíná. Měkkých podmínek je zpravidla víc než těch nutných a Skolaris se vždy snaží nalézt co nejlepší zdatnost, i když už bylo dosaženo použitelnosti. Dokud není zdatnost stoprocentní, Skolaris se bude snažit ji zvyšovat a tím celkově vylepšovat rozvrh.

Je ovšem potřeba říct, že měkké podmínky si mnohdy protiřečí (dobrým přikladem je požadavek na volné páteční odpoledne od všech učitelů), a tím pádem prostě nelze stoprocentní (absolutní) zdatnosti dosáhnout. Skolaris umožňuje získat co nejlepší výsledky díky systému vah pro různé požadavky, takže v případě konfliktů se bude snažit nalézt řešení vyhovující těm důležitějším.

Potřeby personálu jsou důležité...

Požadavky na rozvrh z pohledu žáků či studentů jsou víceméně stále stejné - žádné díry v rozvrhu, vyvážené rozložení hodin během týdne, málo brzkých či pozdních hodin a jiné.

Jenže potřeby personálu jsou rovněž důležité. Ředitel školy může být k dispozici pro výuku pouze v určitý čas, učitelé mohou mít raději "hustší" rozvrh s intenzivní výukou během času, kdy jsou přítomni ve škole, určité volné dny, půldny a podobně.

Skolaris pro splnění těchto požadavků poskytuje podmínky, váženou dostupnost pro časová okna a další nástroje.

...někdy ještě důležitější

Pokud je některý požadavek (podmínka) důležitější než jiné, je jednoduché dát o něm Skolarisu vědet použitím systému vah postihů za porušení příslušné podmínky, a tím systém nasměrovat správným směrem při vytváření rozvrhu.

Která podmínka je měkká či nutná záleží čistě na uživateli, Skolaris se rád přizpůsobí. Skolaris dělá to, co se mu řekne, a dělá to dobře.