Erzeugung von Fahrgemeinschaftsplänen für Lehrer COKE CarPool Erzeugung von Fahrgemeinschaftsplänen für Lehrer

Unterstützung des Planers durch entsprechende Software möglich COKE CarPool Warum Fahrgemeinschaften ? an vielen Schulen müssen Lehrer aus unterschiedlichen Orten jeden Tag zum Unterricht anreisen Bildung von Fahrgemeinschaften zur Kosteneinsparung daher sinnvoll Besonderheit: unterschiedliche Unterrichts- bzw. Fahrtzeiten der Lehrer Problem: Erstellung eines vollständigen Plans für die Bildung geeigneter Fahrgemeinschaften Planerstellung nicht trivial, da verschiedener Randbedingungen berücksichtigt werden müssen Meist wird Plan manuell durch einzelne Person erstellt → sehr zeitaufwändig Unterstützung des Planers durch entsprechende Software möglich

COKE CarPool Ein fertiger Plan:

COKE CarPool COKE CarPool soll die planende Person durch verschiedene Funktionen unterstützten und entlasten Graphische Oberfläche erleichtert dem Benutzer den Umgang mit der vorhandenen Funktionalität Manuelles Planen: Anzeige von Konsistenz- und Präferenzverletzungen Anzeige noch nicht gesetzter Fahrten Vorauswahl von möglichen Fahrern, die Konsistenzbedingungen erfüllen automatisches Setzten von Fahrern Automatisches Planen: Planen einer gesamten Woche oder einzelner Tage unter Berücksichtigung festgelegter Restriktionen nachträglich automatisches Planen zur Vervollständigung eines manuell erstellten Plans

COKE CarPool Optimierung: Optimieren eines manuell oder automatisch erzeugten Plans Optimierung einer Woche oder einzelner Tage Individuelle Festlegung von Restriktionen und deren Gewichtungen Zusatzfunktionen: Laden/Speichern erstellter Pläne und Lehrerdatensätze Drucken eines erstellten Plans Exportierung nach Excel Exportierung in PDF-Datei

COKE CarPool Vor dem Planen Eingabe der Lehrerdaten: für jeden Lehrer müssen zunächst eine Reihe von Informationen angegeben werden z.B. max. Kapazität des Autos, Schule, Treffpunkte, usw. Diese Daten werden dann bei der automatischen und bei der manuellen Planung berücksichtigt Zusätzlich können vorhandene Präferenzen angegeben werden

COKE CarPool Benutzeroberfläche - Lehrerdaten

COKE CarPool Festlegen der Fahrtzeiten: Die in einem Stundenplan festgelegten Anfang- und Endzeiten entsprechen den Fahrtzeiten eines Lehrers an einem bestimmten Tag Zusätzlich können Zweitzeiten und Privatfahrten angegeben werden

COKE CarPool Plan-Editor

COKE CarPool Manuelles Planen Planer bestimmt selbst die Zusammensetzung der einzelnen Fahrgemeinschaften Zuordnung der Fahrer wird durch Vorauswahl unterstützt Konsistente Auswahl berücksichtigt z.B. Fahrtzeiten und Treffpunkte Einzelne Zuordnung kann für späteres automatisches Planen oder Optimieren festgehalten werden

Automatisches Planen: COKE CarPool Automatisches Planen: Basiert auf den Vorschlagen & Vertauschen-Algorithmus des COKE-Frameworks Nachfragermenge: Hin- und Rückfahrten der einzelnen Lehrer Anbietermenge: Fahrgemeinschaften (Autos) mit freien Mitfahrerplätzen Nachfragermenge Anbietermenge LF1 FG1 LF3 LF2 FG2 LF4 LF6 FG3 LF5

COKE CarPool Problem: Anbietermenge ist nicht gegeben Erzeugung einer geeigneten Anbietermenge erfolgt erst während des Zuordnungsprozesses Eine Fahrgemeinschaft wird durch das setzten eines Fahrers (Zuordnung eines Nachfragerobjektes zu einer „leeren“ Fahrgemeinschaft) erzeugt Fahrzeiten einer Fahrgemeinschaft und Treffpunkte, die angefahren werden, werden durch den jeweiligen Fahrer bestimmt Durch geeignete Heuristik wird versucht eine kleinstmögliche Anbietermenge zu erzeugen, also möglichst wenige Fahrgemeinschaften zu bilden: Es wird nur dann eine neue Fahrgemeinschaft gebildet, wenn kein Lehrer mehr einer vorhandenen Fahrgemeinschaft zugeordnet werden kann es werden sequentiell immer nur eine Fahrt pro Tag zugeordnet wähle Lehrer mit geringster Anzahl von Fahrten als neuen Fahrer

Einzuhaltende Randbedingungen COKE CarPool Einzuhaltende Randbedingungen Konsistenzbedingungen Fahrzeiten von Fahrer und Mitfahrer müssen übereinstimmen oder in festgelegten Zeitfenster liegen Einhaltung der Treffpunkte durch den Fahrer maximale Anzahl von Mitfahrerplätzen „Privatfahrten“ des Fahrers dürfen nicht verletzt werden sonstige Randbedingungen Berücksichtigung von vorhandenen Präferenzen der Lehrer Möglichst wenige Fahrgemeinschaften bilden gleicher Fahrer zur und von der Schule Keine Fahrgemeinschaften ohne Mitfahrer Keine vollbesetzten Fahrgemeinschaften Die Maximalzahl von Fahrten pro Lehrer soll nicht überschritten werden

Optimierung eines Plans COKE CarPool Optimierung eines Plans COKE Optimierungs-Funktion: Vertauschen von Mitfahrern um Verletzungen von Randbedingungen zu beseitigen (z.B. Präferenzverletzungen) Zusätzliche Optimierung: Verletzungen der Randbedingung „Max. Anzahl von Fahrten“ werden durch eigenständigen Algorithmus beseitigt (wenn möglich) Auflösen von Fahrgemeinschaften in 3 Schritten: Umsetzten von Fahrer und Mitfahrer in vorhandene Fahrgemeinschaft Umsetzten von Fahrer und Mitfahrer in neue Fahrgemeinschaft Umsetzten von Fahrer und Mitfahrer in vorhandene und neu erzeugte Fahrgemeinschaft Zusätzlich: Angleichung der Fahrtanzahl aller Lehrer

Abschlussbemerkung COKE CarPool es ist mit Hilfe des V&V-Algorithmus und geeigneter Heuristiken möglich auch Zuordnungsprobleme zu lösen, bei denen vorab keine „Anbietermenge“ gegeben ist Durch verschiedene Optimierungsverfahren lassen sich gute Ergebnisse beim automatischen Planen erzielen Hauptaufgabe ist jedoch Unterstützung bei der sequentiell manuellen Planung Mögliche Erweiterungen: Graphische Darstellung von Auflösungsmöglichkeiten von Restriktionsverletzungen Zuordnung von Fahrten durch Drag&Drop Vorauswahl von Fahrern durch max. Verletzungsgrad von Randbedingungen bestimmen

COKE CarPool Fragen ???