Gedistribueerde personeelsplanning: DINGOStudiedag Automatische Personeelsplanning

Patrick De Causmaecker, Peter Demeester, Greet Vanden Berghe en Bart Verbeke

KaHo Sint-Lieven – Vakgroep IT - 12 april 2023

http://ingenieur.kahosl.be/projecten/dingo

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 2

Inleiding: probleemstelling

• Meeste organisaties bestaan uit verschillende departementen

• Wanneer departementen > kritische omvang => geïsoleerde eilanden:– Bijna geen communicatie met andere departementen– Informatie over het eigen departement zoveel mogelijke privé

houden

• Leidt natuurlijk tot suboptimaal gedrag• (Te) eenvoudig voorbeeld:

– Ziekenhuis bestaande uit verschillende departementen– Een departement is onderbezet door bijv. ziekte of verlof,…– Andere departementen zijn overbemand– Oplossing: uitwisseling van verpleegkundigen

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 3

Inleiding: probleemstelling

• Suboptimaliteit aanpakken door: – Telefoneren, onderhandelen tussen de departementshoofden

• Tijdrovende bezigheid• Soms subjectief

• Doel van dit onderzoek:– Automatiseren van de onderhandeling over uitwisseling van

personeel

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 4

Inleiding: aanpak

• Lokale planning– Zoek- en evaluatiealgoritme

• Zoekalgoritme: stelt oplossing voor

• Evaluatie-algoritme: evalueert de voorgestelde oplossing rekening houdend met beperkingen

• Gedistribueerde planning– Vertrekkend van planning per departement (lokale planning)– Onderhandelen tussen de vertegenwoordigers van de verschillende

departementen in de applicatie

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 5

Departement 1Finale

oplossing

onderhandeling

Departement 2Finale

oplossing

Departement 3Finale

oplossing

Initiële toekenning van personeel

Departement 1

Zoek- en evaluatie-algoritme

1st lokale opl 1st lokale opl 1st lokale opl

Departement 2

Zoek- en evaluatie-algoritme

Departement 3

Zoek- en evaluatie-algoritme

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 6

Evaluatiemethode

• Oplossing voorgesteld door zoekalgoritme wordt geëvalueerd

• Kwaliteit van de oplossing wordt bepaald door het gewogen aantal overtredingen op beperkingen

• Dit betekent: – beperkingen moeten in het systeem gekend zijn!

• Eerste (naïeve) manier:– Beperkingen hard coderen, dit betekent:

• Elke nieuwe beperking moet worden geïmplementeerd• Niet echt uitbreidbaar en flexibel

• Tweede manier:– Beperkingen worden uitgedrukt in XML, dit betekent:

• Indien beperking in vooraf bepaald XML formaat kan uitgedrukt worden, dan kan de beperking geëvalueerd worden

• Beperking wordt ingelezen en geïnterpreteerd door applicatie

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 7

Evaluatiemethode

• Voordelen van tweede methode t.o.v. eerste methode:– Leven voor de software ontwikkelaar wordt eenvoudiger

• Probleem verschuift naar het uitdrukken van de beperking in het vooropgestelde XML formaat

• Hiervoor hebben we een demo versie van een GUI ontwikkeld

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 8

Dagen

Weekdagen

Weekends

Shift1

Shift2

…

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Zaterdag

Zondag

…

Beperkingen op

Max aantal shift2 per periode: 5 Max opeenvolgende shift2 per periode: 4

Min opeenvolgende shift2 per periode: 3

Max aantal weekends per periode: 2

Volledige weekends werken: ja

Voorwaarts roteren: ja

Minimum tijd tussen 2 opeenvolgende opkomsten: 10h00

Max aantal zondagen werken: 4

Max aantal uren per week dat er gewerkt mag worden: 38

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 9

Niet-gedistribueerde geval

Lokale zoek-component

WebserviceDepartement

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 10

Webservice

• Om openheid te garanderen: voorzien van een webservice die communicatie met evaluatiealgoritme toelaat

• Demonstrator:– GUI die via webservice communiceert om oplossingen te genereren

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 11

Opmerkingen

• Indien ENKEL lokaal gepland dient te worden:– Geen nood aan webservice!

• Grafische gebruikersinterface communiceert direct met de onderliggende rekenmodule

• Gebruiker hoeft geen XML te kennen om beperkingen uit te drukken– Er is demo versie van een GUI voor beperkingen voorzien

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 12

Woordje uitleg bij demo

• Maria Middelares - Sint-Jozef ziekenhuis (lid van Gebruikerscommissie)– Roulement: 18 weken

• Full Time:

– gemiddeld: +/- 40h00/week

• Part Time:

– gemiddeld: 30h00/week

– Roulement: 8 weken• Half Time:

– gemiddeld: 20h00/week

• 20h00 N per week

– Roulement: 4 weken• 35h00 N per week

– Roulement: 2 weken• 30h00 N per week

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 13

Full TimeWEEK Ma Di Woe Dond Vrijd Zat Zond

1   N N N      

2 L L L   V V V

3 V   V6 V V    

4 L L   AD8 V V D

5 V V   V V    

6 V V   D L L L

7   AD8 L L L    

8 V V L L   V V

9 L L   V V    

10 V V V   AD8 L L

11 L   L L L    

12 L L L   V D V

13 V   V V V    

14 V V V V L L L

15   AD8 V V V    

16 L L L L   V V

17 V   L L L    

18 L L     L L L

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 14

Onze vertaling

• Planningsperiode: 4 weken• 30 personeelsleden• 4 shifts per dag (V,L,D,N)• 19 beperkingen• Gemiddeld 7 beperkingen per personeelslid• Demo!

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 15

Departement 1Finale

oplossing

onderhandeling

Departement 1

Tabu Search

1st lokale opl

Departement 2

Tabu Search

1st lokale opl

Departement 3

Tabu Search

1st lokale opl

Departement 2Finale

oplossing

Departement 3Finale

oplossing

Initiële toekenning van personeel

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 16

Onderhandeling

• Software agenten?– Autonome objecten die in ons geval personeel en

departementshoofden vertegenwoordigen

• In literatuur zijn er verschillende onderhandelingsmodellen• Hier: protocollen voor afhandeling van tekorten en

overschotten van personeel– Contract Net Protocol: grootste tekort eerst – Token Ring: elk departement probeert om beurt zijn grootste tekort

op te lossen– Blackboard: elk departement kiest om beurt één persoon die

zoveel mogelijk shiften kan helpen

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 17

Contract Net Protocol

?

!

?

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 18

Departement 1 Departement 2

Departement 3Departement 4

agentenserver

Gedistribueerde geval

Local searchcomponent

Webservice

evaluationcomponent

Local searchcomponent

Webservice

evaluationcomponent

Local searchcomponent

Webservice

evaluationcomponent

Local searchcomponent

Webservice

evaluationcomponent

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 19

Demo

• Gedistribueerd planning met behulp van Contract Net Protocol

• Voorbeeld– 3 departementen– Sommige personeelsleden zijn gekwalificeerd om in andere

departementen te werken– Eerst alle 3 lokaal plannen (zo goed mogelijk proberen voldoen aan

persoonlijke en wettelijke beperkingen)– Daarna personeel uitwisselen om aan bezetting te voldoen

Conclusie

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 21

Conclusie

• Aanpak in dit project is:– Minder complex dan indien bedrijf in zijn geheel zou gepland

worden– Meer realistisch: departementen kunnen informatie geheim houden

voor andere departementen

• Kan gebruikt worden als een beslissingsondersteunde tool bij onderhandelingen– Objectief: niet noodzakelijk degene die het luidst roept die meeste

personeel krijgt– Minder tijdrovend

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 22

Vragen?

• Dank u voor uw aandacht!

Gedistribueerde Personeelsplanning: DINGOVakgroep IT 23