Inhaltsverzeichnis II

Inhaltsverzeichnis   

Inhaltsverzeichnis   II

1  Einleitung.  1

2  Besonderheiten der untertägigen Personaleinsatzplanung.  2

2.1  Planungsvarianten.  2

2.2  Planungshorizont  2

2.3  Nebenbedingungen  3

3  Existierende Datenformate  5

3.1  Allgemeiner Überblick  5

3.2  TTML: Timetabling Markup Language  5

3.3  Format der ASAP.  6

4  Anforderungen an ein Datenformat  7

5  Erweiterung des Datenformats der ASAP  9

5.1  Zusatzinformationen  9

5.2  Zeit  9

5.3  Arbeitsplätze  10

5.4  Sondertage  11

5.5  Nebenbedingungen  11

5.6  Qualifikationen  12

5.7  Personalbedarf  13

5.8  Präferenzen  13

5.9  Ganztägige Zuweisungen.  13

6  Zusammenfassung und Ausblick  14

Literaturverzeichnis   XV

Anhang A:  Beispiel  XIX

Einleitung 1

1 Einleitung

Das Vorhandensein eines Datenformates ist für eine intensive Forschung mit Echtdaten unabdingbar. Nur so ist es möglich, Planungsprobleme einer breiten Masse zugänglich zu machen, sodass an ihnen vielfältige Benchmarktests vorgenommen werden können. Betrachtet man die Vielzahl an Veröffentlichungen der letzten Dekaden zum Thema Personaleinsatzplanung, zeigt sich, dass Vergleiche der vorgestellten Lösungsverfahren wegen der Verschiedenartigkeit der Problemstellungen nur schwerlich möglich sind.

Reis und Oliveira [ReOl01, 328] fordern, dass mit einen Datenformat für das Timetabling School, Exam und University Timetabling Probleme abbildbar sein müssen. Diese Forderung steht beispielhaft für die aktuelle Situation der Datenformate im Timetabling. Bislang liegt der Fokus dieser Formate auf dem Educational Timetabling. Zwar wird zumeist eine Allgemeingültigkeit der Datenformate gefordert, doch die Besonderheiten der Personaleinsatzplanung - gerade der untertägigen Personaleinsatzplanung - blieben weitestgehend unberücksichtigt. Mit dieser Arbeit soll daher ein Datenformat für die Abbildung von ganztägigen sowie untertägigen Personaleinsatzplanungsproblemen vorgestellt werden. Dabei soll kein komplett neues Format erstellt werden. Vielmehr hat es sich gezeigt, dass das Format der ASAP ¹ (Automated Scheduling, Optimisation and Planning Ressearch Group) bereits recht gut geeignet ist, sodass es erweitert wird.

Im folgenden Kapitel wird zunächst die untertägige Personaleinsatzplanung beleuchtet, da dort einige Besonderheiten zu berücksichtigen sind, die das Datenformat unterstützen soll. Anschließend wird in Kapitel drei ein Überblick über verschiedene Datenformate gegeben, die bisher entwickelt wurden, wobei gesondert auf TTML und das Format der ASAP eingegangen wird. Das neue Datenformat für die ganztägige und untertägige Personaleinsatzplanung soll gewissen Anforderungen genügen. Diese werden in Kapitel vier vorgestellt. Anschließend werden im fünften Kapitel die Modifikationen am Format der ASAP beschrieben. Mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick endet diese Arbeit, wobei in Anhang A eine Problemstellung beispielhaft im hier vorgestellten Format aufgeführt ist.

¹ Erstaunlicher Weise existiert für das Format der ASAP kein Eigenname und daher auch keine

Abkürzung wie z.B. TTL, TTML, GTML, STML. An dieser Stelle soll auch kein neuer Name kreiert

werden. Daher wird im Folgenden vom Format der ASAP bzw. Datenformat der ASAP gesprochen.

Besonderheiten der untertägige Personaleinsatzplanung 2

2 Besonderheiten der untertägigen Personaleinsatzplanung

In diesem Kapitel wird die Problemstellung der untertägigen Personaleinsatzplanung näher erläutert. Es werden die wesentlichen Eigenschaften der untertägigen Personaleinsatzplanung beleuchtet, wobei besonders auf die Unterschiede zur ganztägigen Personaleinsatzplanung eingegangen wird. Für nähere Erläuterungen zur ganztägigen Personaleinsatzplanung sei auf die einschlägige Literatur zu diesem Thema verwiesen [HeZa05, Scher05, MeSc03].

2.1 Planungsvarianten

Personaleinsatzplanung mit untertägiger Planung kann auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen. Das Datenmodell zur Abbildung von Planungsproblemen soll beide Varianten unterstützen:

• Zur Komplexitätsreduzierung wird das Planungsproblem zerlegt. Zunächst wird im Rahmen der ganztägigen Personaleinsatzplanung ein Wochen- oder Monatsplan erstellt. Dort werden den Mitarbeitern Arbeitszeitmodelle (mit Kern-, Rahmen- und Normalarbeitszeiten sowie erlaubte Anwesenheitszeiten) und Stammarbeitsplätze für die einzelnen Tage zugewiesen. Anschließend werden die Mitarbeiter in einem zweiten Planungsschritt untertägig auf einzelne Arbeitsplätze verplant, wobei die Informationen der ganztägigen Einsatzplanung genutzt werden.

• Der zu planende Zeitraum (z.B. eine Woche oder ein Monat) wird in einem einzigen Planungsschritt komplett untertägig geplant. Es erfolgt somit keine Zerlegung der Problemstellung in Teilprobleme. Dies macht selbstverständlich leistungsfähige Lösungsverfahren erforderlich, da Timetabling-Probleme NPvollständig sind [CoKi96; KrKa98, 12-15]. Laut [TiKa82] ist die Problemstellung der Personaleinsatzplanung sogar komplexer als das Traveling Salesman Problem.

2.2 Planungshorizont

Bei der ganztägigen Personaleinsatzplanung erfolgt die Zuweisung eines Mitarbeiters bzgl. Arbeitsplatz und Arbeitszeitmodell für den kompletten Tag. Oft werden bei der

Besonderheiten der untertägige Personaleinsatzplanung 3

Planung gleich mehrere Tage gemeinsam geplant (Wochenplan, Monatsplan). Klassische Beispiele sind die Dienstplanung im Krankenhaus und die Schichtplanung in einem Produktionsunternehmen. Im Gegensatz dazu werden Mitarbeiter bei der untertägigen Personaleinsatzplanung nicht mehr fest auf einen Arbeitsplatz pro Tag geplant. Sie können ihren Arbeitsplatz beliebig oft wechseln. Dies ist eine Anforderung, die im Dienstleistungsbereich häufig gefordert ist, da dort gewöhnlich kurzzeitige Bedarfe an Arbeitskräften auf den verschiedenen Arbeitsplätzen auftreten. So arbeitet ein Mitarbeiter beispielsweise von 8.00-10.30 Uhr in der Warenannahme und von 10.30-13.15 Uhr an Kasse. Die Zeitintervalle, in denen ein Mitarbeiter auf einem Arbeitsplatz eingeplant ist, können beliebig klein sein. Aus praktischen Gründen machen jedoch Zeitintervalle kleiner als 15 Minuten wenig Sinn, wobei es hier auch Ausnahmen gibt.

2.3 Nebenbedingungen

Welche Nebenbedingungen relevant sind, hängen von den Planungsvarianten ab, die in Kapitel 2.1 beschrieben wurden. Wird die Planung in einem einzigen Schritt vollzogen, so sind zusätzlich zu den Nebenbedingungen der untertägigen Planung auch die der ganztägigen Planung zu berücksichtigen. Die Nebenbedingungen im Rahmen der ganztägigen Planung können äußerst komplex und umfangreich sein, wie die Arbeit von Vanden Berghe zum Nurse Rostering beispielhaft zeigt [Vand02, 34-66].

Sollte das Planungsproblem zur Komplexitätsreduzierung zunächst ganztägig und anschließend untertägig gelöst werden, so sind für die untertägige Personaleinsatzplanung die folgenden Nebenbedingungen zu berücksichtigen: Es kann erforderlich sein, die Anzahl der Arbeitsplatzwechsel pro Planungshorizont zu begrenzen. Unabhängig davon, ob es sich um eine ganztägige oder untertägige Personalseinsatzplanung handelt, sind zu häufige Arbeitsplatzwechsel nicht arbeitsergonomisch und werden von Mitarbeitern als störend und belastend empfunden. Daher ist jedem Mitarbeiter nur eine maximale Anzahl an Arbeitsplatzwechseln zuzumuten. Zudem würden sich bei zu vielen Wechseln organisatorische Probleme ergeben. Es ist z.B. nicht sinnvoll, dass ein Mitarbeiter zehn Mal am Tag den Arbeitsplatz wechselt. Dies ist einerseits schwer zu realisieren und stellt aufgrund möglicher Wegzeiten und eventueller Einarbeitungszeiten eine Ressourcenverschwendung dar. Eine weitere Nebenbedingung besteht in der Minimierung möglicher Abweichungen von den Besetzungsvorgaben. Eine Überde-

Besonderheiten der untertägige Personaleinsatzplanung 4

ckung an eingesetzten Mitarbeitern wirkt langfristig negativ auf die Mitarbeitermotivation und führt zu unnötigen Kosten. Mitarbeiter werden bezahlt, obwohl sie nicht gebraucht werden. Unterbesetzungen führen zu möglichen Umsatzverlusten, mindern die Mitarbeitermotivation und führen u.U. zu Überstunden bei den anwesenden Mitarbeitern und somit zu Mehrkosten. Zudem muss gewährleistet werden, dass die verplanten Mitarbeiter die erforderlichen Qualifikationen besitzen, um auf einem bestimmten Arbeitsplatz zu arbeiten. Dabei kann auch der Ausprägungsgrad einer Qualifikation von Relevanz sein - entweder muss eine Mindestqualifikation vorhanden sein oder ein Experte soll keine niederen Tätigkeiten ausführen.

Existierende Datenformate 5

3 Existierende Datenformate

In diesem Kapitel wird ein Überblick über die verschiedenen Datenformate gegeben, wobei besonders auf zwei der vielversprechendsten Formate eingegangen wird.

3.1 Allgemeiner Überblick

In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl an Formaten entwickelt, doch bisher hat sich keine universelle Sprache zur Abbildung von Timetabling-Problemen durchgesetzt ReOl01, 323]. Anfangs verwendete man kommaseparierte oder tabellarische Formaten, die aus mehreren Dateien bestehen [MeSc98, 11-19]. Im Rahmen von Bestrebungen zur Schaffung eines einheitlichen Formates wurden einfache Grammatiken formuliert [BKP98; CoKi96]. Weitere Entwicklungen zeigen einen Trend hin zu XML-Formaten wie Tablix [Šolc08; Tabl08], TTML [Özca05] oder das Format der ASAP [Curt08]. Zumeist liegt der Fokus dieser Formate auf dem Educational Timetabling. Nachfolgend eine Auflistung verschiedener Datenformaten inkl. Quellen, die bisher besondere Beachtung fanden:

• TTL [CoKi96]

• UniLang [ReOl01]

• STTL [King01; RaAh06]

• TTML [Özca05]

• Tablix [Šolc08; Tabl08]

• Format der ASAP [Curt08]

In den beiden folgenden Kapiteln wird etwas tiefer auf TTML und das Format der ASAP geblickt, da sie am besten geeignet für die Abbildung von ganztägigen und untertägigen Personaleinsatzplanungsproblemen erscheinen.

3.2 TTML: Timetabling Markup Language

TTML [Özca05] ist ein sehr flexibles Datenformat in XML, das auf MathML [Sand02] basiert. Obwohl es vornehmlich auf Educational Timetabling fokussiert, können auch Personaleinsatzplanungsprobleme abgebildet werden. Die Struktur von TTML setzt ein gewisses Problem- und Modellierungswissen des Anwenders voraus. Es genügt nicht,