Werkwijzen in roostering

Door Rudy Oude Vrielink, Erwin Hans en Jos van Hillegersberg van de Universiteit Twente en Erik Jansen van In Principo.

Een systematische review van werkwijzen in roostering in instellingen voor hoger onderwijs. Gebruiken gerenommeerde roosterapplicaties wel de modernste rekenmethoden voor roosteroplossingen?

De nieuwste moderne technieken

De laatste decennia is informatietechnologie geavanceerder geworden. Roostersoftware voor hogeronderwijsinstellingen is hierop aangepast en genereert en optimaliseert beter bruikbare roosters. Uit literatuuronderzoek blijkt dat toepassingen van gerenommeerde leveranciers geleidelijk het gebruik van spreadsheets, een databasebeheersysteem, tijdlijn-editors, webgebaseerde hulpmiddelen en een meer uitgebreide grafische gebruikersinterface hebben opgenomen in hun software. Roosterapplicaties gebruiken de allernieuwste moderne technieken.

Aanvaardbare oplossingen

De oplossingsmethode, het gebruikte algoritme om een ​​werkend rooster te maken, is de andere kant van het roostermechanisme. Het roostervraagstuk is uitdagend en om tot een ​​lijst met aanvaardbare oplossingen te komen, moet men vele mogelijke combinaties onderzoeken. Omdat alle combinaties opsommen onpraktisch is, kiest men een benadering die een deelverzameling of een kleiner deel van de oplossingsruimte berekent. Deze benaderingen worden gedefinieerd als heuristieken, oplossingsstrategieën die worden gebruikt voor moeilijke vraagstukken.

Heuristische algoritmen

Een specifieke set algoritmen, heuristische algoritmen genaamd, bleek effectief om de beste suboptimale oplossing te genereren. Dergelijke algoritmen kunnen een benadering geven die als een aanvaardbare oplossing wordt beschouwd. Heuristische algoritmen lijken daarom de traditionele methoden te overtreffen en worden zelfs gecombineerd om elkaar te versterken. De meest recente ontwikkelingen zijn te vinden op het gebied van hyperheuristiek. Deze oplossingsstrategieën genereren roosters door de juiste algoritmen te selecteren.

Kloof tussen academici en bedrijfsleven

Commerciële roosterapplicaties lijken echter onvoldoende gericht op de implementatie van deze oplossingsmethoden. Roostersoftware wordt voorzien van de meest moderne tools, technologieën en technieken (Qu et al. 2009). Echter, in een studie uitgevoerd door Pillay (2014) werd benoemd dat er nog steeds een kloof bestaat tussen de academische wereld en het bedrijfsleven. Hoewel de academische wereld intelligente en diepgaande methodes ontwikkelt om roostervraagstukken op te lossen, lijkt de industrie een eenvoudig te gebruiken interactieve tool te ontwikkelen en te ontwerpen die tegemoetkomt aan de behoeften van onderwijs- en administratief personeel. Zodra de industrie een productieve roosterapplicatie heeft, stopt zij met het implementeren van de nieuwste roosteronderzoeken in hun software.

Verouderde algoritmen

De meeste roosterapplicaties hebben tegenwoordig misschien een mooiere gebruikersinterface dan bijvoorbeeld 20 jaar geleden, zij gebruiken nog steeds algoritmen uit het begin van hun softwareproductie ergens in de late jaren ’80 of ’90 van de vorige eeuw. Dit kan te maken hebben met het feit dat door applicatieontwikkelaars onvoldoende aandacht is besteed aan de vertaling van praktijksituaties naar de beperkingen van de benchmarkmethoden. Het overbruggen van de kloof tussen het nieuwste roosteronderzoek en de gebruikte algoritmen in roosterapplicaties kan stevige, efficiënte en tot op zekere hoogte generieke roosterapplicaties opleveren waarin de modernste heuristische benaderingen voor roostervraagstukken worden gecombineerd met de voordelen van een gemakkelijk te gebruiken roosterapplicatie.

Conclusie

Uit onze analyse blijkt dat er veel veranderingen en ontwikkelingen gaande zijn op het gebied van zowel het hoger onderwijs als de roosterapplicaties. Zowel overheid als samenleving stelt eisen aan hogeronderwijsinstellingen. En op hun beurt eisen hogeronderwijsinstellingen meer effectiviteit en efficiëntie van apparatuur, studenten, docenten en personeel. Roostermakers bij hogeronderwijsinstellingen worden geconfronteerd met steeds minder middelen en een toename van studenten. Toch wordt nog steeds verwacht dat hun focus op het leveren van haalbare roosteroplossingen ligt. Het definiëren van de kenmerken van hogeronderwijsinstellingen gaf inzicht in waarom roosterproblematiek steeds complexer wordt en waarom er behoefte is aan flexibelere roosteroplossingen. Roosterapplicaties voor hogeronderwijsinstellingen die deze oplossingen zouden moeten ondersteunen, worden steeds geavanceerder, gebruikersvriendelijker en beter herbruikbaar. Een fundamentele verandering is echter nog steeds niet in zicht. Gerenommeerde roosterapplicaties missen de modernste methoden voor roosteroplossingen, zoals hyperheuristische algoritmen, waar de laatste tijd veel onderzoek naar wordt gedaan in de literatuur. Dit onderzoek leverde en erkent deze tekortkomingen. Softwareproducenten zijn geneigd zich te concentreren op de gebruikersinterface in plaats van op onderliggende algoritmen.

Dit is een samenvatting van de onderzoeksresultaten. Lees ook het volledige artikel.