Generische und effiziente Ansätze zur Personaleinsatzplanung auf der Basis von zustandsexpandierten Netzwerken

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Römer
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398911053

In vielen Organisationen, insbesondere im Dienstleistungssektor, ist ein Großteil der Kosten personalbezogen. Ein effizienter Personaleinsatz ist für diese Organisationen ein kritischer Erfolgsfaktor – die Personaleinsatzplanung ist allerdings in der Regel ein hoch komplexes Problem: Dienstpläne müssen eine Vielzahl von Regeln wie z.B. Arbeitszeit- und Pausenregeln und Mindestruhezeiten einhalten; darüber hinaus müssen bei der Dienstplangestaltung oft Mitarbeiterpräferenzen und Fairnessaspekte berücksichtigt werden. Aufgrund dieser Komplexität ist es auch mit aktuellen Lösungsansätzen nicht möglich, große und komplexe Personaleinsatzplanungsprobleme optimal zu lösen. Weiterhin sind viele aktuell diskutierte exakte Ansätze wie Branch-and-Price-Verfahren sehr schwierig zu implementieren, stark auf bestimmte Problemvarianten zugeschnitten und somit nur mit hohem Aufwand auf unterschiedliche Problemstellungen übertragbar. Ein Problem von einfacher umzusetzenden Ansätzen auf Basis der gemischt-ganzzahligen Programmierung besteht darin, dass sehr komplizierte Planungsregeln mit diesen Ansätzen nicht effizient abgebildet werden können.Ein interessanter neuer Ansatz zur Lösung von Personaleinsatzplanungsproblemen besteht darin, diese Probleme als gemischt-ganzzahlige Optimierungsmodelle auf der Basis von Flüssen in zustandsexpandierten Netzwerken abzubilden. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass die resultierenden Modelle mit Hilfe von Standardsoftware gelöst werden können. Die zentrale Hypothese des Forschungsvorhabens ist es, dass dieser Ansatz einerseits generisch genug ist, um eine Breite Klasse von Personaleinsatzplanungsproblemen zu adressieren und es andererseits ermöglicht, bessere Planungsergebnisse als bekannte Verfahren zu erzielen. Um diese Hypothese zu untersuchen, werden im Projekt die folgenden Ziele verfolgt: (i) Es sollen generische Ansätze entwickelt werden, mit denen verschiedene Typen von Personaleinsatzproblemen adressiert und auch sehr komplexe Regulierungen abgebildet werden können; (ii) es sollen Techniken zur Ausnutzung der hierarchischen Struktur von Personaleinsatzplanungsproblemen und Netzwerkreduktion entwickelt werden, die zu leichter lösbaren Modellen führen, (iii) es sollen generische und effiziente heuristische Verfahren entwickelt werden, die die Struktur der zu entwickelnden Formulierungen ausnutzen, um auch sehr große Probleminstanzen nahezu optimal lösen zu können und (iv) es soll untersucht werden, inwieweit die Struktur der Formulierungen in Dekompositionsansätzen ausgenutzt werden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Andre Cire, Ph.D.