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    Chair of Computer Science VI - Artificial Intelligence and Applied Computer Science

    Wissensbasierte Dienstplanung

    Dienstplanung allgemein

    Bei der Schichtplanung muß häufig rund um die Uhr für die Erfüllung bestimmter Dienste gesorgt werden. Beispiele sind die Diensteinteilung des Pflegepersonals (Nursescheduling) im Krankenhaus oder die Einsatzplanung für Zugbegleiter (Conducterscheduling) bei Bahn. Einzuhaltende Randbedingungen, wie z.B. arbeitsrechtliche Bestimmungen und Wünsche des Personals, machen die Dienstplanerstellung zu einer anspruchsvollen Schedulingaufgabe.

    Häufig werden solche Dienstpläne noch per Hand, mit großen Plantafeln oder Formularen gemacht. Bisher existierende Software zur Unterstützung der Dienstplanung dient meist nur der Visualisierung und zur Überwachung der Randbedingungen. Im Gegensatz dazu eigen sich die von uns entwickelten Prototypen auch zur automatischen oder teilautomatischen, interaktiven Planung.

    Dienstplanung im Krankenhaus

    Aufgabe Aufgabe der Dienstplanung im Krankenhaus ist es, für jeden Tag eines üblicherweise 4-wöchigen Planungszeitraumes in den einzelnen Stationen des Krankenhauses bestimmte Schichten entsprechend ihrer Anforderungen mit Pflegepersonal zu besetzen.

    Schicht Auf jeder Station gibt es verschiedene Schichtarten. Üblicherweise sind dies die Schichttypen Frühschicht, Spätschicht und Nachtschicht, unter Umständen gibt es auch noch spezielle Sonder- oder Wochenendschichten. Eine Schichtart wird charakterisiert durch einen Namen, eine Startzeit eine Endzeit und ihre Besetzungsanforderungen. Eine mögliche Besetzungsanforderung wäre z.B. "eine Stationsschwester und drei examinierte Schwestern" für die Frühschicht. Eine konkrete Schicht hat einen spezielle Schichtart und gilt für ein ausgezeichnetes Datum.

    Pflegepersonal Die Stationen haben ein festes Pfegepersonal. Üblicherweise findet kein Austausch von Personal unter den Stationen statt. Die einzelnen Pflegekräfte können unterschiedlich qualifiziert sein, was für die Planung eine entscheidende Rolle spielt, wenn Schichten mit Schwestern einer bestimmten Qualifikation besetzt sein müssen. Beispiele für solche Qualifikationstypen sind "schichtleitende Schwester", "examinierte Schwester" oder "Schülerin".

    Randbedingungen Wie bereits erwähnt müssen bei der Erstellung des Dienstplanes Randbedingungen berücksichtigt werden, die sich teils aus gesetzlichen Vorschriften, teils aus klinik- und statiosinternen Anforderungen ergeben. Folgende Liste gibt einen Eindruck von der Art der Bedingungen:

    • Die Personalanforderungen einer Schicht müssen erfüllt sein (harte Bedingung)
    • Freie Tage sollten möglichst zusammenhängend sein (weiche Bedingung)
    • Häufige Schichtwechsel sollen vermieden werden (weiche Bedingung)
    • Eine Pflegekraft darf höchstens 10 Tage in Folge arbeiten.
    • Eine Pflegekraft soll höchstens 5 Nachtschichten in Folge haben
    • Zwischen zwei Schichten einer Pflegekraft müssen mindestens 10 Stunden Pause liegen
    • Nach zwei Arbeitswochenenden muß ein freies Wochenende folgen
    • Schichtwünsche des Personals sollen wenn möglich berücksichtigt werden.

    Darstellung Das folgende Bild zeigt eine typische Darstellung des Schichtplanes einer Station. Die Arbeitstage des Planungszeitraums werden in Spalten einer Tabelle repräsentiert. Das Plegepersonal einer Station wir in den Zeilen der Tabelle angegeben. An den Kreuzungspunkten werden die zu leistenden Schichten (bzw Schichttypen) eingetragen. Im untenstehenden Beispiel hat die Pflegekraft G. Strähle am 9.10 des Jahres eine Nachtschicht. Im unteren Teil der Tabelle werden, die Anzahl der einzelen Schichttypen der jeweiligen Spalte summiert, um festzustellen, ob die Besetzungsanforderungen der Schichten erfüllt sind.

     

    Dienstplanung für Zugbegleiter

    Aufgabe Die Dienstplanung der Zugbegleiter erfolgt für Personalgruppen von etwa 12 Mitarbeitern. Eine Menge an Schichten, die wöchentlich innerhalb des Planungszeitraumes von der Gruppe abzuleisten sind, ist ebenfalls vorgegeben. Ein Dienstplan umfaßt soviele Wochen, wie sich Mitglieder in der Gruppe befinden. Jedes Mitglied einer Gruppe setzt in diesem Dienstplan mit jeweils einer anderen Startwoche ein und durchläuft von da an zyklisch alle Wochen des Dienstplanes bis zum Ende einer Dienstplanperiode, die üblicherweise ein halbes Jahr dauert.

    Schichten Eine Schicht beschreibt einen Dienst, der wöchtentlich an einem oder mehreren Wochentagen geleistet werden muß. Eine Schicht besteht aus einer oder mehreren Fahrten und beginnt und endet am Einsatzort der Gruppe. Ausnahme sind Doppelschichten, aber auch hier kehrt das Zugpersonal am zweiten Tag wieder an den Einsatzort zurück. Jede Schicht der Gruppe ist so gewählt, daß jeder Zugbegleiter sie aufgrund seiner Qualifikation leisten darf. Die für den Planungsprozeß wichtigen Attribute einer Schicht sind im Wesentlichen die Dienstzeit (Beginn und Ende einer Schicht) und die angerechnete Arbeitszeit.

    Randbedingungen Bei der Erstellung des Dienstplanes müssen bestimmte Randbedingungen berücksichtigt werden, die sich teils aus gesetzlichen Vorschriften, teils aus betrieblichen Vereinbarungen und teils aus sozialem Interesse ergeben. Im folgenden werden einige exemplarisch genannt:

    • Aufeinanderfolgende Schichten dürfen sich nicht überlappen
    • Die Wochenarbeitszeit darf 55 Stunden nicht überschreiten
    • Es dürfen maximal 4 Nachtschichten in Folge eingeplant werden
    • Die Ruhezeit zwischen zwei Schichten muß mindestens 9 Stunden betragen

    Darstellung Das folgende Bild zeigt einen Dienstplan für eine Gruppe von 5 Zugbegleitern. Alle eingeplanten Schichten müssen jede Woche geleistet werden. Am Anfang der Dienstplanperiode übernimmt jeder Zugbegleiter eine Reihe der Tabelle und durchläuft von da an zyklisch den Dienstplan. So repräsentiert die Darstellung beides, sowohl einen

    • einwöchigen Dienstplan für eine Gruppe von 5 Zugbegleitern
    • einen 5-wöchigen Dienstplan für einen einzelnen Zugbegleiter der Gruppe

    Veröffentlichungen und Literatur zum Thema wissensbasierte Dienstplanung 

    2000,

    Rainer Herrler

    Effizientes Lösen von Schedulingproblemen mit Vorschlagen und Vertauschen
    Internes Papier, Zusammenfassung der DA, 2000,
    Download: [PDF]

    Rainer Herrler

    Effizienzuntersuchungen in der Vorschlagen und Vertauschen-Methode für Zuordnungsprobleme
    Diplomarbeit,Universität Würzburg, 2000,
    Download: [PDF]

    Rainer Herrler

    Konzept einer Schedulingkomponente für ein Krankenhaus-Multiagentensystem
    Beitrag zum Scheduling-Workshop des DFG-Schwerpunktprogrammes "Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftliche Anwendungsszenarien", 2000,
    Download: [PDF]

    1999,

    Rainer Herrler

    PEPSI ein Tool zur interaktiven Dienstplanung des BORD-Personals der Deuschten Bahn AG
    Studienarbeit, Universität Würzburg, 1999,
    Download: [PDF]

    Frank Forster

    Automatische Generierung von Oberflächen zur interaktiven Lösung von Zuordnungsproblemen
    Diplomarbeit,Universität Würzburg, 1999
    Download: [PDF]

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