Wie KI Stundenpläne optimiert: Constraint-Solving, 10.000+ Variablen, pädagogische Qualitätsmetriken.
Eine typische Schule mit 8 Klassen, 25 Lehrkräften und 17 Räumen generiert ein Optimierungsproblem mit über 10.000 Variablen. Jede Variable repräsentiert eine mögliche Zuordnung: welche Lehrkraft unterrichtet welches Fach in welchem Raum zu welcher Zeit. Die Anzahl der theoretisch möglichen Kombinationen übersteigt die Anzahl der Atome im Universum.
Klassische Ansätze — ob manuell mit Stecktafel oder digital mit einfachen Algorithmen — scheitern an der Komplexität. Sie finden zulässige Lösungen, aber selten optimale. Ohayo nutzt einen autoregressiven neuronalen Decoder, der in Sekunden Ergebnisse liefert, die manueller Planung um Größenordnungen überlegen sind.
Harte Constraints dürfen niemals verletzt werden. Ohayo verwendet Action Masking — ungültige Entscheidungen werden vor der Auswahl ausgeschlossen, nicht nachträglich repariert.
Nur qualifizierte Lehrkräfte werden für ein Fach eingeplant.
Keine Lehrkraft hat zwei Stunden gleichzeitig.
Keine Klasse hat zwei Fächer zur gleichen Zeit.
Kein Raum wird doppelt belegt.
Fachräume werden passend zugeordnet (Physik im Physikraum).
Jede Lehrkraft erhält genau so viele Stunden wie vorgesehen.
Keine Klasse hat mehr als die maximal zulässige Stundenanzahl pro Tag.
Fächer mit Doppelstunden-Pflicht werden in zusammenhängenden Blöcken geplant.
Wahlpflichtfächer werden parallel über Klassen hinweg synchronisiert.
Ohayo modelliert Stundenplanung als sequentielles Entscheidungsproblem. In jedem Schritt trifft der Decoder drei faktorisierte Entscheidungen. Diese Struktur reduziert den Suchraum dramatisch.
Der Decoder wählt eine qualifizierte, verfügbare Lehrkraft für das nächste zu planende Fach.
Aus den verfügbaren, geeigneten Räumen wird der optimale Raum gewählt.
Der beste freie Zeitslot wird ausgewählt — unter Berücksichtigung von Tagesverteilung und Doppelstunden.
Durch Feasibility-Aware Masking wird bei jedem Schritt geprüft, ob die gewählte Lehrkraft mindestens eine gültige Raum-Slot-Kombination hat. So werden Sackgassen vermieden, bevor sie entstehen.
Gleichmäßige Verteilung der Stunden über die Woche — keine Überbelastung an einzelnen Tagen.
Maximale Nutzung vorhandener Räume ohne Leerlauf — besonders bei knappen Fachräumen.
Ausgewogener Mix aus Haupt- und Nebenfächern pro Tag — keine vier Stunden Mathematik hintereinander.
Minimierung von Freistunden (Hohlstunden) für Schüler und Lehrkräfte.
Erleben Sie in einer Demo, wie Ohayo den Stundenplan Ihrer Schule in Sekunden optimiert.
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