Transcript Työvuorojen optimoinnin mahdollisuudet palvelujen tehostamisessa Cimmo Nurmi Satakunnan ammattikorkeakoulu LASKENNALLISEN ÄLYKKYYDEN TUTKIMUS TUTKIMUSKOHTEITAMME Henkilöstön työaikojen ja työvuorojen yksilöllinen optimointi Reittien, ajosarjojen ja töiden allokoinnin optimointi Ammattilaisliigojen sarjaohjelmien optimointi Teollisuuden tuotantolinjojen optimointi Pelihahmojen.

Työvuorojen optimoinnin
mahdollisuudet palvelujen
tehostamisessa
Cimmo Nurmi
Satakunnan ammattikorkeakoulu
LASKENNALLISEN ÄLYKKYYDEN TUTKIMUS
TUTKIMUSKOHTEITAMME
Henkilöstön työaikojen ja työvuorojen yksilöllinen
optimointi
Reittien, ajosarjojen ja töiden allokoinnin optimointi
Ammattilaisliigojen sarjaohjelmien optimointi
Teollisuuden tuotantolinjojen optimointi
Pelihahmojen älykäs opettaminen
Informaatiotulvan hallitseminen – yksilölliset hakukoneet
YHTEISTYÖKUMPPANEITAMME
TUTKIMUSYHTEISTYÖ
MIKSI HENKILÖSTÖN TYÖVUOROJEN
OPTIMOINTI KIINNOSTAA VUONNA 2011?
1) Yritykset ja yhteisöt ymmärtävät toiminnanohjausjärjestelmien
mahdollisuudet kilpailukyvyn edistäjänä.
2) Henkilöstöresurssien optimointi voi johtaa huomattavaan
palvelujen tehostamiseen ja tuottavuuden lisääntymiseen.
3) Hyvin laaditut työvuorot lisäävät työtyytyväisyyttä ja
vähentävät sairaspoissaoloja eli lisäävät työhyvinvointia
4) Työvuorojen tekemiseen käytetään paljon työaikaa.
MIKSI LASKENNALLINEN ÄLYKKYYS JA
OPTIMOINTI TOIMIVAT VUONNA 2011?
1) Algoritmit (tietokoneelle ohjelmoitavat ratkaisumenetelmät) ovat
kehittyneet viimeisen kymmenen vuoden aikana selvästi
paremmiksi.
2) Tieteellisesti ansioituneet tutkijat ovat kiinnostuneita myös
käytännön ongelmien ratkaisemisesta.
3) Tietokoneiden teho on saavuttanut tason, joka mahdollistaa
vaativien käytännön ongelmien ratkaisemisen.
Jos 50 henkilön työvuorojen optimointi kolmelle viikolle kestää
nykyisillä tehokkailla tietokoneilla yön yli,
vuoden 2005 tietokoneilla aikaa olisi kulunut kolme viikkoa ja
vuonna 2000 noin vuoden päivät.
MIKSI TYÖVUOROJEN LAATIMINEN
ON HAASTAVA TEHTÄVÄ?
Otetaan esimerkkinä 50 henkilön
työvuorojen laatiminen 3 viikolle.
Jokaisena päivänä on 50 työtä suoritettavana.
1. hlölle 1. päivän työ voidaan valita 50 tavalla
1. hlölle 2. päivän työ voidaan valita 50 tavalla
…
1. hlölle 21. päivän työ voidaan valita 50 tavalla
Eli 1. henkilölle työt voidaan valita yhteensä
5021 eri tavalla =
476837000000000000000000000000000000 eri tavalla
MIKSI TYÖVUOROJEN LAATIMINEN
ON HAASTAVA TEHTÄVÄ?
2. hlölle 1. päivän työ voidaan valita 49 tavalla
2. hlölle 21. päivän työ voidaan valita 49 tavalla
21. hlölle 1. päivän työ voidaan valita 1 tavalla
21. hlölle 21. päivän työ voidaan valita 1 tavalla
Eli 50 henkilölle työt voidaan valita yhteensä
(50 × 49 × 48 × … × 1)21 eri tavalla =
101344 eri tavalla =
10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000 eri tavalla
ENTÄPÄ JOS ...
yksi protoni pystyisi laskemaan yhden tavan
hyvyyden biljoonasosa sekunnissa (10-12 sekuntia),
se pystyisi vuodessa laskemaan 1020 eri tapaa
Maailmankaikkeudessa on arvioitu olevan 1080 protonia.
Kaikki maailmankaikkeuden protonit
kykenisivät näin ollen vuodessa laskemaan
yhteensä 10100 eri tapaa
JOS SIIS ...
kaikki maailmankaikkeuden protonit olisi valjastettu vuoden ajaksi
etsimään parasta mahdollista työvuorolistaa 50 henkilön 3 viikon
työjaksolle, tarvitsisimme 101344 / 10100 = …
10000000000000 maailmankaikkeutta lisää!
KEHITTÄMÄMME RATKAISUMENETELMÄT
PERUSTUVAT LUONNON KEHITTÄMÄÄN ÄLYYN
Miten lisääntyminen ja luonnonvalinta toimivat
Miten aivojen neuroniverkosto toimiii
Miten muurahaiset löytävät yhteisen polun
Miten kalojen liikkuminen parvissa tapahtuu
Näitä luonnon ratkaisuja sovelletaan
keinotekoisessa tietokonemaailmassa
LISÄÄNTYMINEN JA LUONNONVALINTA
Käyttää joukkoa (= populaatio)
rinnakkaisia ratkaisuehdotelmia (= sukupolvi)
Ratkaisuehdotelmista valitaan, parhaita jotenkin
suosien, osa (yleensä kaksi) käsiteltäväksi
Valittuja ratkaisuehdotelmia yhdistellään ja
parannellaan (risteytyksillä ja mutaatioilla)
Näin saadaan uusia ratkaisuehdotelmia, joista
uuteen sukupolveen pääsevät
todennäköisimmin arvoltaan parhaat eli
”the fittest will survive”
MUURAHAISTEN JOUKKOÄLY
Miten muurahaiset löytävät parhaan reitin?
 erittävät feromonia  mennään sinne missä eniten!
Pesä
Ruoka
Pesä
Ruoka
Este
Pesä
Ruoka
Pesä
Ruoka
KALOJEN JOUKKOÄLY
Mitä sääntöjä kalaparvet noudattavat?
• Jokainen kala pyrkii lähimpien
naapuriensa keskustaan
• Jokainen kala pyrkii pitämään
saman suunnan kuin lähimmät
naapurit keskimäärin
• Jokainen kala pyrkii liikkumaan
poispäin lähimmistä naapureista,
jos ne tulevat liian lähelle
TAKAISIN TYÖVUOROJEN OPTIMOINTIIN
Täydellisesti onnistunut työvuorojen optimoinnin
käyttöönotto edellyttää viiden tahon yhteisymmärrystä:
1) Henkilöstö
2) Työvuorojen laatijat
3) Omistajat
4) Toiminnanohjausjärjestelmän
toimittaja
5) Optimointiasiantuntijat
Kaupallisia optimointituotteita löytyy, mutta ne eivät ole suoraan
käyttökelpoisia, eivätkä ne kykene ratkaisemaan isoja ongelmia.
OPTIMOINNIN PERUSTANA HENKILÖSTÖTARVE
OPTIMOITAVIA ASIOITA ESIMERKKEINÄ 1/2
Varmistetaan tietyn osaamistason työntekijöiden riittävyys jokaisessa
työvuorossa (esim. vähintään 4 huippuosaajaa ja 7 keskitason osaajaa
sekä vähintään 1 kipsaustaitoinen ja 1 iv-luvan haltija)
Tasoitetaan ylimääräisten työntekijöiden määrä jokaista työpäivää
kohti (ylimiehitetyistä siirretään henkilökuntaa esim. Sairaslomien
aiheuttamiin vajaan miehityksen päiviin)
Jokaisella työntekijälle on tasan se työkuorma (esim. 153h / 4 viikkoa),
joka on työehtosopimuksessa määritelty
Kahden työvuoron välissä on riittävä lepoaika (esim. 9 tai 11 tuntia)
Työjaksossa on riittävästi vapaapäiviä ja lepoaikaa
Työntekijöillä on tasaisesti viikonloppuvapaita
OPTIMOITAVIA ASIOITA ESIMERKKEINÄ 2/2
Peräkkäisten työpäivien määrä ei ylitä maksimia (esim. 6 päivää)
Yksittäiset työpäivät tai vapaapäivät on minimoitu
Työntekijöillä on tasaisesti tiettyjä työvuoroja (esim. yö)
Tietyt työvuorot eivät voi esiintyä peräkkän (esim. ilta + aamu)
Vapaata ennen/jälkeen ei voi olla tiettyjä työvuoroja (esim. yö)
Työntekijöillä on mahdollisimman paljon heidän toivomustensa
mukaisia työvuoroja ja vapaita (esim. pienten lasten äidit huomioitu,
SatSHP:llä erilaisia toivekohteita on noin 20 kpl)
Ali- ja ylitöiden kokonaismäärä on minimoitu
KOKEMUKSEMME OPTIMOINNIN HYÖDYISTÄ
Optimoinnilla (työvuorot, reitit, tuotantolinjat, sarjaohjelmat)
on tyypillisesti yli 10% tehokkuusvaikutus
Optimointi on tasapuolista
Optimointia voi käyttää työkaluna suunniteltaessa tulevaisuuden
vaihtoehtoisia toimintamalleja ja toimintatapoja
Optimoinnilla saadaan useita vaihtoehtoisia ratkaisuja
Kiitos mielenkiinnosta