Data Mining-Driven Shift Enumeration for Accelerating the Solution of Large-Scale Personnel Scheduling Problems
Notice bibliographique
Résumé
This study addresses large-scale personnel scheduling problems in the service industry by combining mathematical programming with data mining techniques to enhance efficiency. The studied problem aims at efficiently scheduling skilled employees over a one-week planning horizon, minimizing costs while meeting diverse job demands. In service industries, shift planning is intricately tied to customer presence, leading to a multitude of potential shifts and a difficult optimization problem that cannot be easily solved using a commercial mixed-integer programming solver. Nevertheless, these problems are categorized as recurrent problems, where distinct instances share common characteristics and solution structures that differ only in a few parameters over time. We propose to use a data mining technique, namely, the \(k\) -nearest neighbors algorithm, to expedite the solution process while upholding solution quality. We suggest using schedules of past solutions to reduce the problem size. Thus, for an upcoming instance, we identify similar historical instances and streamline the enumeration of shifts to align with the comparable historical instances’ schedules. This approach allows us to solve the problem using a commercial solver within a reasonable timeframe while preserving solution quality. Moreover, our methodology offers decision-makers the flexibility to determine the extent to which they wish to scale down the problem. Our experiments conducted on instances generated from real historical data with up to 12 jobs and 252 employees, yield an average removal of up to 85.5% of decision variables. This resulted in an average speedup factor of up to 15.5, with a marginal average cost increase of approximately 1.2%.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».