title: Staff scheduling for the Red Cross blood drives in Vienna, Lower Austria and Burgenland
Creators: name: Liebhart, Katrin
Publisher: name: :none
Year: 2018

description: In der vorliegenden Arbeit bietet eine Initiallösung für das Problem der Personaleinsatzplanung zu Blutspendeaktionen beim Roten Kreuz. Die Blutspendezentrale für Wien, Niederösterreich und das Burgenland plant mobile Blutspendeaktionen in den genannten Bundesländern während des ganzen Jahres. Um diese Blutspendeaktionen ausführen zu können bedarf es geschulten Personals mit unterschiedlichen Fähigkeiten, welche wiederum nur spezifische Tätigkeiten ausführen können oder dürfen. Die richtige Zuteilung des Personals zu den im Voraus fixierten Aktionen stellt ein komplexes Optimierungsproblem dar. Zu allererst muss der Personalbedarf je Berufsgruppe in Abhängigkeit von der erwarteten Spenderanzahl, der benötigten Fähigkeiten und der möglichen Arbeitsbelastung je Mitarbeiter definiert werden. Darauffolgend muss entschieden werden, welche Mitarbeiter zu welchen Blutspendeaktionen zugeteilt werden. Gleichzeitig muss entschieden werden, welche Tätigkeiten die Mitarbeiten bei der zugeteilten Aktion übernehmen muss. Dabei gilt es, die gesetzlichen Rahmenbedingungen einzuhalten. Zusätzlich können die Mitarbeiter nur entsprechend ihren vertraglichen Vereinbarungen eingesetzt werden. Gleichzeitig zu den gesetzlichen und vertraglichen Restriktionen, sollen die zusätzlichen Personalkosten, wie Überstunden, minimiert werden. Nach einer ausführlichen Datenanalyse der Blutspendeaktionen und der vertraglichen Vereinbarungen der bestehenden Mitarbeiter wurde ein mathematisches Modell formuliert. Dieses Modell beinhaltet als Zielfunktion die Minimierung der zusätzlichen Kosten des Personals, zusätzlich werden alle relevanten gesetzlichen und vertraglichen Restriktionen als Nebenbedingungen in das Modell aufgenommen. Das Modell wurde mithilfe der Programmiersprache C++ in Visual Studio implementiert und durch CPLEX Solver gelöst. Neun Testinstanzen wurden generiert, die als Monate Januar bis September gekennzeichnet wurden, basierend auf den Originaldaten der Aktionen aus dem Jahr 2015. Das Modell wurde an diesen Instanzen getestet und erbrachte in allen neun Monaten brauchbare Lösungen mit Einsatzplänen für jeden Mitarbeiter, unter Berücksichtigung aller Nebenbedingungen. Die Lösungen der Testinstanzen wurden hinsichtlich definierter Charakteristiken untersucht und Vergleiche bezüglich Lösungsqualität und CPU-Performance wurden aufgestellt.
description: This work provides an initial solution for a real world problem in the area of staff scheduling for blood collection drives executed by the Red Cross in Austria. The Red Cross operates blood drives in Lower Austria, Vienna and Burgenland and assigns the required employees manually to them. The tasks at a blood drive require that employees from different professional groups and within one professional group with different skills can be found. The staff scheduling involves legal and contractual requirements which must be satisfied. The Red Cross additionally defines the minimum number of personnel for each blood drive and guarantees that the necessary transportation is provided. The overall objective is to create feasible schedules for all employees while covering demand at the blood drive and minimizing the total personnel costs. Furthermore, the generated schedules must be created in compliance with legal regulations and contractual requirements of the employers. The hard constraints of the problem are identified and cost minimization is defined as the objective function. A mathematical model is formulated and implemented in C++ and tested on real world examples. Nine examples are solved and compared. The solutions and costs are tested for increasing numbers of blood drives and temporary shortfalls of personnel. The results of the examples and the variations are presented and compared.