Yeni bir yetenek tabanlı üniversite ders zaman çizelgeleme problemi için çok amaçlı bir matematiksel programlama modeli
A multi-objective mathematical programming model for a novel capability-based university course timetabling problem
Yazar: Subulan, Kemal
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 1, 2023
Anahtar kelimeler: Industrial Engineering ; Endüstri Mühendisliği ; Optimization in Manufacturing ; Üretimde Optimizasyon ; Üniversite ders zaman çizelgeleme problemi,karışık tamsayılı doğrusal olmayan matematiksel programlama,çok amaçlı eniyileme,yetenek tabanlı yaklaşım,uzlaşık programlama ; University course timetabling problem, mixed integer non-linear programming, multi-objective optimization, capability-based approach, compromise programming

Üniversite ders zaman çizelgeleme, hemen hemen tüm akademik birimlerin her yarıyıl öncesinde çözüm üretmesi gereken taktiksel seviyede bir problemdir. Günümüzde, Yüksek Öğretim kalite güvencesi kapsamında çeşitli eğitim programı değerlendirme/akreditasyon kuruluşlarının belirlediği standartları sağlamak amacıyla, akademik birimlerin tanımladığı program çıktılarının tüm öğrencilere kazandırılabilmesi için bu çıktılarla ilişkilendirilen ve her ders için öğretim üyeleri tarafından tanımlanan öğrenim çıktıları/kazanımları dikkate alınarak temel teknik yeteneklerin belirlenmesi ve bu yeteneklerin ders programında optimal dağıtımını sağlayan etkin ve efektif ders programlarının hazırlanması gerekmektedir. Bu araştırma motivasyonuna dayanarak bu çalışmada, yeni bir yetenek tabanlı ders programı hazırlama yaklaşımı bilimsel yazında ilk defa ele alınarak; problemin çözümü için çok amaçlı, doğrusal olmayan bir karışık tamsayılı eniyileme modeli geliştirilmiştir. Modelin doğruluğu ve geçerliliği, D.E.Ü. Endüstri Mühendisliği Bölümü’nün bahar yarıyılı eğitim-öğretim dönemine ait bir gerçek hayat uygulaması üzerinde test edilmiştir. Uzlaşık programlama ve bulanık hedef programlama (BHP) tekniklerinden elde edilen uzlaşık ders programları, geçmiş yıllara ait mevcut ders programları ile karşılaştırıldığında, çelişen çeşitli hedefler (Ders programı üzerinde optimal yetenek dağıtımının sağlanması, öğrencilere maksimum sayıda ve çeşitte farklı temel yeteneklerin kazandırılması, öğretim üyelerinin tercihleri doğrultusunda derslerin atandığı periyotlar arasındaki toplam zamansal farkın en küçüklenerek beklenti/isteklerinin karşılanması, esnek kısıtların ihlal edilmesi durumunda maruz kalınan ceza maliyeti) açısından önemli ölçüde iyileştirmelerin sağlanabildiği ortaya konulmuştur.

The university course timetabling is a tactical level problem that almost all academic departments encounter before each semester. Nowadays, in order to meet some standards set by educational accreditation agencies within the scope of higher education quality assurance, it is required to generate efficient course timetables that ensure optimal distribution of basic capabilities. Actually, these capabilities should be first specified based on the learning outcomes defined by lecturers for each course, which are also associated with program outcomes and are aimed to be acquired by all of the students. Based on this motivation, a multi-objective mixed-integer non-linear programming model is developed for a novel capability-based course timetabling problem. Its validity and practicality are tested on a real-life application in D.E.U. Industrial Engineering Department. When the balanced solutions provided by compromise and fuzzy goal programming techniques were compared with the existing schedules of the previous years, it was revealed that significant improvements could be achieved in terms of several conflicting objectives (i.e., optimal capability distribution over the timetable, acquisition of maximum number/variety of different capabilities by the students, meeting expectations of lecturers by minimizing total temporal difference between the periods his/her courses are assigned, total penalty cost related to soft constraints).