Arbeitszeitflexibilisierung mit Künstlicher Intelligenz

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In diesem Blogeintrag möchten wir Ihnen zeigen, wieso Sie an einer KI-gestützten, intelligenten Dienstplanung nicht vorbei kommen, wenn Sie Ihren Mitarbeitern*innen größtmögliche Freiheiten geben, sie aber gleichzeitig bestmöglich in Ihrem Betrieb einsetzen möchten.

Der Schichtplan hat ausgedient

Gehen wir zunächst davon aus, dass Sie Ihre Mitarbeiter*innen in einem Zweischichtbetrieb (siehe auch: Good bye Schichtplanung!) planen möchten. Sie planen also mit der Tabellenkalkulationssoftware Ihres Vertrauens (Excel, Numbers und co.) eine Frühschicht von 6 bis 14 Uhr und eine Spätschicht von 14 bis 22 Uhr und teilen Ihre Mitarbeiter*innen entsprechend ein. Zunächst erscheint alles ganz einfach und relativ schnell haben Sie alle Ihre Mitarbeiter*innen eingeteilt, bis auf Ihre zwei Teilzeitkräfte, aber die müssen sich jetzt eben eine Frühschicht teilen.

Dann fällt Ihnen jedoch ein, dass manche Mitarbeiter*innen immer um 8 Uhr ihr Kind zur Schule fahren müssen, diese haben Sie jedoch in die Frühschicht eingeteilt. Kein Problem, denken Sie sich: Diese Mitarbeiter*innen können dann eben nur in der Spätschicht arbeiten. Dafür tauschen Sie die Mitarbeiter*innen mit den Mitarbeiter*innnen, welche eben sonst die Spätschicht an diesen Tagen übernommen hätten. Dann erinnern Sie sich jedoch, dass einer/e dieser Mitarbeiter*innen häufiger Montag Vormittag zum Arzt muss, also nicht immer die Frühschicht übernehmen kann.

Flexible Schichtplanung bringt auch nicht die Lösung

Stattdessen überlegen Sie sich nun ein System mit Springern: Für die Zeit von 6 bis 9 Uhr muss eben jemand für die Mitarbeiter*innen einspringen. Dafür erweitern Sie Ihre Tabelle um weitere Spalten, um diese neue Schicht abbilden zu können. Am besten jemand, der an dem Tag sowieso arbeitet, also die Spätschicht belegt. Der oder diejenige müsste also von 6 bis 9 Uhr und dann nochmal von 14 bis 21 Uhr arbeiten. Wieso nur bis 21 Uhr? Damit die werktägliche Höchstarbeitszeit von 10 Stunden nicht überschritten wird. Jedoch hätte der/die Mitarbeiter*in dann eine Pause von immerhin 5 Stunden mitten am Tag, das erscheint nicht gerade fair.

Aber Sie haben Glück: Der/Die Mitarbeiter*in wohnt in der Nähe des Betriebs und kann die 5 Stunden Mittagspause sinnvoll nutzen, möchte dafür jedoch am Freitag schon früh Feierabend haben. Da der/die Mitarbeiter*in also an einem Tag 10h arbeitet, teilen Sie ihn/sie am Freitag nur für 6h ein, damit er/sie auf seine 40-Stunden-Woche kommt. Diese neue Schicht geht also von 6 bis 12 Uhr. Unglücklicherweise haben Sie erfahrungsgemäß zwischen 12 und 14 Uhr immer eine hohe Kundenfrequenz oder ein hohes Auftragsvolumen. Sie wollen und können es sich nicht leisten, in diesem Zeitraum unterbesetzt zu sein.

Sie erweitern also den Schichtplan erneut, so dass nun auch Mitarbeiter*innen für den Zeitraum 12 bis 14 Uhr freitags eingeteilt werden können. Sie können es Ihren Spätschichtler*innen jedoch nicht zumuten auf Dauer 10 Stunden freitags zu arbeiten. Eine zusätzliche Frühschicht wollen Sie auch nicht, da der Betrieb Freitag morgen sowieso häufig überbesetzt ist. An diesem Punkt fühlen Sie sich wie in einer Sackgasse und würden am liebsten nochmal von vorne beginnen.

Sie gehen also nochmal zurück und überlegen sich, ob das System mit dem/der Springer*in von 6 bis 9 Uhr tatsächlich die beste Idee war. Vielleicht wäre es klüger gewesen die Schichten ganz anders zu stückeln? Frustrierend.

Wo Künstliche Intelligenz helfen kann

Was Sie da gerade gedanklich, am PC oder mit Stift und Papier durchgemacht haben, nennt man in der Informatik “Backtracking”. Sie suchen die Lösung für ein Problem, in dem Sie ausgehend von einer Teillösung Entscheidungen treffen und dadurch neue Teillösungen finden, die irgendwann zur Gesamtlösung führen. Wenn Sie von einer Teillösung nicht weiterkommen, dann haben Sie vermutlich eine Fehlentscheidung getroffen, die zu dieser Sackgasse führte. Sie würden dann also zu einer früheren Teillösung zurückkehren und dort anders weitermachen.

Ganz ähnlich funktionieren Rätselspiele wie Sudoku: Früher eingetragene Zahlen können später zu einer ungültigen Lösung führen und müssen deshalb wieder wegradiert werden. Auch geübte Schachspieler wenden im Kopf eine Form des Backtrackings an: Ausgehend von der aktuellen Stellung der Figuren auf dem Brett werden verschiedene Zugfolgen im Kopf durchgespielt, schlechte Zwischenergebnisse verworfen und gedanklich zurückgespielt.

Dieser Prozess des Findens einer Lösung eines komplexen Problems, sei es Sudoku, Schach oder Dienstplanung, erfordert viel Konzentration, Geduld und Übung, kann aber auch Stress und Frustration bedeuten, da oft nicht abschätzbar ist, wie lange es dauert, eine gute oder sogar perfekte Lösung zu finden.

Ganz anders verhält es sich wenn schlaue Algorithmen auf modernen Computern solche Aufgabe versuchen zu lösen. Diese können in viel kürzerer Zeit viel größere Anzahl an Teillösungen ausprobieren und dabei alle Bedingungen und Zielfunktionen im Blick behalten.

Wie KI bei der Arbeitszeitflexibilisierung hilft

Kommen wir noch einmal zum Problem vom Anfang zurück mit dem Zweischichtbetrieb und den Mitarbeiter*innenin, welche ihr Kind zur Schule fahren müssen: Versuchen Sie an dieser Stelle einen Schritt zurück zu gehen und überlegen sich, welche Bedingungen tatsächlich an Ihren Dienstplan gestellt werden:

Fällt Ihnen auf, dass “Schichtplan” gar nicht erwähnt wurde? Richtig, denn Schichtpläne sind nur eine Möglichkeit Dienstpläne abzubilden. Tatsächlich werden Schichtpläne auch heute noch so gerne eingesetzt, weil es für Menschen einfach ist, damit Dienstpläne zu erstellen. Einige Probleme von Schichtplänen wurden bereits aufgezeigt: Sie sind eher unflexibel und müssen in der Praxis stark modifiziert werden um den echten Anforderungen gerecht zu werden.

Mit der betriebsoptimierten Personaleinsatzplanung haben wir einen Algorithmus entwickelt, der nicht auf dem Schichtplan-Prinzip basiert, sondern völlig frei nur basierend auf Ihren Vorgaben und Einstellungen plant. Die Anzahl möglicher Teillösungen steigt dabei jedoch so exorbitant an, dass der Dienstplan nur mit klugen, KI-basierten Algorithmen auf leistungsfähiger Hardware berechnet werden kann.

Das bedeutet jedoch nicht, dass die Software für Menschen schwierig zu bedienen wäre: Statt sich über Schichten, Springer, Schichtwechsel und Pausenzeiten selbst den Kopf zerbrechen zu müssen, nimmt die betriebsoptimierte Personaleinsatzplanung ihnen das alles ab und erstellt den für Ihren Betrieb perfekten Dienstplan.

Tatsächlich ist der QPlaner eine Win-Win-Situation für Sie: Gerade weil Sie sich keine Schichten vorgeben, kann der QPlaner die Mitarbeiter*innen besser einteilen und Ihren Betrieb optimal auslasten.


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