SPM++ – Der Stundenplanmanager¶

Der Stundenplanmanager SPM++ ist das Herzstück von SPO: Aus den in SPE vorbereiteten Daten rechnet er den eigentlichen Stundenplan, optimiert ihn nach Ihren Vorgaben und hilft Ihnen, ihn das Jahr über zu pflegen.

Warum ist Stundenplanung so schwer?¶

Die Erstellung eines Stundenplans ist wegen der großen Datenmenge eine zeitintensive und schwierige Aufgabe. Schuld sind vor allem:

eingeschränkte Verfügbarkeiten von Lehrern (Teilzeit, feste Tage) und Räumen,
komplexe Klassenstrukturen durch verschiedene Ausbildungsrichtungen und Gruppen.

Von Hand entsteht dabei schnell ein Geflecht aus Abhängigkeiten, das kaum noch überschaubar ist. SPM++ löst das mit einem eleganten mathematischen Ansatz.

Der Trick: Planen als Wegsuche im Graphen¶

SPM++ bildet die Eingabedaten auf einen Graphen ab. Stundenplanen bedeutet dann, Wege in diesem Graphen zu suchen. Dadurch lassen sich effiziente Algorithmen der Graphentheorie einsetzen, die das kombinatorische Problem lösen.

Ein entscheidender Vorteil: Durch die Abbildung auf einen Graphen entfällt die Kollisionsprüfung vollständig. Jeder mögliche Stundenplan ist ein vollständiger Teilgraph; der gesamte Lösungsraum aller denkbaren Pläne steckt bereits im Graphen.

Größenordnung

Je nach Schulgröße besitzt dieser Graph zwischen 5.000 und 50.000 Knoten und viele Millionen Kanten. Moderne PCs halten ihn komplett im Arbeitsspeicher – SPM++ nutzt damit die volle Leistung des Rechners aus.

Das eingesetzte Backtracking-Verfahren erlaubt es außerdem, auch kleine Änderungen am fertigen Plan vorzunehmen, ohne alles neu rechnen zu müssen. Eine ausführliche, anschauliche Erklärung finden Sie unter Graphentheorie verständlich.

Planung in zwei Phasen¶

Nach der Dateneingabe läuft die Arbeit mit SPM++ in zwei Abschnitten:

flowchart LR
    A[SPE-Daten] --> B[Phase 1:<br/>Verplanen<br/>alle Stunden setzen]
    B --> C[Phase 2:<br/>Optimieren<br/>nach Kriterien verbessern]
    C --> D[Ausgabe & Pflege]

Phase 1 – Verplanen¶

Alle Unterrichtsstunden werden im Planungsdialog gesetzt. Für einen schnellen Erfolg verplant man zuerst die „schwierigen" Unterrichte – die Flaschenhälse:

Elementarzeiten (Stunden, deren Zeitpunkt schon feststeht),
gekoppelte Unterrichte,
Unterrichte in stark ausgelasteten Fachräumen,
Lehrer mit sehr strengen zeitlichen Randbedingungen,
Klassen mit sehr komplexer Struktur.

In der Sackgasse?

Führt eine Entscheidung in eine Sackgasse, können Sie den letzten Schritt rückgängig machen oder die Planungstiefe erhöhen, damit SPM++ weiter vorausschaut.

Phase 2 – Optimieren¶

Steht ein Plan, wird er verfeinert. Sie steuern differenziert:

Hohlstunden und Tagesleistungen der Lehrer,
die zeitliche Verteilung einzelner Fächer (Fächerschnitte),
bei Raumnot eine möglichst gleichmäßige Raumauslastung.

Ausgabe der Pläne¶

Die Stundenpläne für Lehrer, Klassen und Räume geben Sie wahlweise aus als:

Semigraphik – Textdatei mit Nachbildung der Grafik durch Sonderzeichen,
Vollgraphik – über ein Tabellenkalkulationsprogramm wie Excel. SPM++ speichert dazu eine CSV-Datei und liefert Excel-Makros zur Formatierung mit,
HTML – zur Anzeige im Web-Browser.

Übersichtspläne lassen sich bei Bedarf über mehrere Seiten drucken, die zusammengesetzt einen großen Gesamtplan ergeben. Welche Informationen die Ausgabe enthält, steuern Sie gezielt.

Weiter geht es mit VPM¶

Ist der Plan fertig, übernimmt im laufenden Schuljahr der Vertretungsplanmanager VPM – er baut direkt auf den SPM++-Planungsdaten auf.