Pesquisa e desenvolvimento de algoritmos para resolução de problemas de escala de professores aplicados a instituições de ensino do Brasil

• Processo: 16/17958-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2017
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Produção - Pesquisa Operacional
• Pesquisador responsável: Rodrigo Carareto
• Beneficiário: João Paulo Pereira Zanetti
• Vinculado ao auxílio: 15/08967-3 - Metodologia para definição das características relevantes, tipificação de problemas de elaboração de escala de professores e escolha do algoritmo adequado para resolução, AP.PIPE
• Assunto(s): Otimização matemática Modelos matemáticos Ensino
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Modelos Matemáticos | otimização | Alocação de recursos com restrição

Resumo

Muitas instituições de ensino brasileiras procuram soluções para elaborar e gerir a escala de aulas dos professores com o objetivo de substituir um processo que é realizado manualmente, gastando excessivas horas de recursos humanos e que pode, inclusive, gerar custos adicionais por conta de horários de professores com aulas vagas (janelas). Além disso, nem sempre é possível garantir manualmente uma distribuição uniforme de aulas de uma mesma disciplina ou de uma mesma área (disciplinas de exatas, por exemplo) para uma turma. Há no mercado softwares dedicados para a resolução deste tipo de problema (timetabling problem), que é um caso de problema de alocação de recursos com restrições (de espaço físico, temporal e de pessoas). Estes softwares utilizam, em geral, algoritmos já difundidos na literatura. No entanto, por focarem em casos específicos, e pelo fato das escolas brasileiras apresentarem diferentes características que impactam a possibilidade de resolução do problema, estes algoritmos nem sempre se mostram individualmente adequados para situações particulares. Apesar de ser possível resolver estas situações valendo-se destes softwares, muitas vezes elas tornam-se inviáveis. Por exemplo, quando uma escola possui duas unidades que compartilham alguns professores, é possível considerar cada unidade como um problema separado em que, para os professores compartilhados pelas unidades, o usuário divide manualmente as disponibilidades destes professores para não alocar aulas concomitantes de um mesmo professor. No entanto, testar todas as opções para obter uma solução otimizada torna-se um trabalho contraproducente. Ou, ainda, quando há muitos professores compartilhados, esta tarefa se mostra inviável. Além disso, sendo um dos objetivos principais destes softwares automatizar o processo de elaboração da escala, minimizando o trabalho do usuário, esta estratégia se mostra contrária a este objetivo principal. Desta forma, do ponto de vista científico, o desafio deste projeto de pesquisa é desenvolver uma metodologia que: 1) identifique as características relevantes para o problema de elaboração de escala; 2) propicie a identificação do tipo de problema a ser resolvido de acordo as características da instituição e, consequentemente; 3) estabeleça a escolha do algoritmo mais adequado (ou da combinação de algoritmos para cada estágio do problema) e sua respectiva parametrização. (AU)