Elterndienstplaner

Automatische Zuteilung von Elterndiensten im Kinderladen unter Berücksichtigung von Fairness und Präferenzen.

Verwendung

./elterndienstplaner.py <eingabe.csv> <eltern.csv> <ausgabe.csv> [<vorherige-ausgaben.csv>]

Parameter:

• eingabe.csv: Benötigte Dienste und Eltern-Präferenzen für den Planungsmonat
• eltern.csv: Dienstfaktoren der Eltern (Anzahl betreuter Kinder)
• ausgabe.csv: Hier wird die Zuteilung geschrieben
• vorherige-ausgaben.csv (optional): Historische Daten für Fairness über das Jahr

Dienste

• F - Frühstücksdienst (täglich, 1 Person)
• P - Putznotdienst (täglich, 1 Person)
• E - Essensausgabenotdienst (täglich, 1 Person)
• K - Kochen (ca. alle 2 Wochen, 1 Person)
• A - Elternabend (nach Bedarf, 2 Personen)

Die Planung erfolgt für einen Kalendermonat.

Eingabedateien

eingabe.csv

Informationen zu benötigten Diensten und Verfügbarkeit/Präferenzen der Eltern.

Format:

Datum,Wochentag,Dienste,Eltern1,Eltern2,...
2025-01-06,Montag,FPE,F+,x,...
2025-01-07,Dienstag,FPE,P-,F+P+,...

Spalten:

1. Datum (ISO-Format: YYYY-MM-DD)
2. Wochentag (zur Information)
3. Benötigte Dienste (z.B. "FPE" für Frühstück, Putzen, Essen) 4-n. Für jeden Elternteil:
   • x = nicht verfügbar
   • F+ = Frühstücksdienst bevorzugt
   • P- = Putznotdienst nur notfalls
   • Mehrere Präferenzen kombinierbar: F+P-E+
   • Leer = verfügbar, keine Präferenz

eltern.csv

Dienstfaktoren (= Anzahl betreuter Kinder) pro Elternteil und Zeitraum.

Format:

Eltern,Beginn,Ende,Faktor,Beginn,Ende,Faktor,...
Müller,2024-09-01,2025-07-31,2
Schmidt,2024-09-01,2024-12-31,1,2025-01-01,2025-07-31,0

Spalten:

1. Elternname (Kind-Name zur Identifikation) 2-4. Zeitraum 1: Beginn, Ende, Dienstfaktor 5-7. Zeitraum 2: Beginn, Ende, Dienstfaktor (optional) ...

Hinweise:

• Bei überlappenden Zeiträumen gilt der letzte Eintrag
• Außerhalb definierter Zeiträume: Faktor = 0 (keine Dienstpflicht)
• Faktor = 0 bedeutet: Befreiung (z.B. durch Vorstandsamt)

vorherige-ausgaben.csv (optional)

Frühere Ausgaben des Programms zur Berechnung der Jahres-Fairness.

Format: Wie ausgabe.csv (siehe unten).

Verwendung:

• Zu Beginn des Kita-Jahres (September): Keine Datei nötig
• Ab Oktober: Vorherige Ausgaben anhängen für kumulative Fairness
• Im Jahresverlauf sammeln sich die Ausgaben an

Ausgabe

ausgabe.csv

Zugeteilte Dienste pro Tag.

Format:

Datum,Wochentag,Frühstücksdienst,Putznotdienst,Essensausgabenotdienst,Kochen,Elternabend
2025-01-06,Montag,Müller,Schmidt,Weber,,
2025-01-07,Dienstag,Weber,Müller,Schmidt,,

Constraints

Harte Constraints (müssen erfüllt sein)

• C1: Pro Eltern und Dienst maximal einmal pro Woche (Mo-So)
• C2: Pro Eltern maximal ein Dienst pro Tag
• C3: Nur verfügbare Eltern einteilen
• C4: Alle benötigten Dienste müssen besetzt werden

Weiche Constraints (werden optimiert)

Fairness (nach Priorität):

• F1 (Global): Dienste proportional zum Dienstfaktor über das ganze Jahr

  • Berücksichtigt historische Dienste aus vorherige-ausgaben.csv
  • Gewichtung: 40% (zu Jahresbeginn) → 60% (zu Jahresende)

• F2 (Lokal): Dienste proportional zum Dienstfaktor im aktuellen Monat

  • Nur aktueller Planungszeitraum
  • Gewichtung: 60% (zu Jahresbeginn) → 40% (zu Jahresende)

• F3 (Dienstübergreifend): Gleiche Gesamtanzahl über alle Diensttypen

  • Verhindert Häufung bei einzelnen Eltern

Präferenzen (niedrigere Priorität):

• P1: Bevorzugte Dienste (+) werden bevorzugt zugeteilt
• P2: Abgelehnte Dienste (-) werden vermieden

Fairness-Logik

Beispiel: Familie Müller hat 2 Kinder, Familie Schmidt 1 Kind.

Lokale Fairness (F2):

• Im Januar sollen beide verfügbar sein
• Müller sollte 2× so viele Dienste bekommen wie Schmidt
• Verhindert: Müller bekommt alle Dienste auf einmal

Globale Fairness (F1):

• Müller war im Dezember im Urlaub → 0 Dienste
• Im Januar sollte Müller aufholen
• Über das Jahr: 2:1 Verhältnis wird ausgeglichen

Gewichtung im Jahresverlauf:

• September-November: F2 (lokal) stärker → sanftes Einführen
• Dezember-Mai: Ausgewogen
• Juni-Juli: F1 (global) stärker → Jahresausgleich

Ausgabe-Statistiken

Das Programm zeigt nach der Optimierung:

1. Dienste pro Eltern: Übersicht der zugeteilten Dienste
2. Dienstfaktoren: Summe im Planungszeitraum
3. Verteilungsvergleich: Soll (lokal/global) vs. Ist mit Abweichungen
4. Präferenz-Verletzungen: Wie oft wurden Ablehnungen ignoriert

Troubleshooting

"Keine optimale Lösung gefunden":

• Zu viele Eltern nicht verfügbar
• Nicht genug Eltern für alle Dienste
• Widersprüchliche Präferenzen

"Unfaire Verteilung":

• Prüfen Sie die Dienstfaktoren in eltern.csv
• Stellen Sie sicher, dass vorherige-ausgaben.csv korrekt ist
• Mehr Eltern verfügbar machen