Sezgisel Algoritmalar Yardımıyla Ders Programı Optimizasyonu

Abstract

Günümüzde çoğu eğitim kurumunda hazırlanan ders programı her dönem için yeniden yapılmaktadır. Bu işlemin her dönem tekrardan yapılması ve çoğu kurumda elle hazırlanıyor olması bu olayı zahmetli ve zaman alıcı hale getirmektedir. Bu durum hata yapılma ihtimalini ve ders programının bazı yönlerden yetersiz olma ihtimalini de artırmaktadır. Ayrıca her kurumun farklı gereklilik ve kurallara sahip olması, ders programının hazırlanması noktasında mevcut tek bir çözümün elde edilmesini zorlaştırmaktadır. Bu sebeplerden dolayı Ders Çizelgeleme Problemi üzerine farklı yöntemler kullanılarak çok sayıda çalışma yapılmıştır. Bu tez çalışmasında fakültemiz bölümleri için uygun bir haftalık ders programı çizelgesi oluşturulmaya çalışılmıştır. Çalışmamızda problemin çözümü noktasında evrimsel hesaplama teknikleri olarak kabul edilen Genetik Algoritma, Parçacık Sürü Optimizasyonu ve Yapay Arı Kolonisi yöntemleri kullanılmış ve üç yöntem için de aynı veriler kullanılarak, mevcut yöntemlerin problemin çözümü üzerindeki performansları analiz edilmiştir. Literatürde evrimsel hesaplama teknikleri, Ders Çizelgeleme Problemi ve farklı problemlerin çözümünde kullanılmış ve tekniklerin kaliteli çözümler ürettiği görülmüştür. Çalışmamızda öğretim elemanı, öğrenci ve fakülte personelini memnun edecek şekilde bütün kısıtlar dikkate alınmıştır. Çalışmamızda kullandığımız yöntemlerin parametreleri üzerinde farklı oran ve sayıda denemeler yapılarak algoritmalar test edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen ders programları kontrol edilerek fakülte için uygun ders programları elde edilmiştir. Ayrıca kullanılan algoritmalar çalışma zamanı ve çözüme yakınsama açısından değerlendirilerek performansları karşılaştırılmıştır.

Nowadays, the course schedule is prepared in most educational institutions for every period. The fact that this process is carried out again every year and hand-made in most institutions makes this event troublesome and time consuming. This situation increases the likelihood of mistakes and the possibility that the curriculum is inadequate. In addition, each institution has different requirements and rules, making it difficult to obtain a single solution for the preparation of the curriculum. For these reasons, many studies have been done by using different methods on the Course Scheduling Problem. In this thesis, an appropriate weekly course schedule is prepared for the departments of our faculty. In the present study, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization and Artificial Bee Colony methods, which are accepted as evolutionary computational techniques, were used for the solution of the problem and the performances of the existing methods on the solution of the problem were analyzed by using the same data for all three methods. used in the solution of problems and techniques have been found to produce quality solutions. In our study, all constraints were taken into consideration in order to satisfy the instructor, students and faculty staff. The algorithms were tested by using different ratio and number of experiments on the parameters of the methods used in our study. As a result of the experiments carried out, the course schedules were checked and appropriate course programs were obtained for the faculty. In addition, the algorithms used were evaluated in terms of runtime and solution convergence and their performances were compared.