Der Betrieb einer Busflotte ist ein erheblicher Kostenfaktor für US-Schulbezirke, und viele staffeln die Anfangszeiten, um Busse zwischen Schulen wiederzuverwenden. Diese Umverteilung erfolgt jedoch von Hand, und die daraus resultierenden frühen Beginnzeiten an High Schools beeinträchtigen die Gesundheit der Schülerinnen und Schüler.
Forschende des MIT entwickelten gemeinsam mit den Boston Public Schools den ersten Algorithmus, der Busroutenplanung und die Zuweisung der Unterrichtsbeginnzeiten gemeinsam optimiert. Er zerlegt das Routenproblem, löst Teilprobleme mit gemischt-ganzzahliger Optimierung und nutzt dies, um zu beziffern, was jede Anfangszeit kosten würde.
Das Verfahren verkürzte einen Prozess, für den zehn Personen mehr als 3.000 Stunden benötigten, auf einen Lauf von etwa 30 Minuten und machte die Abwägungen bei den Anfangszeiten – Kosten, Chancengleichheit, Gesundheit – zu ausdrücklichen Entscheidungen des Schulbezirks.
Die Anfangszeit jeder Schule danach wählen, was die Routenplanung kosten wird
Es löste ein gemeinsames Problem, statt zwei getrennt zu erraten, sodass Busse und Zeiten sich gegenseitig verstärkten.
Ein Näherungswert für die Transportkosten machte die Entscheidung über die Anfangszeit zu einer lösbaren Optimierung statt zu einer Vermutung.
Gesundheitsaspekte der Schülerinnen und Schüler wurden zu einem ausdrücklichen Ziel, nicht zu einem nachträglichen Gedanken.
Die Laufzeit von 30 Minuten ermöglichte es dem Schulbezirk, Optionen zu prüfen, statt sich auf eine festzulegen.
Zwei Entscheidungen, die man getrennt voneinander trifft – Schulbeginnzeit und Busroutenplanung –, sind ein einziges Kostenproblem; löst man sie gemeinsam, schrumpft die Flotte, das Budget wird frei, und die Schülerinnen und Schüler können später in den Morgen starten.
Der Algorithmus führte zu jährlichen Einsparungen von 5 Mio. US-Dollar und erhielt die Servicequalität trotz einer Verringerung der Flotte um 50 Busse aufrecht. Im Dezember 2017 genehmigte das Boston School Committee einstimmig die erste Reform der Schulbeginnzeiten seit dreißig Jahren, mit späteren Beginnzeiten an Middle und High Schools, und die Arbeit wurde 2019 Finalist beim INFORMS Edelman Award.
DEN BELEGEN FOLGEN
Die Quellen
- New approach to optimizing school bus routes and start times reduces bus fleet and enables reinvestment in schools MIT Sloan · mitsloan.mit.edu
- From School Buses to Start Times: Driving Policy With Optimization Institute of Transportation Studies, UC Berkeley · its.berkeley.edu ·