TimeTabler: A Software Framework for Automated Course Timetabling and Space Utilization Optimization in Resource-Constrained Institutions in Bangladesh

في الجامعات حول العالم، غالباً ما تُعامل المساحة الفيزيائية التي يحدث فيها التعلم باعتبارها مورداً ثابتاً، مثل مبنى لا يمكن تغييره. ومع ذلك، فإن طريقة استخدام هذه المساحة هي لغز ديناميكي. إذ يتعين على الإداريين ملاءمة مئات الحصص الدراسية، وآلاف الطلاب، وعشرات المدرسين في عدد محدود من الغرف، كل ذلك مع ضمان عدم استخدام مختبر الكيمياء لمحاضرة في التاريخ، وعدم جدولة مدرس في مكانين في آن واحد. هذه المهمة، المعروفة باسم "جدولة المواعيد" (timetabling)، صعبة للغاية؛ فهي مشكلة تتمثل في مطابقة أجزاء متحركة كثيرة مع مجموعة صارمة من القواعد، وهو تحدٍ طالما تم حله يدوياً في العديد من المؤسسات. وعندما يتم ذلك يدوياً، تكون العملية بطيئة، وعرضة للخطأ، وغالباً ما تؤدي إلى هدر المساحات، حيث تظل الفصول الدراسية شاغرة بينما تعاني أقسام أخرى لإيجاد مقعد. وفي الدول النامية، حيث يندر التمويل للبناء الجديد، تزداد الضغوط للاستفادة القصوى من المباني القائمة. والسؤال الذي يواجه التربويين ليس فقط كيفية بناء المزيد من المساحات، بل كيفية تنظيم المساحات التي يمتلكونها بالفعل لتعمل بشكل أفضل للجميع.

لقد عالج باحث في جامعة شجال العلوم والتكنولوجيا في بنغلاديش هذا التحدي من خلال بناء أداة برمجية جديدة تسمى "TimeTabler". وبدلاً من مجرد اقتراح نظرية رياضية جديدة، أنشأ الباحث برنامجاً حاسوبياً عملياً مفتوح المص المصدر مصمماً خصيصاً للأشخاص الذين يديرون الجداول الجامعية. هؤلاء الإداريون غالباً ليسوا خبراء في علوم الحاسوب، وكثيراً ما يعملون على أجهزة كمبيوتر قديمة وبدون اتصالات موثوقة بالإنترنت. وقد بُني البرنامج ليعمل دون اتصال بالإنترنت (offline) على أجهزة مكتبية عادية، دون الحاجة إلى خوادم خاصة أو تراخيص باهظة الثمن. وكان هدفه هو رفع عبء الجدولة عن كاهل البشر واستبداله بعملية مؤتمتة يمكنها إيجاد حلول أفضل مما يمكن للطرق اليدوية تحقيقها. وقد اختبر الباحث هذا النظام في جامعته الخاصة، وهي بيئة تضم عشرة أقسام أكاديمية، وخمسة وثلاثين فصلاً دراسياً ومختبراً، وست وخمسين مجموعة مختلفة من الطلاب.

جوهر النظام هو محرك تحسين يستخدم طريقة مستوحاة من التطور الطبيعي، تُعرف باسم "الخوارزمية الجينية". تخيل مجتمعاً من الجداول المحتملة، حيث يمثل كل جدول خطة أسبوعية كاملة للجامعة بأكملها. يقوم الكمبيوتر بتوليد العديد من هذه الخطط ثم يختبرها مقابل قائمة طويلة من القواعد. بعض القواعد مطلقة، مثل ضمان عدم ازدواج جدولة المدرس أو ضمان ملاءمة المجموعة الطلابية للغرفة المخصصة لهم. وهناك قواعد أخرى تتعلق بالجودة، مثل تجنب جدولة الحصص لنفس المجموعة في أيام متتالية، أو ضمان استخدام الغرف المتخصصة مثل المختبرات لأغراضها المقصودة. يحتفظ الكمبيوتر بأفضل الجداول أداءً، ويمزج ميزاتها معاً، ويجري تغييرات عشوائية صغيرة لإنشاء نسخ جديدة محسنة. ويكرر هذه الدورة مئات المرات، ليتطور ببطء نحو مجموعة من الجداول التي تستوفي جميع القواعد الصارمة مع تعظيم استخدام المساحة المتاحة.

عندما نشر الباحث برنامج "TimeTabler" في جامعته، أظهرت النتائج تحسناً واضحاً مقارنة بالنظام اليدوي السابق. قبل استخدام البرنامج، كانت الجامعة تستخدم غرفها بنسبة 52 بالمائة تقريباً من الوقت المتاح لها. وبعد أن أنتج النظام المؤتمت جدولاً جديداً، ارتفع هذا الرقم إلى ما يقرب من 59 بالمائة. ورغم أن هذه الزيادة قد تبدو متواضعة، إلا أنها مثلت تحولاً كبيراً في كيفية عمل الجامعة. والأهم من ذلك، أن البرنامج أصلح خللاً حرجاً في العملية اليدوية: وهو سوء استخدام أنواع الغرف. ففي الجدول القديم، كانت 47 دورة دراسية تُعقد في غرف غير مناسبة لها، مثل محاضرات عادية تُقام في مختبرات حاسوب أو قاعات محاضرات. وقد صحح النظام الجديد كل واحدة من حالات عدم التطابق هذه، مما ضمن إقامة كل حصة في النوع الصحيح من المساحات. وهذا التغيير يعني استعادة المرافق المتخصصة لاستخدامها الصحيح، مما سمح للجامعة بتقديم المزيد من الدورات القائمة على المختبرات دون الحاجة إلى بناء مرافق جديدة.

لقد تجاوز تأثير هذه التغييرات مجرد ملء الغرف. فمن خلال تنظيم الجدول بشكل أكثر كفاءة، تمكنت الجامعة من إضافة أربعة عشر قسماً دراسياً إضافياً في نفس المساحة الفيزيائية. وهذا يعادل إضافة فصلين أو ثلاثة فصول دراسية جديدة دون إنفاق أي أموال على البناء. كما أحدث البرنامج تحولاً في العمل اليومي للإداريين؛ فما كان يستغرق فريقاً من الأشخاص من اثني عشر إلى خمسة عشر يوماً من التفاوض اليدوي وتعديل الجداول الحسابية، تقلص إلى بضع ساعات من إدخال البيانات وحوالي خمس عشرة ثانية من وقت معالجة الكمبيوتر لكل مجموعة طلابية. وأفاد الإداريون أن العملية بدت أكثر عدلاً وشفافية، حيث طبق البرنامج القواعد نفسها على كل قسم، مما ألغى الحاجة إلى النقاشات الصعبة بين الأقسام حول من يحصل على أفضل الغرف.

ويؤكد الباحث أن هذا النجاح لم يكن متعلقاً فقط بقوة الخوارزمية، بل بتصميم الأداة نفسها. فقد بناه ليكون البرنامج متاحاً، مما يسمح للموظفين غير التقنيين بالتحكم في العملية وفهم المقايضات بين خيارات الجدولة المختلفة. عرض النظام على الإداريين عدة خيارات عالية الجودة للجداول، مع توضيح مقاييس واضحة لكيفية أدائها، حتى يتمكنوا من اتخاذ قرارات مستنيرة بناءً على احتياجاتهم المحددة. ويشير هذا النهج إلى أنه في البيئات محدودة الموارد، لا يتمثل العائق أمام الإدارة الأفضل في نقص التكنولوجيا المتقدمة، بل في نقص الأدوات المصممة لتناسب واقع الأشخاص الذين يستخدمونها. ومن خلال سد الفجوة بين نظرية التحسين المعقدة والعمل الإداري العملي، يوضح برنامج "TimeTabler" أنه يمكن تحقيق تحسينات كبيرة في الكفاءة والعدالة ببساطة من خلال تنظيم الموارد الموجودة بشكل أكثر ذكاءً.