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

Dans les universités du monde entier, l'espace physique où se déroule l'apprentissage est souvent traité comme une ressource fixe, tel un bâtiment qui ne peut être modifié. Pourtant, la manière dont cet espace est utilisé est un puzzle dynamique. Les administrateurs doivent faire entrer des centaines de cours, des milliers d'étudiants et des dizaines d'enseignants dans un nombre limité de salles, tout en veillant à ce qu'un laboratoire de chimie ne soit pas utilisé pour un cours d'histoire et qu'aucun enseignant ne soit programmé à deux endroits en même temps. Cette tâche, connue sous le nom d'élaboration d'emplois du temps, est notoirement difficile. C'est un problème consistant à faire correspondre de nombreuses pièces mobiles à un ensemble de règles rigides, un défi qui a longtemps été résolu manuellement dans de nombreux établissements. Lorsqu'elle est effectuée manuellement, le processus est lent, sujet aux erreurs et entraîne souvent un gaspillage d'espace, où des salles de classe restent vides tandis que d'autres départements peinent à trouver une place. Dans les pays en développement, où le financement pour la construction de nouveaux bâtiments est rare, la pression pour tirer le meilleur parti des bâtiments existants est encore plus intense. La question à laquelle les éducateurs sont confrontés n'est pas seulement de savoir comment construire plus d'espace, mais comment organiser l'espace qu'ils possèdent déjà pour qu'il fonctionne mieux pour tout le monde.

Un chercheur de l'Université des sciences et technologies de Shahjalal au Bangladesh a relevé ce défi en créant un nouvel outil logiciel appelé TimeTabler. Plutôt que de simplement proposer une nouvelle théorie mathématique, le chercheur a créé un programme informatique pratique et en libre accès (open-source), conçu spécifiquement pour les personnes qui gèrent les emplois du temps universitaires. Ces administrateurs ne sont souvent pas des experts en informatique, et ils travaillent fréquemment avec de vieux ordinateurs et sans connexions Internet fiables. Le logiciel a été conçu pour fonctionner hors ligne sur des ordinateurs de bureau standards, ne nécessitant ni serveurs spéciaux ni licences coûteuses. Son objectif était de décharger les humains de la lourde tâche de la planification et de la remplacer par un processus automatisé capable de trouver de meilleures solutions que les méthodes manuelles. Le chercheur a testé ce système dans sa propre université, un cadre comprenant dix départements académiques, trente-cinq salles de classe et laboratoires, et cinquante-six groupes d'étudiants différents.

Le cœur du système est un moteur d'optimisation qui utilise une méthode inspirée de l'évolution naturelle, appelée algorithme génétique. Imaginez une population d'emplois du temps possibles, où chaque emploi du temps est un plan hebdomadaire complet pour l'université entière. L'ordinateur génère de nombreux de ces plans et les teste par rapport à une longue liste de règles. Certaines règles sont absolues, comme s'assurer qu'un enseignant n'est jamais réservé en double ou qu'un groupe d'étudiants tient dans la salle qui lui est assignée. D'autres règles concernent la qualité, comme éviter de programmer des cours pour le même groupe sur des jours consécutifs ou s'assurer que les salles spécialisées, comme les laboratoires, sont utilisées pour leur usage prévu. L'ordinateur conserve les meilleurs emplois du temps, mélange leurs caractéristiques et effectue de petites modifications aléatoires pour créer de nouvelles versions améliorées. Il répète ce cycle des centaines de fois, faisant évoluer lentement un ensemble d'emplois du temps qui respectent toutes les règles strictes tout en maximisant l'utilisation de l'espace disponible.

Lorsque le chercheur a déployé TimeTabler dans son université, les résultats ont montré une amélioration claire par rapport à l'ancien système manuel. Avant l'utilisation du logiciel, l'université utilisait ses salles environ 52 % du temps où elles étaient disponibles. Après que le système automatisé a généré un nouvel emploi du temps, ce chiffre est passé à près de 59 %. Bien que cette augmentation puisse sembler modeste, elle représentait un changement significatif dans le fonctionnement de l'université. Plus important encore, le logiciel a corrigé une faille critique du processus manuel : le mauvais usage des types de salles. Dans l'ancien emploi du temps, quarante-sept cours se déroulaient dans des salles qui ne leur étaient pas adaptées, comme des cours magistraux réguliers ayant lieu dans des laboratoires d'informatique ou des amphithéâtres. Le nouveau système a corrigé chacun de ces décalages, garantissant que chaque cours se déroule dans le type d'espace approprié. Ce changement a permis de restituer l'usage correct aux installations spécialisées, permettant ainsi à l'université de proposer plus de cours basés sur des laboratoires sans avoir à construire de nouvelles installations.

L'impact de ces changements est allé au-delà du simple remplissage des salles. En organisant l'emploi du temps plus efficacement, l'université a pu intégrer quatorze sections de cours supplémentaires dans le même espace physique. Cela équivaut à ajouter deux ou trois nouvelles salles de classe sans dépenser d'argent pour la construction. Le logiciel a également transformé le travail quotidien des administrateurs. Ce qui demandait auparavant à une équipe de personnes douze à quinze jours de négociations manuelles et de modifications de feuilles de calcul a été réduit à quelques heures de saisie de données et environ quinze secondes de temps de traitement informatique pour chaque groupe d'étudiants. Les administrateurs ont rapporté que le processus semblait plus juste et plus transparent, car le logiciel appliquait les mêmes règles à chaque département, éliminant le besoin de discussions difficiles, département par département, pour savoir qui obtiendrait les meilleures salles.

Le chercheur souligne que ce succès n'était pas seulement dû à la puissance de l'algorithme, mais à la conception même de l'outil. Il a conçu le logiciel pour qu'il soit accessible, permettant au personnel non technique de contrôler le processus et de comprendre les compromis entre les différentes options de planification. Le système présentait aux administrateurs plusieurs choix d'emplois du temps de haute qualité, chacun avec des mesures claires montrant ses performances, afin qu'ils puissent prendre des décisions éclairées en fonction de leurs besoins spécifiques. Cette approche suggère que, dans les environnements à ressources limitées, la barrière à une meilleure gestion n'est pas un manque de technologie avancée, mais un manque d'outils conçus pour s'adapter à la réalité des personnes qui les utilisent. En comblant le fossé entre la théorie complexe de l'optimisation et le travail administratif pratique, TimeTabler démontre que des améliorations significatives en matière d'efficacité et d'équité peuvent être obtenues simplement en organisant plus intelligemment les ressources existantes.