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

दुनिया भर के विश्वविद्यालयों में, सीखने की भौतिक जगह को अक्सर एक स्थिर संसाधन के रूप में देखा जाता है, जैसे कि एक ऐसी इमारत जिसे बदला नहीं जा सकता। फिर भी, उस स्थान का उपयोग करने का तरीका एक गतिशील पहेली है। प्रशासकों को सैकड़ों कक्षाओं, हजारों छात्रों और दर्जनों शिक्षकों को कमरों की एक सीमित संख्या में फिट करना होता है, और यह भी सुनिश्चित करना होता है कि कोई केमिस्ट्री लैब इतिहास के व्याख्यान के लिए उपयोग न की जाए और कोई भी शिक्षक एक ही समय में दो स्थानों पर न हो। इस कार्य को, जिसे 'टाइमटेबलिंग' (समय-सारणी बनाना) कहा जाता है, करना बेहद कठिन है। यह कई गतिशील हिस्सों को नियमों के एक कठोर सेट के साथ मिलाने की समस्या है, एक ऐसी चुनौती जिसे कई संस्थानों में लंबे समय से हाथ से हल किया जाता रहा है। जब इसे मैन्युअल रूप से किया जाता है, तो यह प्रक्रिया धीमी होती है, त्रुटियों के प्रति संवेदनशील होती है, और अक्सर इसके परिणामस्वरूप स्थान की बर्बादी होती है, जहाँ कक्षाएं खाली पड़ी रहती हैं जबकि अन्य विभागों को बैठने के लिए जगह खोजने के लिए संघर्ष करना पड़ता है। विकासशील देशों में, जहाँ नए निर्माण के लिए धन की कमी है, मौजूदा इमारतों का अधिकतम लाभ उठाने का दबाव और भी अधिक तीव्र है। शिक्षकों के सामने सवाल केवल यह नहीं है कि अधिक स्थान कैसे बनाया जाए, बल्कि यह है कि उनके पास जो स्थान पहले से मौजूद है, उसे कैसे व्यवस्थित किया जाए ताकि वह सभी के लिए बेहतर तरीके से काम कर सके।

शहीद जलाल विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, बांग्लादेश के एक शोधकर्ता ने एक नए प्रकार के सॉफ्टवेयर टूल 'टाइमटेबलर' (TimeTabler) का निर्माण करके इस चुनौती का समाधान किया है। केवल एक नया गणितीय सिद्धांत प्रस्तावित करने के बजाय, शोधकर्ता ने एक व्यावहारिक, ओपन-सोर्स कंप्यूटर प्रोग्राम बनाया है जिसे विशेष रूप से उन लोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जो विश्वविद्यालय के शेड्यूल का प्रबंधन करते हैं। ये प्रशासक अक्सर कंप्यूटर विज्ञान के विशेषज्ञ नहीं होते हैं, और वे अक्सर पुराने कंप्यूटरों और विश्वसनीय इंटरनेट कनेक्शन के बिना काम करते हैं। इस सॉफ्टवेयर को मानक डेस्कटॉप मशीनों पर ऑफलाइन चलने के लिए बनाया गया था, जिसमें किसी विशेष सर्वर या महंगे लाइसेंस की आवश्यकता नहीं थी। इसका लक्ष्य शेड्यूलिंग के भारी काम को मानवीय हाथों से हटाकर एक स्वचालित प्रक्रिया से बदलना था जो मैन्युअल तरीकों की तुलना में बेहतर समाधान खोज सके। शोधकर्ता ने इस प्रणाली का परीक्षण अपने ही विश्वविद्यालय में किया, जो दस शैक्षणिक विभागों, पैंतीस कक्षाओं और प्रयोगशालाओं, और छात्रों के छप्पन अलग-अलग समूहों वाला परिवेश था।

इस प्रणाली का मूल एक 'ऑप्टिमाइज़ेशन इंजन' है जो प्राकृतिक विकास से प्रेरित एक विधि का उपयोग करता है, जिसे 'जेनेटिक एल्गोरिदम' (genetic algorithm) कहा जाता है। कल्पना कीजिए कि संभावित शेड्यूल का एक समूह (population) है, जहाँ प्रत्येक शेड्यूल पूरे विश्वविद्यालय के लिए एक पूर्ण साप्ताहिक योजना है। कंप्यूटर इन कई योजनाओं को उत्पन्न करता है और फिर उन्हें नियमों की एक लंबी सूची के विरुद्ध परखता है। कुछ नियम पूर्ण होते हैं, जैसे यह सुनिश्चित करना कि एक शिक्षक को कभी भी डबल-बुक न किया जाए या छात्र समूह उनके लिए निर्धारित कमरे में फिट हो सके। अन्य नियम गुणवत्ता के बारे में होते हैं, जैसे एक ही समूह के लिए लगातार दिनों में कक्षाएं आयोजित करने से बचना या यह सुनिश्चित करना कि प्रयोगशालाओं जैसे विशिष्ट कमरों का उनके इच्छित उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाए। कंप्यूटर सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाले शेड्यूल रखता है, उनकी विशेषताओं को आपस में मिलाता है, और नए, बेहतर संस्करण बनाने के लिए छोटे यादृच्छिक बदलाव करता है। यह चक्र सैकड़ों बार दोहराता है, धीरे-धीरे ऐसे शेड्यूल विकसित करता है जो सभी सख्त नियमों का पालन करते हुए उपलब्ध स्थान का अधिकतम उपयोग करते हैं।

जब शोधकर्ता ने अपने विश्वविद्यालय में टाइमटेबलर को लागू किया, तो परिणामों ने पिछले मैन्युअल सिस्टम की तुलना में स्पष्ट सुधार दिखाया। सॉफ्टवेयर के उपयोग से पहले, विश्वविद्यालय अपने कमरों का उपयोग उनकी उपलब्धता के लगभग 52 प्रतिशत समय तक कर रहा था। एक स्वचालित प्रणाली द्वारा नया शेड्यूल तैयार करने के बाद, यह आंकड़ा बढ़कर लगभग 59 प्रतिशत हो गया। हालांकि यह वृद्धि मामूली लग सकती है, लेकिन यह इस बात का प्रतीक था कि विश्वविद्यालय के संचालन में एक महत्वपूर्ण बदलाव आया है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि सॉफ्टवेयर ने मैन्युअल प्रक्रिया की एक गंभीर खामी को ठीक किया: कमरों के प्रकारों का गलत उपयोग। पुराने शेड्यूल में, सैंतालीस पाठ्यक्रम ऐसे कमरों में आयोजित किए जा रहे थे जो उनके लिए उपयुक्त नहीं थे, जैसे कि नियमित व्याख्यान कंप्यूटर लैब या ऑडिटोरियम में चल रहे थे। नए सिस्टम ने इन सभी विसंगतियों को ठीक कर दिया, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रत्येक कक्षा सही प्रकार के स्थान में आयोजित की जाए। इस बदलाव का अर्थ था कि विशिष्ट सुविधाओं को उनके उचित उपयोग के लिए वापस लाया गया, जिससे विश्वविद्यालय को नई सुविधाएं बनाए बिना अधिक प्रयोगशाला-आधारित पाठ्यक्रम पेश करने की अनुमति मिली।

इन परिवर्तनों का प्रभाव केवल कमरों को भरने तक ही सीमित नहीं था। शेड्यूल को अधिक कुशलता से व्यवस्थित करके, विश्वविद्यालय उसी भौतिक स्थान में चौदह अतिरिक्त कोर्स सेक्शन शामिल करने में सक्षम हुआ। यह बिना किसी निर्माण खर्च के दो या तीन नए क्लासरूम जोड़ने के बराबर है। सॉफ्टवेयर ने प्रशासकों के दैनिक कार्य को भी बदल दिया। जो काम करने के लिए लोगों की एक टीम को बारह से पंद्रह दिनों के मैन्युअल समझौते और स्प्रेडशीट संपादन की आवश्यकता होती थी, वह डेटा प्रविष्टि के कुछ घंटों और प्रत्येक छात्र समूह के लिए लगभग पंद्रह सेकंड के कंप्यूटर प्रोसेसिंग समय में सिमट गया। प्रशासकों ने बताया कि प्रक्रिया अधिक निष्पक्ष और पारदर्शी महसूस हुई, क्योंकि सॉफ्टवेयर ने हर विभाग पर समान नियम लागू किए, जिससे यह बहस खत्म हो गई कि किसे सबसे अच्छे कमरे मिलेंगे।

शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि यह सफलता केवल एल्गोरिदम की शक्ति के बारे में नहीं थी, बल्कि टूल के डिज़ाइन के बारे में भी थी। उन्होंने सॉफ्टवेयर को सुलभ बनाया, जिससे गैर-तकनीकी कर्मचारी भी प्रक्रिया को नियंत्रित कर सकें और विभिन्न शेड्यूलिंग विकल्पों के बीच के समझौतों (trade-offs) को समझ सकें। सिस्टम ने प्रशासकों को कई उच्च-गुणवत्ता वाले शेड्यूल विकल्प प्रस्तुत किए, जिनमें प्रदर्शन के स्पष्ट मेट्रिक्स भी थे, ताकि वे अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर सूचित निर्णय ले सकें। यह दृष्टिकोण सुझाव देता है कि संसाधन-सीमित वातावरण में, बेहतर प्रबंधन की बाधा उन्नत तकनीक की कमी नहीं है, बल्कि ऐसे उपकरणों की कमी है जिन्हें उनका उपयोग करने वाले लोगों की वास्तविकता के अनुरूप बनाया गया हो। जटिल अनुकूलन सिद्धांत (optimization theory) और व्यावहारिक प्रशासनिक कार्य के बीच के अंतर को पाटकर, टाइमटेबलर यह प्रदर्शित करता है कि मौजूदा संसाधनों को अधिक बुद्धिमानी से व्यवस्थित करके दक्षता और निष्पक्षता में महत्वपूर्ण सुधार प्राप्त किया जा सकता है।