遺伝的アルゴリズムでシフト組みを自動化した話

BitValley2018 AfterPartyのLTでお話しました．
当番のシフトを組むのに時間がかかりすぎるという問題を，遺伝的アルゴリズムを使ってLINE BOTに実装することで解決しました．

Transcript

1. 遺伝的アルゴリズムで シフト組みを自動化した話 BitValley 2018 AfterParty LT
2. 自己紹介 •  シバニャン •  京都大学工学部4回生 •  Twitter: @_6v_ •  CAMPHOR-
3. 当番のシフト •  30コマ，約30人のシフト組み •  1コマに1人割り当てる
4. シフト決定の流れ 調整サービス シフト組み シフト発表 •  調整サービスを利用してシフトを提出してもらう •  手動でシフト組み •  グループLINEで完成したシフトを発表
5. シフト組みの難しさ •  30コマ，約30人のシフト組み •  30^30 通り(≒2×10^44)
6. シフト組みの難しさ •  30コマ，約30人のシフト組み •  30^30 通り(≒2×10^44) 2時間かかる・・・ 自動化したい・・・
7. シフト組みの課題 •  同じ人が2回入らないといけない場合がある •  2回入る場合は日時が離れている方が良い •  △，×を考慮するべき など・・・
8. シフト組みの課題 •  同じ人が2回入らないといけない場合がある •  2回入る場合は日時が離れている方が良い •  △を考慮するべき など・・・
9. 遺伝的アルゴリズムでやる シフトを遺伝子に見立てて，生物が交叉，突然 変異，自然淘汰によって進化するようにシフトを 改良していく [(枠1)，(枠2)，(枠3)，…，(枠30)] 例) [(Gさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Eさん)] [(Aさん)，(Lさん)，(Gさん)，…，(Oさん)]
10. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 ↓ •  シフト表の良さを評価 ↓ •  評価が良かったシフト6個残して後は消す ↓ •  交叉，突然変異させて30個に増やす 200ループ
11. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 200ループ [(Gさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Eさん)] [(Aさん)，(Lさん)，(Gさん)，…，(Oさん)] … (30パターン) [(Rさん)，(Aさん)，(Nさん)，…，(Dさん)]
12. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 •  シフト表の良さを評価 200ループ [(Gさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Eさん)] : 300点 [(Aさん)，(Lさん)，(Gさん)，…，(Oさん)] : 100点 … (30パターン) [(Rさん)，(Aさん)，(Nさん)，…，(Dさん)] : 50点
13. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 •  シフト表の良さを評価 •  評価が良かったシフト6個残して後は消す 200ループ [(Gさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Eさん)] : 300点 [(Aさん)，(Lさん)，(Gさん)，…，(Oさん)] : 100点 … (6パターン)
14. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 •  シフト表の良さを評価 •  評価が良かったシフト6個残して後は消す •  交叉，突然変異させて30個に増やす 200ループ [(Gさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Eさん)] [(Aさん)，(Lさん)，(Gさん)，…，(Oさん)] [(Aさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Oさん)] … (30パターン)
15. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 •  シフト表の良さを評価 •  評価が良かったシフト6個残して後は消す •  交叉，突然変異させて30個に増やす 200ループ [(Gさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Eさん)] [(Aさん)，(Lさん)，(Gさん)，…，(Oさん)] [(Aさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Oさん)] [(Gさん)，(Eさん)，(Nさん)，…，(Tさん)] … (30パターン)
16. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 ↓ •  シフト表の良さを評価 ↓ •  評価が良かったシフト6個残して後は消す ↓ •  交叉，突然変異させて30個に増やす 200ループ
17. 遺伝的アルゴリズムの説明 •  シフト表をランダムに30パターン生成 ↓ •  シフト表の良さを評価 ↓ •  評価が良かったシフト6個残して後は消す ↓ •  交叉，突然変異させて30個に増やす 200ループ 大事なのはここ！ 評価する式を立てる
18. シフト組みの課題 より •  同じ人が2回入らないといけない場合がある •  2回入る場合は日時が離れている方が良い •  △，×を考慮するべき
19. シフト組みの課題 より •  同じ人が2回入らないといけない場合がある →同じ人が2回入ったら 100点 を減らす •  2回入る場合は日時が離れている方が良い →(離れている日数)×1点 を加える •  △，×を考慮するべき →△一個につき10000点，×一個につき1000000 点 を減らす
20. シフト組みの課題 より •  同じ人が2回入らないといけない場合がある →同じ人が2回入ったら 100点 を減らす •  2回入る場合は日時が離れている方が良い →(離れている日数)×1点 を加える •  △，×を考慮するべき →△一個につき10000点，×一個につき1000000 点 を減らす 評価式を追加するだけで， 簡単にシフトの決め方を 変えられる！
21. BOTにして 使ってみる
22. まとめ •  遺伝的アルゴリズムを使うと，いい感じのシフ トが組める •  シフトの組み方の変更が簡単 •  BOTにすると非エンジニアも使えて便利