Success Story

Marianum Hegne + Automatisierte Schüler-AG-Zuteilung

Jedes Trimester wählen die Schüler der Privatschule Marianum in Hegne aus rund zehn Arbeitsgemeinschaften (AGs) ihre vier Wunschprioritäten. Die faire Zuteilung unter zahlreichen Sonderregeln kostete eine Lehrkraft bisher eine ganze Arbeitswoche in Excel - mit individueller Software erledigt das Kollegium die gleiche Zuteilung heute in weniger als einer Sekunde.

Branche: Bildung Frontend Entwicklung

Ausgangssituation

Eine Woche Excel-Arbeit für eine Zuteilung mit zu vielen Sonderregeln

Am Marianum in Hegne wählen Schüler jedes Trimester aus rund zehn Arbeitsgemeinschaften ihren Erst- bis Viertwunsch. Was zunächst nach einer einfachen Verteilung aussieht, wurde durch mehrere gleichzeitig geltende Regeln zu einem Optimierungsproblem, das von Hand kaum noch zuverlässig zu lösen war.

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Jedes Trimester müssen rund zehn AGs unter allen Schülern verteilt werden, wobei jeder Schüler seinen Erst- bis Viertwunsch angibt.
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Die Zuteilung erfolgte manuell in Excel und band eine Lehrkraft jedes Trimester rund eine Woche lang.
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Manche AGs dürfen im Laufe der Schullaufbahn nur einmal belegt werden - trotzdem konnten Schüler weiterhin dafür stimmen, der Wunsch musste dann aber übersprungen werden.
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Schüler, die im vorangegangenen Trimester nicht ihren Erstwunsch erhalten hatten, sollten bei der nächsten Zuteilung bevorzugt werden.
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Kein Schüler durfte als einziger seiner Klasse oder als einziger seines Geschlechts in einer AG landen.
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Bestimmte Schüler aus definierten Konfliktgruppen durften auf keinen Fall gemeinsam in derselben AG eingeteilt werden.
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Die Kombination all dieser Regeln machte eine manuelle, faire Zuteilung extrem aufwendig und fehleranfällig.

Lösung

Eine individuelle Software, die alle Regeln gleichzeitig einhält

Statt die Zuteilung Regel für Regel manuell zu prüfen, übernimmt eine eigens entwickelte Webanwendung die komplette Optimierung: Wunschlisten werden importiert, Konfliktgruppen und Einmalig-Belegungen werden zuverlässig eingehalten, während Wunscherfüllung und Mindestgruppengrößen bestmöglich berücksichtigt werden.

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Die Umfrageergebnisse der Schüler - also ihre AG-Wünsche - lassen sich direkt in der Software hochladen, ganz ohne Umwege über Excel.
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Prioritäten aus dem vorherigen Trimester können direkt importiert werden, sodass Schüler ohne erfüllten Erstwunsch beim nächsten Mal automatisch bevorzugt werden.
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Prioritäten, Konfliktgruppen, Geschlecht und AG-Sperren - also AGs, die ein bestimmter Schüler auf keinen Fall besuchen soll - lassen sich einfach und übersichtlich konfigurieren.
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Auf Knopfdruck berechnet die Software daraus automatisch die bestmögliche Zuteilung - in weniger als einer Sekunde.
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Kern der Berechnung ist ein Min-Cost-Max-Flow-Algorithmus aus der Graphentheorie: Schüler, AGs und Wünsche werden als Netzwerk aus Knoten und Kanten abgebildet, durch das die Software einen optimalen Fluss berechnet.
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Jeder Wunsch bekommt dabei Kosten, die vom Wunschrang und von der Priorität des Schülers abhängen - je besser der Wunsch und je höher die Priorität, desto günstiger die Kante. Die Software findet automatisch die Zuteilung mit den insgesamt niedrigsten Kosten und damit nachweislich die beste Lösung, statt nur eine gute Annäherung.
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Konfliktgruppen werden über zusätzliche Zwischenknoten im selben Netzwerk abgebildet, sodass betroffene Schüler algorithmisch gar nicht erst in dieselbe AG gelangen können.
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Übersichtliche Tabellenansicht der Zuteilung inklusive Statistiken (z. B. Verteilung der erfüllten Wunschränge und nicht zugeteilte Schüler) zur schnellen Kontrolle.
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Exportfunktion des Zuteilungsergebnisses zur direkten Weiterverwendung im Schulalltag.

Import der Wunschlisten / Konfiguration der Regeln

Ergebnis

Von einer Arbeitswoche auf weniger als eine Sekunde - bei höherer Fairness

Die trimesterweise AG-Zuteilung ist heute kein manueller Kraftakt mehr, sondern ein automatisierter Vorgang, der in weniger als einer Sekunde abgeschlossen ist.

< 1 Sekunde

Rechenzeit für die komplette AG-Zuteilung - statt einer Woche manueller Arbeit in Excel, bei gleichzeitiger Einhaltung aller Sonderregeln.

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Die AG-Zuteilung, die vorher eine Woche manuelle Arbeit in Excel erforderte, ist nach der Konfiguration in weniger als einer Sekunde berechnet.
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Alle Sonderregeln - Einmalig-Belegung, Konfliktgruppen, Mindestgruppengrößen nach Klasse und Geschlecht - werden zuverlässig und ohne manuelle Nacharbeit eingehalten.
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Durch die Priorisierung von Schülern ohne erfüllten Erstwunsch aus dem Vortrimester wird die Zuteilung über die Trimester hinweg fairer.
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Die Lehrkraft gewinnt jedes Trimester eine volle Arbeitswoche zurück, die Zuteilung ist jederzeit wiederholbar und nachvollziehbar.
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Von der Anforderungsanalyse bis zur einsatzbereiten Software dauerte die gesamte Umsetzung nur 4 Tage.

Fertige Zuteilung mit Statistik-Übersicht

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Wie das Projekt wahrgenommen wurde

Das Programm ist eine tolle Unterstützung für meinen Ganztagesbereich. Die Zusammenarbeit mit codeunity ist hervorragend und kann ich auf jeden Fall weiterempfehlen!

Philip Ditting — Lehrer, Marianum

Technologien

Eingesetzter Tech-Stack

ReactTypeScriptViteMin-Cost-Max-Flow-AlgorithmusTanStack TableZustandTailwind CSS

Da die Anwendung ausschließlich lokal an der Schule genutzt wird, keine Serveranbindung erfordert und dennoch eine moderne, intuitiv bedienbare Oberfläche bieten sollte, haben wir uns bewusst für eine eigenständige HTML-Anwendung mit vollständig eingebettetem Styling und JavaScript entschieden. Diese Architektur bündelt die komplette Logik in einer einzigen Datei - ganz ohne Installation, Serverbetrieb oder Internetverbindung. So entsteht eine leichtgewichtige, sofort einsatzbereite Lösung, die sich unkompliziert weitergeben lässt und auf jedem Gerät mit gängigem Browser zuverlässig läuft.

Sergej Rube

Erstgespräch