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Themenarchiv

Die nachfolgende Themenauswahl zeigt das Spektrum der in den letzten Semestern vom Lehrstuhl betreuten Abschlussarbeiten. Die jeweils angegebenen Schlüsselwörter und die Kurzbeschreibung geben Auskunft über Inhalt und Aufgabenstellung. Die für das nächste Semester verfügbaren bzw. die sich in Bearbeitung befindlichen Themen stehen in der Themenübersicht.

Themen abgeschlossener Arbeiten (Auswahl)

  • Analyse von Fluchtverhalten zur Evakuierungsplanung

    Schlüsselwörter

    Zelluläre Automaten - Simulation - Evakuierung

    Abschlussziel

    Master / Diplom I+II

    Kurzbeschreibung

    Stets aktuell ist die Diskussion bezüglich Brandschutzmaßnahmen in (öffentlichen) Gebäuden, die auch die Ausgestaltung und Kennzeichnung von Fluchtwegen einbezieht. Wie Beispiele aus der Vergangenheit bewiesen haben, müssen in der Planung von Fluchtwegen und der Gestaltung von Fluchtausgängen Panik-, individuelles und Gruppenverhalten berücksichtigt werden. Fußgängersimulationen, die auf zellularen Automaten basieren, modellieren die Fußgängerbewegung durch ein Gitter von gleichartigen Zellen. Der Zustand jeder einzelnen Zelle wird nach im System wohldefinierten Regeln in jedem Simulationsschritt berechnet. Bei der Berechnung des neuen Zustandes einer Zelle werden deren frühere Zustände sowie die der Nachbarzellen berücksichtigt.
    Der Kandidat / die Kandidatin soll zunächst Möglichkeiten der Modellierung von Gebäudestrukturen vorstellen und kategorisieren. Darüber hinaus wird erwartet, dass im Rahmen der Arbeit mittels einer geeigneten Software Fußgängerbewegungen mittels Zellularer Automaten simuliert werden. Eine Analyse bringt Aufschluss über mögliche Maßnahmen (zusätzliche bauliche Einrichtungen, etc.) zur Vermeidung von Unfällen im Rahmen des Evakuierungsprozesses.

    Einstiegsliteratur

    • Klüpfel, H.; Meyer-König, T.; Wahle, J.; Schreckenberg, M.: Microscopic Simulation of Evacuation Processes on Passenger Ships, in: Proceedings of the 4th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry: Theoretical and Practical Issues on Cellular Automata, (2000) 63-71. (Beitrag wird zur Verfügung gestellt.)
    • Lovas, G.: On performance measures for evacuation systems, in: European Journal of Operational Research, 85 (1995) 352-367.
    • Svacko, V.: Zelluläre Automaten, Seminar Datenverarbeitung an der RWTH Aachen im WS 2009/10. Paper der RWTH Aachen

  • Analyse von Zielkonflikten bei der Lieferantenauswahl

    Schlüsselwörter

    Mehrzieloptimierung / Lineare Optimierung

    Abschlussziel

    (Bachelor) / Master / Diplom

    Kurzbeschreibung

    Wenn ein Unternehmen den Lieferanten für ein Produkt sucht, sind in der Regel mehrere Kriterien bei der Auswahl zu berücksichtigen. Zumeist gibt es keinen Lieferanten, der bei allen Kriterien (Preis, Qualität etc.) der Beste ist. Daher ist der Lieferant gesucht, der möglichst viele Kriterien erfüllt. Zur Unterstützung dieser Entscheidung bietet die Mehrzieloptimierung (Multi Objective Decision Making) zahlreiche Verfahren an.

    Aufgabe der/s Studierenden ist es, einen Überblick von Ansätzen zur Unterstützung der Lieferantenauswahl zu geben. Hierzu sind sowohl die betriebswirtschaftlichen Kriterien bei einer Lieferantenauswahl zu erläutern als auch die Grundlagen der Mehrzieloptimierung bereit zu stellen. Auf dieser Basis ist ein Überblick von Verfahren der Lieferantenauswahl zu geben.

    Einstiegsliteratur

    • Ho, W., Xu, X., Dey, P.K.: Multi-criteria decision making approaches for supplier evaluation and selection: a literature review. European Journal of Operational Research, 202 (2010) 16–24.

  • Das Problem des Schleusenwärters

    Schlüsselwörter

    Schleusenwärterproblem – Reihenfolgeplanung – Metaheuristiken

    Abschlussziel

    Bachelor

    Kurzbeschreibung

    Inländische Wasserwege werden sowohl für den Transport von Gütern als auch für Fahrgastschiffe genutzt. Einen Engpass bilden stets Schleusen, die jeweils nur die Fahrt in eine Richtung erlauben und an denen somit ein Reihenfolgeproblem für die Abfertigung bzw. Passage von Schiffen besteht.
    Aufgabe der Kandidatin / des Kandidaten ist es, das Schleusenwärterproblem als Reihenfolgeproblem einschließlich eines mathematischen Modells vorzustellen, in den Kontext der Scheduling-Probleme einzuordnen und ein geeignetes Lösungsverfahren aus der Klasse der Metaheuristiken zu präsentieren. Problem und Lösungsverfahren sind an einem geeigneten, nicht trivialen Beispiel zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    Coene, S. Spieksma, F.C.R.: The Lockmaster's problem, 11th Workshop on Algorithmic Approaches for Transportation Modelling, Optimization, and Systems (OpenAccess Series in Informatics - OASIcs), 20 (2011) 27-37.

  • Das Vehicle Routing Problem und seine Lösung mittels Bienenalgorithmus

    Schlüsselwörter

    Schwarmintelligenz - Vehicle Routing Problem

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Die Schwarmintelligenz bezeichnet einen Bereich aus den Metaheuristiken und wurde nach den Vorbildern staatenbildender Insekten modelliert. Bienen führen in ihrem Bienenstock unter anderem einen sogenannten Schwänzeltanz durch, durch den für nachfolgende Bienen die gefundene Futterquelle genauer beschrieben wird. Derartige Verhaltensweisen werden durch Algorithmen nachgebildet.
    Aufgabe der/s Studierenden ist es, das Vehicle Routing Problem vorzustellen und in die Thematik der Schwarmintelligenz einzuführen. Des Weiteren soll der Bienenalgorithmus in seiner Struktur dargestellt werden. Mit Hilfe des Vehicle Routing Problems soll das Vorgehen des Algorithmus anhand eines Beispiels verdeutlicht werden.

    Einstiegsliteratur

  • Das restringierte Steiner-Baum-Problem und seine Lösung mittels approximativer Verfahren

    Schlüsselwörter

    Steiner-Baum-Problem – approximative Algorithmen

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Das Problem der Bestimmung eines minimal spannenden Baumes oder des kürzesten Weges in einem Graphen ist in seiner einfachen Form mit Methoden der Graphentheorie hinreichend gut gelöst. Die Praxis gibt jedoch oft Bedingungen vor, die dazu führen, dass traditionelle Verfahren für ein Problem nicht anwendbar sind bzw. nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen. Beispiele hierfür sind die Beschränkung der Anzahl zu verbindender Knoten, der in einen Knoten einmündenden Kanten oder die Vorgabe einer oberen Schranke für die Länge der Verbindung von je zwei Knoten. Betrachtet werden soll im Folgenden das Steiner-Baum-Problem (STP) im Graphen, bei dem nicht alle Knoten des Graphen, sondern nur eine vorgegebene Teilmenge auf kürzest mögliche Weise verbunden werden soll. Hinzu kommen weitere Restriktionen, so das aus dem STP das sogenannte „Steiner Tree Problem with Revenue, Budget and Hop Constraints“ (STPRBH) wird.
    Aufgabe der Kandidatin / des Kandidaten ist es, das Steiner-Baum-Problem allgemein verbal und formal zu beschreiben, die genannten Restriktionen hinzuzufügen und approximative Algorithmen für die Lösung des Problems vorzustellen. Behandelt werden sollen darüber hinaus betriebswirtschaftliche Anwendungsbereiche, die durch das STPRBH erfasst werden.

    Einstiegsliteratur

    Fu, Z.-H.; Hao, J.K.: Breakout local search for the Steiner tree problem with revenue, budget and hop constraints, EJOR, 232 (2014) 209-220.
    Prömel, H.J.; Steger, A.: The Steiner Tree Problem, (vieweg, Braunschweig/Wiesbaden, 2002).

  • Der Bat-Algorithmus zur Lösung eines betriebswirtschaftlichen Optimierungsproblems

    Schlüsselwörter

    Schwarmintelligenz - kombinatorische Optimierung

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Fledermäuse stoßen während des Fluges Ultraschallwellen aus, um die Umgebung durch die zurückgeworfenen Echos zu erfassen. So ist es ihnen möglich selbst kleinste Insekten, die als Nahrung dienen, zu erkennen und zu jagen. Diese besondere Eigenschaft der Fledermäuse, durch Ultraschall die Umgebung wahrzunehmen, nutzt der sogenannte Bat-Algorithmus.
    Aufgabe der/s Studierenden ist es, in die Thematik des Bat-Algorithmus einzuführen. Dazu ist der Algorithmus einzuordnen und vorzustellen. Das Vorgehen des Bat-Algorithmus soll anhand eines betriebswirtschaftlichen Optimierungsproblems verdeutlicht werden (z.Bsp. Traveling Salesman Problem).

    Einstiegsliteratur

    • Yang, X.-S: A New Metaheuristic Bat-Inspired Algorithm. In: Computational Intelligence Studies 284: Nature Inspired Cooperative Strategies for Optimization (NISCO 2010) hrsg. von Gonzalez, J. R. et al, Springer-Verlag 2010, S. 65-74.
    • Yang, X.-S.: Nature-Inspired Metaheuristic Algorithms. 2nd Edition, Luniver Press, 2010.

  • Erzeugen von Packspezifikationen und Packanweisungen für nicht DIN A4-formatige Artikel

    Abschlussziel

    Bachelor / Master / Diplom I+II / Zusatzstuidengang

    Kurzbeschreibung

    Im Logistikzentrum der FernUniversität in Hagen wird ein Großteil der Materialien in Behältern gelagert. Um die Behälter möglichst effizient zu bestücken, werden Gewicht und Kubatur der Artikel aufgenommen und daraus anschließend wird eine Packvorschrift, die Volumen- und Gewichtsrestriktionen berücksichtigt, abgeleitet. Die aktuell dazu verwendete Logik fußt dabei auf der Annahme, dass der zu verpackende Artikel eine DIN A4-Grundfläche besitzt. Dadurch kann das zugehörige Packproblem auf eine Dimension (Höhe) reduziert werden. Dabei wird allerdings vorausgesetzt, dass das zulässige Ladungsgewicht nicht überschritten wird. Für Artikel, die nicht A4-formatig sind, muss man sich von dieser Logik lösen und eine mehrdimensionale Verpackungsplanung anstoßen.
    Aufgabe der Kandidatin, des Kandidaten ist es, eine Umfangreiche Literaturrecherche zu diesem Themengebiet durchzuführen. Je nach Studiengang ist eine Konzeption oder Architektur für einen mehrdimensionalen Verpackungsalgorithmus zu entwickeln, der die o.g. Restriktionen berücksichtigt sowie Gewicht und Abmessungen als Inputparameter verarbeitet. Ziel der Verpackungsplanung sollte ein (nah)optimaler Packplan sein, der die Rahmenbedingungen erfüllt. Gegebenenfalls kann auch die Implementierung Bestandteil der Arbeit sein, um entsprechende Szenarien testen zu können.

    Einstiegsliteratur

    • Wäscher, G.; Haußner, H.; Schumann, H.: An improved typology of cutting and packing problems, European Journal of Operational Research, 183 (2007) 1109–1130.
    • Gudehus, T. Logistik 1 – Grundlagen, Verfahren und Strategien, (Springer, 2007).
  • Exakte Verfahren zur Lösung von mehrstufigen Losgrößenplanungsmodellen

    Schlüsselwörter

    Supply Chain Management -- Losgrößenplanung -- Exakte Lösungsverfahren

    Abschlussziel

    Bachelor / Master / Diplom

    Kurzbeschreibung

    Aus der fortschreitenden Entwicklung der Technik resultiert eine steigende Komplexität in den Erzeugnisstrukturen aktueller Produkte. Dies bedarf unter anderem der Planung von Losgrößen über die Unternehmensgrenzen hinweg. Da die Lösung solcher Probleme aufgrund dieser Komplexität schwierig ist, werden verschiedene Ansätze hierzu verfolgt. Einer liegt in der Verwendung exakter Lösungsverfahren.
    Aufgabe der Kandidatin/des Kandidaten ist die Ausarbeitung des zugrunde gelegten Modells der mehrstufigen Losgrößenplanung sowie die Darstellung möglicher exakter Verfahren zur Lösung. Die theoretischen Konzepte sind dabei anhand eigens gewählter Beispieldaten zu verifizieren.

    Einstiegsliteratur

    • Karimi, B.; Fatemi Ghomi, S.M.T.; Wilson, J.M. (2003): The capacitated lot sizing problem: a review of models and algorithms. In: Omega, Volume 31, Issue 5, S. 365–378.
    • Tempelmeier, H. (2006): Material-Logistik, 6. Auflage, Kapitel D.3. Berlin u. a.: Springer.
    • Rossi, H (2003): Ein heuristisches Dekompositionsverfahren für mehrstufige Losgrößenprobleme, Kapitel 4 & 5. Dissertation. PDF

  • Green Logistics und die Lösung des kapazitierten Vehicle Routing Problems mit gleichzeitiger Auslieferung von Waren und Aufnahme von verbrauchten Gütern

    Schlüsselwörter

    Vehicle-Routing-Problem – Genetischer Algorithmus – Tourenplanung – Green Logistics

    Abschlussziel

    Master / Diplom II

    Kurzbeschreibung

    Unter dem Schlagwort „Green Logistics“ (GL) werden in der Branche zahlreiche Aufgaben subsummiert, die sich einerseits mit der Auslieferung von Waren andererseits mit dem Einsammeln verbrauchter Güter beschäftigen. Dabei liegt der Fokus auf der Maximierung des ökonomischen und des ökologischen Wertes.
    Aufgabe der Kandidatin / des Kandidaten ist es, unter Berücksichtigung von GL das sogenannte „Capacitated Vehicle Routing Problem with Simultaneous Delivery and Pickup (VRPSDP)” in die Klasse der VRP einzuordnen, das VRPSDP allgemein verbal und formal zu beschreiben sowie seine Lösung mittels eines auf dem GA basierenden Algorithmus vorzustellen. Präsentiert werden soll darüber hinaus ein betriebswirtschaftlicher Anwendungsbereich, die durch das VRPSDP erfasst wird.

    Einstiegsliteratur

    Lin, C.; Choy, K.L.; Ho, G.T.S.; Ng, T.W.: A Genetic Algorithm-based optimization model for supporting green transportation operations, Expert Systems with Applications, 41 (2014) 3284–3296.

  • Heuristische Verfahren zur Lösung von mehrstufigen Losgrößenplanungsmodellen

    Schlüsselwörter

    Supply Chain Management -- Losgrößenplanung -- Heuristische Lösungsverfahren

    Abschlussziel

    Bachelor / Master / Diplom

    Kurzbeschreibung

    Aus der fortschreitenden Entwicklung der Technik resultiert eine steigende Komplexität in den Erzeugnisstrukturen aktueller Produkte. Dies bedarf unter anderem der Planung von Losgrößen über die Unternehmensgrenzen hinweg. Da die Lösung solcher Probleme aufgrund dieser Komplexität schwierig ist, werden verschiedene Ansätze hierzu verfolgt. Einer liegt in der Verwendung heuristischer Lösungsverfahren.
    Aufgabe der Kandidatin/des Kandidaten ist die Ausarbeitung des zugrunde gelegten Modells der mehrstufigen Losgrößenplanung sowie die Darstellung möglicher heuristischer Verfahren zur Lösung. Die theoretischen Konzepte sind dabei anhand eigens gewählter Beispieldaten zu verifizieren.

    Einstiegsliteratur

    • Maes, J.; McClain, J.O.; Van Wassenhove, L.N. (1991): Multilevel capacitated lotsizing complexity and LP-based heuristics. In: European Journal of Operational Research (EJOR), Volume 53, Issue 2, S. 131–148.
    • Tempelmeier, H. (2006): Material-Logistik, 6. Auflage, Kapitel D.3. Berlin u. a.: Springer.
    • Rossi, H (2003): Ein heuristisches Dekompositionsverfahren für mehrstufige Losgrößenprobleme, Kapitel 4 & 5. Dissertation. PDF

  • JO. Simultane Losgrößen- und Reihenfolgeplanung auf parallelen Ressourcen – Modellierung und Lösungsansätze

    Schlüsselwörter

    Losgrößenplanung -- Reihenfolgeplanung -- Simultanmodell

    Abschlussziel

    Master / Diplom II

    Kurzbeschreibung

    Aufgrund der fortschreitender technischer Entwicklung sowie einer stetig steigenden Komplexität von Erzeugnisstrukturen aktueller Produkte sind Losgrößen- und Reihenfolgeplanung in der betriebswirtschaftlichen Praxis heute ebenso notwendige Instrumente wie die Planung in flexiblen Systemen. Hierbei wird angestrebt, ein möglichst kostengünstiges Ergebnis all dieser Aspekte in Einklang zu bringen. Daher wird die simultane Betrachtung dieser Aspekte zu einem immer wichtigeren Aspekt für die Produktionsplanung.

    Aufgabe der/s Studierenden ist zunächst eine Einführung in die notwendigen Grundlagen zur Thematik. Hierauf aufbauend soll die Modellierung einer simultanen Losgrößen- und Reihenfolgeplanung auf parallelen Ressourcen entwickelt sowie auf mögliche Lösungsansätze hierfür eingegangen werden. Die theoretischen Ausführungen sind abschließend durch ein eigenständiges Beispiel zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    • Quadt, D. (2004): Lot Sizing and Scheduling for Flexible Flow Lines. Berlin u. a.: Springer.
    • Meyr, H.; Mann, M. (2013): A decomposition approach for the General Lotsizing and Scheduling Problem for Parallel production Lines. In: European Journal of Operational Research (EJOR), Volume 229, Issue 3, S. 718–731.
  • Liegeplatzplanung für Schiffe in Seehafenterminals

    Schlüsselwörter

    Hafenlogistik – Liegeplatzplanung – Simulated Annealing

    Abschlussziel

    Bachelor / Master / Diplom I+II

    Kurzbeschreibung

    Liegeplatzplanung bedeutet in erster Linie die Zuordnung von Schiffen zu Liegeplätzen am Kai. Die zeitliche Komponente ist dabei ebenfalls von Bedeutung, da festgelegt werden muss, wann und wo ein Containerschiff anlegen soll. Wenn das Schiff den Hafen erreicht, muss die Zuordnung vorgenommen worden sein, damit ein reibungsloser Ablauf gesichert ist.
    Aufgabe der Kandidatin / des Kandidaten ist es, die grundlegende Problematik zu erläutern, ein mathematisches Modell zu präsentieren und Simulated Annealing zur Lösung einzusetzen. Problem und Lösungsverfahren sind an einem geeigneten, nicht trivialen Beispiel zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    Dai, J., Lin, W., Moorthy, R. and Teo, C. P. (2008). Berth allocation planning optimization in container terminals, in C. S. Tang, C. P. Teo and K. K. Wei (eds), Supply Chain Analysis, Vol. 119 of International Series in Operations Research & Management Science, Springer, 69–104.
    Emde, S.; Boysen, N.: Berth allocation in container terminals that service feeder ships and deep-sea vessels.Working Papers in Supply Chain Management 14/2012, Friedrich-Schiller-University Jena (2012).
    Kim, Kap Hwan; Moon, Kyung Chan: Berth scheduling by simulated annealing, Transportation Research Part B 37 (2003) 541–560.

  • Lösung des Verkehrskontrollproblems mittels graphentheoretischer Methoden

    Schlüsselwörter

    Verkehrsfluss – Zusammenhangskomponenten – Kompatibilitätsgraph

    Abschlussziel

    Bachelor

    Kurzbeschreibung

    Das Verkehrskontrollproblem ist verbunden mit der Zielsetzung, die Wartezeit der einzelnen Teilnehmer bei möglichst optimalem Verkehrsfluss zu minimieren. Ein kombinatorischer Ansatz zur Lösung dieses Problems betrachtet hierzu sogenannte Kompatibilitätsgraphen für Verkehrsströme.
    Aufgabe der Kandidatin / des Kandidaten ist es, die Grundlagen der Modellierung von Verkehrsströmen in Graphen vorzustellen und darin mögliche Konflikte zu erfassen. Methoden der Graphentheorie sollen genutzt werden, Maßnahmen für die Minimierung von Wartezeiten abzuleiten.

    Einstiegsliteratur

    Baruah, A.K.: Traffic Control Problems using Graph Connectivity, Int. J. of Computer Applications, 86-11 (2014) 1-3.

  • Lösung eines mehrstufigen Losgrößenplanungsmodells mit Algorithmen der Standortplanung

    Schlüsselwörter

     

    Abschlussziel

    Bachelor / Master

    Kurzbeschreibung

    Aus fortschreitender technischer Entwicklung erwächst eine stetig steigende Komplexität in den Erzeugnisstrukturen aktueller Produkte und damit die Notwendigkeit der Planung von Losgrößen über die Unternehmensgrenzen hinweg. Zu diesem Zweck kommen mehrstufige Planungsmodelle vermehrt zum Einsatz, die jedoch aufgrund ihrer Komplexität mit einfachen Methoden oft schwer lösbar sind. Aus diesem Grund sind alternative Lösungsansätze zu betrachten. Aufgabe der/s Studierenden ist nach Einführung des mehrstufigen Losgrößenplanungsmodells „MLCLSP“ die Reformulierung als „simple-plant-location-problem“ sowie eine Diskussion möglicher Algorithmen zur Lösung dieses so entstandenen Problems. Die Ausführungen sind durch ein selbst gewähltes Beispiel zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    • Buschkühl, L.; Sahling, F.; Helber, S.; Tempelmeier, H. (2010): Dynamic capacitated lot-sizing problems: a classification and review of solution approaches. In: OR Spectrum, Nr. 32, S. 231-261.

    • Maes, J.; McClain, J. O.; Van Wassenhove, L. N. (1991): Multilevel capacitated lotsizing complexity and LP-based heuristics. In: European Journal of Operational Research (EJOR), Nr. 53, S. 131-148.

    • Tempelmeier, H. (2006): Material-Logistik, 6. Auflage, Kapitel D.3. Berlin u. a.: Springer.

       

  • Lösung eines mehrstufigen Losgrößenplanungsmodells mit Kürzesten-Wege-Algorithmen

    Schlüsselwörter

     

    Abschlussziel

    Bachelor / Master

    Kurzbeschreibung

    Aus fortschreitender technischer Entwicklung erwächst eine stetig steigende Komplexität in den Erzeugnisstrukturen aktueller Produkte und damit die Notwendigkeit der Planung von Losgrößen über die Unternehmensgrenzen hinweg. Zu diesem Zweck kommen mehrstufige Planungsmodelle vermehrt zum Einsatz, die jedoch aufgrund ihrer Komplexität mit einfachen Methoden oft schwer lösbar sind. Aus diesem Grund sind alternative Lösungsansätze zu betrachten.
    Aufgabe der/s Studierenden ist nach Einführung des mehrstufigen Losgrößenplanungsmodells „MLCLSP“ die Reformulierung als „shortest-rout-problem“ sowie eine Diskussion möglicher Algorithmen zur Lösung dieses so entstandenen Problems. Die Ausführungen sind durch ein selbst gewähltes Beispiel zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    • Buschkühl, L.; Sahling, F.; Helber, S.; Tempelmeier, H. (2010): Dynamic capacitated lot-sizing problems: a classification and review of solution approaches. In: OR Spectrum, Nr. 32, S. 231-261.
    • Tempelmeier, H.; Halber, S. (1994): A heuristic for dynamic multi-item multi-level capacitated lotsizing for general product structures. In: European Journal of Operational Research (EJOR), Nr. 75, S. 296-311.
    • Tempelmeier, H. (2006): Material-Logistik, 6. Auflage, Kapitel D.3. Berlin u. a.: Springer.
       

  • Modellierung als Bandwith-Coloring-Problem und seine Lösung mittels Evolutionärer Algorithmen

    Schlüsselwörter

    Färbungsproblem – Evolutorische Algorithmen – Metaheuristiken

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Ausgangspunkt sei das bekannte Problem der Knotenfärbung in Graphen, das zum Ziel hat, die Knoten eines Graphen so mit einer minimalen Anzahl von Farben einzufärben, dass adjazente Knoten nicht dieselbe Farbe erhalten. Hierzu verwandt ist das sogenannte Bandwidth-Coloring-Problem. Dabei identifiziert man die Farben mit natürlichen Zahlen und für je zwei benachbarte Knoten wird gefordert, dass der Abstand der Farben einen bestimmten Wert mindestens überschreiten muss.
    Aufgabe der Kandidatin / des Kandidaten ist es, das Bandwith-Coloring-Problem (BCP) allgemein darzustellen und seine Lösung mittels Evolutionärer Algorithmen zu erläutern. Der Algorithmus soll präsentiert und ggf. mit einer weiteren Metaheuristik kombiniert werden. Außerdem ist darzulegen, welche betriebswirtschaftlichen Probleme sich als Färbungsproblem im Sinne des BCP modellieren lassen.

    Einstiegsliteratur

    Malaguti, E.; Toth, P.: An evolutionary approach for bandwidth multicoloring problems, European Journal of Operational Research, 189 (2008) 638-651.

  • Optimierung der tagesaktuellen Bereitstellung von Studienmaterialien für die nachfolgende Kommissionierung

    Schlüsselwörter

    Kommissionierung – Reihenfolgeplanung – Zuordnungsproblem – Covering-Problem

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Nach der Installation einer Behältertechnik im Logistikzentrum der FernUniversität in Hagen für die Kommissionierung der zu versendenden Studienmaterialien besteht Optimierungspotenzial hinsichtlich der Zuordnung von Artikeln zu sogenannten Kommissionierbahnhöfen unter Berücksichtigung der vorliegenden Aufträge. Als Auftrag wird dabei der auf Basis der Belegung für einen Termin geplante Versand einer/eines Studierenden betrachtet.

    Aufgabe der Kandidatin, des Kandidaten ist es, den Bereitstellungs- und Kommissionierprozess für die Versendung von Studienmaterial zu beschreiben und formal darzustellen. Die Zuordnung der Artikel zu den Bahnhöfen ist als Optimierungsproblem zu erfassen und in die Systematik allgemeiner Zuordnungs- und Covering-Problem einzuordnen. Aus der Klasse der Metaheuristiken ist auf Basis einer Literaturrecherche ein geeignetes Verfahren auszuwählen, um das beschriebene Problem zu lösen. Die Lösung ist an einem geeigneten Beispiel zu demonstrieren, wobei dieses eigenständig oder unter Verwendung echter Daten entworfen werden kann.
    Nach einer Einarbeitungsphase kann das Thema in Absprache mit dem Lehrstuhl ggf. noch eingegrenzt werden.

    Einstiegsliteratur

    • Gudehus, T. Logistik 1 – Grundlagen, Verfahren und Strategien, (Springer, 2007).
    • Wisser, J.: Der Prozess Lagern und Kommissionieren im Rahmen des Distribution Center Reference Model (DCRM), (Dissertation, Universitätsverlag Karlsruhe, 2009).
  • Parametrische Lineare Programmierung mit OR-Solvern

    Schlüsselwörter

    Lineare Programmierung -- Simplex-Verfahren -- Solver

    Abschlussziel

    Master / Diplom II

    Kurzbeschreibung

    Zahlreiche betriebswirtschaftliche Entscheidungsprobleme lassen sich durch lineare Programme unterstützen. Da zumeist nicht sämtliche Informationen mit Sicherheit bekannt sind, bietet es sich an, die linearen Programme in Abhängigkeit von Parametern zu lösen. Die theoretischen Konzepte zur Lösung von parametrischen Programmen wurden bereits in den 60er und 70er Jahren des vergangen Jahrhunderts entwickelt.
    Aufgabe der/s Studierenden ist es in die Grundlagen der parametrischen linearen Programmierung einzuführen und aktuelle Entwicklungen aufzuzeigen. Auf dieser Grundlage soll die Lösung von parametrischen linearen Programmen mit einem Standardsolver – wie z.B. Lingo – unterstützt werden. Hierzu sind entsprechende zusätzliche Funktionen im Solver zu implemen¬tieren.

    Einstiegsliteratur

    Dinkelbach, W.: Sensitivitätsanalysen und parametrische Programmierung. (Springer, Berlin, 1969).
    Gal, T: Betriebliche Entscheidungsprobleme, Sensitivitätsanalyse und parametrische Programmierung. (W. De Gruyter, Berlin, 1973).
    Lingo, The Modelling Language and Optimizer, Lingo Manual [ext].

  • Partikel Schwarm Optimierung mit Anwendung auf das Traveling Salesman Problem

    Schlüsselwörter

    Schwarmintelligenz - Suchverfahren - Traveling Salesman Problem

    Abschlussziel

    Master / Diplom II

    Kurzbeschreibung

    Die Partikel Schwarm Optimierung gehört zu den Metaheuristiken und beruht auf dem Vorbild des biologischen Schwarmverhaltens. Ein Schwarm besteht dabei aus den sogenannten Partikeln, die anfangs im Lösungsraum verteilt werden. Die Bewegung eines Partikels wird durch die vorgegebene Position und die Position des besten Partikels in seiner Nachbarschaft beeinflusst. Die Qualität der gefundenen Lösung wird durch eine Zielfunktion bewertet, die es zu optimieren gilt.
    Aufgabe der/s Studierenden ist es, in die Schwarmintelligenz einzuführen, die Partikel Schwarm Optimierung in den entsprechenden Kontext der Suchverfahren einzuordnen und vorzustellen. Das Traveling Salesman Problem ist zunächst darzustellen und die algorithmische Vorgehensweise der Partikel Schwarm Optimierung daran zu demonstrieren.

    Einstiegsliteratur

    • Blum, Ch.; Li, X.: Swarm Intelligence in Optimization. In: Swarm Intelligence hrsg. von Blum, Ch.; Merkle, D. Springer-Verlag, 2008.
    • Poli, R.; Kennedy, J.; Blackwell, T.: Particle swarm optimization: An overview. In: Swarm Intelligence 1 (2007), S. 33-57.
    • Shi, X.H; Liang, Y.C; Lee, H.P.; Lu, C.; Wang, Q.X.: Particle swarm optimization-based algorithms for TSP and generalized TSP. In: Information Processing Letters 103 (2007), S. 169 – 176.

  • Prozessorientierte Konsolidierung und Stellflächenplanung zur Bereitstellung von Studienmaterialien für die nachfolgende Kommissionierung

    Schlüsselwörter

    Kommissionierung – Reihenfolgeplanung – Layoutplanung – SAP

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Die Installation einer Behältertechnik im Logistikzentrum der FernUniversität in Hagen für die Kommissionierung der zu versendenden Studienmaterialien erfordert auch eine Neustrukturierung der vorgelagerten Prozesse vom Wareneingang bis zur Einlagerung. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, nach Erkennen möglicher Optimierungspotenziale, einzelne Abläufe zu verbessern und unter Optimalitätskriterien zu reimplementieren.
    Aufgabe der/des Studierenden ist es, ein Pflichtenheft zu erstellen, die Prozesse im Wareneingang des Logistikzentrums zu erfassen und mittels EPK zu beschreiben. Einbezogen werden muss die Entscheidung über Lagerung im Behälter oder auf Palette. Reihenfolge- und Anordnungsproblem bei der Bereitstellung der Paletten für die Kommissionierung. Auswahl eines geeigneten Algorithmus bzw. begründete Konzeption einer Heuristik. Programmierung in der in SAP verwendeten proprietären Programmiersprache ABAP oder alternativ Anpassung bestehender in dieser Sprache programmierter Basismodule. Entwurf von Testszenarien und Überprüfung der Funktionalitäten.

    Einstiegsliteratur

    Hunger, P.; Klein, Th.: ABAP-Programmierung für den Vertrieb mit SAP - Kundeneigene Erweiterungen, (Galileo Press, Bonn, 2012).
    Schwaninger, J.: ABAP-Programmierung für die SAP-Materialwirtschaft - Kundeneigene Erweiterungen, (Galileo Press, Bonn, 2013).
    Wisser, J.: Der Prozess Lagern und Kommissionieren im Rahmen des Distribution Center Reference Model (DCRM), (Dissertation, Universitätsverlag Karlsruhe, 2009).

  • Quantitative Methoden im Energiesektor

    Schlüsselwörter

    Energiesektor -- Quantitative Methoden -- Operations Research

    Abschlussziel

    Bachelor / Master

    Kurzbeschreibung

    Quantitative Methoden kommen in den Wirtschaftswissenschaften in vielfältigen Anwendungen zum Einsatz. So werden zahlreiche Entscheidungen im Bereich der Energiewirtschaft durch Methoden des Operations Research unterstützt.
    Aufgabe der Kandidatin/des Kandidaten ist es, einen strukturierten Überblick vom Einsatz quantitativer Methoden in der Energiewirtschaft zu geben und diese an Beispielen zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    Schönfelder M. et al: New Developments in Modeling Network Constraints in Techno-economic Energy System Expansion Plan-ning Models An Overview of Existing Models and Prospects for Future Approaches. Zeitschrift für Energiewirtschaft, 36 (2012), 27-35.

  • Quantitative Methoden im Katastrophenschutz

    Schlüsselwörter

    Logistik – Katastrophenschutz –quantitative Methoden –Operations Research

    Abschlussziel

    Bachelor

    Kurzbeschreibung

    Quantitative Methoden kommen in den Wirtschafts-wissenschaften in vielfältigen Anwendungen zum Einsatz. So werden zahlreiche Entscheidungen im Bereich des Katastrophenschutzes durch Methoden des Operations Research bzw. der Logistik unterstützt.
    Aufgabe der/s Studierenden ist es, einen strukturierten Überblick vom Einsatz quantitativer Methoden im Katastrophenschutz zu geben und diese an Beispielen zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    • Çelik M et al.: Humanitarian Logistics. In: Mirchandani (Hrsg.) INFORMS TutORials 2012, S.18-49.

  • Simulationsgestützte Optimierung flexibler Supply Chain Network Strukturen

    Schlüsselwörter

     

    Abschlussziel

    Bachelor

    Kurzbeschreibung

    Aufgrund zunehmender Individualisierung von Produkten und der damit zusammenhängenden Unsicherheit bei den Kundennachfragen wird die Umsetzung flexibler Strukturen in Unternehmensnetzwerken ein immer wichtigerer Aspekt. Problematisch ist dabei die Komplexität sowie der Lösbarkeit, welche mit dem Grad der Flexibilität wachsen. Das Hinzufügen geeigneter Kanten zur Erweiterung der Struktur kann hier maßgeblich zum Erfolg des Netzwerkes beitragen.

    Aufgabe der/s Studierenden ist eine Einführung in das Thema flexibler Strukturen in einem Supply Chain Network mit besonderem Augenmerk auf das Long Chains. Im Anschluss ist das Konzept unter Kapazitätsaspekten simulationsgestützt zu erweitern. Das Vorgehen ist anhand eines selbst gewählten Beispiels zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    • Simchi-Levi, D.; Wie, Y. (2012): Understanding the Performance of the Long Chain and Sparse Designs in Process Flexibility. In: Operations Research, Vol. 60, Nr. 5; S. 1125-1141.
    • Graves S. C.; Tomlin, B. T. (2003): Process Flexibility in Supply Chains. In: Management Science, Vol. 49, Nr. 7, S. 907-919.
       

  • Tabu Search und das Branch-and-Bound-Verfahren im Vergleich

    Schlüsselwörter

    Tabu Search - Branch & Bound - Rucksackproblem

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Tabu Search gehört zu den Metaheuristiken und ist ein Näherungsverfahren zur Lösung komplexer zumeist kombinatorischer Probleme. Das Branch-and-Bound-Verfahren dagegen stellt ein exaktes Verfahren zur Lösung ganzzahliger linearer Programme dar. Durch Definition der Nachbarschaft können auch mit Tabu Search rein ganzzahlige Probleme betrachtet werden.

    Mit beiden Verfahren ist es möglich das Rucksackproblem (Knapsack Problem) zu lösen.

    Aufgabe der/s Studierenden ist es, das Rucksackproblem vorzustellen und kurz in die Thematik beider Verfahren einzuführen. Dabei soll speziell der Fall der Ganzzahligkeit betrachtet werden. Des Weiteren sollen Tabu Search und Branch-and-Bound anhand des Rucksackproblems verdeutlicht und die Unterschiede bzw. Gemeinsamkeiten herausgearbeitet werden.

    Einstiegsliteratur

    • Glover, F.: Tabu Search: A Tutorial. In: Interfaces, 20 (1990), S. 74-94.
    • Domschke, W.; Drexl, A.: Einführung in Operations Research. 8. Auflage, Springer-Verlag, 2011.

  • Threshold Accepting, Hill-Climbing, Record-to-Record-Travel und der Great Deluge Algorithmus im Vergleich

    Abschlussziel

    Bachelor / Diplom I

    Kurzbeschreibung

    Die Heuristiken Sintflutalgorithmus (Great Deluge Algorithm), Schwellenwertakzeptanz (Threshold Accepting), Hillclimbing und Rekordorientiertes Wandern (Record-to-Record-Travel) sind der informierten Suche zuzuordnen. Diese vier Algorithmen gehören zu der Gruppe der evolutionären Algorithmen und durchsuchen ihre vorher definierte Nachbarschaft, um eine Zielfunktion zu optimieren.
    Aufgabe der/s Studierenden ist es, den Sintflutalgorithmus (Great Deluge Algorithm), die Schwellenwertakzeptanz (Threshold Accepting), Hillclimbing und das Rekordorientierte Wandern (Record-to-Record-Travel) vorzustellen. Dazu sollen diese zunächst zur uninformierten Suche abgegrenzt und in den Kontext der lokalen Suche eingeordnet werden. Weiterhin ist die Vorgehensweise der vier Algorithmen durch ein begleitendes Beispiel zu demonstrieren. Die Unterschiede dieser vier Algorithmen sind herauszuarbeiten und vergleichend gegenüberzustellen.

    Einstiegsliteratur

    • Dueck, G.: New Optimization Heuristics: The Great Deluge Algorithm and the Record-to-Record Travel [ext]. In: Journal of Computational Physics 104 (1993), S. 86-92.
    • Kruse, R.; Borgelt, Ch.; Klawonn, F.; Moewes, Ch.; Ruß, G.; Steinbrecher, M.: Computational Intelligence: Eine methodische Einführung in Künstliche Neuronale Netzwerke, Evolutionäre Algorithmen, Fuzzy-Systeme und Bayes-Netze. Vieweg+Teubner Verlag, 2011.
    • Weicker, K.: Evolutionäre Algorithmen. 2. Auflage, Teubner Verlag, 2007.

  • Vergleich der Effizienz von Krankenhäusern in unterschiedlichen Bundesländern

    Schlüsselwörter

    Effizienzmesung -- Data Envelopment Analysis

    Abschlussziel

    Bachelor / Master

    Kurzbeschreibung

    Das Statistische Bundesamt veröffentlicht jedes Jahr eine Krankenhausstatistik, in der unter anderem die Leistungen der Krankenhäuser in unterschiedlichen Bundesländern verglichen werden.
    Aufgabe des/r Studierenden ist es, auf Grundlage der Daten einen Vergleich der Bundesländer durchzuführen. Die Effizienz ist mit Hilfe der Data Envelopment Analysis zu bewerten. Die Ergebnisse der Untersuchung sind kritisch zu hinterfragen und im Hinblick auf alternative Methoden zu untersuchen.

    Einstiegsliteratur

    Cooper, W.W.; Seiford, L.M.; Tone, K.: Data Envelopment Analysis, Kapitel 1-4, (Springer Science + Business Media, New York, 2007).
    Statistisches Bundesamt: Gesundheit - Grunddaten der Krankenhäuser (2011).

  • Verkehrssimulation mittels zellulärer Automaten

    Schlüsselwörter

    Nagel-Schreckenberg-Modell -- zelluläre Automaten -- Staubildung

    Abschlussziel

    Master / Diplom II

    Kurzbeschreibung

    Experimente in der Realität würden wie in vielen Fällen so auch bei der Verkehrsforschung mit nicht vertretbarem Aufwand verbunden sein. Stattdessen benutzt man das Instrument der Simulation, um Analysen für Verkehrsflüsse unter verschiedenen Randbedingungen durchführen zu können.
    Das Anfang der 1990er Jahre formulierte Nagel-Schreckenberg-Modell findet in der Simulation des Straßenverkehrs Verwendung. Es erklärt unter anderem den Stau als Folge der Nicht-Einhaltung von Sicherheitsabständen.
    Die Kandidatin / der Kandidat soll das Nagel-Schreckenberg-Modell vorstellen, in den Kontext der Verkehrssimulation einordnen und im Hinblick auf die Eignung für die Betrachtung von Baustellen untersuchen. Je nach Studiengang sollte eine Simulation auf dem Papier oder im Rechner (unter Verwendung geeigneter Tools) umgesetzt und am konkreten Beispiel beschrieben werden.

    Einstiegsliteratur

    • Barlovic, R.; Schadschneider, A.; Schreckenberg, M.: Random walk theory of jamming in a cellular automaton model for traffic flow, Physica A 294 3-4 (2001) 525-538.
    • Pottmeier, A.; Barlovic, R.; Knospe, W.; Schadschneider, A.; Schreckenberg, M.: Localized defects in a cellular automaton model for traffic flow with phase separation, Physica A 308 1-4 (2002) 471-482.
    • Treiber, M.; Kesting, A.: Verkehrsdynamik und -simulation, (Springer, 2010).

  • Zugreihenfolgeplanung für die Belegung von Bahnsteigen

    Schlüsselwörter

    Zuordnungsproblem - Metaheuristiken - Reihenfolgeplanung

    Abschlussziel

    Bachelor / Master / Diplom

    Kurzbeschreibung

    Das sogenannte Train-Scheduling-Problem, bei dem bspw. die Ermittlung der Reihenfolge einfahrender Züge im Vordergrund steht, weist Analogien zum Job-Shop-Scheduling auf, bei dem Jobs auf Maschinen eingeplant werden.
    Aufgabe der Kandidatin / des Kandidaten ist es, die Zugreihenfolgeplanung in den übergeordneten Planungsprozess einzuordnen und das spezielle Reihenfolgeproblem als Optimierungsaufgabe darzustellen. Analogien zu verwandten Planungsproblemen sind zu nutzen, um geeignete Lösungsverfahren aus dem Bereich der Metaheuristiken auszuwählen. Je nach angestrebtem Studienabschluss ist die Lösung des Problems an einem nicht trivialen Beispiel zu illustrieren.

    Einstiegsliteratur

    Lusby, R.M. et al.: Railway track allocation: models and methods, OR Spectrum, 33 (2011) 843–883.

07.02.2017
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