Die effiziente Ablaufplanung von Produktionsprozessen der Stahlverarbeitung wie z.B. Kaltwalzen, Durchlaufglühen und Veredeln ist ein zentrales Problem der Stahlindustrie. Ein breites Spektrum an kundenindividuellen Produkten gepaart mit einer unbeständigen Produktionsumgebung, mit sehr investitions- und energieintensiven Produktionsanlagen machen dies zu einer sehr komplexen Aufgabe. Diese bringt Produktionsplaner, die mit klassischen manuellen Methoden planen, zunehmend an ihre Grenzen. Daher bieten sich Methoden des Operations Research an, um eine effiziente, automatisierte Planung vorzunehmen, Kosten sowie Energie zu sparen und flexibel auf Störungen zu reagieren. Schwerpunkt der Abschlussarbeiten liegt auf der Entwicklung von mathematischen Modellen zur Ablaufplanung von einzelnen Anlagen, parallelen Anlagen und integrierter Planung mehrerer Produktionsstufen der Stahlverarbeitung sowie geeigneter heuristischer Lösungsverfahren für diese Modelle.

Bisherige Themen für Bachelorarbeiten:

• Planung paralleler heterogener Durchlaufglühanlagen für Stahlband
• Planung von Stahlband-Galvanisierungsanlagen
• Numerische Untersuchungen für die Ablaufplanung von Durchlaufglühanlagen
• Entwicklung eines Modells zur Chargenplanung für das Haubenglühen in der Stahlproduktion

Im Rahmen der dynamisch induktiven Ladeinfrastrukturplanung wird nach einer kostenminimalen Ladeinfrastruktur gesucht, die einen störungsfreien Servicebetrieb der elektrisch betriebenen Flughafenvorfeldfahrzeuge sicher stellt. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Entwicklung von mathematischen Modellen und der Anwendung von verschiedenen exakten sowie heuristischen Lösungsverfahren. Weiterhin lassen sich die resultierenden Infrastrukturen nutzen, um darauf aufbauend die Tourenplanung der Vorfeldfahrzeuge zu betrachten.

Bisherige Themen für Bachelorarbeiten: 

• Das Tourenplanungsproblem für Elektrofahrzeuge mit Zeitfenstern
• Rahmenbedingungen der Planung induktiver Ladeinfrastrukturen auf Flughafenvorfeldern
• Untersuchung eines flussbasierten Modells zur Planung induktiver Ladeinfrastrukturen auf Flughafenvorfeldern
• Numerische Analyse von Modellen zur Planung induktiver Ladeinfrastrukturen auf Flughafenvorfeldern
• Ein Greedy-Algorithmus zur Planung induktiver Ladeinfrastrukturen auf Flughafenvorfeldern

Bisherige Themen für Masterarbeiten:

• Heuristische Lösungsverfahren zur Planung induktiver Ladeinfrastrukturen auf Flughafenvorfeldern
• Planung dynamisch induktiver Ladeinfrastrukturen für Flughafenvorfeldfahrzeuge mittels Benders Dekomposition
• Entwicklung eines Branch-and-Price Algorithmus mit dem SCIP-Framework zur Planung dynamisch induktiver Ladeinfrastrukturen auf Flughafenvorfeldern
• Numerische Untersuchung für die Tourenplanung von dynamisch-induktiv geladenen Bussen auf Flughafenvorfeldern

Das Ziel der Losgrößenplanung ist es, Rüstvorgänge und ihre Kosten in den Entscheidungsprozess der Produktionsplanung einzubeziehen. Die Lösungsverfahren sind hierbei von besonderer Relevanz, da diese Probleme einzigartige Strukturen aufweisen, welche eine besondere Aufmerksamkeit bei der Wahl der Lösungverfahren benötigen. Hierbei kann gezeigt werden, wie Informationen über ein Modell dabei helfen, gute Algorithmen zu entwickeln. Und ebenso welche Aspekte eines Modells dieses schwer, oder trivial mittels Standard-Solver zu lösen machen.

Bisherige Themen für Bachelorarbeiten:

• Allgemeine Losgrößen- und Terminplanung für verderbliche Lebensmittel
• Dynamische Programmierung am Beispiel von Losgrößenplanungsproblemen
• Kapazitätsbeschränkte dynamische Losgrößenplanung: Vergleich diverser Lösungsverfahren

Bisherige Themen für Masterarbeiten:

• Lösung von mehrstufigen kapazitierten Losgrößenproblemen mit Fix and Optimize - Heuristiken
• Numerische Untersuchungen zum stochastischen Losgrößenproblem mit mehreren Entscheidungsstufen bei unsicherer Nachfrage
• Stochastische Losgrößenplanung mit Transportkapazitätsrestriktionen

Im Rahmen der Instandhaltungsplanung für Windenergieanlagen (WEA) müssen Touren und Abläufe für die Instandhaltungsteams gefunden werden, bei der die räumlich verteilten Anlagen aufgesucht und instandgehalten werden. Für einen möglichst kostenminimalen Plan wird über eine sinnvolle Zuordnung entschieden, welches Team für welche WEA zuständig ist und in welcher Reihenfolge die Anlagen aufgesucht werden. Besonders herausfordernd wird diese Aufgabe dadurch, dass die unterschiedlichen Standorte, Kosten, Qualifikationen und Arbeitszeitmodelle der Teams sowie Fristen zur Instandhaltung der Anlagen berücksichtigt werden müssen. Neben der Modellierung liegt der Fokus in diesem Themenbereich auf der Entwicklung und Implementierung exakter sowie heuristischer Lösungsverfahren.

Bisherige Themen für Bachelorarbeiten:

• Touren- und Ablaufplanung der Wartungsflotte von Offshore-Windparks
• Multi-periodische Touren- und Ablaufplanung der Wartungsflotte von Offshore-Windparks
• Planung der Instandhaltungsprozesse an Windenergieanlagen - Probleme und Modelle
• Integrierte Personaleinsatz- und Tourenplanung unter Berücksichtigung von Qualifikationen und Zeitfenstern
• Modellerweiterungen zur Planung der Instandhaltungsprozesse an Rotorblättern von Onshore-Windenergieanlagen

Bisherige Themen für Masterarbeiten:

• Ein Branch-and-Price-Ansatz zur Planung der Instandhaltungsprozesse an Windenergieanlagen
• Lösungsverfahren zur Planung von Wartungseinsätzen an Windenergieanlagen

Zusätzlich zu den oben genannten Themen, die in Verbindung zu aktuellen Forschungsarbeiten am Institut stehen, bieten wir auch weitere typische Themen im Bereich des Operations Management an.

Bisherige Themen für Bachelorarbeiten

• Standortplanung von öffentlichen Ladestationen für Elektrofahrzeuge
• Ein Vergleich verschiedener Modelle für das Hub Location Problem
• Das Tourenplanungsproblem mit Zeitfenstern und flexiblen Lieferorten
• Das flexible Job-Shop-Problem unter Berücksichtigung von Rüstvorgängen
• Evaluation und Optimierung von stoachstischen Fließproduktionssystemen mit linearen Modellen
• Integrierte Personaleinsatz- und Tourenplanung unter Berücksichtigung von Qualifikationen und Zeitfenstern
• Ein Modell zur Belieferung und Leerung von Paketstationen
• Umweltorientierte Maschinenbelegungsplanung
• Ein Überblick über Branching-Strategien für das Traveling Salesperson Problem

Bisherige Themen für Masterarbeiten:

• Implementierung eines Fix and Relay-Ansatzes für ein Schichtplanungsproblem mit einer simultanen Zuordnung von Maschinen und Mitarbeitern
• Planung von Instandhaltungsmaßnahmen und Transporten in einem Netzwerk von Abfallverbrennungsanlagen
• Optimierung einer Rolloutstrategie von Smartmetern unter Berücksichtigung von gesetzlichen Rahmenbedingungen