Verleihung der Diplom- und Masterarbeitspreise 2007

von CHRISTIAN BIERWIRTH, HALLE

Der Diplom- und Masterarbeitspreis 2007 der GOR wurde am 5. September im Rahmen der Eröffnung der Jahrestagung in Saarbrücken verliehen.

Mit insgesamt 18 Einreichungen wurden in diesem Jahr außergewöhnlich viele Arbeiten aus ganz unterschiedlichen Bereichen des Operations Research für die Vergabe des Preises vorgeschlagen. Entsprechend viel Arbeit kam auf die Jury zu, die in diesem Jahr aus vier Mitgliedern, nämlich Petra Huhn (Clausthal), Michael Bussieck (Braunschweig), Rainer Souren (Ilmenau) und Christian Bierwirth (Halle) bestand. Die Jury überzeugte sich davon, dass alle eingereichten Arbeiten von vorzüglicher Qualität sind. Daher war es besonders schwer, zu einem gerechten Ergebnis zu gelangen. In mehreren Runden kristallisierten sich, auch unter Berücksichtigung der erkennbaren unterschiedlichen Rahmenbedingungen, unter denen die Arbeiten angefertigt wurden, vier Arbeiten heraus, deren Autoren ausgezeichnet wurden. Dies sind 1. Dipl.-Math. Timo Berthold: Primal Heuristics for Mixed Integer Programs (Betreuer: Prof. Dr. Dr. h.c. Martin Grötschel, Konrad-Zuse-Zentrum f. Informationstechnik Berlin), 2. Dipl.-Math.oec. Jan-Hendrik Jagla und Dipl.-Math.oec. Lutz Westermann: Forecasting Optimization Model of the U.S. Coal, Energy and Emission Markets (Betreuer: Prof. Dr. Sándor Fekete, TU Braunschweig), 3. Dipl.-Kffr. Liji Shen: Tabu-Search-Verfahren zur Lösung von Job-Shop-Problemen mit Losteilungsoptionen (Betreuer: Prof. Dr. Udo Buscher, Technische Universität Dresden), 4. Dipl.-Kfm. Hans-Peter Ziegler: Statistische Methoden zur Qualitätskontrolle im Wareneingang bei Handelsunternehmen (Betreuer: Prof. Dr. Stefan Nickel, Universität des Saarlandes).

Die Diplomarbeit von Herrn Timo Berthold widmet sich Primalen Heuristiken für gemischt-ganzzahlige Optimierungsprobleme. Diese Heuristiken werden im Rahmen von Branch-and-Cut Algorithmen zum frühzeitigen Auffinden zulässiger Lösungen bzw. zur Verbesserung bestehender Lösungen eingesetzt. Die Arbeit gibt einen ausführlichen Überblick über die aus der Literatur bekannten Verfahren und vergleicht deren Leistungspotenziale. Zu diesem Zweck wurden zahlreiche Verfahren in einer bestehenden Solverumgebung implementiert. Hierbei gelangen Herrn Berthold zwei wesentliche Fortschritte. Zum einen wurde ein spezielles Abtauchverfahren, genannt Feasibility Pump, substanziell verbessert, und zum anderen wurde das neue Verfahren Relaxation Enforced Neighborhood Search entwickelt, welches sich experimentell als das leistungsfähigste bekannte Rundungsverfahren erweist. Die Arbeit gibt damit nicht nur einen vorzüglichen Überblick über MIP-Solver Technologien, sondern leistet auch einen eigenständigen wissenschaftlichen Beitrag auf diesem Gebiet.

Die gemeinsame Diplomarbeit von Herrn Jan-Hendrik Jagla und Herrn Lutz Westermann wurde im Rahmen eines Projektes mit einem amerikanischen Energie Consulting Unternehmen erstellt, welches Entscheidungsträger in der Energiewirtschaft und der Politik berät. In der Arbeit wird ein Modell entwickelt, das die komplexen Abhängigkeiten zwischen dem Energiebedarf in den USA, der Nachfrage nach Kohle und den Emissionsmengen erfasst. Beeindruckend ist die Detailliertheit des Modells, die u. a. Kohlearten, Verbrennungstechnologien, geographische Gegebenheiten, Transportkosten und den Emissionshandel erfasst. Es entsteht ein lineares Programm mit annähernd 1,5 Mio. Variablen und einer Mio. Restriktionen, welches in einer Stunde Rechenzeit bis auf 0,5 % genau gelöst werden kann. Ziel ist hierbei die Minimierung der Kosten zur Befriedigung der amerikanischen Gesamtenergienachfrage in einem gegebenen Zeitraum. Auf diese Weise entsteht ein valides Prognoseinstrument für die Nachfrageentwicklung von Kohle. Die Arbeit behandelt eine wichtige Fragestellung in sehr innovativer Weise mit OR Methoden.

Frau Liji Shen untersucht in ihrer Diplomarbeit Maschinenbelegungsprobleme unter Berücksichtigung der Teilbarkeit von Produktionslosen. Ziel ist es, die Maschinenauslastung zu verbessern und damit die Zykluszeiten zu reduzieren. Diese, als »Lotstreamingproblem« bezeichnete Aufgabe wird in der Literatur überwiegend für Flowshopprobleme behandelt. Frau Shen überträgt das Konzept auf den Jobshop Bereich und entwickelt MIP Modelle für die Fälle der identischen und der konsistenten Losteilung. Zur Lösung der Optimierungsprobleme werden Tabu-Search Verfahren entwickelt, die sich auf permutationsbasierte und graphenbasierte Nachbarschaften stützen. Da aus einer Losteilung zusätzlicher Rüstaufwand resultieren kann, werden die Verfahren um die Behandlung von Rüstzeiten erweitert. Zur Validierung setzt Frau Shen bekannte Benchmarkinstanzen für das Jobshopproblem ein. Es gelingt ihr hierbei eindrucksvoll der Nachweis, dass die Losteilungsoption, die in der Praxis bislang wenig Beachtung findet, erhebliche Potenziale im Hinblick auf die Zykluszeitreduktion birgt.

Herr Hans-Peter Ziegler behandelt in seiner Diplomarbeit die Frage nach einer optimalen Stichprobenstrategie für Lieferungen im Wareneingang. Die Arbeit entstand in Kooperation mit einem mittelständischen Handelsunternehmen, das mit seinen »hausgemachten Regeln« zur Warenkontrolle ein großes Optimierungspotenzial versprach. Eindrucksvoll verwendet Herr Ziegler Werkzeuge aus verschiedensten Bereichen des OR und entwickelt eine neue Kontrollstrategie, die unter Berücksichtigung der vorhandenen Ressourcen eine möglichst große Anzahl von Fehlmengen aufdeckt. In einer ausführlichen Simulation, bei der Fehlmengen mit Hilfe verschiedener Wahrscheinlichkeitsverteilungen abgebildet werden, wird die Überlegenheit der neu entwickelten Strategie nachgewiesen. Herr Ziegler zeigt in seiner vorbildlichen Arbeit, wie das Zusammenspiel unterschiedlichster Methoden des OR zur Lösung eines praktischen Problems führt.

Ein besonderer Dank geht an den Sponsor des Diplom- und Masterarbeitspreises 2007, die GAMS Software GmbH, Köln.