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Allgemeine Informationen

Für Informationen über den Ablauf und das Verfassen von Abschluss- und Studienarbeiten am DS&OR Lab siehe die entsprechende Modulbeschreibung im Modulhandbuch, siehe hier und frage den jeweiligen Betreuer.

Eine Auflistung von preisgekrönten Abschlussarbeiten ist hier zu finden.

Wenn Sie in der nachfolgenden Auflistung freier Abschlussarbeiten kein passendes Thema für Sich finden und für Ihre Arbeit ein eigenes Thema vorstellen möchten, setzen Sie sich bitte mit dem Sekretariat oder mit einem unserer Mitarbeiter in Verbindung.

Anmeldung von Abschlussarbeiten

Die Anmeldung von Abschlussarbeiten erfolgt zentral über PAUL. Soll eine Arbeit beim Prüfungssekretariat angemeldet werden, so muss ein Antrag über den PAUL-Account des Studierenden gestellt werden (Studium>>Prüfungsverwaltung>>Anträge), der dann vom zuständigen Prüfungssekretariat geprüft und bewilligt wird. In einem zweiten Schritt kann der Antrag ausgedruckt und dem Betreuer zur Unterschrift vorgelegt werden. Erst nach der Unterschrift muss der Antrag beim Prüfungssekretariat abgegeben werden.

Offene Abschluss- und Studienarbeiten

Masterarbeit: Implementierung der (Generalized) Benders-Dekomposition

In Deutschland hat die Optimierung von Trinkwasserversorgungssystemen in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dies liegt unter anderem an dem gesunkenen Wasserbedarf pro Tag und Einwohner in Deutschland in den letzten 20 Jahren. Als die Versorgungssysteme geplant wurden, wurde ein steigender Wasserbedarf prognostiziert und die Komponenten des Versorgungssystems so konzipiert, dass diese auch einen steigenden Bedarf bewältigen können. Manche dieser Komponenten arbeiten nun jedoch ineffizient, da sie in Bezug auf die verwendete Wassermenge falsch dimensioniert sind. Um hier die Planung und den Einsatz der Komponenten effizienter zu gestalten, können mathematische Optimierungsmodelle eingesetzt werden. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften eines Wasserversorgungssystems treten bei der Modellierung des Optimierungsmodells Nichtlinearitäten auf. So entsteht insgesamt ein nichtkonvexes Mixed-Integer-Qudratically-Constrained-Programm (MIQCP).

Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Benders-Dekomposition sowie die Generalized Benders-Dekomposition implementiert werden. Anschließend sollen die Algorithmen mit bestehenden Lösungsmethoden verglichen werden.

 

Aufgaben:

1.       Einarbeitung in Wasseroptimierung

2.       Einarbeitung in (Generalized) Benders-Dekomposition

3.       Implementierung der Algorithmen

4.       Evaluation

5.       Schreiben

 

Kontakt: Dr. Corinna Hallmann

Bachelor/Master: Analyzing differences between linear mixed-integer optimization models

Linear optimization models describe a set of feasible solutions from a set of inequalities called constraints. Given two models, identifying what is different between those models is a difficult task. For example, an interesting property of these models is that the order of variables and constraints does not change the set of feasible solutions. Therefore, permutations of the variables and constraints result in equal representations of the same model. Furthermore, different components of a linear model can change: variables and constraints (problem matrix), variable and constraint bounds as well as the objective function(s).

The goal of this work is to develop and implement a tool to compare different model representations and to identify and display differences (e.g. added constraints, deleted variables, variable type changes).

Tasks:

- Literature research about suitable methods for determining the equivalence between different representations of the same linear mixed-integer problem.

- Implementation of methods to detect and display a defined set of changes, e.g.
• change of objective function
• added constraints
• added variables
• variable type change
• variable bound change
• constraint bound change
• coefficient change of a constraint

- Validation of the tool on a set of test instances

Model reading is done using Gurobi Optimizer and we will provide demo models for validation.

Skills: Advanced knowledge of linear optimization,  analytical thinking, programming

Note: This thesis topic may be written in English or German, as either a Bachelors or Masters thesis.

Contact: Kevin Tierney or Kostja Siefen

Bachelor/Master: Algorithm configuration for the stock market

The company Quantopian has introduced a radical new strategy for managing a hedge funds. Instead of an expert manager leading a hedge fund and deciding what to buy and sell, Quantopian crowd sources its decisions, allowing anyone to write an algorithm to run their own hedge fund. In the case of Quantopian, selected algorithms are actively used on the stock market and a portion of the gains are paid to the creators of the algorithm. The idea behind this thesis is to use an algorithm configurator to tune market trading strategies that can be used with the data freely provided in Quantopian. We will learn what strategies work well on the market and submit them to Quantopian. Furthermore, we will investigate “niche” strategies focused on specific portions of the market to raise the chances of the algorithm being included in Quantopian’s portfolio. Programming knowledge is required, knowledge of the stock market is not. This topic can be used for a bachelors or masters thesis.

This thesis can be written in English or German!

Contact person: Kevin Tierney

Masterthesis: Combining algorithm selection and configuration

Algorithm configuration techniques are used to find high quality parameter settings for parameterized algorithms and solvers. These parameter settings allow solvers to find good solutions faster, or find better solutions in a fixed amount of time.

Algorithm configuration has traditionally been applied to a dataset in one of two ways. The first way involves simply running the configurator on the entire dataset and seeing what parameters result. The second way partitions the dataset into multiple pieces and configures each piece separately, resulting in a portfolio of parameterizations. Although the first method is easy to apply, finding better parameters for some instances in the dataset could provide better results. The second option solves this issue, but methods doing this have very long runtimes.

We propose to make a new type of algorithm configurator that creates a portfolio for a dataset over a single execution of the solver. In this way, high quality, instance-specific parameters can be found for a dataset  without the expensive computation necessary for iterative or partition techniques.

This thesis can be written in English or German!

Contact person: Kevin Tierney

Masterthesis: Reproducibility in Operations Research

Reproducibility in scientific work has become a major theme in a number of areas of science. However, there has not been any close examination of how reproducible results are in Operations Research. Can the performance claims of articles in the field be confirmed? What is the quality of the experimental evaluations performed in the literature?

This thesis will investigate a number of aspects of reproducibility, starting with analyzing whether code and datasets from well-known optimization problems (such as the vehicle routing problem) are even freely available, or are made available upon request. After collecting data and solvers, various experiments will be conducted to see if the results match what was previously reported. 

We will use algorithm configuration and data mining techniques to view well-known approaches in a new light. Furthermore, we will use data mining techniques to assist in assessing and visualizing the performance of chosen algorithms.

This topic can be written in English or German!

Contact person: Kevin Tierney

Masterarbeit: Relevanz mathematischer Optimierungsmodelle zur Steuerung der Verfügbarkeiten von Backwaren im Lebensmitteleinzelhandel

Informationen:

für weitere Informationen wenden sie sich bitte an Frau Prof. Dr. Leena Suhl

Masterarbeit: Kundenindividuelle Rabattausspielung für unpersonalisierte Kundenkarten / Kunden-Apps

Informationen:

für weitere Informationen wenden sie sich bitte an Frau Prof. Dr. Leena Suhl

Bachelor-/Masterarbeiten: Entscheidungsunterstützung im Supply Chain Planning

Ausgangslage:

Im Zuge der Globalisierung haben Unternehmen die Möglichkeit immer neue Absatzmärkte zu erschließen. Einerseits können dadurch die Umsatzpotentiale gesteigert werden, andererseits verschärft sich jedoch auch die Wettbewerbssituation auf diesen Märkten. Als Folge sind Unternehmen gezwungen mit neuen Produktionsstrategien auf den stetig wachsenden Kostensenkungsdruck zu reagieren. Eine mögliche Produktionsstrategie ist das sogenannte „mass-customizing“, bei dem die Vorzüge der Massenproduktion mit dem Kundenwunsch an wachsender Individualisierbarkeit kombiniert werden. Gegenüber konventionellen Produktionsstrategien ergeben sich hierbei für die gesamten Wertschöpfungsketten neue Anforderungen. Ziel ist es, diese Wertschöpfungsketten möglichst effizient zu gestalten.

Aufgabenstellung:

Aufbauend auf bestehende Arbeiten sollen im Rahmen dieser Arbeit Modelle und Lösungsverfahren zur Planung von Wertschöpfungsnetzwerken weiterentwickelt werden. Ziel ist es, die Wertschöpfungsstrukturen inkl. relevanter Kosten- und Erlösparameter im Modell abzubilden, um schließlich Entscheidungen bezüglich des optimalen Spezifizierungszeitpunktes von Produkten treffen zu können. Da praktische Probleminstanzen oftmals sehr schwer zu lösen sind, sollen im Rahmen dieser Arbeit Lösungsverfahren für eine laufzeiteffiziente Modelllösung konzipiert und umgesetzt werden.

Die genaue Aufgabenstellung und der Umfang der Arbeit werden je nach Interessenschwerpunkten festgelegt, sodass die Möglichkeit besteht Schwerpunkte in den Bereichen mathematische Modellierung oder der Entwicklung von Lösungsverfahren individuell festzulegen. Während der Arbeit wird eine intensive Betreuung sowohl bei der theoretischen Aufarbeitung, der praxisnahen Implementierung als auch der schriftlichen Ausarbeitung geboten.

Ansprechpartner:

Christoph Weskamp

Die Universität der Informationsgesellschaft