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Mit mehr als drei Millionen Euro fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) das neue Graduiertenkolleg „Diskrete Optimierung technischer Systeme unter Unsicherheit“, an dem sechs Fakultäten der TU Dortmund, das Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund sowie eine Arbeitsgruppe der Universität Duisburg-Essen beteiligt sind. Das Graduiertenkolleg untersucht in den nächsten viereinhalb Jahren Methoden und Algorithmen zur optimalen Entscheidungsfindung im Zuge der Entwicklung und des Betriebs technischer Systeme. Das Kolleg nimmt seine Arbeit im Oktober 2013 auf; Sprecher ist Prof. Peter Buchholz vom Lehrstuhl für Praktische Informatik an der TU Dortmund.
Die im Zuge der optimalen Entscheidungsfindung auftretenden Probleme sind auch mit leistungsfähigen Rechnern bisher nur teilweise lösbar, da die Zahl der möglichen Lösungen sehr schnell wächst und Entscheidungen meist auf Basis unvollständigen Wissens getroffen werden müssen. In den Forschungsarbeiten sollen neue Algorithmen entwickelt werden, die auch die Rolle des Menschen in den Optimierungsprozess mit einbeziehen und so zu praxistauglichen Optimierungsansätzen insbesondere in der Logistik, in chemischen Produktionsprozessen und beim Betrieb von IT-Systemen kommen.
„Wir freuen uns sehr, dass die DFG unseren Antrag bewilligt hat, da wir in unserem Forschungsvorhaben gleich mehrere Profilbereiche der TU Dortmund vereinen“, kommentierte Prof. Peter Buchholz die positive Entscheidung der DFG. „Die Thematik des Graduiertenkollegs ist stark interdisziplinär ausgerichtet und kombiniert Fragestellungen aus der Optimierung, der Algorithmik, der Statistik, den Anwendungswissenschaften sowie der Psychologie. Wir können Stellen für zehn Doktorandinnen und Doktoranden sowie eine Postdoktorandin oder einen Postdoktoranden einrichten, die wir international ausschreiben werden.“
Forschungsinhalt:
Bei der Entwicklung und dem Betrieb technischer Systeme - wie etwa Fertigungssysteme, Logistik-Netze oder großer IT-Systeme - müssen zahlreiche Konfigurations- und Entwurfsentscheidungen getroffen werden, damit die geforderten Leistungen möglichst ressourcenschonend und kostengünstig erbracht werden. Diese Entscheidungen basieren auf der Lösung von Optimierungsproblemen, für die es in vielen Fällen mehrere Alternativen gibt. Man spricht daher auch von „diskreter Optimierung“. Optimierungsprobleme dieser Art sind schwer lösbar, da im Zuge der „kombinatorischen Explosion“ die Zahl alternativer Lösungen mit der Zahl der Entscheidungen zwischen diskreten Alternativen exponentiell wächst. Viele praktische Problemstellungen werden stark vereinfacht, um sie einer algorithmischen Lösung zugänglich zu machen.
Reale Entscheidungen müssen darüber hinaus in der Regel auf der Basis unvollständigen Wissens getroffen werden. Die dadurch bedingte Unsicherheit wird in den heute üblichen Optimierungsansätzen meistens nicht berücksichtigt, obwohl sie im Einzelfall zu deutlichen Abweichungen zwischen der ermittelten Lösung und dem realen Optimum führen kann. Im Extremfall ist die berechnete Lösung in der Realität nicht zulässig.
Ein weiterer bisher wenig beachteter Aspekt bei der Optimierung technischer Systeme ist die Rolle des Menschen in Entscheidungsprozessen. So können mathematische Modelle und Algorithmen zwar optimale Werte für die Variablen ermitteln, jedoch muss die Lösung fast immer von menschlichen Entscheidern akzeptiert und in konkrete Pläne oder Anweisungen umgesetzt werden. Damit sich Optimierungsverfahren in der Praxis breiter einsetzen lassen, muss folglich der Mensch als Teil des Entscheidungsprozesses berücksichtigt werden. Der Optimierungsprozess und die Ergebnisdarstellung müssen an die Bedürfnisse des Nutzers angepasst werden.
Beteiligte Fakultäten:
Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen
Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Fakultät für Informatik
Fakultät Maschinenbau
Fakultät für Mathematik
Fakultät Statistik (alle TU Dortmund)
Fakultät für Mathematik (Universität Duisburg-Essen)
Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund
Kontakt:
Prof. Peter Buchholz
Lehrstuhl für Praktische Informatik
Telefon: (0231) 755 - 4746
E-Mail: peter.buchholz@tu-dortmund.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Chemie, Elektrotechnik, Informationstechnik, Maschinenbau, Mathematik
überregional
Forschungsprojekte, Wissenschaftspolitik
Deutsch
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