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Lehrstuhl für Operations Management,
Fakultät für Wirtschafts-wissenschaften,
RWTH Aachen University,

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Liste offener Abschlussarbeitsthemen

Art	Titel	Betreuer
BA	Methoden zur Bewertung von exogenen Faktoren in Prognosealgorithmen	Pfeiffer, C.
BA/MA	Anthropogenic Carbon Flow Analysis of NRW‘s Heavy Industry	Simon, B.	+
	North Rhine-Westphalia is one of the leading industrial locations in Europe. In order to maintain this position against the background of the goals of the Paris Climate Protection Agreement, the entire technology landscape is facing a considerable transformation. Strategic planning and implementation of circular economy measures in all industrial sectors are essential. In order to find hot-spots in greenhouse gas emissions of the entire value chain of commodities and goods produced in NRW, we need to understand the complete anthropogenic carbon cycle related. Material flow analysis represents a tool mapping the relationship between supply and demands showing the significant paths of carbon. We also need to understand the behavior of products embedded carbon released at the end of life. It reveals the option to shape our future industrial landscape in a more environmentally friendlier manner. B.A. students will complete a Sankey diagram of carbon flows in steel, chemical, and cement industry to evaluate it, while M.A. students will master the task of making a dynamic material flow analysis based on distinct self-evolved scenarios encompassing future technological solution for the circular economy (open-loop/closed-loop recycling).
BA/MA	Carbonfaser(kunststoff) (CFK) und Glasfaser(kunststoff) (GFK): Netzwerkanalyse	Sommer, V.	+
	Aufgrund der positiven physikalischen Eigenschaften ist der Einsatz von CFK- und GFK-Produkten hoch interessant für unterschiedliche Industriezweige. Besonders in der Luft- und Raumfahrt, dem Automotive, der Windenergie und dem Bauwesen werden stetig größere Mengen dieser Werkstoffe eingesetzt. Eine wesentliche Schwachstelle besteht jedoch in der Weiterverarbeitung/Wiederverwendung nach der Nutzungsphase von CFK- und GFK Produkten. Um eine ressourceneffiziente Nutzung sicher stellen zu können, wird nicht nur an Recycling- und Verwertungsmöglichkeiten geforscht, sondern ebenfalls stoffstrombasierte Netzwerkoptimierungen für CFK- und GFK-Produkte in Betracht gezogen. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Abschlussarbeit den Grundstein für eine globale Marktanalyse zu schaffen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt einerseits auf der Erstellung einer Akteursübersicht aus den Bereichen Produktion und Recycling für CFK- und GFK-Produkte für eine der Industrien. Hierunter fallen insbesondere Lokation und Größe sowie technische Möglichkeiten einzelner Akteure. Aus ersterem ergeben sich zusätzlich Länder charakteristische Unterschiede in identischen Techniken sowie ökologisch motivierte politische Regularien. Eine vertiefende Forschungsfrage ergibt sich im Laufe der Marktanalyse durch eine Auseinandersetzung des Studenten mit den branchenspezifischen Herausforderungen. In diesem Rahmen finden regelmäßig gemeinsame Vorbesprechungen und Zwischenstandpräsentationen statt. In Abhängigkeit des Studiengangs und Interessengebiet des Bewerbers, kann die Erstbetreuung über die betreuenden Institute (ITA, OM, TEER) entsprechend angepasst werden.
BA/MA	Einfluss verschiedener Siedlungsstrukturen auf die ökologische Effizienz der Wertstoffsammlung	Simon, B. Becker, T.	+
	Der Verbrauch von Leichtverpackungen in Deutschland wächst in den letzten Jahren stetig. In der Lebenszyklusanalyse von Leichtverpackungen wird die Abfallerfassung vereinfacht abgebildet, insbesondere in Bezug auf den Weg vom Entsorgungspunkt zur Sortierungsanlage. Durch verschiedene Siedlungsstrukturen in ländlichen und urbanen Gebieten unterscheidet sich aber u. a. die durchschnittliche Fahrtdistanz pro Mengeneinheit rückführbarer Wertstoffe. Daher müssen Entsorgungsunternehmen unterschiedlich viel Ressourcen zur Abfallerfassung aufwenden und die Umweltauswirkungen der Abfallerfassung von Leichtverpackungen sind in urbanen Gebieten tendenziell niedriger als in ländlichen Gebieten. Diese Arbeit soll systematisch den Unterschied bei der Abfallerfassung in ländlichen und urbanen Gebieten hinsichtlich der Umweltauswirkungen quantifizieren. Dazu sollen zunächst einige exemplarische urbane und ländliche Gebiete ausgewählt werden und hinsichtlich des existierenden Abfallerfassungssystems analysiert werden. Insbesondere sollten bestehende Depots und Entsorgungspunkte identifiziert werden. Mithilfe von Geoinformationssystemen können die Entsorgungspunkte in den ausgewählten Regionen approximiert werden. Um die durchschnittlichen Umweltauswirkungen pro Mengeneinheit rückführbarer Wertstoffe zu quantifizieren, kann eine Variante des Tourenplanungsproblems mittels Standardlösungsalgorithmen (z. B. LKH-3) gelöst werden. Auf Basis der Analyse kann das Abfallerfassungssystems unter Berücksichtigung verschiedener Siedlungsstrukturen hinsichtlich der ökonomischen und ökologischen Effizienz analysiert werden.
BA/MA	Feature Engineering - Methoden und State-of-the-Art	Pfeiffer, C.
BA/MA	Handschrifterkennung mittels Machine Learning	Pfeiffer, C.
BA/MA	Prognose mittels neuronaler Netze	Pfeiffer, C.
BA/MA	Stand der Technik und die Zukunft des Kunststoffrecyclings mit Hinblick auf CO2 Einsparung	Simon, B. Schleier, J.	+
	Nordrhein-Westfalen ist einer der führenden Industriestandorte Europas. Um diese Position im Rahmen der Zielsetzung des Pariser Klimaschutzabkommen auszubauen, sind systematische Transformationskonzepte in Produktwertschöpfungsketten unerlässlich. Unter anderem sollen die detaillierte Planung und Implementierung kreislaufwirtschaftlicher Maßnahmen eine Senkung der Treibhaushgasemissionen wirtschaftlich herbeiführen. Die anzufertigende Arbeit trägt zu diesem Bestreben bei, indem sie das Ziel verfolgt, eine vollständige Übersicht ökonomisch sowie ökologisch sinnvoller Technologieoptionen für die werkstoffliche und rohstoffliche Verwertung von Kunststoffabfällen in NRW zu erstellen. Entscheidend ist, dass bei der Auswertung das CO2-Einsparungspotential der unterschiedlichen Verwertungswege anhand bestehender Ökobilanzen (life cycle assessment) mitberücksichtigt werden muss (Meta-Analyse). Zu diesem Zweck sollen Projektionen auf die Zeitspanne 2020-2050 vollzogen werden. Die Anfertigung in englischer Sprache wird bevorzugt. Je nach Arbeit (BA/MA) liegt der Fokus auf der Erarbeitung des Technologieüberblicks (BA) oder der Durchführung einer Ökobilanz (environmental life cycle assessment) (MA).
BA/MA	Supply Chain Optimierung für alternative Kraftstoffe	Wolff, M.	+
	Im Einklang mit dem Pariser Klimaschutzabkommen sieht der Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung eine langfristige Reduktion der Treibhausgasemissionen (THG¬Emissionen) um 80 bis 95 % für das Jahr 2050 vor. Um dieses ambitionierte THG-Minderungsziel zu erreichen, müssen entsprechende THG-Minderungen simultan in den Sektoren Energie, Verkehr, Haushalte und GHD sowie der Industrie erfolgen. Besonders der Verkehrssektor steht dabei mit einem hohen Verbrauch fossiler Rohstoffe vor einer großen Herausforderung. Durch zukunftsfähige Technologien und innovative Ansätze sollen sowohl die Einhaltung der THG-Minderungsziele als auch eine Wirtschaftlichkeitssteigerung erreicht werden. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Arbeit im Vergleich von mathematischen Modellierungsansätzen zur Optimierung von Supply Chains alternativer Kraftstoffe. Nach einer Analyse der technologischen Rahmenbedingungen werden zunächst verschiedene Modellierungs- bzw. Optimierungsansätze aus der Literatur vergleichend analysiert. Anschließend erfolgt die Implementierung eines Modells für die oben beschriebene Problemstellung sowie die Analyse und Validierung des implementierten Ansatzes anhand einer Fallstudie. Komplexität/Umfang der Problemstellung kann sowohl als Bachelor- als auch Masterarbeit ausgelegt werden.
BA/MA	Technische und logistische Herausforderungen: Phosphorrückgewinnung	Sommer, V.	+
	Phosphor ist ein für Menschen, Tiere und Pflanzen lebenswichtiger Nährstoff, der nicht durch andere Stoffe ersetzt werden kann und nicht unbegrenzt verfügbar ist. Eine nachhaltige Bewirtschaftung ist daher unerlässlich. Einen relevanten Phosphorstrom stellen kommunale Klärschlämme dar. Diese sollten aufgrund der darin enthaltenen persistenten Schadstoffe nicht mehr bodenbezogen verwertet, sondern weitestgehend verbrannt werden. Zur weiteren Verwendung des in der Klärschlammverbrennungsasche enthaltenen Phosphors müssen geeignete Phosphorrückgewinnungsverfahren eingesetzt werden. Aufgrund der Novellierung der Klärschlammverordnung auf Bundesebene ergibt sich aktuell eine hohe politische Relevanz. Die geplanten Änderungen der Entsorgung von Klärschlamm erfordern frühzeitig technologische und planerische Anstrengungen, um bis spätestens 2029 eine funktionsfähige Infrastruktur zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammverbrennungsaschen zu errichten. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Abschlussarbeit, eine techno-ökonomische Analyse für etablierte und potentielle Verwertungswege für Klärschlamm, unter Berücksichtigung einer möglichen Rückgewinnung von Phosphor, aufzustellen. Je nach Abschlussarbeit können (Bachelor) bzw. sollen (Master) Ansätze zur Errichtung einer funktionsfähigen Infrastruktur aus dem Bereich der mathematischen Optimierung eingebracht und anhand einer selbst erstellten Fallstudie analysiert werden.
BA/MA	Technische und logistische Herausforderungen: rBeton	Sommer, V.	+
	Urban Mining ist die Identifizierung anthropogener Lagerstätten und der darin enthaltenen Sekundärrohstoffe sowie die Wirtschaflichkeitsbetrachtung der mit den Sekundärrohstoffen möglichen Transformationsprozesse. Der Gesamtbestand des anthropogenen Lagers langlebiger Güter liegt in Deutschland bei 28 Milliarden Tonnen. Darunter fallen 27,8 Milliarden Tonnen in den Hoch- und Tiefbau, wobei Wohn- und Nichtwohngebäude bei ca. 16 Milliarden Tonnen liegen. Demnach liegen große Mengen an Sekundärroh-stoffen in gebundener Form im Gebäudebestand vor. Hierbei ist der überwiegende Anteil mineralischem Ursprungs und stellt die mit Abstand größte Abfallfraktion dar. Bislang werden – aus dem Abfallstrom aufbereitete – Werkstoffe für nicht gleichwertige Anwendungen wie z. B. im Tief- und Wegebau eingesetzt. Hierbei wird das Potenzial zur Herstellung hochwertiger Werkstoffe wie z. B. Beton nicht genutzt, sondern ein Downcycling betrieben. Die Nutzung der mineralischen Bauabfälle als Rohstofflager für hochwertige Werkstoffe kann in erheblichem Maße zu einer Schonung der natürlichen Ressourcen beitragen und eine Kreislaufwirtschaft anstelle eines Downcyclings ermöglichen. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Abschlussarbeit, eine techno-ökonomische Analyse für die Verwendung des innovativen Werkstoffes rBeton (rezyklierter Beton) aufzustellen. Je nach Abschlussarbeit können (Bachelor) bzw. sollen (Master) Ansätze zur Errichtung einer funktionsfähigen Infrastruktur aus dem Bereich der mathematischen Optimierung eingebracht und anhand einer selbst erstellten Fallstudie analysiert werden.
BA/MA	Techno-ökonomische Bewertung chemisches Recyclings	Simon, B. Schleier, J.	+
	Nordrhein-Westfalen ist einer der führenden Industriestandorte Europas. Um diese Position im Rahmen der Zielsetzung des Pariser Klimaschutzabkommen auszubauen, sind systematische Transformationskonzepte in der Grundstoffindustrie unerlässlich. Unter anderem sollen die detaillierte Planung und Implementierung kreislaufwirtschaftlicher Maßnahmen eine Senkung der Treibhaushgasemissionen wirtschaftlich herbeiführen. Entlang der Wertschöpfungskette von Kunststoffen werden neben den Prozessemissionen der Produktion bei der Behandlung von Abfallkunststoffen materialimmanente CO2-Emissionen freigesetzt. Zur Steigerung der Materialeffizienz und zur Entlastung von Primärrohstoffen spielt die Kreislaufführung von Kunststoffen am Ende ihrer Nutzungsphase daher eine bedeutsame Rolle. Das chemische Recycling zur Wiedergewinnung von Rohstoffen, stellt dabei einen notwendigen Bestandteil einer ganzheitlichen Strategie für mechanisch nicht-rezyklierbare Kunststoffabfälle dar. Für die Umsetzung in industriellem Maßstab bedarf es der Analyse ökonomisch und ökologisch vorteilhafter Einsatzfelder. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Abschlussarbeit darin potentielle Entwicklungspfade des chemischen Recyclings von Kunststoffen in Europa bis 2050 aufzuzeigen und ihr Potential techno-ökonomisch zu bewerten.
MA	Analyse und Bewertung nachfrageseitiger Maßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz ausgewählter Grundstoffe	Schleier, J.	+
	Die Industrie gilt als einer der größten Treibhausgasemittenten. Die Grundstoffproduktion erzeugte im Jahr 2018 ca. 14% der gesamten CO2-Emissionen der EU. Während sich die Diskussion einer konsistenten Industriestrategie im Rahmen der Europäischen Klimazielsetzung weitestgehend auf die Produktionsprozesse fokussiert, besteht besonders auf der Nachfrageseite der Produkte ein erhebliches Reduktionspotenzial, das durch verschiedenartige Maßnahmen realisiert werden kann. Darunter fallen beispielsweise die Rezirkulation der Materialien, die Reduktion von Produktionsabfällen, die Lebenszyklusverlängernde Maßnahmen sowie die Umsetzung kreislauffähiger Geschäftsmodelle. Die Entwicklung ressourceneffizienter und zirkulärer Wertschöpfungssysteme setzt dabei unterschiedlichen Stationen des Lebenszyklus der Güter an. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Abschlussarbeit darin den Grundstein für eine umfassende Analyse nachfrageseitiger Maßnahmen für einen spezifischen Grundstoff (e.g. Kunststoffe, Zement, Stahl, …) durch eine Auswertung zentraler wissenschaftlicher und praxisnaher Studien zu industriellenTransformationsprozesse zu legen. Dabei sollen relevante, nachfrageseitige Maßnahmen entlang der Wertschöpfungsketten identifiziert, abgebildet und eingeordnet werden. Weiterhin besteht der Beitrag der Arbeit darin die Effizienz- Konsistenz- und Suffizienzpotenziale der einzelnen Maßnahmen zu quantifizieren.
MA	Bauschuttrecycling NRW: Gestaltung und Bewertung potentieller Infrastruktur mithilfe mathematischer Optimierung	Sommer, V.	+
	Der Bausektor gehört zu den ressourcenintensivsten Wirtschaftssektoren. Weiterhin sind die Abfälle, die beim Bau und beim Abbruch von Gebäuden anfallen, die mengenmäßig größte Abfallfraktion in Deutschland. Die effiziente Wiederverwertung dieser Abfälle sind für ein dicht besiedeltes und industriell geprägtes Land wie Nordrhein-Westfalen (NRW) von großer Bedeutung. Um den Einsatz rezyklierter Baustoffe aus dem Hochbau bei der Betonherstellung zu erhöhen, müssen das bestehende regionale Netzwerk angepasst und verfügbare Ressourcen optimal allokiert werden. Hierdurch könnten das Potential zur Ressourcenschonung bestmöglich ausgeschöpft werden. Ein Entscheidungsunterstützungssystem auf der Basis eines mathematischen Optimierungsmodells sollte den Entscheidungsträgern dabei helfen. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Abschlussarbeit in der Konzeptionierung eines Entscheidungsunterstützungssystems zur Gestaltung und Bewertung effizienter Sammlungs- oder Verwertungsinfrastruktur innerhalb des Recyclingnetzwerks von Bauabfällen in NRW. Auf der Basis sollten regionale Potentiale für weitere Aufbereitungsanlagen in NRW identifiziert werden.
MA	Einfluss der Risikoeinstellung auf die optimale Standortplanung unter Berücksichtigung von Ausfällen	Becker, T.	+
	Eine wichtige strategische Unternehmensentscheidung ist die optimale Auswahl von Standorten, die Produkte herstellen und an Kunden liefern. Dabei ist das Ziel häufig die Kosten zu minimieren oder Gewinne zu maximieren. Im Produktionsnetzwerk kann es zu unsicheren Ausfällen von Standorten kommen, sodass eine zufällige Menge von Standorten nicht mehr eingesetzt werden kann. Die Kundenaufträge werden dann von anderen Standorten übernommen, oder es fallen Strafzahlungen an. Bei der Standortplanung unter Berücksichtigung von unsicheren Ausfällen wird häufig ein Erwartungswert der Kosten als Zielfunktion eingesetzt. Eine Variante dieses Problems, bei der jeder Produktionsstandort eine beschränkte Produktionskapazität besitzt, ist das Reliable Capacitated Facility Location Problem. Diese Arbeit soll den Einfluss verschiedener Risikopräferenzen auf die Modellierung und Lösung diskutieren. Zunächst sollen mathematische Modelle zur Lösung von Standortplanungsproblemen unter Berücksichtigung von Ausfällen analysiert werden. Darauf aufbauend wird ein existierendes Modell systematisch hinsichtlich verschiedener robuster und stochastischer Lösungsansätze erweitert. In einer Fallstudie werden Implikationen für die Auswahl eines geeigneten Lösungsansatzes für risikoaverse und risikoneutrale Entscheidungsträger diskutiert.
MA	Entwicklung von Lösungsverfahren für das Generalized Orienteering Problem mit Zwischenstopps	Becker, T.	+
	Das Orienteering Problem ist ein bekanntes Problem der kombinatorischen Optimierung. Auf Basis einer Menge von Orten, deren Besuch mit einem Preis (Gewinn) assoziiert ist, gilt es eine Route zu finden, die den Gesamtwert der eingesammelten Preise maximiert, während eine vordefinierte Routenlänge nicht überschritten wird. Jeder Ort darf nur einmalig besucht werden. Für das Orienteering Problem wurden verschiedene Erweiterungen vorgestellt. Beim Generalized Orienteering Problem besitzt jeder Ort Preise verschiedener Kategorien. Typischerweise wird der Grenzwert zusätzlicher Preise in jeder Kategorie als abnehmend angenommen, sodass tendenziell eine Kombination von Orten besucht wird, die eine gleichmäßige Zielerfüllung hinsichtlich der Kategorien gewährleistet. Eine weitere Variante ist das Orienteering Problem with Hotel Selection, bei dem es Orte ohne Preis (Zwischenstopps) gibt, die in regelmäßigen Abständen besucht werden müssen. In dieser Arbeit sollen Lösungsverfahren für das Generalized Orienteering Problem mit Zwischenstopps entwickelt werden. Zur Evaluation der Lösungsverfahren sollten geeignete Benchmarkinstanzen entwickelt oder aus der Literatur adaptiert werden.
MA	Low-carbon cold chain optimisation for food waste reduction and income generation in low-income countries (Collaboration with University of Oxford)	Trotter, P.	+
	The rural electrification rate in sub-Saharan Africa is below 25%. While the literature has strongly focused on pathways towards increasing electricity access in rural households, there are considerable gaps in our understanding how access to reliable electricity can transform productive value chains in rural Africa. A salient example of the socio-economic impact of electricity access are cold chains for perishable goods in low-income countries: By allowing to cool produce, electricity is likely to decrease food waste and increase farmer and fisher incomes. This project aims to design an optimisation model for low-carbon, food cold chains in a rural, low-income setting. Contacts exist to a local entrepreneurial cold chain company in Uganda which is focusing on the fishing industry, and this could serve as a potential case to apply the model. The project is a collaboration between RWTH Aachen’s Chair of Operations Management and the University of Oxford’s Future of Cooling Programme based at the Oxford Martin School. The thesis has to be written in English.
MA	Multikriterielle Optimierung: Gegenüberstellung von Modellierungsansätzen zur nachhaltigen Entscheidungsfindung	Sommer, V.	+
	Die zunehmende Globalisierung bewirkt einen Anstieg der Intensität an Distributionsprozessen weltweit. Im Fokus der Planung dieser Prozesse stehen neben Qualitätssicherstellung der Transporte oftmals kostentechnische Aspekte. Vor dem Hintergrund neuer Anforderungen aus dem Umweltschutz müssen Transporte zudem umweltgerecht durchgeführt werden. In der Planung ist dies zu berücksichtigen. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Masterarbeit in der Entwicklung eines multikriteriellen Modellierungsansatzes für ein Transportnetzwerk. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Modellierung der diametralen Zielsetzungen mithilfe der multikriteriellen Optimierung mit Fokus auf den Bereich des Multi-Objective-Decision Making (MODM).
MA	Socio-technical analysis and evaluation of low-carbon food cold chains (Collaboration with University of Oxford)	Trotter, P.	+
	Cold chains for perishable goods, e.g. for food, provide advantages like decrease of food waste. Despite cold chains being a topic with growing importance in the face of factors such as climate change, increasing international trade streams and population growth in emerging economies, surprisingly little prior work has been done on them as an independent unit of analysis. This project has three main goals. Firstly, a detailed literature review should develop a typology of different types of cold chains, considering both their technical design elements (stationary cooling, mobile cooling, active versus passive cooling approaches) and the respective policy instruments used to govern them. Secondly, based on this typology, different cold chain networks should be evaluated regarding socio-economic criteria like cost, food waste, CO2 emissions etc. to derive insights for their respective optimal use cases. Thirdly, the results from the evaluation should be transformed into policy recommendations how governments can best implement and govern low-carbon cold chains. The project is a collaboration between RWTH Aachen’s Chair of Operations Management and the University of Oxford’s Future of Cooling Programme based at the Oxford Martin School. The thesis has to be written in English.
MA	Time Slot Management für Attended Home Deliveries	Schaap, H.

Die Universität RWTH Aachen benutzt die Simio simulation software unter der Lizenz der Simio LLC (www.simio.com).