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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/MA	(Paid: in cooperation with Air Liquide) Analysing/Optimizing a hydrogen production and distribution system in Germany	Abdelshafy, A.
BA/MA	Hidden Champions: Ein Literaturüberblick über vergessene Optimierungsprobleme	Stadnichuk, V.	+
	In der modernen Literatur gibt es viele Optimierungsprobleme, welche zwar ausführlich in theoretischen Artikeln analysiert werden, jedoch kaum auf "realle" Praxisprobleme Anwendung finden. Beispiele dafür sind das Multicommodity Flow Problem oder Bin Packing with Conflicts. Dieses Thema ist als eine Serie von Bachelorarbeiten angedacht, wobei jede Abschlussarbeit sich ausführlich mit einem Optimierungsproblem beschäftigt. Ziel dabei ist neben der präzisen Einordnung in die Literatur auch die Identifizierung möglicher Anwendungsfälle und/oder Limitationen für das betrachtete Optimierungsproblem. Gegebenenfalls kann es sich auch anbieten einige der Algorithmen aus der Literatur zu implementieren und diese zu vergleichen. Das Thema kann auf Wunsch auch als Masterarbeit vergeben werden.
BA/MA	Modellierung der Wertschöpfungsketten von Bioabfällen/Biomassen, die für die Herstellung von Biokohle relevant sind, in Deutschland/Europa (Deutschland BA, Europa MA)	Kern, J.	+
	Biokohle als Bodenaufbesserung wird immer populärer, da die Biokohle als Ergänzungsmittel zum Düngen viele verschiedenen Bodeneigenschaften verbessern kann. Jedoch werden für die Herstellung von 1t Biokohle ungefähr 3-5t Biomasse benötigt, abhängig von der Art der Biomasse und den Prozessbedingungen während der Herstellung (Pyrolyse). Die Biokohle steht daher in Konkurrenz zu anderen Verwendungen der Bioabfällen/Biomasse, zum Beispiel der energetischen Nutzung zur Herstellung von Strom, Gas oder weiteren Kraftstoffen oder auch Futtermitteln für Tiere. Ziel dieser Arbeit ist es, die Biomassenstoffströme in Deutschland/Europe abzubilden und die Wertschöpfungsketten zu modellieren. Zu verwendende Methodiken: GIS, Flussdiagramm (Sankey-Diagramm)
BA/MA	Modelling/Analysing steel production and waste streams in North Rhine-Westphalia	Abdelshafy, A.
MA	(Paid: in cooperation with Infineon) Global supply chain and lifecycle of semiconductors	Abdelshafy, A.
MA	Actor Modelling eines CCS-Netzwerks	Bogs, S.	+
	Die CCS-Technologie (Carbon Capture and Storage) könnte ein wichtiges Instrument im Kampf gegen den Klimawandel sein. Dabei werden Kohlendioxidemissionen aus industriellen Prozessen, wie der Zement- oder Stahlproduktion, abgeschieden und unterirdisch oder in anderen langfristigen Lagerstätten gespeichert. Der Transport des CO2 von den Industrieanlagen zu den Speicherstätten wird wahrscheinlich über ein Pipelinenetz erfolgen. Der Bau der CO2-Pipelines wird wahrscheinlich eine gemeinsame Anstrengung der verschiedenen Interessengruppen auf der Grundlage von Vorschriften, Strategien und wirtschaftlichen Werten sein. Die Kosten für ein Pipelinenetz sind für einen einzelnen Akteur wahrscheinlich zu hoch, um sie zu rechtfertigen. Mit Hilfe von Actor Modelling können verschiedene Verhaltensweisen der beteiligten Parteien und die möglichen Ergebnisse simuliert werden. HINWEIS: Das Schreiben dieser Arbeit erfordert ein erhebliches Maß an Programmierkenntnissen!
MA	Analyse des Potentials der Herstellung von Miscanthus als Biomassequelle für die Biokohleproduktion in Europa/der Welt (MA)	Kern, J.	+
	Miscanthus ist eine in Europa nicht heimische Kultur, welche allerdings seit den 1980er Jahren mehr und mehr als nachwachsender Rohstoff eingesetzt wird. In der Zukunft wird Miscanthus als nachwachsender Rohstoff immer mehr Wichtigkeit zugeordnet, da es als besonders dürreresistent gilt und daher auch gegen Veränderungen aufgrund des Klimawandels standhalten kann. Miscanthus wird heute vor allem für die Herstellung von Strom und Wärme verwendet, aber auch als organischer Dünger oder als Baumaterial. Eine weitere Verwendung von Miscanthus kann die Herstellung von Biokohle als Ergänzungsmittel zum Düngen sein. Ziel dieser Arbeit ist es, das europa- bzw. weltweite Potential zur Herstellung von Miscanthus zu untersuchen. Welches ökonomische Potential ergibt sicht daraus? Dazu müssen die Eigenschaften, die das Wachsum von Miscanthus begünstigen, herausgearbeitet und mit einem europa- bzw. weltweitem Ausblick untersucht werden. Zu verwendende Methodiken: GIS, Economic assessment
MA	Das Hazmat Transportation Problem mit Unsicherheiten	Stadnichuk, V.	+
	Das Hazmat Transportation Problem (HTP) ist ein wohlbekanntes Optimierungsproblem aus der Literatur. Hierbei will eine Stadtautoritäten gewisse Straßenabschnitte in der Innenstadt für den Gefahrguttransport verbieten, um das Risiko im Falle eines Unfalls für die Anwohner zu minimieren. Dabei muss jedoch bedacht werden, dass die LKW Fahrer der Gefahrguttransporter die vom Navigationssystem vorgeschlagene kürzeste Route benutzen, was im Fall von unüberlegten Verboten dazu führen kann, dass andere Streckenabschnitte überlastet werden und somit ein höheres Gesamtrisiko für die Bevölkerung resultiert. Gleichzeitig müssen die Verbote so getätigt werden, dass immer noch alle Gefahrgüter von ihrem Startpunkt zu ihrem Zielort transportiert werden können. In den meisten wissenschaftlichen Artikeln zum HTP wird davon ausgegangen, dass die Anzahl der LKWs mitsamt der Start- und Zielorte bekannt sind. In der Praxis sind jedoch auch Szenarien denkbar, wo nur Schätzwerte oder Prognosen für diese Informationen vorliegen. Ziel dieser Abschlussarbeit ist es also eine Literanalyse durchzuführen, inwieweit Unsicherheiten für das HTP bereits in der Literatur untersucht wurden und bei Bedarf ein eigenes Optimierungsmodel aufzustellen, um das Hazmat Transportation Problem mit Unsicherheiten zu lösen.
MA	Designing a logistics system for collecting, transporting and storing biomass in NRW	Abdelshafy, A.
MA	Designing/Analysing circular economy models for construction sector in NRW	Abdelshafy, A.
MA	Evaluating the Reason of Social/Economic/Environmental Sustainability Failure in Supply Chains	Hendiani, S.	+
	Social, economic, and environmental sustainability failures in supply chains can be attributed to various factors. One key reason is the pursuit of short-term financial gains at the expense of broader sustainability considerations. Companies often prioritize cost reduction and operational efficiency, neglecting the social and environmental impacts of their supply chain activities. Lack of awareness and understanding of sustainable practices, inadequate supplier monitoring, and weak regulatory frameworks can also contribute to sustainability failures. In addition, global supply chains with complex networks and extended value chains make it challenging to trace and address sustainability issues effectively. Insufficient collaboration and communication among stakeholders, including suppliers, manufacturers, distributors, and customers, can hinder the implementation of sustainable practices. Ultimately, addressing sustainability failures in supply chains requires a holistic approach that involves integrating sustainability into corporate strategies, promoting transparency and accountability, and fostering collaboration across the entire supply chain ecosystem. MCDM can help address social, economic, and environmental sustainability failures in supply chains by providing a structured framework for decision-making. It enables the inclusion and evaluation of sustainability criteria alongside other factors, such as cost and efficiency
MA	Investigating Potentials of Biomass Carbon Removal and Storage for Reaching Climate Neutrality	Rütt, J.	+
	Climate change is one of the biggest challenges humankind faces. For reaching the European climate neutrality (net-zero) goal by 2050, mitigating greenhouse gas emissions of the different economic activities (e.g. industry, energy, and transport) is crucial. However, no matter how ambitious reduction efforts in these sectors are, emissions can never be reduced to zero. To close this gap and enable reaching the net-zero goal, carbon capture and storage (CCS) is a crucial technological option. Particularly biomass carbon removal and storage (BiCRS) can offer cost-effective emission reductions. Yet, the economic and environmental potentials for biogenic BICRS remain underexplored. Detecting BiCRS' potential benefits, risks and trade-offs is crucial to enable informed choices of decision-makers and practitioners. The thesis analyses could include for instance (1) comparative environmental and/or economic assessment of different CCS technologies (BiCRS, Direct Air CCS) (2) resource potential analysis for BiCRS in NRW/Germany/Europe and assessment of economic/environmental implications. Potential methods: Life Cycle Assessment, Techno-economic Assessment, GIS, Material Flow Analysis, Language: English or German
MA	Investigating the environmental impact and material intensity of cement products in NRW	Abdelshafy, A.
MA	Ist High-Tech synthetisches Papier umweltfreundlich?	Walther, G.	+
	In 1969, two Japanese companies, Mitsubishi Chemical Corporation and Oji Paper Co. Ltd., had a shared vision of generating and producing paper entirely out of synthetic raw materials. Using synthetic polymers, they developed papers which are unparalleled for their combination of superior functionality and unique aesthetic appeal. Today the joint-venture business – the YUPO Corporation – ranks among the global market leaders with a product range of more than 50 synthetic papers and annual production capacity of more than 40.000 tons. YUPO paper is 100% recyclable, waterproof, tree-free synthetic paper with attributes and properties that make it the perfect solution for a variety of marketing, design, packaging, and labeling needs. These characteristics make this product environmentally friendly, but only under certain circumstances. Recycling and repurposing, eliminating waste and toxins from the manufacturing process and using revolutionary environmentally sound materials are just a few examples of how YUPO fosters resource saving and reduction of environmental impacts. But plastic has obtained a bad reputation in the last decade. Accordingly, we need science-based evidence whether synthetic paper is an environmentally sound solution for the above-mentioned aims. The results will help decision makers to find environmental improvement options. Master student will get an insight of everyday life of a worldwide top 10 chemical company and learn what decision makers are interested in and how to translate science to sustainable business. The following tasks have to be fulfilled during this master thesis: • Motivation, research challenge and target of the thesis • Literature research regarding production processes of different papers, critical evaluation of state of information (data quality, availability) • Development of an own data inventory together with Tokyo HQ • Model the production system in GaBi software • Scenarios and sensitivity analyses, and robustness check of the model • Evaluation of the environmental impacts, hot-spot analysis, contribution of different system elements • Summary and Outlook
MA	LCA/MCDA/Sozio-ökonomische Bewertung für verschiedene Bioabfall-/Biomasseverwendungen in Deutschland (MA)	Kern, J.	+
	Biokohle als Bodenaufbesserung wird immer populärer, da die Biokohle als Ergänzungsmittel zum Düngen viele verschiedenen Bodeneigenschaften verbessern kann. Neben der Steigerung von Ernteerträgen ist ein weiterer Vorteil von Biokohle als Bodenaufbesserer, dass der Kohlenstoff über mehrere Jahrhunderte im Boden gespeichert wird und somit als CO2-Senke gilt. Jedoch ist die Herstellung von Biokohle nicht die einzige Möglichkeit der Verwendung von Bioabfällen/Biomasse, welche zur Verfügung stehen. Biomasse wird in Deutschland heute ebenfalls für die Herstellung von Energie (Strom, Gas oder alternative Kraftstoffe) oder Tierfutter verwendet. Die verschiedenen Arten der Biomassenverwendung stehen daher in unterschiedlichen Ausmaßen aus ökonomischer, ökologischer oder auch sozialer Perspektive in Konkurrenz zueinander. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Ansatz zu entwickeln, um diese verschiedenen Verwendungen der Biomassen vergleichbar zu machen und das ökonomische, ökologische und soziale Potential dieser verschiedenen Wertschöpfungsketten zu untersuchen. Zu verwendende Methodiken: LCA, MCDA, Socio-economic assessment
MA	Multi-criteria decision-making for evaluating sustainability in bio-hybrid fuel supply chains under uncertain conditions	Hendiani, S.
MA	Obere und untere Schranken für das Electric Vehicle Scheduling Problem	Stadnichuk, V.	+
	Viele Busoperatoren stellen aktuell ihre Dieselbusflotte auf nachhaltigere Elektrobusse (E-Busse) um. Diese Transformation erhöht jedoch die Komplexität der strategischen und operativen Planungsaufgaben, da E-Busse unter anderem über eine hohe Nachladezeit verfügen. In der Literatur ist dieses neue Optimierungsproblem als das Electric Vehicle Scheduling Problem (E-VSP) bekannt. Hierbei ist eine Flotte von E-Bussen und eine Liste von Fahrten, die im Tagesverlauf abgefahren werden müssen, gegeben und das Ziel besteht darin, die kostenoptimale Zuordnung von E-Bus zu Fahrt zu finden. In einer vorausgegangenen Masterarbeit wurde bereits ein Lösungsalgorithmus für das EVSP entwickelt. Der Fokus lag jedoch auf der Bestimmung der optimalen Anzahl der benötigten E-Busse. Ziel dieser Abschlussarbeit ist es nun den existierenden Algorithmus um weitere Aspekte aus der Praxis, z.B. operative Kosten per Wegstecke oder Nachladezeiten, zu erweitern. Anschließend soll der Lösungsansatz im Rahmen einer größeren Case Study auf seine Praxistauglichkeit validiert werden. Für diese Abschlusarbeit werden gute Kenntnisse in Operations Research und in der Programmiersprache Python benötigt.
MA	Optimierungsbasierte Analyse der Umnutzung von Erdgaspipelines für den Wasserstofftransport	Bogs, S.	+
	Diese Masterarbeit zielt darauf ab, das bestehende mathematische Optimierungsmodell, das von unserer Forschungsgruppe entwickelt wurde, zu nutzen und zu erweitern, um die Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Umwidmung von Erdgaspipelines für den Wasserstofftransport systematisch zu analysieren. Die Studie soll sich auf zwei Hauptunsicherheiten konzentrieren: Die Verfügbarkeit der Gaspipeline: Integration des bestehenden mathematischen Optimierungsmodells mit Daten- und Szenarioanalysen, um die Verfügbarkeit von Erdgaspipelines auf der Grundlage sich ändernder Energiebedarfs- und Versorgungsbedingungen zu bewerten. Erweitern Sie das Modell, um Variablen im Zusammenhang mit der Stilllegung oder reduzierten Nutzung von Erdgaspipelines einzubeziehen, und bewerten Sie die wirtschaftlichen Auswirkungen der Umnutzung dieser Pipelines für den Wasserstofftransport. Wasserstoffnachfrage für den Pipelinetransport: Erweiterung des Optimierungsmodells, um dynamische Veränderungen der Wasserstoffnachfrage in verschiedenen Sektoren und Regionen zu berücksichtigen. Einbeziehung technischer Beschränkungen und Anforderungen für den Wasserstofftransport in das Modell. Entwicklung einer Kosten-Nutzen-Analyse innerhalb des Optimierungsmodells, um die wirtschaftliche Tragfähigkeit der Umnutzung von Gaspipelines für den Wasserstofftransport zu bewerten.
MA	Optimizing Renewable Fuel Imports into the EU	Zardoshti, M.	+
	Climate neutrality by 2050 is a challenging goal for the European Union. This transition is costly and complex, requiring substantial investment in renewables, focused R&D, and supportive policies. In addition, several constraints limit domestic renewable fuel production in the EU, including renewable resource potential, the cost of resource utilization and producing renewable fuels, and regulatory limitations. As a result, importing renewable fuels from other countries and regions becomes an attractive option. As the EU seeks to diversify its energy portfolio, achieve its environmental goals, and ensure energy security, regions with excess renewable resources can serve as important partners. It is therefore of paramount importance to policymakers, industry stakeholders, and environmental advocates to understand how the EU can optimize its renewable fuel imports. Against this background, the objective of this master thesis is to assess the import potential of various renewable fuels into the EU. Initially, the research will map the potential and availability of renewable resources in different regions, such as the abundant solar power in the MENA region or the wind energy potential in Patagonia. Furthermore, the study will analyze the demand dynamics for renewable fuels (such as Fischer-Tropsch liquids, e-ammonia, e-methane, and hydrogen) within the EU, based on current consumption patterns and projected future needs. Having gained these insights, the thesis will focus on one of the following options: - A qualitative deep dive into data, availabilities, literature, and roadmaps - Utilization of machine learning techniques to derive insightful information on the potential of various renewable fuels in different regions. - A focus on mathematical optimization models to establish efficient and sustainable supply chain configurations for trading renewable fuels.
MA	Regionale Transformation zur Klimaneutralität – Konzeption und Planung von Klimaneutralitätsszenarien am Beispiel einer Region in Nordrhein-Westfalen	Walther, G.	+
	Die Transformation zur Klimaneutralität stellt für Deutschland die größte Herausforderung der letzten Jahrzehnte dar. Die politischen Ziele hierfür sind vorgegeben und geeignete Technologien mit einem ausreichenden Technology-Readiness-Level (TRL) vorhanden. Notwendig ist nun aber die konkrete Umsetzung, d.h. die Entwicklung konkreter Konzepte zur Klimaneutralität auf regionaler Ebene. Hierbei gilt es zunächst, die regionalen Rahmenbedingungen zu analysieren, zum Beispiel die Potenziale erneuerbarer Energien sowie aktuelle CO2-Quellen und vorhandene bzw. erweiterbare (Pipeline-)Infrastrukturen. Darauf aufbauen müssen für energiebedingte CO2-Quellen geeignete Minderungsmaßnahmen bzw. für prozessbedingte CO2-Emissionen geeignete Maßnahmen zur Abscheidung und Nutzung bzw. Speicherung (CCU/CCS) erarbeitet werden. Diese sind in eine geeignete Logistik und Infrastruktur (CO2-Pipelines, H2-Pipelines) einzubinden. Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel dieser Masterarbeit in der Entwicklung eines Konzepts zur Klimaneutralität für eine konkrete Region in Nordrhein-Westfalen. Hierbei erfolgt die Analyse und Bewertung der erneuerbaren Energiepotenziale der Region sowie die Entwicklung und kapazitative Auslegung konkreter Minderungs- und CCU/CCS-Maßnahmen für die regionalen Punktquellen. Die Konzepte und Szenarien werden im Dialog mit den Entscheidungsträgern vor Ort entwickelt. Auf Basis dieser Analysen werden Aussagen zum Einsatz von Technologien für die Nutzung erneuerbarer Energien, zur Minderung von CO2-Emmissionen mit entsprechenden Kapazitäten sowie zu potenziellen H2-/CO2-Infrastrukturen für die betreffende Region erarbeitet und Strategien für die Transformation zur Klimaneutralität für die Region und für die optimale Auslegung von Klimaschutzmaßnehmen abgeleitet. Für die Abschlussarbeit können bestehende Daten von und Kontakte zu den Kommunen und Industriepartnern der Regionen genutzt werden. Die Ergebnisse werden in Kooperation mit dem Verein deutscher Zementwerke (VDZ) erarbeitet und mit den Vertretern des VDZ sowie mit den Entscheidungsträgern vor Ort diskutiert und reflektiert. Im Rahmen der Abschlussarbeit sind somit folgende Arbeitspunkte zu behandeln: • Motivation des Themas, Problemstellung und Zielsetzung • Analyse der regionalen Rahmenbedingungen: Potenzial erneuerbarer Energien, aktuelle energiebedingte und prozessbedingte CO2-Quellen • Analyse, Bewertung und Auslegung von Technologien zur Minderung der regionalen CO2-Emissionen • Entwicklung eines konkreten regionalen Transformationskonzeptes zur Klimaneutralität unter Berücksichtigung von erneuerbaren Energien, Minderungs- und CCU/CCS-Technologien sowie der hierfür erforderlichen Infrastrukturen • Iterative Erarbeitung und Diskussion des Konzeptes mit den Entscheidungsträgern vor Ort • Zusammenfassung, Ausblick und Schlussfolgerung
MA	Resilient Supplier Selection: an integrated MCDM approach	Hendiani, S.	+
	Resilient supplier selection is a critical facet of modern supply chain management, and an integrated Multiple Criteria Decision Making (MCDM) approach is proving to be an invaluable tool in this context. This approach combines various decision criteria and methods to effectively evaluate and select suppliers who can withstand and adapt to the dynamic challenges of today's business environment. By considering multiple resilience factors, an integrated MCDM approach allows organizations to not only optimize their supplier selection process but also enhance their ability to respond to disruptions and uncertainties. This strategic approach is a cornerstone of resilient supply chain practices, ensuring that businesses can thrive in an ever-changing marketplace while minimizing risks and maximizing opportunities. The thesis begins by defining resilient suppliers, then examines industry/supply chain resilience measures. It concludes by developing an evaluation method that integrates these criteria. The research can draw from academic literature, industry reports, and interviews to provide a comprehensive understanding of resilient supplier selection.
MA	Success factors and challenges of Product Carbon Footprint calculation including Scope 1, 2 & 3 emissions	Adam, K.	+
	What cannot be measured, cannot be minimized – in order to meet sustainability goals, set by the European Green Deal and Paris Agreement, companies need to calculate their carbon emissions. Product Carbon Footprint calculations offer great potentials but suffer from missing standards, lack of abilities and know-how as well as effort needed to set up the systems. More and more software companies offer expensive tools to get calculations done. Yet, it is not researched what exactly the main challenges are, where they occur and how-to success with this LCA analysis. • How does a PCF theoretically need to be calculated? • Which rules do companies need to follow? • What kind of emissions need to be included? • Which challenges come with PCF calculations? The main focus of the thesis will be to find out what needs to be done in order to calculate a product carbon footprint. PCF calculation will be compared to other LCA approaches, company carbon footprint calculation and ISO and GHG standards. After having reviewed the literature and compared the approaches, a business case will be obtained in order to link the analysis to practical implications. Subsequently, transferability to other industries and branches should be discussed. Die Arbeit wird in Kooperation mit Circular Tree erstellt, nähere Auskünfte erteilt Kathrin Adam (kathrin@circulartree.com).
MA	Systematische Erstellung von Pipeline Layout Scenarios	Bogs, S. Stadnichuk, V.	+
	Viele Algorithmen und Modelle erstellen Pipeline-Layouts. Diese haben jedoch oft ein einziges Ergebnis, das aus systemischer Sicht (Gesamtkosten) optimal sein mag, aber nicht für die verschiedenen Stakeholder. So haben z. B. Kunden, Pipelinebetreiber und lokale Regierungen ihre eigenen Ziele. Ein Kunde würde eine kurze Verbindung zum nächsten Hafen wünschen, während der Betreiber Größenvorteile nutzen und die Konstruktion zur Maximierung seines Gewinns einsetzen möchte. Staaten oder Regionen würden in die Planung mit einbezogen werden wollen, um die lokale Industrie zu schützen, auch wenn dies für den Betreiber nicht profitabel ist, usw. Die Berücksichtigung all dieser widersprüchlichen Interessen in einem einzigen Modell ist jedoch unrealistisch, wenn man die ohnehin schon hohe Komplexität der Pipelineplanung bedenkt. Die Eingabe von z.B. 100 Szenarien als diskrete Möglichkeiten in ein neues Optimierungsmodell würde dies abstrahieren und eine breite Analyse der Interessen der Beteiligten ermöglichen. Ziel dieser Masterarbeit ist es daher, systematisch eine große Menge an möglichen Layouts zu generieren. Mögliche Ansätze dazu sind: - Identifizierung von Gemeinsamkeiten zwischen Szenarien, die von verschiedenen Algorithmen abgeleitet wurden. - Heuristische Generierung neuer Layouts durch Kombination mehrerer Optionen. - Erweiterung bestehender Modelle um Multi Objectives. - Verwendung generativer KI-Modelle.
MA	Techno-economic analysis of different bio-based products	Abdelshafy, A.

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