System Dynamics & Optimierung

In vielen der heutigen wirtschaftlichen Systeme dieser Welt ist das Bewusstsein für Nachhaltigkeit noch zu gering ausgeprägt. Um unseren Planeten Erde für diese und künftige Generationen zu bewahren, ist es wichtig, endliche und regenerative Ressourcen sowie die menschliche Arbeitskraft in einer sinnvollen und nachhaltigen Art und Weise zu nutzen. Im Sonderforschungsbereich SFB-1026 arbeiten Wissenschaftler aus der Fertigungstechnik und Umwelttechnologie zusammen mit Ökonomen und Mathematikern an der Frage, wie die  Produktion und Wirtschaft nachhaltig gestaltet werden können. Ziel ist es, anhand neuer virtueller und realer Produktionsprozesse die Überlegenheit der nachhaltigen über die herkömmlichen, verbrauchsbasierten Methoden zu demonstrieren.

Im Teilprojekt A6 - "Optimierung und System Dynamics" betrachten wir den Übergang von heute dominanten, konsumorientierten wirtschaftlichen Systemen in nachhaltige. Dies führt zu mathematischen Modellen, die als kontinuierliche, deterministische dynamische Systeme bezeichnet werden. Sie werden typischerweise durch gewöhnlichen Differentialgleichungen. Sie beschreiben, wie sich ein System, ausgehend von einem gegebenen Anfangszustand, innerhalb eines bestimmten Zeitraums verhält. Im Rahmen des SFB entwickeln wir Modelle mit den Wissenschaftlern von den anderen beteiligten Institutionen, die den Übergang von nicht-nachhaltigen zu einer nachhaltigen Produktion beschreiben. Diese Modelle enthalten eine Reihe von Parametern, die Repräsentanten in der realen Welt haben (z.B. Preise, Steuern oder Anreize). Um die bestmögliche Einstellung derartiger Stellgrößen im Hinblick auf die Entwicklung ausgewählter Nachhaltigkeitsindikatoren zu erhalten, werden Methoden der nicht-linearen und gemischt-ganzzahligen Optimierung angewendet.

Weitere Informationen finden sich auf der SFB-1026 Webseite .

Partner

  • Zuse Institut Berlin

Finanzierung

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Sonderforschungsbereich SFB-1026.

Vorträge

  1. Optimizing Discrete and Continuous Problems Over Time, Magdeburg Lectures on Optimization and Control (MALOC), Magdeburg, 14.11.2013.
  2. Optimizing Discrete and Continuous Problems Over Time, Discrete Optimization Seminar, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia, USA, 2.8.2013.
  3. A Global Approach to the Optimal Control of System Dynamics Models, 31st International Conference on System Dynamics, Cambrige, Massachusetts, USA, 23.7.2013.

Veröffentlichungen

  1. Ingmar Vierhaus, Armin Fügenschuh, Robert L. Gottwald, Stefan N. Grösser, Modern Nonlinear Optimization Techniques for an Optimal Control of System Dynamics Models , ZIB Technical Report ZR-14-08, 2014.
  2. Armin Fügenschuh, Stefan N. Grösser, Ingmar Vierhaus, A Global Approach to the Control of an Industry Structure System Dynamics Model , ZIB Technical Report ZR-13-67, 2013.
  3. Armin Fügenschuh, Ingmar Vierhaus, System Dynamic Optimization in the Sustainability Assessment of a World-Model , Proceedings of the 11th Global Conference on Sustainable Manufacturing, Universitätsverlag der TU Berlin, pp. 582-587, 2013. (Auch verfügbar als ZIB Technical Report ZR-13-23 , 2013.)
  4. Achim Brose, Armin Fügenschuh, Pia Gausemeier, Ingmar Vierhaus, Günther Seliger, A System Dynamic Enhancement for the Scenario Technique , Proceedings of the 11th Global Conference on Sustainable Manufacturing, Universitätsverlag der TU Berlin, pp. 613-618, 2013. (Auch verfügbar als ZIB Technical Report ZR-13-24 , 2013.)
  5. René Scheumann, Ingmar Vierhaus, Ya-Ju Chang, Armin Fügenschuh, Matthias Finkbeiner, Identification of trade-offs for sustainable manufacturing of a Bamboo Bike by System Dynamics, Proceedings of the 27th Conference on Environmental Informatics - Informatics for Environmental Protection, Sustainable Development and Risk Management, Shaker Verlag Aachen, pp. 523 - 531, 2013. (Auch verfügbar als ZIB Technical Report ZR-13-32 , 2013.)
  6. Armin Fügenschuh, Ingmar Vierhaus, A Global Approach to the Optimal Control of System Dynamics Models , Proceedings of the 31st International Conference of the System Dynamics Society, Cambridge, Massachusetts, USA, July 21-25, 2013. (Auch verfügbar als ZIB Technical Report ZR-13-28 , 2013.)
  7. René Scheumann, Armin Fügenschuh, Sebastian Schenker, Ingmar Vierhaus, Ralf Borndörfer, Matthias Finkbeiner, Global Manufacturing: How to Use Mathematical Optimisation Methods to Transform to Sustainable Value Creation, Proceedings of the 10th Global Conference on Sustainable Manufacturing (GCSM2012), pp. 538 - 545, 2012. (Auch verfügbar als ZIB Technical Report ZR-12-28 , 2012.)

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