Wenn es ums Packen geht, sind Mainzer Wissenschaftler unschlagbar
09.12.2009
Das Time Magazine hat einen Computer-Algorithmus für die Optimierung von Packproblemen als eine der 50 wichtigsten Erfindungen des Jahres 2009 bezeichnet. Der Algorithmus wurde an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) von PD Dr. Johannes Josef Schneider, Prof. Dr. Elmar Schömer und André Müller entwickelt und löst die Aufgabe, wie man mehrere, unterschiedlich große Scheiben so in einem Kreis anordnen kann, dass sie möglichst wenig Platz brauchen. Johannes Schneider konnte mit seiner Lösung alle Weltrekorde, die bei einem internationalen Wettbewerb zu diesem Problem aufgestellt wurden, einstellen oder sogar übertreffen: "Dabei ist unser Algorithmus nicht nur für das Kreisscheiben-Problem bestens geeignet, sondern er löst auch jegliches andere Packproblem und lässt sich zudem auf Fragestellungen aus der Tourenplanung, der Produktionsplanung oder der Personaleinsatzplanung anwenden."
Praktische Anwendungen des Optimierungsalgorithmus gibt es vielfach in der Automobilindustrie: Mithilfe des Computers kann beispielsweise für die Endmontage ermittelt werden, in welcher Reihenfolge die einzelnen vorgefertigten Karosserien aufs Fließband gebracht werden müssen, um möglichst kostengünstig zu produzieren. Derzeit untersucht die Gruppe für einen großen deutschen Automobilhersteller, wie man das Volumen eines Kofferraums am besten ausnutzen kann. Aber auch für Transportunternehmen und in der Logistik können Optimierungsalgorithmen wichtig sein. "Wir waren sehr überrascht und freuen uns, dass unser Pack-Algorithmus von dem US-Nachrichtenmagazin Time auf die Liste der 50 besten Erfindungen dieses Jahres gewählt wurde", erklärt Schneider zu der besonderen Auszeichnung.
Das beste Lösungsverfahren finden die Mainzer Wissenschaftler, indem sie sich durch Annäherung an die Lösung herantasten. Dazu werden mit Monte-Carlo-Simulationen zufällige Ereignisse am Computer simuliert. "Das geht wie im Casino, wo zufällig die Zahl zwölf am Roulette-Tisch fällt, so erzeugt der Computer zufällig eine Anordnung", erläutert Schneider. Im Beispiel mit den Kreisscheiben versetzt der Rechner dann eine der Scheiben irgendwo hin und vergleicht diese neue Lösung mit der vorherigen. Diese Veränderung wird rückgängig gemacht, wenn das Ausmaß der Verschlechterung zu groß ist, ansonsten bleibt es bei der neuen Lösung. "Auf diese Weise verändert man die Anordnung der Kreisscheiben Schritt um Schritt, so lange, bis das Endergebnis vorliegt."