Constraint Programming im Health Care

Diplomarbeit, Masterarbeit, Studentische Abschlussarbeit

Themen-Schwerpunkt: Gesundheitswesen, Logistik und Supply-Chain-Optimierung, Medizinische Informationstechnik, Produktion und Logistik, Wissen und Informationsdienste
Studiengänge: Informationswirtschaft, Wirtschaftsingenieurwesen, Wirtschaftsmathematik

Umfeld

Optimierungsprobleme im Health Care Bereich sind oft mit einer Vielzahl an Restriktionen verbunden, um beispielsweise gesetzliche Vorgaben zu Arbeits- und Ruhezeiten, aber auch Wünsche von Patienten und Mitarbeitern zu berücksichtigen. Constraint Programming (CP) ermöglicht es, viele dieser Rahmenbedingungen flexibel zu modellieren und, verbunden mit anderen Verfahren wie Column Generation und lokalen Suchverfahren, effizient zu lösen. Ziel dieser Abschlussarbeit ist es, CP-basierte Verfahren zu implementieren und hinsichtlich der Qualität und Robustheit der Lösungen zu evaluieren. 

Aufgaben

In dieser Arbeit sollen mögliche CP-basierte Lösungsverfahren für ausgewählte Probleme aus dem Bereich Health Care Logistics behandelt werden. Mögliche Anwendungsgebiete sind dabei die Erstellung von Dienstplänen im Krankenhaus oder die Dienst- und Tourenplanung für ambulante Pflegedienste. Dabei kann auf Ansätzen aus der Literatur sowie auf einem am FZI entwickelten CP-Framework für die Tourenplanung aufgebaut werden.

Schwerpunkte der Arbeit sind:

  • Literaturrecherche zur Identifikation möglicher Modellierungs- und Lösungsverfahren
  • Die Definition geeigneter CP-basierter Modellierungsansätze für zentrale Restriktionen im Health Care Management, beispielsweise zur Abbildung von Ruhezeiten, Schichtplänen und Qualifikationen der Mitarbeiter
  • Implementierung geeigneter Propagationsalgorithmen
  • Integration von CP und anderen Verfahren aus der mathematischen Optimierung aufbauend auf Vorarbeiten am Institut und aus der Literatur
  • Evaluation der entwickelten Verfahren anhand von Benchmark-Instanzen aus der Literatur

Wir bieten

  • ein interdisziplinäres Arbeitsumfeld mit Partnern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Anwendern
  • eine angenehme Arbeitsatmosphäre
  • konstruktive Zusammenarbeit und eine intensive begleitende Betreuung

Wir erwarten

  • Erfahrungen mit oder Interesse an mathematischer Optimierung
  • nicht erforderlich sind Vorkenntnisse im Constraint Programming
  • Programmierkenntnisse (Java / C++)
  • Freude am selbständigen Denken und Arbeiten

Ihre Bewerbung

  • kurzes Motivationsschreiben mit Angaben der Interessen und relevanter Erfahrung
  • aktueller Notenauszug
  • tabellarischer Lebenslauf

Weitere Informationen

  • Start: ab sofort
  • Betreuendes Institut am KIT: Institut für Operations Research (IOR), Prof. Stefan Nickel