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Das OPTSYS Framework - Ein freies Open Source Softwareframework für die kombinatorische Optimierung

Die OPTSYS Framework Optimization Suite ist nicht nur eine Optimierungssoftware, sondern darüber hinaus ein umfangreiches Softwareframework für die kombinatorische Optimierung mit einem besonderen Fokus auf heuristische Lösungsmethoden.

Das Framework versteht sich als Expertensystem zur Abbildung von kombinatorischen Optimierungsproblemen und für die Umsetzung, Anwendung und Evaluierung von zugehörigen Lösungsmethoden.

 

Aufgrund der vielfältigen Funktionen zur Evaluation eignet es sich besonders für Verfahren aus dem Bereich der Metaheuristiken und repräsentiert ein Werkzeug zur strukturierten und systematischen Lösung spezifischer kombinatorischer Problemstellungen. Es orientiert sich an dem dem Workflow zur Problemlösung (siehe Abbildung oben) und stellt für die einzelnen Schritte Rahmenbedingungen, Problemmodelle, Lösungsmethoden und eine Vielzahl an nützlichen Werkzeugen und Funktionen in Form von Plugins oder Bibliotheken zur Verfügung.


Zielgruppen des OPTSYS Frameworks

Die Software eignet sich besonders für Entwickler von Problemmodellen und Lösungsmethoden in Wissenschaft und Praxis, bietet aber ebenso in der universitären Ausbildung eine hilfreiche Unterstützung.

 

BuchDozenten in der universitären Ausbildung. Das Framework kann im Rahmen verschiedener Lehrveranstaltungen zur Darstellung von Anschauungsbeispielen für klassische kombinatorische Problemstellungen und Lösungsverfahren aus den Bereichen Produktion, Logistik und Operations Research verwendet werden. Insbesondere die Problemrepräsentation sowie die Möglichkeit der Durchführung von Live-Optimierungen mit verschiedenen Visualisierungsmöglichkeiten innerhalb der Software helfen dabei, die Studenten für die Problemstellungen und die Funktionsweise verschiedener Verfahren zu sensibilisieren.

 

logistikEntwickler von Problemmodellen und Lösungsmethoden im wissenschaftlichen Bereich. Aufgrund des standardisierten Aufbaus der Problem- und Methoden-Plugins inklusive einheitlicher Datenstrukturen innerhalb des OPTSYS-Frameworks wird der Aufwand für die Neuimplementierung, Überarbeitungen und Erweiterungen deutlich verringert. Außerdem wird dem Entwickler ein standardisierter, aber dennoch flexibler Rahmen vorgegeben, der es ermöglicht, sich bei der Implementierung von spezifischen Problemstellungen und Lösungsmethoden auf das Wesentliche zu konzentrieren. Darüber hinaus unterstützt das Framework die wissenschaftliche Arbeit besonders bei der Durchführung von Evaluationen bzgl. des Verhaltens von metaheuristischen Optimierungsverfahren und bietet beispielsweise die Funktionalität für automatisierte Parametertests und zugehörige Methoden zu deren Auswertung.
    


schraubenschluesselPraxisprojekte im Bereich Operations Research. Durch den plugin-basierten Aufbau des Frameworks ist es flexibel anpass- und erweiterbar. Dadurch können unternehmens- bzw. problem- und methodenspezifische Anforderungen und Gegebenheiten mit relativ geringem Aufwand umgesetzt werden. Für den Entwickler entsteht bei der Umsetzung der spezifischen Problemmodelle und Lösungsmethoden wenig Overhead, weil er seine Arbeiten auf den wesentlichen Kern beschränken kann. Zudem stehen eine Stapelverarbeitung von Aufgaben zur Lösung mehrerer Problemstellungen mit systematisch variierbaren Konfigurationen und Einstellungen (Batch-Jobs) sowie die statistische Auswertung der erzielten Ergebnisse als Standardfunktionen zur Verfügung.
 

Lizenzen und Verfügbarkeit

Das OPTSYS Framework steht unter der MIT-Lizenz und kann von jedem frei bezogen und beliebig unter Einhaltung der Lizenzbestimmungen verwendet und weiterentwickelt werden.

 

Literatur

Die in der Software umgesetzten Kerngedanken und –funktionalitäten wurden bereits im Rahmen mehrerer wissenschaftlicher Beiträge vorgestellt und diskutiert. Sollten Sie sich für weiterführende Informationen interessieren, schlagen wir die Lektüre folgender Fachbeiträge vor:

  • Käschel, J.; Häckel, S.; Lemke, S.; Keidel, J.; Wegner, M.: Ein metaheuristisches Optimierungsframework zur Lösung kombinatorischer Problemstellungen aus Produktion und Logistik (clone). In: Tagungsband der 14. TBI 2011 - Nachhaltigkeit in Fabrikplanung und Fabrikbetrieb, 24.11.2011, Chemnitz. Hrsg: Müller, E.; Spanner-Ulmer, B., Chemnitz, 2011.
  • Käschel, J.; Häckel, S.; Lemke, S.: A PLUGIN BASED SOFTWARE FRAMEWORK FOR COMBINATORIAL OPTIMIZATION, Deutsch-Russischer Logistik Workshop (DR-LOG) 2012, St. Petersburg.
Wednesday the 30th.
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