Natürliches Gas ist eine der wichtigsten Energiequellen in Deutschland und Europa. Politische Regulierungen haben in den letzten Jahren zu einer strikten Trennung von Gashandel und Gastransport geführt, wodurch dem Gastransport und der Gasverteilung zentrale Rollen in der Energiepolitik zufallen. Diese neu enstandenen politischen Bedingungen beeinflussen die technischen Prozesse des Gastransports in einer Weise, dass sie die Komplexität der Planung und des Betriebs von Gasnetzwerken noch verschärfen.

Dies ist ein gemeinsames Projekt mit:

• Humboldt-Universität zu Berlin
• Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik

Im mathematischen Sinne stellt die Kombination von diskreten Entscheidungen über die Konfiguration eines Gastransportnetzwerks, die nichtlinearen Gleichungen zur Beschreibung der Physik von Gas, die neu auferlegten Deregularsierungsregeln und die Unsicherheiten in Nachfrage und Angebot ein großes und sehr komplexes stochastisches gemischt-ganzzahliges nichtlineares Constraint-Optimierungsproblem dar. Zur Lösung dieser Art von Problemen sind zurzeit keine geeigneten Algorithmen oder geeignete Software verfügbar. Andererseits wurden mit Hinsicht auf jeden einzelnen Aspekt, d.h. gemischt-ganzzahlige lineare Optimierung, globale nichtlineare Optimierung, Constraint Satisfaction und stochastische Optimierung, in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte erzielt. Das Ziel dieses Projekts ist es, diese leistungsfähigen Techniken in ein allgemeines Framework zur Lösung von sowohl linearen als auch nichtlinearen, diskreten Optimierungsproblemen zu integrieren.

Die Vision dieses Projektes ist es, die schnelle Spezifikation und effiziente Lösung von gemischt-ganzzahligen nichtlinearen Constraint- Optimierungsproblemen mit Wahrscheinlichkeitsnebenbedingungen so weiterzuentwickeln, dass sie in vielen industriellen und akademischen Projekten innerhalb und außerhalb von Matheon breite Anwendung findet.

• Martin Grötschel
• René Henrion, WIAS
• Thorsten Koch (Ansprechpartner)
• Werner Römisch, HU Berlin

• Thomas Arnold, WIAS
• Timo Berthold
• Stefan Heinz
• Felipe Serrano

• Tobias Achterberg
• Gerald Gamrath
• Ambros M. Gleixner
• Benjamin Hiller
• Kati Wolter

• CPAIOR 2011 (Mai 23 - 27)
  8th International Conference on Integration of Artificial Intelligence and Operations Research Techniques in Constraint Programming for Combinatorial Optimization Problems

2012

• Rounding and propagation heuristics for mixed integer programming
  Tobias Achterberg, Timo Berthold, and Gregor Hendel
  In: D. Klatte, H.-J. Lüthi, and K. Schmedders (Eds.), Operations Research Proceedings 2011, pages 71–76, 2012.
• Comparing MIQCP solvers to a specialised algorithm for mine production scheduling
  Andreas Bley, Ambros M. Gleixner, Thorsten Koch, and Stefan Vigerske
  In: H.G. Bock, X.P. Hoang, R. Rannacher, and J. Schlöder (Eds.), Modeling, Simulation and Optimization of Complex Processes - Proc. of 4th Int. Conf. on High Performance Scientific Computing, pages 25–39, 2012.
• Extending a CIP framework to solve MIQCPs
  Timo Berthold, Stefan Heinz, and Stefan Vigerske
  In: J. Lee and S. Leyffer (Eds.), Mixed Integer Nonlinear Programming, The IMA Volumes in Mathematics and its Applications, Volume 154, pages 427–444, 2012.

2011

• Large neighborhood search beyond MIP
  Timo Berthold, Stefan Heinz, Marc E. Pfetsch, and Stefan Vigerske
  In L. Di Gaspero, Andrea S., and T. Stützle (Eds.), Proc. of MIC 2011, pages 51–60, 2011.
• An exact rational mixed-integer programming solver
  William Cook, Thorsten Koch, Daniel E. Steffy, and Kati Wolter 
  IPCO 2011: The 15th Conference on Integer Programming and Combinatorial Optimization, LNCS 6655, 104–116, 2011. 
• MIPLIB 2010
  Thorsten Koch, Tobias Achterberg, Erling Andersen, Oliver Bastert, Timo Berthold, Robert E. Bixby, Emilie Danna, Gerald Gamrath, Ambros M. Gleixner, Stefan Heinz, Andrea Lodi, Hans Mittelmann, Ted Ralphs, Domenico Salvagnin, Daniel E. Steffy, and Kati Wolter  
  In: Mathematical Programming Computation, Volume 3, Number 2, pages 103–163, 2011.  
• Explanations for the cumulative constraint: an experimental study
  Stefan Heinz and Jens Schulz
  In: P.M. Pardalos and S. Rebennack (Eds.), Experimental Algorithms –  SEA 2011, LNCS 6630, pages 400–409.
  
• An approximative criterion for the potential of energetic reasoning
  Timo Berthold, Stefan Heinz, and Jens Schulz
  In: A. Marchetti-Spaccamela and M. Segal (Eds.), Theory and Practice of Algorithms in (Computer) Systems (TAPAS 2011), LNCS 6595, pages 229–239.
  

2010

• Optimizing the design of complex energy conversion systems by branch and cut
  Turang Ahadi-Oskui, Stefan Vigerske, Iwo Nowak, and George Tsatsaronis
  Computers & Chemical Engineering 34(8):1226–1236.
• MINLP solver software
  Michael R. Bussieck and Stefan Vigerske
  In: J. J. Cochran et.al., editor, Wiley Encyclopedia of Operations Research and Management Science. Wiley & Sons, Inc.
• Rapid learning for binary programs
  Timo Berthold, Thibaut Feydy, and Peter J. Stuckey
  In: A. Lodi, M. Milano, and P. Toth (Eds.), Integration of AI and OR Techniques in Constraint Programming for Combinatorial Optimization Problems – CPAIOR 2010; LNCS 6140, pages 51–55.
  
• A Constraint Integer Programming Approach for Resource-Constrained Project Scheduling 
  Timo Berthold, Stefan Heinz, and , Marco E. Lübbecke, Rolf H. Möhring, and Jens Schulz 
  In: A. Lodi, M. Milano, and P. Toth (Eds.), Integration of AI and OR Techniques in Constraint Programming for Combinatorial Optimization Problems – CPAIOR 2010; LNCS 6140, pages 313–317.
  
• Undercover – a primal heuristic for MINLP based on sub-MIPs generated by set covering
  Timo Berthold and Ambros M. Gleixner
  In: P. Bonami, L. Liberti, A. J. Miller, and A. Sartenaer (Eds.), Proceedings of the EWMINLP, pages 103–112.
  
• Supporting global numerical optimization of rational functions by generic symbolic convexity tests 
  Winfried Neun, Thomas Sturm, and Stefan Vigerske 
  In: Proceedings of the 12th international conference on Computer algebra in scientific computing – CASC'10; pages 205–219.
  

2009

• Hybrid Branching
  Tobias Achterberg and Timo Berthold 
  In: W. van Hoeve and J. N. Hooker, Integration of AI and OR Techniques in Constraint Programming for Combinatorial Optimization Problems – CPAIOR 2009; LNCS 5547, pages 309–311.
• SCIP: Solving Constraint Integer Programs
  Tobias Achterberg
  Mathematical Programming Computation Nr. 1(1), pages 1–41.
• Nonlinear pseudo-Boolean optimization: relaxation or propagation?
  Timo Berthold, Stefan Heinz, and Marc E. Pfetsch
  In: O. Kullmann (Eds.), Theory and Applications of Satisfiability Testing –  SAT 2009; LNCS 5584, pages 441–446.
  

• Undercover – a primal MINLP heuristic exploring a largest sub-MIP 
  Timo Berthold and Ambros M. Gleixner
  ZIB Report 12-07.
• On the computational impact of MIQCP solver components
  Timo Berthold, Ambros M. Gleixner, Stefan Heinz, and Stefan Vigerske
  ZIB Report 11-01.
• ParaSCIP – a parallel extension of SCIP
  Yuji Shinano, Tobias Achterberg, Timo Berthold, Stefan Heinz, and Thorsten Koch
  ZIB Report 10-27.

• DFG Research Center Matheon "Mathematics for key technologies", Projekt B15: Große ("Large-scale") ganzzahlige lineare Optimierungsprobleme.
• DFG Research Center Matheon "Mathematics for key technologies", Projekt C7: Algorithmen zur Berechnung und Fehlerschätzer für Gradienten von Verteilungsfunktionen in Wahrscheinlichkeitsrestriktionen
   
• Forschungsnetzwerk ForNe: Austausch von Modellen und Software für die Optimierung von Gastransport. 
• TU Darmstadt, Marc Pfetsch: Second order cone Bedingungen und Unzulässigkeitsanalyse. 
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Wirtschaftsmathematik: Dekomposition von Constraint Integer Programs
   
• Siemens AG, Corporate Technology: Development of SCIP and SoPlex
• IBM ILOG Optimization: Lösungsmethoden für allgemeine ganzzahlige Programmierung 
• GAMS Development: Entwicklung eines GAMS Interfaces zu einer erweiterten SCIP Version. 

DFG Forschungszentrum Matheon "Mathematik für Schlüsseltechnologien: Modellierung, Simulation und Optimierung realer Prozesse."

05/2009 - 05/2014