Ein Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung problemspezifischer Scheduling-Algorithmen zur Lösung (hoch) komplexer Maschinenbelegungsplanungsprobleme. Dabei berücksichtigen wir nicht nur traditionelle Eigenschaften von Produktionssystemen und Zielsetzungen, sondern insbesondere auch deren Interdependenzen zu anderen Systemen, wie beispielsweise der Materiallogistik oder der Energiebereitstellung.

Die Umsetzung einer energieeffizienten Produktion ist zur Reduzierung des Endenergieverbrauchs der Industrie und deren Dekarbonisierung entscheidend. Hierzu forschen wir an neuen, verbesserten Optimierungsverfahren für die strategische Planung und den operativen Betrieb von Produktionssystemen sowie entsprechenden Energiebereitstellungssystemen. Insbesondere die Elektrifizierung von Produktionsprozessen und die Bereitstellung der benötigten (elektrischen) Energie durch erneuerbare Energien definieren diesbezüglich neue Herausforderungen.

Oftmals fehlt es kleinen und mittleren Unternehmen (KMUs) an Finanzkraft und Wissen Entscheidungsunterstützungssysteme für das Produktionsmanagement („Advanced Planning & Scheduling Systems“) einzuführen und zu betreiben. Dies gilt auch für die Realisierung von „Industrie 4.0“ Konzepten. Ziel unserer Forschung ist es zum einen, entsprechende Dienste zu entwickeln, die „on-demand“ mit höchster Zuverlässigkeit und Datensicherheit in Anspruch genommen werden können. Außerdem soll es KMUs ermöglicht werden, die Potenziale aktueller technologischer Entwicklungen (wie „Internet of Things“, „Cyber-physische Systeme“ oder „Cloud Computing“) zu erschließen, sie in das Produktionsmanagement zu integrieren und so die Vision „Industrie 4.0“ zu verwirklichen.

Das Ideal einer Circular Economy (Kreislaufwirtschaft) hält Materialien möglichst lange in der Nutzung, so dass nur unvermeidbare Abfallströme durch Primärproduktion ersetzt werden müssen. Dazu zählen die Maßnahmen Abfallvermeidung, Wiederverwendung und Reparatur, Remanufacturing sowie Recycling. Wir erforschen die kosten- und umweltoptimale Gestaltung von Rücknahmenetzwerken und untersuchen Circular Economy Konzepte für vielfältige Produkte und Materialien von Elektroaltgeräten bis zu land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen. Globale Materialkreisläufe werden genauso betrachtet wie regionale Lösungen.

Kritikalitätsbewertungen können helfen, risikobehaftete Rohstoffe und Materialien in der Wertschöpfungskette frühzeitig zu erkennen.
Wir forschen an der Anwendung und Weiterentwicklung von Bewertungsmethoden des Versorgungsrisikos, der Bewertung des Verwundbarkeits-Potenzials kritischer Materialien und quantifizieren die oftmals damit einhergehenden gesellschaftlich-problematischen Auswirkungen.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist das Ökosystem der Metalle. Vom Bergbau, der Rohstoffgewinnung und Materialverarbeitung über die metallischen Produkte und deren nachhaltige Nutzung bis hin zur Abfallsammlung und -sortierung sowie effizientem Recycling erfassen wir Materialströme und bewerten die Nachhaltigkeit der Metallnutzung. Unsere Themen decken sowohl Massenmetalle für Infrastruktur und Konsumgüter ab, als auch Stahl, Aluminium oder Technologiemetalle wie Neodym, Indium, Lithium und Cobalt. Ziel ist die Erforschung neuer Bewertungsmethoden zur Kreislaufführung von Metallen und die Erfassung von Materialströmen der Metalle im globalen Wirtschaftssystem.