Themen Abschlussarbeiten

Themen für Masterarbeiten

  1. Analyse mobilitätsbezogener Daten für die Elektromobilität

    2. Beschreibung: Erneuerbare Energien wie Solar- und Windkraft können zwar die CO₂-Emissionen bei der Stromerzeugung senken, stellen jedoch durch ihre Volatilität eine Herausforderung für die Ladeinfrastruktur von batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs) dar. Wir haben ein gemischt-ganzzahliges Optimierungsmodell entwickelt, das die Standortwahl für Ladestationen und die Ladeplanung simultan optimiert, wobei Mobilitätsdaten, Strompreise und Emissionen berücksichtigt werden. Zur Ableitung der Mobilität und Fahrmuster werden Daten aus der Studie „Mobilität in Deutschland“ (MiD) und der Zeitverwendungserhebung (ZVE) des Statistischen Bundesamtes verwendet. Im Herbst 2024 wurde die neueste ZVE veröffentlicht. In dieser Masterarbeit sollen die 231 unterschiedliche Tagesaktivitäten aus der vorigen ZVE, die mit Mobilität in Verbindung stehen, aktualisiert und analysiert werden.
    Betreuer: Geldermann

  2. Ökobilanzierung für die Verwertung von Nebenprodukten aus der Kaffeeproduktion in der Biogaserzeugung

    3. Beschreibung: Biogasanlagen spielen eine zentrale Rolle in der Kreislaufwirtschaft und der nachhaltigen Energieversorgung, da sie organisches Material verwerten und gleichzeitig Energie erzeugen. Dies gilt insbesondere für agrarische Nebenprodukte wie jene aus dem Kaffeeanbau, der nach der EU-Entwaldungsverordnung (EUDR) als einer der sechs wesentlichen Treiber für Entwaldung und Waldschädigung gilt. Für die Nutzung solcher Nebenprodukte in Biogasanlagen existieren verschiedene technische Ansätze, deren wirtschaftliche Umsetzbarkeit und ökologische Auswirkungen jedoch unterschiedlich ausfallen.
    Ziel dieser Arbeit ist es, eine Ökobilanz für den Verwertungsprozess von Kaffee-Nebenprodukten in der Biogaserzeugung durchzuführen. Dies umfasst die Substratbereitstellung, Prozess-Emissionen sowie Output-Emissionen bei der Nutzung des erzeugten Biogases. Zunächst sollen relevante Daten zur Biogaserzeugung aus Kaffee-Nebenprodukten recherchiert und anschließend mithilfe der Ökobilanzmethodik (LCA) bewertet werden. Auf Basis der Ergebnisse sollen ökologische Potenziale und mögliche Herausforderungen der Verwertung analysiert werden.
    Betreuer: Wesseling

  3. Ökobilanzierung für die stoffliche Verwertung von Nebenprodukten aus der indonesischen Kaffeeproduktion

    4. Beschreibung: Die Verwertung von Nebenprodukten im Sinne der Circular Economy spielt eine zentrale Rolle für die Transformation zu einer nachhaltigen Wirtschaft. Dies gilt insbesondere für agrarische Nebenprodukte wie jene aus dem Kaffeeanbau, der nach der EU-Entwaldungsverordnung (EUDR) als einer der sechs wesentlichen Treiber für Entwaldung und Waldschädigung gilt. Für die Nutzung solcher Nebenprodukte wie Cascara (Kaffeeschalen) oder Kaffeesatz werden neben der thermischen Verwertung in Biogasanlagen zunehmende Ansätze zur stofflichen Verwertung (bspw. Kaffeeöl, Zellulose oder Pektin) entwickelt, deren wirtschaftliche Umsetzbarkeit und ökologische Auswirkungen bislang erst wenig untersucht wurden. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Ökobilanz für den stofflichen Verwertungsprozess von Nebenprodukten aus dem indonesischen Kaffeeanbau durchzuführen. Dies umfasst die Identifikation relevanter Verarbeitungsmöglichkeiten, der notwendigen Prozessschritte und damit verbunden die Recherche relevanter Daten. Anschließend sollen diese Verarbeitungsverfahren mithilfe der Ökobilanzmethodik (LCA) bewertet werden. Auf Basis der Ergebnisse sollen ökologische Potenziale und mögliche Herausforderungen der Verwertung analysiert werden.
    Betreuer: Wesseling

  4. Integration von CO₂-Emissionen aus multifunktionalen LCA-Prozessen in das Nachhaltigkeitscontrolling – Methodische Ansätze und Umsetzung am Beispiel der Kaffeeverwertung

    5. Beschreibung: Multifunktionale LCA-Ergebnisse liefern differenzierte Umweltinformationen zu Produkten, Abfällen und neutralen Flüssen, die nach festgelegten Regeln zugeordnet werden. Im betrieblichen Nachhaltigkeitscontrolling stellt die konsistente und korrekte Zuordnung dieser vielfältigen Emissionsflüsse eine zentrale methodische Herausforderung dar. Vor dem Hintergrund zunehmender Anforderungen durch Nachhaltigkeitsberichterstattung, regulatorische Vorgaben und die Circular Economy gewinnt die präzise Integration von Umweltwirkungen in Controlling-Systeme stetig an Bedeutung.

    Die Untersuchung zielt darauf ab, das Potenzial etablierter Controlling-Methoden – etwa der Kostenarten-, Kostenstellen- und Prozesskostenrechnung – zu analysieren und weiterzuentwickeln, um komplexe LCA-Daten aus multifunktionalen Prozessen transparent und nachvollziehbar auf organisatorische Steuerungseinheiten zu übertragen. Als praxisnahes Beispiel dient hier die Verwertung von Kaffee-Nebenprodukten wie Coffee Husks (Kaffeeschalen) und Spent Coffee Grounds (Kaffeesatz), die in nachgelagerten Prozessen für Biogasgewinnung, Kosmetikprodukte und Medizinprodukte genutzt werden.

    Das Ziel besteht darin, einen pragmatischen und belastbaren Rahmen zu schaffen, der wissenschaftlich fundierte Umweltbewertungen mit praxisorientierten Steuerungsinstrumenten verbindet und den Mehrwert von LCA-Daten für das strategische Controlling sowie die betriebliche Entscheidungsunterstützung verdeutlicht. Die Arbeit ist assoziiert mit dem Projekt „COFFEE STORY“ des Lehrstuhls und trägt direkt zur Integration von Kreislaufwirtschaftsaspekten in der Kaffee-Lieferkette bei.
    Betreuer: Wesseling

  5. Potenziale von KI und Big Data in der multikriteriellen Entscheidungsunterstützung (MCDA): Ein systematischer Literaturüberblick

    6. Beschreibung: Die Unterstützung komplexer Entscheidungsfindungen durch MCDA-Methoden stößt bei der Identifikation von Alternativen sowie der Gewichtung von Kriterien häufig an Grenzen, da sie traditionell stark auf begrenzten Expertenmeinungen beruhen. Hier bieten Big Data als umfangreiche Datenquelle und Künstliche Intelligenz zur automatisierten Verarbeitung neue Potenziale für eine datengetriebene Validierung. Im Kontext dieser Masterarbeit soll zunächst ein systematischer Überblick über den aktuellen Forschungsstand zur Verknüpfung von Big-Data-Quellen und KI-Methoden mit MCDA-Verfahren erarbeitet werden, um daraus Potenziale für PROMETHEE-basierte Entscheidungsprozesse abzuleiten. Darüber hinaus ist ein methodischer Leitfaden zur Integration zu entwickeln, der definiert, wie KI-generierte Daten in den klassischen Entscheidungsprozess eingespeist werden können, ohne die methodische Validität zu gefährden. Der Fokus liegt dabei auf der Gestaltung des Entscheidungsprozesses selbst: Es soll analysiert werden, wie KI-Ergebnisse aufbereitet werden müssen, damit ein Entscheider diese in einem MCDA-Kontext nachvollziehbar bewerten und zielgerichtet in die Gewichtung einfließen lassen kann. Das Thema wird in Abstimmung mit der Betreuung an den spezifischen Erfahrungshintergrund der Kandidatinnen und Kandidaten angepasst.
    Betreuer: Wesseling

  6. Potenziale von SCOR-DS: Eine kritische Analyse zur Integration der Product Carbon Footprint (PCF) Ermittlung in die Prozessmodellierung

    7. Beschreibung: Im Kontext dieser Abschlussarbeit soll untersucht werden, wie der neue SCOR-DS (Digital Standard) als methodische Grundlage für ein integriertes Nachhaltigkeitscontrolling genutzt werden kann. Während das klassische SCOR-Modell als Standard für die operative Prozessgestaltung dient, ermöglicht die digitale Architektur von SCOR-DS eine systematischere Erfassung von Prozessdaten. Die Arbeit analysiert den methodischen Paradigmenwechsel zwischen beiden Standards und bewertet deren Eignung, um ökologische Kennzahlen, insbesondere für die PCF-Ermittlung, direkt aus der Prozessmodellierung abzuleiten. Auf Basis eines theoretischen Vergleichs soll ein Strukturmodell für die Datenaggregation entwickelt werden, das aufzeigt, welche Prozessinformationen aus SCOR-DS für eine fundierte ökologische Bilanzierung aggregiert werden müssen und wo der Standard für Nachhaltigkeitszwecke ergänzt werden sollte. Auf Basis des Strukturmodells ist eine anwendungsorientierte Validierung durchzuführen. Der Fokus liegt dabei beispielhaft auf einer spezifischen Wertschöpfungskette, etwa der Stahlindustrie oder dem Kaffeeanbau.
    Das Thema wird nach Absprache an den Erfahrungshintergrund der Kandidaten angepasst.
    Betreuer: Wesseling

Themen für Bachelorarbeiten

  1. Literaturüberblick: Modellierung der Standortplanung des Rettungsdienstes auf taktischer Ebene

    2. Beschreibung: Im Kontext des Rettungsdienstes kommt der Standortplanung eine große Bedeutung zu, um möglichst viele Notfalleinsätze eines Gebietes innerhalb einer gewissen Hilfsfrist zu erreichen. Dabei wird zwischen Entscheidungen auf strategischer, taktischer und operativer Ebene unterschieden. Nachdem auf strategischer Ebene die Standorte der Rettungswachen und -wagen festgelegt wurden, werden auf taktischer Ebene mittelfristige Entscheidungen fokussiert. Hierbei wird zum Beispiel entschieden, ob Rettungswachen im Zeitverlauf neu positioniert werden, um ein variierendes Notrufaufkommen besser abdecken zu können. In der Literatur werden verschiedene Ansätze vorgestellt, um die Standortplanung des Rettungsdienstes auf taktischer Ebene zu modellieren.
    Daher ist es das Ziel der Arbeit, einen systematischen Literaturüberblick hierüber aufzubereiten. Der Fokus liegt demnach auf der Darstellung ausgewählter taktischer Probleme und Herausforderungen sowie möglicher Modellierungs- und Lösungsansätze.
    Betreuer: Wiemer

  2. Massen- und Stoffströme in der Grünkaffeeproduktion in Indonesien: Ein systematischer Literaturüberblick

    3. Beschreibung: Im Kontext der Dekarbonisierung internationaler Agrarwertschöpfungsketten rückt die detaillierte Analyse von Massen- und Stoffströmen in Indonesien, einem der weltweit führenden Kaffeproduzenten, zunehmend in den Fokus. Die Bachelorarbeit gibt auf Basis eines systematischen Literaturüberblicks einen Überblick über die zentralen Massenflüsse, Umwandlungsprozesse und Verlustraten in der Grünkaffeeproduktion – von der Ernte der Kaffeekirsche über die Verarbeitung (z. B. nasse, trockene oder semi-wasched Verfahren, typisch für Regionen wie Sumatra, Java oder Sulawesi) bis zum exportfähigen Grünkaffee. Dabei werden regionale Besonderheiten wie Robusta- vs. Arabica-Anbau, typische Umrechnungsfaktoren (z. B. kg Kirsche zu Pergamentkaffee zu Grünkaffee) und Verluste durch Nebenprodukte (Hüllen, Pulpe) aus der Literatur strukturiert erfasst und vergleichend dargestellt. Die detaillierte Erfassung dieser Massenströme bildet eine essenzielle Grundlage für die Ökobilanzierung (Lebenszyklusanalyse, LCA), da sie die Systemgrenzen, Zuordnungsregeln und Emissionsfaktoren für nachhaltigkeitsrelevante Bewertungen wie Treibhausgasbilanzen präzise definiert und ermöglicht die Identifikation von Emissions-Hotspots in indonesischen Grünkaffee-Lieferketten. Die Arbeit ist assoziiert mit dem Projekt „COFFEE STORY“ des Lehrstuhls und trägt direkt zur Datengrundlage für die Nachhaltigkeitsanalysen dieses Forschungsprojekts bei.
    Betreuer: Wesseling

  3. Multikriterielle Bewertung von Ansätzen zur Steigerung der Nachhaltigkeit im Kaffeeanbau in Südostasien mit PROMETHEE Cloud

    4. Beschreibung: Kaffee ist eines der weltweit am häufigsten konsumierten Güter mit enormen wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Auswirkungen. Der Klimawandel bedroht sowohl die Produktivität der Kaffee-Agrarsysteme als auch die Lebensgrundlage der Bauern. Indonesien und Malaysia, wichtige Kaffee produzierende Länder, streben eine Ausweitung der Produktion und der Exporte an und wollen gleichzeitig den Anforderungen der Nachhaltigkeit gerecht werden, einschließlich der Einhaltung der EU-Entwaldungsverordnung. Kleinbauern stehen vor umfangreichen Herausforderungen wie niedrigen Einkommen und Ressourcenknappheit, gleichzeitig eröffnen sich Chancen durch nachhaltige Anbau- und Verwertungskonzepte. Diese unterschiedlichen Ansätze für einen nachhaltigen Kaffeeanbau können auf Basis unterschiedlicher Kriterien in Orientierung an den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (ökonomisch, ökologisch, sozial) miteinander über Methoden der multikriteriellen Entscheidungsunterstützung (MCDA) verglichen werden. In dieser Bachelorarbeit soll die PROMETHEE Cloud, ein webbasiertes MCDA-Tool des Lehrstuhls, genutzt werden, um alternative Strategien (z. B. Biogasnutzung aus Nebenprodukten, Agroforestry-Systeme, Zertifizierung, Kooperativenmodelle) zu bewerten. Hierfür wird ein Kriterienkatalog entwickelt, der soziale (z. B. Einkommenssicherheit, Arbeitsbelastung, Rolle der Frau), ökonomische (Investitionskosten, Ertragsstabilität) und ökologische Aspekte (z. B. Treibhausgasemissionen, Bodengesundheit, Biodiversität) integriert. Auf Basis der mit PROMETHEE erzeugten Rankings sollen Sensitivitätsanalysen durchgeführt, die Robustheit unterschiedlicher Gewichtungsannahmen geprüft und daraus praxisorientierte Empfehlungen für Kleinbauern und Stakeholder im Projekt COFFEE STORY abgeleitet werden.
    Betreuer: Wesseling

  4. Mehrziel- und Fairnessansätze in der Standortplanung des Rettungsdienstes: Eine strukturierter Literaturüberblick

    5. Beschreibung: Der Standortplanung kommt im Kontext des Rettungsdienstes eine große Bedeutung zu, um möglichst viele Notfalleinsätze eines Gebietes innerhalb einer gewissen Hilfsfrist zu erreichen. In der Praxis liegt der Fokus häufig auf Gebieten mit hoher Einsatzdichte, wie Stadtzentren oder dicht besiedelten Wohngebieten, um einen möglichst hohen Erreichungsgrad zu erzielen. Bevölkerungsärmere Regionen, etwa Rand- oder Grenzgebiete von Städten, werden dadurch jedoch oftmals nur unzureichend innerhalb der Hilfsfrist versorgt.
    Um dieser Ungleichverteilung entgegenzuwirken, werden in der wissenschaftlichen Literatur verschiedene Fairnessziele sowie Modellansätze zur Mehrfachzielsetzung diskutiert, die eine gezielte Berücksichtigung schlechter abgedeckter Gebiete ermöglichen. Ziel dieser Arbeit ist es daher, einen systematischen Literaturüberblick über bestehende Fairnesskonzepte und modellbasierte Ansätze in der rettungsdienstlichen Standortplanung zu erstellen, diese zu strukturieren und vergleichend darzustellen.
    Betreuer: Wiemer

  5. Weiterentwicklungen des Maximum Expected Covering Location Problems im Rettungsdienst: Ein systematischer Literaturüberblick

    6. Beschreibung: Das Maximum Expected Covering Location Problem (MEXCLP) von Daskin ist ein etabliertes und weit verbreitetes Standortplanungsmodell im Kontext des Rettungsdienstes. Durch die Berücksichtigung von Fahrzeugverfügbarkeiten stellt das MEXCLP eine wichtige Erweiterung klassischer Abdeckungsmodelle dar und wird in der Literatur kontinuierlich weiterentwickelt, um realitätsnahe Anforderungen des Rettungsdienstes abzubilden.
    Ziel dieser Arbeit ist es, einen systematischen Literaturüberblick über die Weiterentwicklungen des MEXCLP zu erstellen. Dabei sollen unterschiedliche Modellvarianten, Erweiterungen und Anpassungen strukturiert dargestellt und hinsichtlich ihrer Zielsetzungen, Annahmen und Anwendungsbereiche eingeordnet werden. Die Arbeit soll einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung geben und die Entwicklungslinien des MEXCLP im Kontext der rettungsdienstlichen Standortplanung nachvollziehbar aufzeigen.
    Betreuer: Wiemer

  6. Potenziale von KI und Big Data in der multikriteriellen Entscheidungsunterstützung (MCDA): Ein systematischer Literaturüberblick

    7. Beschreibung: Die Unterstützung komplexer Entscheidungen durch MCDA-Methoden stößt bei der Identifikation von Alternativen sowie der Gewichtung von Kriterien häufig an Grenzen. Hier bieten Big Data als umfangreiche Datenquelle und Künstliche Intelligenz zur automatisierten Verarbeitung neue Potenziale. Während traditionelle Ansätze meist auf begrenzten Expertenmeinungen beruhen, ermöglicht die Integration von Big Data eine datengetriebene Validierung, während KI-Algorithmen helfen, diese heterogenen Datenmengen für Entscheidungsprozesse zu strukturieren. Die Arbeit gibt einen systematischen Überblick über den aktuellen Forschungsstand zur Verknüpfung von Big-Data-Quellen und KI-Methoden mit MCDA-Verfahren. Ziel ist es, den Stand der Technik aufzuarbeiten und erste Schlussfolgerungen für die Übertragbarkeit auf PROMETHEE-basierte Entscheidungsprozesse abzuleiten, um diese in Zukunft robuster und stärker datengestützt zu gestalten.
    Das Thema wird nach Absprache an den Erfahrungshintergrund der Kandidaten angepasst.
    Betreuer: Wesseling

  7. Potenziale von SCOR-DS: Eine kritische Analyse zur Integration der Product Carbon Footprint (PCF) Ermittlung in die Prozessmodellierung

    8. Beschreibung: Im Kontext dieser Abschlussarbeit soll untersucht werden, wie der neue SCOR-DS (Digital Standard) als methodische Grundlage für ein integriertes Nachhaltigkeitscontrolling genutzt werden kann. Während das klassische SCOR-Modell als Standard für die operative Prozessgestaltung dient, ermöglicht die digitale Architektur von SCOR-DS eine systematischere Erfassung von Prozessdaten. Die Arbeit analysiert den methodischen Paradigmenwechsel zwischen beiden Standards und bewertet deren Eignung, um ökologische Kennzahlen, insbesondere für die PCF-Ermittlung, direkt aus der Prozessmodellierung abzuleiten. Auf Basis eines theoretischen Vergleichs soll ein Strukturmodell für die Datenaggregation entwickelt werden, das aufzeigt, welche Prozessinformationen aus SCOR-DS für eine fundierte ökologische Bilanzierung aggregiert werden müssen und wo der Standard für Nachhaltigkeitszwecke ergänzt werden sollte. Der Fokus liegt dabei beispielhaft auf einer spezifischen Wertschöpfungskette, etwa der Stahlindustrie oder dem Kaffeeanbau.
    Das Thema wird nach Absprache an den Erfahrungshintergrund der Kandidaten angepasst.
    Betreuer: Wesseling

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