Termine zu gestalten, einzuhalten und Aufgaben rechtzeitig zu erledigen – das ist gerade in Prozessabläufen in der Industrie entscheidend. Dabei geht es mitunter darum, dass Maschinen Aufgaben in einer bestimmten Reihenfolge ausführen, damit alles rechtzeitig fertig wird und keine Zeit bzw. Ressourcen verschwendet werden. Die Informatik hilft, solche Probleme zu lösen.
Felix Winter befasst sich am Institut für Logic and Computation der TU Wien mit sogenannten Scheduling-Algorithmen bzw. Scheduling-Aufgaben. Scheduling bezeichnet die Aktion der Zuweisung von Ressourcen, um Aufgaben ausführen zu können. In seiner Arbeit verknüpft er Konzepte der Algorithmik, künstlichen Intelligenz und theoretischen Informatik mit praktischen Anwendungsfällen aus der Industrie. 2022 bekam er für seine Arbeit den Resselpreis der TU Wien, damit werden Forschungsleistungen im Rahmen von Dissertationen ausgezeichnet, die in einem direkten Zusammenhang mit interdisziplinärer Drittmittelforschung stehen und in Kooperation mit Unternehmen durchgeführt werden.
Komplexe Aufgaben
„Damit alles reibungsfrei abläuft, ist eine effiziente Produktionsplanung – Scheduling, also das Finden einer genauen Fertigungsreihenfolge und die Planung aller Produktionsaufträge – von enormer Wichtigkeit, da einerseits oftmals komplexe technische Bedingungen für die Maschinen eingehalten werden müssen und andererseits gilt es, Kosten und Rohstoffverschwendung zu minimieren. So müssen beispielsweise bei Farbwechseln in einer Fertigungssequenz die Kanäle von Lackierrobotern gespült werden, was zusätzliche Zeit kostet und Ressourcen verschwendet“, führt der Informatiker aus.
Solche Aufgaben sind hochkomplex und für Menschen schwer oder gar nicht zu bewältigen. Die Informatik kann helfen, indem mit Algorithmen und künstlicher Intelligenz gearbeitet wird.
P- und NP-schwere Probleme
Felix Winter verknüpft Konzepte der Algorithmik, künstlichen Intelligenz und der theoretischen Informatik mit praktischen Anwendungsfällen aus der Industrie. Seine Ideen werden bereits für die Arbeitsplanung von Lackieranlagen oder auch für die Herstellung von Zahnprothesen eingesetzt. Jedoch kann seine Forschung auch in vielen anderen Bereichen hilfreich sein.
Grundsätzlich unterscheidet man in der Informatik zwischen P-Problemen und NP-schweren Problemen. P-Probleme lassen sich zumeist mit mathematischen Verfahren effizient lösen, NP-schwere Probleme wiederum sind deutlich komplexer: Sie lassen sich mit Standardverfahren in der Regel nicht effizient lösen und erfordern deshalb die Entwicklung von neuen intelligenten Lösungsmethoden, um praktische Aufgabenstellungen in vernünftiger Zeit lösen zu können. Die meisten Scheduling-Aufgaben fallen in die Kategorie der NP-schweren Probleme.
Mathematik und Musik
Felix Winters Forschung ist zudem – neben der Produktionsplanung in der Industrie – noch anderweitig nützlich: So konnte er in seiner Dissertation zeigen, dass ein Teil der untersuchten Lösungsmethoden für die Produktionsplanung in Lackieranlagen auch erfolgreich in der Bioinformatik eingesetzt werden könnte, etwa beim Vergleich von DNA-Sequenzen.
Wenn Felix Winter nicht gerade an aktuellen Scheduling-Aufgaben und Scheduling-Algorithmen arbeitet, dann widmet er sich der Musik. Er studierte am Franz Schubert Konservatorium Jazzgitarre und spielt in einer Band. Den Zusammenhang zwischen Musik und Mathematik beschreibt er so: „Es gibt für mich zwei Ebenen in der Musik: Eine emotionale Ebene die einem erlaubt Emotionen zu spüren und auszudrücken sowie eine vielleicht eher mathematische Ebene, in der es darum geht, Musiktheorie, Harmonielehre und Rhythmik analytisch zu verstehen und für interessante Kompositionen zu nutzen.“
