operations_research/Operations_Research_mit_Python_Version_04

Optimierte Entscheidungsfindung mit Python

Wegweiser durch diese Ausgabe. Dieses Kompendium verfolgt einen klaren Anspruch: Kursteilnehmerinnen und Kursteilnehmer sollen den Text nicht nur lesen, sondern damit arbeiten, üben und eigene Anwendungen bauen können.

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Was dieses Kompendium bietet

Merkmal	Umfang	Warum
Formel-Lesehilfen	bei jeder nicht-trivialen Formel	Nicht jede/r liest Formelsprache flüssig
Handrechnungen	Simplex, Big-M, Dualität, Bellman, CVaR	Verstehen kommt vor Programmieren
Zeile-für-Zeile-Code-Erklärungen	alle Kernprogramme	Code lesen lernen, nicht nur ausführen
Erwartete Programmausgaben	alle Programme	Selbstkontrolle: „Läuft es bei mir richtig?“
~130 Übungsaufgaben mit Lösungen	jedes Kapitel	Aktives Üben statt passives Lesen
Selbsttests	jedes Kapitel	Schnelle Wissenskontrolle
Codebeispiele durchgängig lauffähig	u. a. Rucksack, Zuordnung, Job-Shop, Monte-Carlo, robuste Optimierung, Min-Cost-Flow	Theorie und Code gehören zusammen
Notations- und Abkürzungsverzeichnis	01_Notation_und_Abkuerzungen.md	Jede Abkürzung genau einmal sauber eingeführt
Projektwerkstatt	59_Projektwerkstatt.md	8 vollständige Projektaufträge für eigene Anwendungen
Modellierungsmuster-Katalog	91_Anhang_Modellierungsmuster.md	Nachschlagewerk: „Wie modelliere ich X?“
Fehlerdiagnose-Handbuch	92_Anhang_Fehlerdiagnose.md	Was tun, wenn der Solver INFEASIBLE meldet?

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Aufbau der Dateien

Der Text ist auf mehrere Dateien verteilt, damit er handhabbar bleibt. Die Nummern-Präfixe legen die Lesereihenfolge fest.

Vorspann

Datei	Inhalt
00_Vorwort_und_Lesehilfe.md	Vorwort & Lesehilfe
01_Notation_und_Abkuerzungen.md	Notation & Abkürzungen

Teil I: Grundlagen des Operations Research

Datei	Kapitel
10_Einfuehrung_OR.md	Kapitel 1 — Einführung in Operations Research — Vom Ursprung zur mathematischen Entscheidungsfindung
11_Mathematisches_Fundament.md	Kapitel 2 — Das mathematische Fundament — Vektoren, Matrizen, Konvexität
12_Python_Oekosystem.md	Kapitel 3 — Das Python-Ökosystem für OR — Solver, Bindings und Modellierungsschichten
13_Vom_Wunsch_zum_Modell.md	Kapitel 4 — Vom Management-Wunsch zum Modell
19_Synthese_Grundlagen.md	Synthese Teil I

Teil II: Die Kernverfahren der deterministischen Optimierung

Datei	Kapitel
20_Lineare_Programmierung.md	Kapitel 5 — Lineare Programmierung — Simplex, Dualität und Schattenpreise
21_MILP.md	Kapitel 6 — Gemischt-ganzzahlige Optimierung — Diskrete Entscheidungen und Branch-and-Bound
22_CP_SAT.md	Kapitel 7 — Constraint Programming mit CP-SAT — Logik, Scheduling und Zuweisung
23_Graphen_Fluesse_Touren.md	Kapitel 8 — Graphen, Flüsse und Touren — Min-Cost-Flow, Matching und VRP
24_Metaheuristiken.md	Kapitel 9 — Metaheuristiken — wenn der exakte Solver aussteigt
25_Spaltengenerierung.md	Kapitel 10 — Spaltengenerierung — das Modell umbauen statt die Lösung raten
29_Synthese_Kernverfahren.md	Synthese Teil II

Teil III: Nichtlinearität, Unsicherheit und mehrperiodige Dynamik

Datei	Kapitel
30_QP_und_NLP.md	Kapitel 11 — Quadratische und nichtlineare Optimierung — KKT, Lagrange, Konvexität
31_Unsicherheit.md	Kapitel 12 — Optimierung unter Unsicherheit — Monte-Carlo, Stochastik, Robustheit
32_Dynamische_Programmierung.md	Kapitel 13 — Dynamische Programmierung — Die Bellman-Gleichung und Order-Execution
33_Mehrziel_und_Pareto.md	Kapitel 14 — Mehrere Ziele — Pareto-Fronten statt Gewichte
34_Predict_then_Optimize.md	Kapitel 15 — Predict-then-Optimize — die bessere Prognose, die schlechtere Entscheidung
39_Synthese_Nichtlinear.md	Synthese Teil III

Teil IV: Anwendungen — Energiewirtschaft und Finanzmärkte

Datei	Kapitel
35_Strukturbruecke.md	Kapitel 16 — Die Strukturbrücke — dieselbe Mathematik, zwei Welten
36_Supply_Chain_Energie.md	Kapitel 17 — Supply-Chain und Energieeinsatz unter Unsicherheit
40_Finanzdaten.md	Kapitel 18 — Finanzdaten-Modellierung — Renditen, Kovarianz und Shrinkage
41_Markowitz.md	Kapitel 19 — Die moderne Portfoliotheorie nach Markowitz
42_CVaR.md	Kapitel 20 — Tail-Risiko, CVaR und Transaktionskosten
43_Handelsmaschine.md	Kapitel 21 — Die vollständige quantitative Handelsmaschine
49_Synthese_Anwendungen.md	Synthese Teil IV

Teil V: Praxis

Datei	Kapitel
50_Praxis.md	Kapitel 22 — Praxisfallen und der Weg zum produktiven Einsatz
51_Testing_und_Deployment.md	Kapitel 23 — Testen, Messen, Ausliefern
52_Synthese_Praxis.md	Synthese Teil V
59_Projektwerkstatt.md	Projektwerkstatt

Anhang

Datei	Inhalt
90_Anhang_Loesungen.md	Anhang A — Lösungen zu allen Übungsaufgaben
91_Anhang_Modellierungsmuster.md	Anhang B — Katalog der Modellierungsmuster
92_Anhang_Fehlerdiagnose.md	Anhang C — Fehlerdiagnose-Handbuch
93_Anhang_Spickzettel.md	Anhang D — Spickzettel der Solver
94_Anhang_Glossar.md	Anhang E — Glossar
95_Anhang_Literatur.md	Anhang F — Literaturverzeichnis

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Eine Einzeldatei erzeugen

Wer lieber ein einziges Dokument möchte (z. B. zum Drucken oder für die PDF-Erzeugung), baut es aus den Einzeldateien:

cd Version_04   # das Wurzelverzeichnis des Repositorys
python3 Operations_Research_mit_Python_Version_04/build_version_04.py

Das Skript erzeugt Operations_Research_mit_Python_Version_04.md im übergeordneten Verzeichnis — in derselben Reihenfolge wie oben, mit Titelblock, automatisch gesetztem Inhaltsverzeichnis-Platzhalter und entfernten unnötigen Zeilenumbrüchen innerhalb von Absätzen. Optionen:

python3 .../build_version_04.py --pdf     # zusätzlich PDF über pandoc + xelatex
python3 .../build_version_04.py --html    # zusätzlich die Website OR_HTML_04/
python3 .../build_version_04.py --check   # nur Konsistenzprüfung, schreibt nichts

--html erzeugt die mehrseitige Website mit Suche, Stichwortverzeichnis und Notebook-Downloads; das Gesamtdokument auf einer Seite liegt darin als gesamtdokument.html.

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Empfohlene Reihenfolge für Kursteilnehmer

Vollständiger Lehrgang (empfohlen, ca. 100–140 Stunden): Vorwort → Notation → alle Kapitel der Reihe nach → Projektwerkstatt. Jedes Kapitel endet mit Übungsaufgaben — bearbeiten Sie diese, bevor Sie weiterlesen.

Schnellpfad Planung & Disposition (ca. 25 Stunden): Einführung, Fundament, Vom Wunsch zum Modell, LP, MILP, CP-SAT → Projekt P1 oder P2.

Schnellpfad Logistik (ca. 25 Stunden): Einführung, Fundament, LP, MILP, Graphen → Projekt P3.

Schnellpfad Quantitative Finance (ca. 30 Stunden): Einführung, Fundament, QP/NLP, Finanzdaten, Markowitz, CVaR, Handelsmaschine → Projekt P6 oder P7.

(Ohne Kapitelnummern — die verschieben sich beim Einfügen neuer Kapitel. Die maßgebliche, immer aktuelle Fassung der Lernpfade steht im Vorwort.)

Details zu den Lernpfaden stehen in 00_Vorwort_und_Lesehilfe.md.

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Autor / Herausgeber: Dieter Schlüter · Stand: 8. September 2026