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Sensor placement for contaminant detection in water distribution systems (WDS) has become a topic of great interest aiming to secure a population's water supply. Several approaches can be found in the literature with differences ranging from the objective selected to optimize to the methods implemented to solve the optimization problem. In this work we aim to give an overview of the current work in sensor placement with focus on contaminant detection for WDS. We present some of the objectives for which the sensor placement problem is defined along with common optimization algorithms and Toolkits available to help with algorithm testing and comparison.
Benchmark experiments are required to test, compare, tune, and understand optimization algorithms. Ideally, benchmark problems closely reflect real-world problem behavior. Yet, real-world problems are not always readily available for benchmarking. For example, evaluation costs may be too high, or resources are unavailable (e.g., software or equipment). As a solution, data from previous evaluations can be used to train surrogate models which are then used for benchmarking. The goal is to generate test functions on which the performance of an algorithm is similar to that on the real-world objective function. However, predictions from data-driven models tend to be smoother than the ground-truth from which the training data is derived. This is especially problematic when the training data becomes sparse. The resulting benchmarks may not reflect the landscape features of the ground-truth, are too easy, and may lead to biased conclusions.
To resolve this, we use simulation of Gaussian processes instead of estimation (or prediction). This retains the covariance properties estimated during model training. While previous research suggested a decomposition-based approach for a small-scale, discrete problem, we show that the spectral simulation method enables simulation for continuous optimization problems. In a set of experiments with an artificial ground-truth, we demonstrate that this yields more accurate benchmarks than simply predicting with the Gaussian process model.
Many black-box optimization problems rely on simulations to evaluate the quality of candidate solutions. These evaluations can be computationally expensive and very time-consuming. We present and approach to mitigate this problem by taking into consideration two factors: The number of evaluations and the execution time. We aim to keep the number of evaluations low by using Bayesian optimization (BO) – known to be sample efficient– and to reduce wall-clock times by executing parallel evaluations. Four parallelization methods using BO as optimizer are compared against the inherently parallel CMA-ES. Each method is evaluated on all the 24 objective functions of the Black-Box-Optimization-Benchmarking test suite in their 20-dimensional versions. The results show that parallelized BO outperforms the state-of-the-art CMA-ES on most of the test functions, also on higher dimensions.
An important class of black-box optimization problems relies on using simulations to assess the quality of a given candidate solution. Solving such problems can be computationally expensive because each simulation is very time-consuming. We present an approach to mitigate this problem by distinguishing two factors of computational cost: the number of trials and the time needed to execute the trials. Our approach tries to keep down the number of trials by using Bayesian optimization (BO) –known to be sample efficient– and reducing wall-clock times by parallel execution of trials. We compare the performance of four parallelization methods and two model-free alternatives. Each method is evaluated on all 24 objective functions of the Black-Box-Optimization- Benchmarking (BBOB) test suite in their five, ten, and 20-dimensional versions. Additionally, their performance is investigated on six test cases in robot learning. The results show that parallelized BO outperforms the state-of-the-art CMA-ES on the BBOB test functions, especially for higher dimensions. On the robot learning tasks, the differences are less clear, but the data do support parallelized BO as the ‘best guess’, winning on some cases and never losing.
Surrogate-based optimization relies on so-called infill criteria (acquisition functions) to decide which point to evaluate next. When Kriging is used as the surrogate model of choice (also called Bayesian optimization), one of the most frequently chosen criteria is expected improvement. We argue that the popularity of expected improvement largely relies on its theoretical properties rather than empirically validated performance. Few results from the literature show evidence, that under certain conditions, expected improvement may perform worse than something as simple as the predicted value of the surrogate model. We benchmark both infill criteria in an extensive empirical study on the ‘BBOB’ function set. This investigation includes a detailed study of the impact of problem dimensionality on algorithm performance. The results support the hypothesis that exploration loses importance with increasing problem dimensionality. A statistical analysis reveals that the purely exploitative search with the predicted value criterion performs better on most problems of five or higher dimensions. Possible reasons for these results are discussed. In addition, we give an in-depth guide for choosing the infill criteria based on prior knowledge about the problem at hand, its dimensionality, and the available budget.
Real-world problems such as computational fluid dynamics simulations and finite element analyses are computationally expensive. A standard approach to mitigating the high computational expense is Surrogate-Based Optimization (SBO). Yet, due to the high-dimensionality of many simulation problems, SBO is not directly applicable or not efficient. Reducing the dimensionality of the search space is one method to overcome this limitation. In addition to the applicability of SBO, dimensionality reduction enables easier data handling and improved data and model interpretability. Regularization is considered as one state-of-the-art technique for dimensionality reduction. We propose a hybridization approach called Regularized-Surrogate-Optimization (RSO) aimed at overcoming difficulties related to high-dimensionality. It couples standard Kriging-based SBO with regularization techniques. The employed regularization methods are based on three adaptations of the least absolute shrinkage and selection operator (LASSO). In addition, tree-based methods are analyzed as an alternative variable selection method. An extensive study is performed on a set of artificial test functions and two real-world applications: the electrostatic precipitator problem and a multilayered composite design problem. Experiments reveal that RSO requires significantly less time than standard SBO to obtain comparable results. The pros and cons of the RSO approach are discussed, and recommendations for practitioners are presented.
We propose a hybridization approach called Regularized-Surrogate- Optimization (RSO) aimed at overcoming difficulties related to high- dimensionality. It combines standard Kriging-based SMBO with regularization techniques. The employed regularization methods use the least absolute shrinkage and selection operator (LASSO). An extensive study is performed on a set of artificial test functions and two real-world applications: the electrostatic precipitator problem and a multilayered composite design problem. Experiments reveal that RSO requires significantly less time than Kriging to obtain comparable results. The pros and cons of the RSO approach are discussed and recommendations for practitioners are presented.
This survey compiles ideas and recommendations from more than a dozen researchers with different backgrounds and from different institutes around the world. Promoting best practice in benchmarking is its main goal. The article discusses eight essential topics in benchmarking: clearly stated goals, well- specified problems, suitable algorithms, adequate performance measures, thoughtful analysis, effective and efficient designs, comprehensible presentations, and guaranteed reproducibility. The final goal is to provide well-accepted guidelines (rules) that might be useful for authors and reviewers. As benchmarking in optimization is an active and evolving field of research this manuscript is meant to co-evolve over time by means of periodic updates.
Die Frage, ob Big Data und Künstliche Intelligenz (KI) die Versicherungswirtschaft revolutionieren, beschäftigt schon seit einiger Zeit unsere Gesellschaft sowie im Besonderen die Versicherungsbranche. Die Fortschritte in jüngster Vergangenheit in der KI und bei der Auswertung großer Datenmengen sowie die große mediale Aufmerksamkeit sind immens. Somit waren Big Data und Künstliche Intelligenz auch die diesjährigen vielversprechenden Themen des 24. Kölner Versicherungs-
symposiums der TH Köln am 14. November 2019: Das ivwKöln hatte zum fachlichen Austausch eingeladen, ein attraktives Vortragsprogramm zusammengestellt und Networking-Gelegenheiten für die Gäste aus Forschung und Praxis vorbereitet. Der vorliegende Proceedings-Band umfasst die Vortragsinhalte der verschiedenen Referenten.
Die Risikowahrnehmung von Bürgern und Verbrauchern weicht aufgrund von psychologischen Verzerrungseffekten in vielen Fällen deutlich von den realen Risiken ab, was zu „irrationalen“ Entscheidungen und ungeeignetem Vorsorgen und Versichern führen kann. Ziel der Studie ist es, solche Abweichungen in der Wahrnehmung von alltäglichen Risiken in der deutschen Bevölkerung aufzuzeigen. Im Wege einer empirischen Untersuchung wurde daher repräsentativ erhoben, wie unterschiedliche Risiken aus den drei Lebensbereichen „Auto und Mobilität“, „Eigentum, Beruf und Familie“ sowie „Gesundheit und Leben“ in der Bevölkerung eingeschätzt werden. Der subjektiven Risikowahrnehmung werden dann die entsprechenden statistischen Eintrittswahrscheinlichkeiten gegenüber gestellt.
Im Ergebnis zeigt sich, dass die Wahrscheinlichkeit seltener Ereignissemeist überschätzt wird. Das gilt wiederum insbesondere für „medienwirksame“ Ereignisse wie tödliche Verkehrsunfälle oder die Gefahr durch Terroranschläge. Häufigere Ereignisse werden dagegen eher unterschätzt. Neben Sachschäden oder Eigentumsdelikten gilt dies insbesondere für Brand-und Leitungswasserschäden. Besonders auffällig ist zudem die Unterschätzung der Häufigkeit von Rechtsfällen. Bezogen auf die eigene Person im Vergleich zur Betroffenheit in der Bevölkerung, werden Terrorgefahren, tödliche Verkehrsunfälle und Computerkriminalität als besonders hoch eingeschätzt. Kontakt mit dem Gesetz –sei es ein Verlust der Fahrerlaubnis, einer Straftat verdächtigt zu werden oder in einen zivilen Rechtsstreit verwickelt zu werden, betrifft hingegen eher die Bevölkerung allgemein und damit „die Anderen“. Auch Erfahrungen im persönlichen Umfeld spielen eine wichtige Rolle, indem die eigene Gefährdung als deutlich höher eingeschätzt wird. Das gilt in besonderem Maße für Ereignisse, die ansonsten als sehr unwahrscheinlich angesehen werden (z.B. tödlicher Flugzeugunfall, tödliches Gewaltverbrechen, Straftatverdacht), aber auch für Berufsunfähigkeits-sowie Krankheitsrisiken.
Mit dem Forschungsschwerpunkt „Bevölkerungsschutz im gesellschaftlichen Wandel“ (BigWa) untersuchten an der Technischen Köln verschiedene Fachbereiche in den vergangenen Jahren interdisziplinär die Auswirkungen des Wandels der Gesellschaftsstruktur (z.B. höheres Durchschnittslebensalter, Rückgang der Geburtenrate) auf den Bevölkerungsschutz. Weniger Menschen engagieren sich ehrenamtlich in Hilfsorganisationen und zugleich stellen sich Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben durch neue Gefahrenereignisse weitere Herausforderungen. Mit diesem Band werden auszugsweise im Rahmen des Forschungsschwerpunkts erfolgte Arbeiten, gewonnene Erkenntnisse und Ergebnisse dargestellt sowie verschiedene betreute Abschlussarbeiten vorgestellt.
Die Risikowahrnehmung von Bürgern und Verbrauchern weicht aufgrund von psychologischen Verzerrungseffekten deutlich von den realen Risiken ab. Zudem sind die meisten Menschen durch das Denken in Wahrscheinlichkeiten und hohe Zahlen überfordert. In einer (weitgehend) repräsentativen Bevölkerungsumfrage wurden vom 31.3. bis zum 2.4.2020 insgesamt 2.028 Personen zur Wahrnehmung von Risiken rund um die Corona-Pandemie sowie zur Fähigkeit der Einschätzung exponentieller Entwicklungen befragt.
Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Exponentielle Entwicklungen – wie im Falle einer Pandemie gegeben - entziehen sich weitgehend dem menschlichen Vorstellungsvermögen. Das Gleiche gilt für die gigantischen Geldbeträge, die als Hilfsmaßnahmen für die Wirtschaft beschlossen wurden. Diese werden – vereinfacht ausgedrückt - nur noch als „unglaublich viel Geld“ wahrgenommen.
Die Sorgen vor Corona sind – wenig überraschend – in den Köpfen der Bürger überaus präsent. Nur ein kleiner Anteil der Bevölkerung sorgt sich nach eigenen Aussagen gar nicht oder kaum über eine mögliche Ansteckung. Jeder zweite fürchtet eine wirtschaftlichen Notlage, und vierzig Prozent bangen sogar um ihr Leben.
Zum Vergleich haben wir einige weitere Sorgen mit erfasst, die wir bereits in einer Studie im August 2016 erhoben hatten. Damals war Krebs – gemeinsam mit Verkehrsunfällen – die weitaus präsenteste von insgesamt 30 abgefragten Sorgen. Die Angst vor einem Terroranschlag lag bei den Befragten ebenfalls weit vorne. Aber kein Thema hatte die Bürger damals so „im Griff“ wie zum jetzigen Erhebungszeitpunkt die Corona-Krise.
Andere Gefahren scheinen durch Corona nur in moderatem Umfang verdrängt zu werden: Krebs oder Herzinfarkt besorgen tendenziell etwas weniger Menschen, als das in „normalen“ Zeiten der Fall ist. Die vor vier Jahren noch höchst präsente Bedrohung durch Terrorismus ist hingegen zu großen Teilen aus dem Alltagserleben verschwunden.
Wird anstelle des „Bauches“ der „Kopf“ angesprochen, so ändert sich die Reihenfolge der Risiken nicht wesentlich. Ebenso wie Herzinfarkt und Krebs werden auch die Ansteckung und eine wirtschaftliche Notlage von weiten Teilen der Bevölkerung als eine realistische Bedrohung angesehen.
Ausnahme hiervon ist der mögliche Tod durch den Corona-Virus, der sich in den alltäglichen Ängsten (siehe oben Punkt 2) deutlich mehr niederschlägt, als wenn etwas nüchterner über konkrete Wahrscheinlichkeiten nachgedacht wird. Erst in der Altersgruppe ab 55 Jahren steigen auch hier die Werte deutlich an. Sie bleiben aber auch dann realistischerweise unter den Werten für einen Herzinfarkt oder eine Krebserkrankung.
Im Großen und Ganzen hielten sich die Menschen an die auferlegten Verbote: Die Mehrheit folgt diesen zumindest aus eigener Sicht „voll und ganz“. Gut jeder Dritte nimmt es aber nicht so ganz genau, und insgesamt ca. 5% bekennen sich dazu, die Regeln eher oder gar nicht zu befolgen.
Die Frage, wer am ehesten gegen die Regeln verstößt, lässt sich anhand soziodemographischer Daten kaum eindeutig beantworten. Zwar steigt der Anteil derer, die die Regeln „voll und ganz befolgen“, ab ca. 45 Jahren leicht an, insgesamt zeigen sich aber alle Altersgruppen weitgehend „regelkonform“. Noch geringer sind die Unterschiede nach Einkommen, Bildung oder Bundesland. Am ehesten findet sich noch eine Abweichung nach Geschlecht, indem Männer die Regeln etwas „lockerer“ auslegen.
Der Bedarf an Tests ist hoch, eine Mehrheit würde gerne einen Corona-Test vornehmen.
In der vorliegenden Arbeit wird eine Cantelli-Zusage mithilfe einer bewerteten inhomogenen Markov-Kette modelliert. Dabei wird der Barwert des zukünftigen Zahlungsstroms als Zufallsvariable aufgefasst. Betrachtet man nur den Erwartungswert des Barwerts, so ergeben sich die für eine Cantelli-Zusage üblichen Ergebnisse. Das bedeutet, dass in dem Modell auf einen Zustand verzichtet werden kann. Dies gilt aber nicht für Streuungs- und Risikomaße.
This paper introduces CAAI, a novel cognitive architecture for artificial intelligence in cyber-physical production systems. The goal of the architecture is to reduce the implementation effort for the usage of artificial intelligence algorithms. The core of the CAAI is a cognitive module that processes declarative goals of the user, selects suitable models and algorithms, and creates a configuration for the execution of a processing pipeline on a big data platform. Constant observation and evaluation against performance criteria assess the performance of pipelines for many and varying use cases. Based on these evaluations, the pipelines are automatically adapted if necessary. The modular design with well-defined interfaces enables the reusability and extensibility of pipeline components. A big data platform implements this modular design supported by technologies such as Docker, Kubernetes, and Kafka for virtualization and orchestration of the individual components and their communication. The implementation of the architecture is evaluated using a real-world use case.
Hochschulen initiieren und fördern immer stärker das unternehmerische Denken und Handeln ihrer Studierenden und tragen maßgeblich zu ihrer Qualifizierung als Gründerinnen und Gründer bei. Entrepreneurship Education sowie die Bereitstellung von Einrichtungen und Angeboten für junge Gründerinnen und Gründer spielen eine zentrale Rolle und sollen Innovationen als wissensbasierten Output fördern. Die vorliegende Untersuchung geht der Fragestellung nach, wie Hochschulen am Beispiel der Technischen Hochschule Köln – kurz TH Köln – ihre Studierenden unternehmerische Kompetenzen vermitteln und sie in Bezug auf Gründungsaktivitäten sensibilisieren, mobilisieren und unterstützen können, um so eine Entrepreneruship-Kultur im Zeitablauf zu entwickeln und zu etablieren. Sie bezieht zwei empirische Studien mit ein: eine aktuelle Befragung der Studierenden aus dem Jahre 2019 sowie eine Befragung aus dem Jahre 2016. So lassen sich aktuelle sowie im Zeitablauf vergleichende Aussagen ableiten.
Mit diesem Bericht dokumentiert das Institut für Versicherungswesen (ivwKöln) seine Forschungsaktivitäten des vergangenen Jahres. Wir geben damit gegenüber der Öffentlichkeit und insbesondere den Freunden und Förderern des Instituts Rechenschaft über die geleistete Forschungsarbeit. Darüber hinaus wollen wir in diesem Forschungsbericht auch darlegen, welche Forschungsziele wir am Institut verfolgen und welche Aktivitäten derzeit geplant sind.
This volume is a collection of thoughts and ideas around the concepts of resilience and vulnerability related to their application in the context of disaster risk. Each of the chapters can be classified as an essay, a working paper, or simply as a think piece. Irrespective of different contexts and themes they are united as they represent efforts to grasp the elusive concepts of vulnerability, resilience, exposure, risk in context of natural hazards or wilful destruction and the potential disasters these may cause. One further common feature of these pieces put together in this volume is that they were never really became known and acknowledged. Most of these writings, or versions thereof have never been published in printed media. They all originate from the period between 2008 and 2018. Some of these “early thoughts” might have been premature then. We speculate however, that in light of the present state of the international scientific discourse in the respective area and the ever flourishing conceptual debates around vulnerability and resilience some of the ideas found in these “hidden essays” may trigger second thoughts and hence could enliven the present debates. Thus next to be the historical documentation of what has been pondered on a decade ago, some scientific follow up may occur.
Im Band 2/2019 werden Ergebnisse und Inhalte der Definitionphase des Deutsch-Iranischen Projektes „Basis-Infrastrukturen und Services einer inklusiven Katastrophenresilienz im Iran – Basic Infrastructures and Services for Enhancing Inclusive Community Disaster Resilience in Iran“ (INCOR) veröffentlicht. Er gibt einen Überblick über die Inhalte des Projekts und beleuchtet die Hintergründe und Konzeption. Weiter werden Synergien zwischen dem Resilienz-Ansatz für Kritische Infrastrukturen und dem Ansatz der „inclusiveness“ nach UN HABITAT beschrieben. Außerdem wird über die Iranisch-Deutschen Experten Workshops in Teheran und Köln berichtet, welche den internationalen Austausch von Katastrophenschutz-Managern förderten. Abschließend werden Möglichkeiten genannt, wie INCOR dem Sendai Framework beiträgt.
Scholarship of Teaching and Learning (SoTL) wird in der Regel als sozialwissenschaftliches Projekt beschrieben, das an die Lehrenden und ihre Fachkulturen ‚von außen‘ durch die Hochschuldidaktik herangetragen wird (z.B. Wyss, 2018; Szczyrba, 2016). Doch kann die Hochschuldidaktik SoTL auch als ein Anliegen an Lehrende formulieren, aus den Fächern heraus gemeinsam mit den Studierenden eine gemeinsame Wissenschaftspraxis zu implementieren, die das Bildungsanliegen der Studierenden mit dem der Lehrenden verknüpft. Basierend auf dem Verständnis von Huber (2018), dass SoTL die wissenschaftliche Befassung mit der Lehre und dem Lernen der Studierenden im eigenen Fach ist, kann Lehre an Hochschulen durch SoTL zu einer wissenschaftlich begründeten Praxis werden und auf praktischer Klugheit i.S.v. phronesis basieren (Kreber, 2015, S. 568ff.; Dunne, 1993).
Der Beitrag konzipiert SoTL auf der Basis geisteswissenschaftlicher Theorieansätze, um hochschuldidaktisch fundierte und beforschte Lehrkonzepte breiter als auf der Ebene der Technikentwicklung (techne) zu begründen. Dazu stützt er sich auf Ansätze von MacIntyre (Praxis, Tugendethik), Bernstein (singulars und regions), Andresen (Fachwissenschaftspraxis), Mezirow (Reflexionsstruktur) und Nussbaum (Reflexion von Zielen). Angelehnt an diese Ansätze erschließt er das SoTL darauf, wie Lehrende theoretisch und methodologisch fundiert mit ihren Studierenden ergründen können, wie die hochschulischen Fächer mit internalisierten Werten als ‚interne Güter‘ bereicherte Absolvent*innen hervorbringen können.
Mit dem Betriebsrentenstärkungsgesetz (BRSG) wurde den Tarifvertragsparteien erstmals die Vereinbarung reiner Beitragszusagen ermöglicht. Hierbei sind Mindestleistungen oder Garantien seitens der Versorgungseinrichtungen ausdrücklich nicht erlaubt (Garantieverbot). Es ist jedoch möglich, ein kollektives Versorgungskapital zu bilden, das nicht dem einzelnen Sparer, sondern der Sparergemeinschaft insgesamt zur Verfügung steht. Mittels einer kollektiven Reserve als Puffer sollen Kapitalmarktschwankungen mit dem Ziel ausgeglichen werden, die Wertentwicklung des Versorgungskapitals für den einzelnen Sparer zu verstetigen. Aufbauend auf der bisherigen Forschung von GOECKE (2011, 2012, 2013a, 2013b und 2016) und GOECKE / MUDERS (2018) wird auf der Grundlage historischer Kapitalmarktdaten die Wirkungsweise des kollektiven Spar-modells im Zeitraum 1957-2017 getestet. Dabei wird neben Deutschland auch die USA betrachtet. Ferner werden zusätzlich inflationsbereinigte Werte herangezogen.
Das „Glossar zum Wissensmanagement im Bevölkerungsschutz“ von Norf, Tiller und Fekete (2019) stellt die wesentlichen Begriffe und Konzepte zu Wissensmanagement und seiner Bedeutung für den Bevölkerungsschutz vor. Das Glossar ist ein Ergebnis des Forschungsprojektes WAKE (https://wake-project.eu/), das Lösungsansätze für den bestmöglichen Umgang mit Wissen im Bevölkerungsschutz entwickelt. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Aufarbeitung der Flüchtlingssituation 2015/2016. Es geht um die Frage, wie das darin erworbene Wissen und die dabei gemachten Erfahrungen strukturiert gesammelt, gesichert, aufgearbeitet und für spätere Szenarien genutzt werden können. Das Glossar kann und soll kein Ratgeber für die praktische Einführung von Wissensmanagement in Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgabe (BOS) sein. Denn für die Einführung eines Wissensmanagements kann es kein Patentrezept geben. Es muss in jedem einzelnen Fall eine individuell zugeschnittene, praktische Wissensmanagementlösung erarbeitet werden. Allerdings entwickelt das WAKE-Projekt, aufbauend auf dem Glossar, Empfehlungen zur Einführung oder Verbesserung eines Wissensmanagements im Organisationsalltag und in Einsatzsituationen im Bevölkerungsschutz.
In einer Veranstaltung sitzen viele Studierende, in einer nächsten auf einmal deutlich weniger. Woran liegt das? Und weiß man, ob ein*e Student*in regelmäßig kommt oder nicht? Ist die Anwesenheit überhaupt von Relevanz? Für Lehrende stehen über das eigene Modul hinaus häufig nur geringe Informationen zur Verfügung, wann, in welchen anderen Modulen und mit welchem Aufwand Studierende eines Semesters mit Selbststudienaufgaben oder begleitenden Prüfungsleistungen wie z. B. Hausarbeiten, Praktika, Präsentationen, Lernkontrollen usw. beschäftigt werden. Aus Sicht der jeweiligen Lehrenden sind diese didaktischen Mittel gut begründet, können jedoch insbesondere dann zu Spitzen in der studentischen Workload führen, wenn keine organisatorische Abstimmung mit Kolleg*innen erfolgt. Diskussionen über die richtige Lehrorganisation und das geeignete Maß an Lernanforderungen bleiben erfahrungsgemäß in Hochschulgremien häufig ohne klares Ergebnis, so dass ein Wunsch nach Objektivierung der subjektiven Meinungen entsteht, der speziell eine Abstimmung der in das Lernen investierten Zeit mit den von den Modulen gestellten Lernanforderungen betrifft. Derartige Fragen waren die Initialzündung zum nachfolgend beschriebenen Projekt, das noch nicht vollumfänglich abgeschlossen ist.
Die Erfassung der von Studierenden in ihr Lernen investierten Zeit und die hieraus abzuleitenden Erkenntnisse sind seit den ZEITLast-Untersuchungen von Schulmeister & Metzger (2011) verbreitet. Jedoch macht es einen Unterschied, ob man einem Kreis von in einem Studiengang lehrenden Professor*innen die validen Ergebnisse einer Studie vorträgt oder ob eine Untersuchung im eigenen Studiengang durchgeführt und somit ‚am eigenen Leib‘ erfahren wird, um dann auf der Basis der Ergebnisse gemeinsam die Zukunft neu zu gestalten. Jedoch, wie bringt man diesen Prozess in Gang?
Der Beitrag zeigt zentrale Elemente eines im Studiengang B.Eng. Fahrzeugtechnik der TH-Köln durchgeführten Lehrentwicklungsvorhabens, insbesondere die gewählte Strategie zur Legitimierung einer Workloadstudie (Faßbender et al., 2018), die formulierten Forschungsfragen, die Methodik, die bisher gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse sowie ein Fazit mit einem Ausblick.
Im ersten Teil dieser Publikation wurde unter nicht allzu restriktiven Anforderungen hergeleitet, dass man auch für Versicherungen approximativ das mikroökonomische Produktionsmodell anwenden kann. Dies liefert eine andere Sichtweise im Hinblick auf die Unternehmenssteuerung. In diesem zweiten Teil werden weitere Anwendungen dieses Modells diskutiert.
Mit diesem Bericht dokumentiert das Institut für Versicherungswesen (ivwKöln) seine Forschungsaktivitäten des vergangenen Jahres. Wir geben damit gegenüber der Öffentlichkeit und insbesondere den Freunden und Förderern des Instituts Rechenschaft über die geleistete Forschungsarbeit. Darüber hinaus wollen wir in diesem Forschungsbericht auch darlegen, welche Forschungsziele wir am Institut verfolgen und welche Aktivitäten derzeit geplant sind.
Band IV des vierteiligen Werkes „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ widmet sich der Frage, welchen Einfluss die Hochschuldidaktik auf Selbstverständnisse und Werte in der Hochschulentwicklung nehmen kann und soll. Wie kann sich die Hochschuldidaktik durch Scholarship of Academic Development wissenschaftlich fundieren und professionalisieren? Und welche Rolle nimmt sie für das Scholarship of Teaching and Learning ein? Wie können Hochschuldidaktik und Hochschullehre durch forschende Zugänge miteinander und voneinander lernen? Eine weitere Perspektive der Beiträge liegt auf der Frage, wie Forschung zur studentischen Perspektive auf das Hochschullernen die Lehre anders oder neu ausrichten kann.
Die Bände „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ beschäftigen sich mit aktuellen hochschuldidaktischen Forschungsansätzen, -ergebnissen und -planungen, die darauf abzielen, den Beitrag der Hochschuldidaktik zu Profilbildung und Wertefragen im Rahmen von Hochschulentwicklungsprozessen zu identifizieren, zu fundieren und zu reflektieren.
Im vorliegenden Band III des vierteiligen Werkes „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ wird eine mehrperspektivische, wissenschaftliche Auseinandersetzung um Qualität der Hochschulbildung geführt. Die Beitrage nähern sich aus unterschiedlichen Perspektiven folgenden Fragen an: Wie kann die Hochschuldidaktik durch die Analyse und Erforschung des Qualitätsbegriffs dazu beitragen, hochschul-, wirtschafts- und gesellschaftspolitische Herausforderungen als Chance für Hochschulentwicklung zu betrachten? Welche Fragen ergeben sich mit Blick auf Qualitätsentwicklung, welche Werteaspekte sind damit verbunden, und wie wirkt sich dies auf hochschulische Profilbildungsprozesse aus? Welche Veränderungsprozesse werden durch die Reflexion von Qualitätsfragen initiiert und wie wird dadurch tiefgreifende und nachhaltige Veränderung erzielt?
Die Bände „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ beschäftigen sich mit aktuellen hochschuldidaktischen Forschungsansätzen, -ergebnissen und -planungen, die darauf abzielen, den Beitrag der Hochschuldidaktik zu Profilbildung und Wertefragen im Rahmen von Hochschulentwicklungsprozessen zu identifizieren, zu fundieren und zu reflektieren.
Die zunehmende Automatisierung sowie Vernetzung des automobilen Verkehrs besitzt potenziell tiefgreifende Auswirkungen auf die Kfz-Versicherung. Neben der Frage nach der Haftung für Verkehrsunfälle spielen dabei ebenso eine sich verändernde Risikolandschaft sowie mögliche Verschiebungen der Kundenschnittstelle durch servicebasierte Mobilitätskonzepte eine strategisch zentrale Rolle. Darüber hinaus führt die zunehmende Vernetzung der Fahrzeuge zu einem sich verschärfenden Wettkampf um den Zugriff auf relevante Daten aus dem Fahrzeug.
Beim 14. FaRis & DAV Symposium beleuchteten die Vortragenden diese Fragen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Geschäftsmodell der Kfz-Versicherung, um auf dieser Basis die Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze zu diskutieren.
Der vorliegende Band II des vierteiligen Werkes „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ befasst sich mit der Kultur des Ermöglichens: Welche Werte stehen im Vordergrund und welche rücken in den Hintergrund, wenn man versucht, eine Kultur des Ermöglichens an einer Hochschule zu etablieren? Was ist nötig, damit Maßnahmen nicht fremde Schlaglichter in einer schon existierenden Kultur bleiben, sondern (scheinbar) Bekanntes langfristig in einem neuen Licht erscheinen lassen? Wie ermöglichen Maßnahmen, sich anders miteinander zu treffen und sich zu begegnen, um Bildung zu gestalten? Die hier versammelten Beiträge zur Ebene der Lehrveranstaltung, der Fakultäten, der (Fach-) Kollegien sowie der Hochschule als Organisation zeigen, welchen Beitrag die Hochschuldidaktik im Rahmen einer wertebezogenen Profilbildung für eine solche Kultur leisten kann.
Die Bände „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ beschäftigen sich mit aktuellen hochschuldidaktischen Forschungsansätzen, -ergebnissen und -planungen, die darauf abzielen, den Beitrag der Hochschuldidaktik zu Profilbildung und Wertefragen im Rahmen von Hochschulentwicklungsprozessen zu identifizieren, zu fundieren und zu reflektieren
A pension system is resilient if it able to absorb external (temporal) shocks and if it is able to adapt to (longterm) shifts of the socio-economic environment. Defined benefit (DB) and defined contribution pension plans behave contrastingly with respect to capital market shocks and shifts: while DB-plan benefits are not affected by external shocks they totally lack adaptability with respect to fundamental changes; DC-plans automatically adjust to a changing environment but any external shock has a direct impact on the (expected) pensions. By adding a collective component to DC-plans one can make these collective DC (CDC)-plans shock absorbing - at least to a certain degree. In our CDC pension model we build a collective reserve of assets that serves as a buffer to capital market shocks, e.g. stock market crashes. The idea is to transfer money from the collective reserve to the individual pension accounts whenever capital markets slump and to feed the collective reserve whenever capital market are booming. This mechanism is particular valuable for age cohorts that are close to retirement. It is clear that withdrawing assets from or adding assets to the collective reserve is essentially a transfer of assets between the age cohorts. In our near reality model we investigate the effect of stock market shocks and interest rate (and mortality) shifts on a CDC- pension system. We are particularly interested in the question, to what extend a CDC-pension system is actually able to absorb shocks and whether the intergenerational transfer of assets via the collective reserve can be regarded as fair.
Das Betriebsrentenstärkungsgesetz stellt eine Novellierung der betrieblichen Altersversorgung (bAV) in Deutschland dar. Mit dem kürzlich verabschiedeten Gesetz wird erstmals die Möglichkeit geschaffen, die reine Beitragszusage (rBZ) ohne Leistungsgarantie auf tarifvertraglichem Weg zu vereinbaren. Die Höhe der späteren Versorgungsleistung der Arbeitnehmer wird somit zum einen durch die entrichteten Beiträge an den Versorgungsträger determiniert. Zum anderen bestimmt der Erfolg der im Kollektiv zu organisierenden Kapitalanlage mit einem ebenfalls gemeinschaftlichen Risikobudget zu einem wesentlichen Teil die spätere Versorgungsleistung. Die Kapitalanlage steht somit stärker denn je im Spannungsfeld zwischen Rendite und Risiko. Konkret ist eine potentiell höhere Zielrente durch eine chancenorientierte Kapitalanlage gegen das Risiko einer nachhaltigen Unterdeckung und einer damit verbundenen Kürzung der Zielrente abzuwägen. Um diese Abwägung bestmöglich zu treffen und die Wahrscheinlichkeit einer nachhaltigen Unterdeckung zu minimieren, müssen die Kapitalanlage effizient gestaltet und Extremrisiken vermieden werden. Im Falle der erfolgreichen Einführung der rBZ ergeben sich zudem Auswirkungen auf die Kapitalanlage für bestehende Systeme. Basierend auf der Entwicklung der bAV-Landschaft in dem Vereinigten Königreich seit der Einführung von DC-Plänen ist anzunehmen, dass auch in Deutschland eine schrittweise Schließung der leistungsgarantierten Systeme erfolgt. Das daraus resultierende, ausbleibende Neugeschäft bei den bestehenden Systemen ist im Rahmen der Kapitalanlage durch eine Verschiebung des Fokus von Rendite und Deckungsgrad hin zu den benötigten Cashflows zur Bedeckung der Rentenzahlung zu adjustieren. Auf dem 13. FaRis & DAV Symposium referierten Altersversorgungs- und Kapitalmarktexperten zu der Ausrichtung und Implementierung der Kapitalanlage für die Zielrente.
Band I des vierteiligen Werkes „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ macht Vielfalt und Offenheit als tragende Elemente einer wertbezogenen Hochschuldidaktik zum Thema. Aufgezeigt wird eine theorie- und praxisgeleitete Diskussion mit Blick auf grundlegende Zusammenhänge von Didaktik, Vielfalt und Offenheit für eine Hochschulbildung in Bewegung. Ein wertschätzender Umgang mit Vielfalt und Offenheit ist im Hochschulkontext zwar keineswegs auf die Hochschuldidaktik begrenzt; sie ist ein Akteur unter mehreren. Doch der Blick in hochschuldidaktische Theorie- und Praxisbestände weist eine besondere Dynamik und Dichte auf. Die Zusammenschau der Beiträge macht deutlich, dass die diskursiv gestaltete Auseinandersetzung und Weiterentwicklung einer wertbezogenen Hochschuldidaktik unter dem Dach von Offenheit und Vielfalt voraussetzungsvoll ist und bei weitem nicht on the go ausgehandelt werden kann.
Die Bände „Profilbildung und Wertefragen in der Hochschulentwicklung I-IV“ beschäftigen sich mit aktuellen hochschuldidaktischen Forschungsansätzen, -ergebnissen und -planungen, die darauf abzielen, den Beitrag der Hochschuldidaktik zu Profilbildung und Wertefragen im Rahmen von Hochschulentwicklungsprozessen zu identifizieren, zu fundieren und zu reflektieren.
The availability of several CPU cores on current computers enables
parallelization and increases the computational power significantly.
Optimization algorithms have to be adapted to exploit these highly
parallelized systems and evaluate multiple candidate solutions in
each iteration. This issue is especially challenging for expensive
optimization problems, where surrogate models are employed to
reduce the load of objective function evaluations.
This paper compares different approaches for surrogate modelbased
optimization in parallel environments. Additionally, an easy
to use method, which was developed for an industrial project, is
proposed. All described algorithms are tested with a variety of
standard benchmark functions. Furthermore, they are applied to
a real-world engineering problem, the electrostatic precipitator
problem. Expensive computational fluid dynamics simulations are
required to estimate the performance of the precipitator. The task
is to optimize a gas-distribution system so that a desired velocity
distribution is achieved for the gas flow throughout the precipitator.
The vast amount of possible configurations leads to a complex
discrete valued optimization problem. The experiments indicate
that a hybrid approach works best, which proposes candidate solutions
based on different surrogate model-based infill criteria and
evolutionary operators.
Die Reinhaltung der Luft spielt heute mehr denn je eine wichtige Rolle. In Gesellschaft und Politik wird über Dieselfahrverbote in Innenstädten diskutiert, um die Feinstaubbelastung in den Städten zu senken. Besonders die Industrie steht vor der Aufgabe, den Partikelausstoß zu senken und Wege zu finden, um eine gesunde Luft zu wahren. Zur Abgasreinigung werden oft Filter eingesetzt. Diese weisen aber hohe Energieverluste auf. Die ständige Reinigung oder der Wechsel der Filter kostet Zeit und Geld. Daher ist neben Filtern eine der gängigsten Methoden die Abgasreinigung durch Staubabscheider. Staubabscheider funktionieren filterlos. Dadurch entfällt eine wiederkehrende Filterreinigung, beziehungsweise der regelmäßige Filtertausch. Die Technik der Staubabscheider hat ihren Ursprung in der Natur. Aus der Betrachtung von Zyklonen (in den Tropen vorkommende Wirbelstürme) wurde ein Verfahren entwickelt, um staubhaltige Fluide von den Verunreinigungen zu trennen. Die Abgasreinigung mittels Zyklon-Staubabscheider wird in vielen verschiedenen
Industrien eingesetzt, heutzutage meist als Vorabscheider. Beispiele hierfür sind die
braunkohleverarbeitende Industrie, die Gesteinsindustrie und die papier- oder holzverarbeitende Industrie, insbesondere dort, wo viel Staub oder auch größere Späne in die Luft gelangen. Auch im Alltag sind Zyklon-Staubabscheider zu finden. Hier kommen sie in beutellosen Staubsaugern oder als Vorabscheider von Staubsaugern bei der Holzverarbeitung zum Einsatz.
Die Vorgänge im Staubabscheider-Zyklon sind bereits durch mathematische Modelle beschrieben worden. Hierbei handelt es sich um Näherungen, jedoch nicht um
die exakte Abbildung der Realität, weswegen bis heute die Modelle immer wieder weiterentwickelt und verbessert werden. Eine CFD (Computional Fluid Dynamics)Simulation bringt meist die besten Ergebnisse, ist jedoch sehr aufwendig und muss für jeden Staubabscheider neu entwickelt werden. Daher wird noch immer an der Weiterentwicklung der mathematischen Modelle gearbeitet, um eine Berechnung zu optimieren, die für alle Staubabscheider gilt. Muschelknautz hat in diesem Bereich über Jahre hinweg geforscht und so eine der
wichtigsten Methoden zur Berechnung von Zyklonabscheidern entwickelt. Diese stimmt oft sehr gut mit der Realität überein. Betrachtet man jedoch die Tiefe des Tauchrohres im Zyklon, fällt auf, dass der Abscheidegrad maximal wird, wenn das Tauchrohr nicht in den Abscheideraum ragt, sondern mit dem Deckel des Zyklons abschließt. Dieses Phänomen tritt weder bei den durchgeführten CFD-Simulationen noch bei den durchgeführten Messungen am Bauteil auf. Ziel der Arbeit ist es, diese Unstimmigkeit zwischen Berechnung und Messung zu untersuchen und Gründe hierfür herauszufinden. Darum wird zunächst der Stand der Technik und das Muschelknautz’sche Modell
vorgestellt, um im Anschluss die Berechnungsmethode genauer zu untersuchen. So soll festgestellt werden, ob die Ursache der Abweichungen zur Realität bei einer Analyse der Berechnungsmethode ersichtlich wird. Beispielsweise soll überprüft werden, ob die Schlussfolgerung einer maximalen Abscheideleistung bei minimaler Tauchrohrtiefe von speziellen Faktoren abhängt. Es wird eine Reihe von Beispielrechnungen durchgeführt, mit deren Hilfe der Zusammenhang
von Abscheidegrad und Tauchrohrtiefe ersichtlich wird. Hierbei werden die Geometrieparameter des Abscheiders variiert, um deren Einfluss auf die Tauchrohrtiefe
zu untersuchen.
Modelling Zero-inflated Rainfall Data through the Use of Gaussian Process and Bayesian Regression
(2018)
Rainfall is a key parameter for understanding the water cycle. An accurate rainfall measurement is vital in the development of hydrological models. By means of indirect measurement, satellites can nowadays estimate the rainfall around the world. However, these measurements are not always accurate. As a first approach to generate a bias-corrected rainfall estimate using satellite data, the performance of Gaussian process and Bayesian regression is studied. The results show Gaussian process as the better option for this dataset but leave place to improvements on both modelling strategies.
Der Forschungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Maltechnik von Hans Holbein d. Ä. Die Materialien und deren Verwendung werden dabei im historischen und kunsttechnologischen Kontext der großen Altarwerke des Künstlers um 1500 betrachtet. Methodisch stehen die Auswertung historischer Quellen zur Maltechnik, die kunsttechnologische Untersuchung und materialanalytische Verfahren im Zentrum. Die extensive Beimischung von geriebenem Glas und Quarz im Farbmaterial Holbeins, die in solch einem Umfang im Material eines nordeuropäischen Künstlers noch nie nachgewiesen werden konnte, ist ein zentrales Thema der Arbeit, genauso wie die eingehende Beschäftigung mit Holbeins Palette und seiner Malerei an sich.
Neben der analytischen Untersuchung der verwendeten Farbmittel und Materialien ist die Auseinandersetzung mit der Unterzeichnung und deren Bildwirkung ein weiteres wichtiges Forschungsthema. Dazu werden die Handzeichnungen des Künstlers hinsichtlich des Stils und der Materialien als Vergleichsmaterial herangezogen. Die Untersuchung liefert sowohl in Bezug auf die Materialien als auch auf deren Anwendung eine Erweiterung und Vertiefung des Kenntnisstandes zur Maltechnik um 1500 in vielen Bereichen.
Surrogate-based optimization and nature-inspired metaheuristics have become the state of the art in solving real-world optimization problems. Still, it is difficult for beginners and even experts to get an overview that explains their advantages in comparison to the large number of available methods in the scope of continuous optimization. Available taxonomies lack the integration of surrogate-based approaches and thus their embedding in the larger context of this broad field.
This article presents a taxonomy of the field, which further matches the idea of nature-inspired algorithms, as it is based on the human behavior in path finding. Intuitive analogies make it easy to conceive the most basic principles of the search algorithms, even for beginners and non-experts in this area of research. However, this scheme does not oversimplify the high complexity of the different algorithms, as the class identifier only defines a descriptive meta-level of the algorithm search strategies. The taxonomy was established by exploring and matching algorithm schemes, extracting similarities and differences, and creating a set of classification indicators to distinguish between five distinct classes. In practice, this taxonomy allows recommendations for the applicability of the corresponding algorithms and helps developers trying to create or improve their own algorithms.
In the present paper a calculation tool for the lifetime prediction of composite materials with focus on local multiaxial
stress states and different local stress ratios within each lamina is developed. The approach is based on repetitiv, progressive in-plane stress calculations using classical laminate theory with subsequent analysis of the material stressing effort and use of appropriate material degradation models. Therefore experimentally data of S-N curves are
used to generate anistropic constant life diagrams for a closer examination of critical fracture planes under any given combination of local stress ratios. The model is verified against various balanced angle plies and multi-directional
laminates with arbitrary stacking sequences and varying stress ratios throughout the analysis. Different sections of the
model, such as residual strength and residual stiffness, are examined and verified over a wide range of load cycles. The obtained results agree very well with the analyzed experimental data.
Architecural aproaches are considered to simplify the generation of re-usable building blocks in the field of data warehousing. While SAP’s Layer Scalable Architecure (LSA) offers a reference model for creating data warehousing infrastructure based on SAP software, extented reference models are needed to guide the integration of SAP and non-SAP tools. Therefore, SAP’s LSA is compared to the Data Warehouse Architectural Reference Model (DWARM), which aims to cover the classical data warehouse topologies.
Die Forschungsstelle finanzielles & aktuarielles Risikomanagement (FaRis) organisiert Anfang Juni und Dezember eines Jahres gemeinsam mit der Deutschen Aktuarvereinigung (DAV) gemeinsame Symposien zu relevanten aktuariellen Themen. Wegen des Weltkongresses der Aktuare vom 4. bis zum 8. Juni in Berlin wurde das üblicherweise zeitgleich stattfindende FaRis & DAV Symposium als „FaRis at ICA“ veranstaltet – im Sinne einer Zusammenfassung aller Kongressbeiträge von FaRis-Mitgliedern als Überblick für die in FaRis abgedeckten Forschungsgebiete. Die Kurzversionen dieser Beiträge sind in diesem Tagungsband zusammengestellt. Der nur alle vier Jahre stattfindende Weltkongress der Aktuare ist der bedeutsamste Kongress zu allen aktuariellen Fragestellungen. Mit etwa 2.700 nationalen und internationalen Teilnehmern war der ICA 2018 in Berlin der teilnehmerstärkste Kongress seit dem ersten Weltkongress 1895 in Brüssel.
Das Handlungsfeld Lehre und Studium ist nicht mehr als nur erfahrungsgeleitete, routineförmig verlaufende Praxis zu betrachten, sondern als wissenschaftliches Arbeitsgebiet zu etablieren und damit systematischer und wissenschaftlich fundierter Reflexion und Gestaltung zugänglich zu machen. Der Band zeigt, wie dies durch Intensivierung, Verbreitung und Diskussion von forschenden Ansätzen in der hochschuldidaktischen Praxis gelingt. Die Beiträge bieten mit ihren theoretischen, konzeptionellen und empirischen Zugängen einen Fundus wissenschaftlicher Erkenntnisse, die eine evidenzbasierte Entwicklung von Lehre und Studium ermöglichen. Insbesondere das hochschuldidaktische Handeln kann daher durch solche Forschung evidenzbasiert fundiert erfolgen.
In der vorliegenden Arbeit werden in drei Fallbeispielen aus dem Bereich der betrieblichen Altersversorgung die Versorgungszusagen mithilfe von bewerteten inhomogenen Markov-Ketten modelliert. Dabei liegt der Fokus auf den Pfaden der Markov-Ketten. Es wird anhand der Fallbeispiele gezeigt, wie man mithilfe der Pfade den Erwartungswert und die Standardabweichung der Zufallsvariablen „Barwert aller zukünftigen Zahlungen“ berechnen kann. Darüber hinaus ist es auf Basis der Pfade möglich, in Bezug auf diese Zufallsvariable auch Wahrscheinlichkeiten von speziellen Ereignissen und Risikomaße – Value at Risk und Expected Shortfall – zu berechnen.
Increasing computational power and the availability of 3D printers provide new tools for the combination of modeling and experimentation. Several simulation tools can be run independently and in parallel, e.g., long running computational fluid dynamics simulations can be accompanied by experiments with 3D printers. Furthermore, results from analytical and data-driven models can be incorporated. However, there are fundamental differences between these modeling approaches: some models, e.g., analytical models, use domain knowledge, whereas data-driven models do not require any information about the underlying processes.
At the same time, data-driven models require input and output data, but analytical models do not. Combining results from models with different input-output structures might improve and accelerate the optimization process. The optimization via multimodel simulation (OMMS) approach, which is able to combine results from these different models, is introduced in this paper.
Using cyclonic dust separators as a real-world simulation problem, the feasibility of this approach is demonstrated and a proof-of-concept is presented. Cyclones are popular devices used to filter dust from the emitted flue gases. They are applied as pre-filters in many industrial processes including energy production and grain processing facilities. Pros and cons of this multimodel optimization approach are discussed and experiences from experiments are presented.
Aktuell kommen in der Versicherungsbranche zunehmend neue Geschäftsmodelle und innovative Technologien zum Einsatz. Das betrifft nicht nur einzelne Aufgaben und Funktionen, wie zum Beispiel den Vertrieb von Versicherungen. Vielmehr beobachten wir Innovationen durch Unternehmen (den „InsurTechs“) entlang der gesamten Wertschöpfungskette und sogar Neugründungen von Versicherungsunternehmen. Viele Unternehmer und Investoren beabsichtigen, mit ihren Ideen nachhaltige Lösungen zu entwickeln und das Produkt „Versicherung“ mit kundenorientierten Lösungen zu verbessern. Zum 12. Symposium hatten wir junge InsurTech-Unternehmen aus den verschiedenen Versicherungssparten eingeladen. Gründer und Vorstände berichteten am InsurTech-Standort Köln von ihren Visionen und vom aktuellen Umsetzungsstand in der Praxis.
Der vorliegende Band versucht, einen ersten Überblick über die Inhalte und Wesensmerkmale des noch relativ jungen Studiengangs und Forschungsbereichs Rettungsingenieurwesen an der TH Köln (früher FH Köln) zu schaffen. Damit kann der Sammelband zwar nicht für alle Ausprägungen des „Rettungsingenieurwesens“ (oder Rescue Engineering) auch an anderen Hochschulen stehen. Jedoch soll er einen ersten Eindruck ermöglichen und zwar für Außenstehende aber durchaus auch für Studierende und Kollegen an der TH Köln, was „Rettungsingenieurwesen“ überhaupt ist, und welche fachlichen, methodischen und auch anwendungsbezogenen Inhalte es beinhaltet. Abgrenzungen zu Nachbarstudiengängen oder Aufgabenfeldern sind nicht einfach und auch dieser Sammelband kann nur einen ersten Aufschlag anbieten. Jedoch wird es in fünf oder zehn Jahren einmal interessant sein, wie und wohin sich dieser Studiengang, aber auch die gleichzeitig am Institut für Rettungsingenieurwesen (IRG) stattfindende Forschung hin entwickelt haben wird. Somit dient dieser Band nicht nur der Begriffsbestimmung und inhaltlichen weiteren Ausgestaltung; er soll auch dazu einladen, mit zu überlegen, in welche Richtung sich Lehre und Forschung noch entwickeln könnten.
Mit diesem Bericht dokumentiert das Institut für Versicherungswesen (ivwKöln) seine Forschungsaktivitäten des vergangenen Jahres. Wir geben damit gegenüber der Öffentlichkeit und insbesondere den Freunden und Förderern des Instituts Rechenschaft über die geleistete Forschungsarbeit. Darüber hinaus wollen wir in diesem Forschungsbericht auch darlegen, welche Forschungsziele wir am Institut verfolgen und welche Aktivitäten derzeit geplant sind.
Das prinzipienorientierte Aufsichtssystem von Solvency II erkennt als zentralen Grundsatz, dass nach dem Prinzip „Substanz über Form“ die ökonomische Wirkung eines Risikotransferinstrumentes und nicht die formale Einbettung desselben als Entscheidungskriterium der Berücksichtigungsfähigkeit gilt. Dieser Grundsatz trägt den Entwicklungen auf dem Rückversicherungsmarkt insoweit Rechnung, da dadurch auch alternative Formen des vt. Risikotransfers grundsätzlich Anerkennung finden können, wenn sie den Anerkennungsvoraussetzungen der aufsichtsrechtlichen Vorgaben entsprechen. Dabei zeigt sich, dass der Aufbau und die Mechanik dieser alternativen Formen des vt. Risikotransfer insbesondere eine (ökonomisch) abweichende Bewertung hinsichtlich des vt. Basisrisikos und Ausfallrisikos bedingen können. Kern der vorliegenden Arbeit ist deshalb die Prüfung, inwieweit die Vorgaben von Solvency II diese Unterschiedlichkeit zur Berücksichtigung von vt. Basisrisiko ökonomisch adäquat abbilden. Dabei wird dargestellt, dass insbesondere eine nach Solvency II im Vergleich zum Marktverständnis weit gefasste Definition der Begrifflichkeit sowie eine uneinheitliche Anwendung innerhalb der Gesetzestexte der einheitlichen Berücksichtigung potentiell zuwiderlaufen oder uneinheitliche Prüfungserfordernisse an ökonomisch gleich wirkende Instrumente stellen. Darüber wird hergeleitet, dass die Vorgaben nach Solvency II Regelungen enthalten, welche die ökonomische Wirkung des vt. Basisrisikos (z. B. aus Währungsinkongruenzen) inadäquat widerspiegeln.
Bewertungsportale, in denen man seine Meinung zu Gütern oder Dienstleistungen äußern kann, sind seit einiger Zeit bekannt und verbreitet. Kann durch sie die Nachfrageseite eine neue, informationsgestützte Machtposition erlangen? Ein Projektteam des Instituts für Versicherungswesen an der TH Köln (ivwKöln) hat sich dieser Frage gewidmet und zunächst kontrastierende Hypothesen aus der Gegenüberstellung des informationsökonomischen und des diffusionstheoretischen Ansatzes entwickelt. Eine Hypothesengruppe bezog sich auf die Frage, von welchen Faktoren die Nachfrage und Wertschätzung von Bewertungsportalen abhängig ist, eine andere unterstellte, dass globale Produkteigenschaften auf der Dimension Such-, Erfahrungs-, Vertrauenseigenschaften sich auf die Nutzung von Portalen auswirkten. Untersucht wurden deshalb sehr unterschiedliche Portale, für Kleidung, Restaurants, Ärzte und Versicherungen. Empirische Grundlage war eine online-gestützte Befragung mit einem Convenience-Sample von 114 Befragten. Neben Studierenden des ivwKöln wurden Angestellte und Personen im Rentenalter zur Teilnahme motiviert, um eine breite Altersstreuung zu erreichen. Die Ergebnisse zur ersten Hypothesengruppe sprechen eindeutig für den diffusionstheoretischen Ansatz. Bei den beiden analysierbaren Portalen (Restaurants und Ärzte) ergibt sich: Entscheidende Faktoren für den Besuch von Restaurantportalen sind Internetaffinität, Alter, Produktinvolvement und Meinungsführerschaft; für den Besuch von Ärzteportalen sind es Internetaffinität und Produktinvolvement. Damit ist auch klar, dass sich die Machtposition der Nachfrager durch die Nutzung von Portalen allenfalls selektiv verstärkt. Die zweite Hypothese, dass Portalnutzung auch von globalen Produkteigenschaften abhängig sei, ließ sich nicht bestätigen.
Surrogate-assisted optimization has proven to be very successful if applied to industrial problems. The use of a data-driven surrogate model of an objective function during an optimization cycle has many bene ts, such as being cheap to evaluate and further providing both information about the objective landscape and the parameter space. In preliminary work, it was researched how surrogate-assisted optimization can help to optimize the structure of a neural network (NN) controller. In this work, we will focus on how surrogates can help to improve the direct learning process of a transparent feed-forward neural network controller. As an initial case study we will consider a manageable real-world control task: the elevator supervisory group problem (ESGC) using a simplified simulation model. We use this model as a benchmark which should indicate the applicability and performance of surrogate-assisted optimization to this kind of tasks. While the optimization process itself is in this case not onsidered expensive, the results show that surrogate-assisted optimization is capable of outperforming metaheuristic optimization methods for a low number of evaluations. Further the surrogate can be used for signi cance analysis of the inputs and weighted connections to further exploit problem information.
The performance of optimization algorithms relies crucially on their parameterizations. Finding good parameter settings is called algorithm tuning. Using
a simple simulated annealing algorithm, we will demonstrate how optimization algorithms can be tuned using the Sequential Parameter Optimization Toolbox (SPOT). SPOT provides several tools for automated and interactive tuning. The underlying concepts of the SPOT approach are explained. This includes key techniques such as exploratory fitness landscape analysis and response surface methodology. Many examples illustrate
how SPOT can be used for understanding the performance of algorithms and gaining insight into algorithm behavior. Furthermore, we demonstrate how SPOT can be used as an optimizer and how a sophisticated ensemble approach is able to combine several meta models via stacking.
To maximize the throughput of a hot rolling mill,
the number of passes has to be reduced. This can be achieved by maximizing the thickness reduction in each pass. For this purpose, exact predictions of roll force and torque are required. Hence, the predictive models that describe the physical behavior of the product have to be accurate and cover a wide range of different materials.
Due to market requirements a lot of new materials are tested and rolled. If these materials are chosen to be rolled more often, a suitable flow curve has to be established. It is not reasonable to determine those flow curves in laboratory, because of costs and time. A strong demand for quick parameter determination and the optimization of flow curve parameter with minimum costs is the logical consequence. Therefore parameter estimation and the optimization with real data, which were collected during previous runs, is a promising idea. Producers benefit from this data-driven approach and receive a huge gain in flexibility when rolling new
materials, optimizing current production, and increasing quality. This concept would also allow to optimize flow curve parameters, which have already been treated by standard methods. In this article, a new data-driven approach for predicting the physical behavior of the product and setting important parameters is presented.
We demonstrate how the prediction quality of the roll force and roll torque can be optimized sustainably. This offers the opportunity to continuously increase the workload in each pass to the theoretical maximum while product quality and process stability can also be improved.
Resilienz bezeichnet die Fähigkeit eines Systems nach einem exogenen Schock wieder in den Normalzustand zurück zu kehren. Wenn beispielsweise durch eine Katastrophe die Wasserversorgung der Bevölkerung nicht mehr gewährleistet ist, so geht es nicht um die Frage, was die Wiederherstellung der Versorgung kostet, sondern mit welchen Maßnahmen die Wiederherstellung überhaupt möglich ist. Eine Versorgungsstruktur ist also so zu gestalten, dass im Vorfeld schon klar ist, wie sie im Katastrophenfall wieder hergestellt werden kann. Bezogen auf ein Wirtschaftsunternehmen ist die Frage nach der Resilienz eine Erweiterung des klassischen Risikomanagements. Das 11. FaRis & DAV-Symposium bot einen Einblick in die Resilienzanalyse beim Katastrophenschutz, zeigte wie ein Resilienz-Management für ein Wirtschaftsunternehmen aussehen kann und schließlich wurde das Resilienz-Konzept auf Fragen der Versicherungsaufsicht übertragen.
Recovery after extreme events - Lessons learned and remaining challenges in Disaster Risk Reduction
(2017)
Disasters such as the Indian Ocean Tsunami 2004, but also other extreme events such as cyclones, earthquakes and tsunami substantially affect the lives of many thousands of people - they are events radically and abruptly changing local circumstances and needs. At the same time they can significantly reshape global paradigms of Disaster Risk Reduction (DRR). Such events also bring to light the challenges in coordinating assistance from the “global community” with all the intended and un-intended effects. Two of the most pressing questions therefore are whether the different actors have learned from the disaster and whether processes of DRR and livelihood improvements have been implemented successfully.
This volume gathers selected papers addressing the following key questions:
- Lessons learned: Which lessons have been learned in a way that a difference can be seen today for the livelihoods and resilience of local people in the regions affected?
- Lessons to be Learned: Despite the body of knowledge created and reflected in a good number of lessons learned studies – what is still unsolved or needs to be emphasized?
- Monitoring and evaluation: Which DRR measures have been perpetuated and how can they be monitored and evaluated scientifically?
- Resilience effects and (unintended) side-effects: Which coping, recovery and adaptation measures are
supported by the resilience paradigm and which other areas are side-lined, neglected or even contrary to the intended effects?
- Dynamics in risk: In which cases has resilience building taken place? In which cases have ulnerabilities
been shifted internally or new vulnerabilities been created?
- Relocation/resettlement: How did the relocation/resettlement process of displaced people take place and what are its long-term effects?
- Urban-rural divide: How have DRR measures in urban vs. rural areas differed and which linkages but also rifts in rehabilitation and reconstruction initiatives can be observed between the two?
- Early warning: What is the future of Early Warning and how can important top-down information chains benefit from or be balanced with bottom-up feedback of users and affected people?
It appears that extreme disaster events spark a plethora of actions in academia, civil society, media, policy, private sector and other organisations. Tragic, as such disasters are, they offer incentives for learning, locally and globally. Lately, disaster impacts have in many cases been detracted through the application of knowledge and experience gained from previous events. However, there are still a number of challenges with regards to learning from past disasters
In der vorliegenden Arbeit wird ausgehend von einer jährlichen inhomogenen Markov-Kette eine unterjährliche bewertete inhomogene Markov-Kette konstruiert. Die Konstruktion der unterjährlichen Übergangsmatrizen basiert auf der Taylorreihe der Potenzfunktion bzw. deren Partialsummen. Dieser Ansatz ist eine Verallgemeinerung des Falls, dass die unterjährlichen Übergangsmatrizen durch Interpolation der jährlichen Übergangsmatrizen und der Einheitsmatrix definiert werden. Anschließend liegt der Fokus der Arbeit auf der Verteilung der Zufallsvariablen „Barwert des Zahlungsstroms“ bzw. auf der zugehörigen charakteristischen Funktion, einem EDV-technischen Verfahren zur Berechnung der Momente der Zufallsvariablen und dessen Anwendung in zwei Fallbeispielen.
Social learning enables multiple robots to share learned experiences while completing a task. The literature offers examples where robots trained with social learning reach a higher performance compared to their individual learning counterparts. No explanation has been advanced for that observation. In this research, we present experimental results suggesting that a lack of tuning of the parameters in social learning experiments could be the cause. In other words: the better the parameter settings are tuned, the less social learning can improve the system performance.
Verunreinigungen im Wassernetz können weite Teile der Bevölkerung unmittelbar gefährden. Gefahrenpotenziale bestehen dabei nicht nur durch mögliche kriminelle Handlungen und terroristische Anschläge. Auch Betriebsstörungen, Systemfehler und Naturkatastrophen können zu Verunreinigungen führen.
When designing or developing optimization algorithms, test functions are crucial to evaluate
performance. Often, test functions are not sufficiently difficult, diverse, flexible or relevant to real-world
applications. Previously,
test functions with real-world relevance were generated by training a machine learning model based on
real-world data. The model estimation is used as a test function.
We propose a more principled approach using simulation instead of estimation.
Thus, relevant and varied test functions
are created which represent the behavior of real-world fitness landscapes.
Importantly, estimation can lead to excessively smooth test functions
while simulation may avoid this pitfall. Moreover, the simulation
can be conditioned by the data, so that the simulation reproduces the training data
but features diverse behavior in unobserved regions of the search space.
The proposed test function generator is illustrated with an intuitive, one-dimensional
example. To demonstrate the utility of this approach it
is applied to a protein sequence optimization problem.
This application demonstrates the advantages as well as practical limits of simulation-based
test functions.
Mit der „IVW Privat AG“ liegt ein relativ durchgängiges Datenmodell eines Schadenversicherungs-unternehmens vor, mit dem in vorangegangenen Publikationen eine Vielzahl von Solvency II Anwen-dungen illustriert werden konnten. Ergänzend dazu sollen in dieser Publikation unterschiedliche Bewertungsansätze für das verfügbare Kapital vorgestellt und miteinander verglichen werden – ausgehend vom sicherheitsorientierten HGB Kapital bis hin zum Marktkonsistenten Embedded Value (MCEV).
As the amount of data gathered by monitoring systems increases, using computational tools to analyze it becomes a necessity.
Machine learning algorithms can be used in both regression and classification problems, providing useful insights while avoiding the bias and proneness to errors of humans. In this paper, a specific kind of decision tree algorithm, called conditional inference tree, is used to extract relevant knowledge from data that pertains to electrical motors. The model is chosen due to its flexibility, strong statistical foundation, as well as great capabilities to generalize and cope with problems in the data. The obtained knowledge is organized in a structured way and then analyzed in the context of health condition monitoring. The final
results illustrate how the approach can be used to gain insight into the system and present the results in an understandable, user-friendly manner
Faserverbundwerkstoffe (FVW) und Composites haben in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Automobilbau, beim Bau von Windenergieanlagen und in vielen weiteren zukunftsträchtigen Branchen eine große Bedeutung. Maßnahmen, die ein Erkennen von Schädigungen simultan zur Entstehung ermöglichen und Restbetriebszeiten prognostizieren können, sind geeignet, die Lebensdauer von FVW-Konstruktionen zu erhöhen. Darüber hinaus ist eine zustandsorientierte und somit kosteneffektive Wartung dieser Bauteile möglich.
Sowohl die Prognose, als auch die Detektion von Schäden würde den ressourcenschonenden Einsatz dieser Werkstoff-gruppe ermöglichen. Das sogenannte Structural Health Monitoring (SHM) bezeichnet in diesem Zusammenhang eine Methode, die es ermöglicht, kontinuierlich Anhalts-punkte über die Funktionsfähigkeit von Bauteilen und Konstruktionen zu erhalten.
Dieser Artikel beschreibt die Planung, Durchführung und Analyse von SHM-Experimenten. Das Hauptziel bestand in der Planung von Experimenten zur Gewinnung von Messdaten mittels piezoelektrischen Elementen auf Versuchstafeln, bei denen bewusst trukturbeschädigungen eingebracht wurden. Statistische Auswertungsmethoden sollen auf ihre Eignung getestet werden, Rückschlüsse aus den experimentell gewonnenen Daten auf die Art der Strukturbeschädigungen zu ziehen.
Big Data für Versicherungen. Proceedings zum 21. Kölner Versicherungssymposium am 3.11.2016 in Köln
(2017)
Aufgrund der schnellen technologischen Entwicklungen und den damit einhergehenden erweiterten Möglichkeiten hat für den Begriff „Big Data“ eine starke Begriffserweiterung stattgefunden – insbesondere im Dreiklang Digitalisierung / Big Data / Cloud Computing (DBC). „Big Data“ im weiteren Sinn umfasst inzwischen mindesten die Themenfelder IT & Prozesse, Methoden & Modellierung, Produktentwicklung & Kundenmanagement sowie Recht & Datenschutz.
Wegen der hohen Bedeutung haben die Forschungsbereiche des ivwKöln für 2016 „Big Data“ als übergreifendes Forschungsthema gewählt. Im 21. Kölner Versicherungs-symposium wurde daher das Themenfeld in seiner Vielschichtigkeit von Referenten aus mehreren
Fachrichtungen skizziert.
Das Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr der Technischen Hochschule Köln veranstaltet seit November 2014 die abendliche Vortragsreihe „Risky Monday“, in der Experten aus Wissenschaft und Praxis verschiedene Ansätze, Themen und Denkweisen des interdisziplinären Risiko- und Krisenmanagements präsentieren So erlangen unsere Zuhörer neben Einblicke in gesellschaftliche und technische Aspekte des nationalen Bevölkerungsschutzes und der internationalen humanitären Hilfe, auch Wissen über die zugrunde liegenden konzeptionellen und wissenschaftlichen Ansätze. Die vorliegende Ausgabe bietet einen Überblick über die bis zum Wintersemester 2015/2016 stattgefundenen Vorträge, die beruflichen Hintergründe der Vortragenden und Möglichkeiten für Kooperationen im Rahmen von Bachelor- oder Masterarbeiten. Darüber hinaus finden sich in dieser Ausgabe Diskussionsbeiträge der Vortragenden zu Notfall- und Krisenmanagement in Verwaltungsbehörden, psychosozialer Unterstützung und Stakeholder-Beteiligung in der Katastrophenvorsorge.
Mit diesem Bericht dokumentiert das Institut für Versicherungswesen (ivwKöln) seine Forschungsaktivitäten des vergangenen Jahres. Wir geben damit gegenüber der Öffentlichkeit und insbesondere den Freunden und Förderern des Instituts Rechenschaft über die geleistete Forschungsarbeit. Darüber hinaus wollen wir in diesem Forschungsbericht auch darlegen, welche Forschungsziele wir am Institut verfolgen und welche Aktivitäten derzeit geplant sind.
Cyclone separators are popular devices used to filter dust from the emitted flue gases. They are applied as pre-filters in many industrial processes including energy production and grain processing facilities.
Increasing computational power and the availability of 3D printers provide new tools for the combination of modeling and experimentation, which necessary for constructing efficient cyclones. Several simulation tools can be run in parallel, e.g., long running CFD simulations can be accompanied by experiments with 3D printers. Furthermore, results from analytical and data-driven models can be incorporated. There are fundamental differences between these modeling approaches: some models, e.g., analytical models, use domain knowledge, whereas data-driven models do not require any information about the underlying processes.
At the same time, data-driven models require input and output data, whereas analytical models do not. Combining results from models with different input-output structure is of great interest. This combination inspired the development of a new methodology. An optimization via multimodel simulation approach, which combines results from different models, is introduced.
Using cyclonic dust separators (cyclones) as a real-world simulation problem, the feasibility of this approach is demonstrated. Pros and cons of this approach are discussed and experiences from the experiments are presented.
Furthermore, technical problems, which are related to 3D-printing approaches, are discussed.
The use of surrogate models is a standard method to deal with complex, realworld
optimization problems. The first surrogate models were applied to continuous
optimization problems. In recent years, surrogate models gained importance
for discrete optimization problems. This article, which consists of three
parts, takes care of this development. The first part presents a survey of modelbased
methods, focusing on continuous optimization. It introduces a taxonomy,
which is useful as a guideline for selecting adequate model-based optimization
tools. The second part provides details for the case of discrete optimization
problems. Here, six strategies for dealing with discrete data structures are introduced.
A new approach for combining surrogate information via stacking
is proposed in the third part. The implementation of this approach will be
available in the open source R package SPOT2. The article concludes with a
discussion of recent developments and challenges in both application domains.
Data pre-processing is a key research topic in data mining because it plays a
crucial role in improving the accuracy of any data mining algorithm. In most
real world cases, a significant amount of the recorded data is found missing
due to most diverse errors. This loss of data is nearly always unavoidable.
Recovery of missing data plays a vital role in avoiding inaccurate data
mining decisions. Most multivariate imputation methods are not compatible
to univariate datasets and the traditional univariate imputation techniques
become highly biased as the missing data gap increases. With the current
technological advancements abundant data is being captured every second.
Hence, we intend to develop a new algorithm that enables maximum
utilization of the available big datasets for imputation. In this paper, we
present a Seasonal and Trend decomposition using Loess (STL) based
Seasonal Moving Window Algorithm, which is capable of handling patterns
with trend as well as cyclic characteristics. We show that the algorithm is
highly suitable for pre-processing of large datasets.
When researchers and practitioners in the field of
computational intelligence are confronted with real-world
problems, the question arises which method is the best to
apply. Nowadays, there are several, well established test
suites and well known artificial benchmark functions
available.
However, relevance and applicability of these methods to
real-world problems remains an open question in many
situations. Furthermore, the generalizability of these
methods cannot be taken for granted.
This paper describes a data-driven approach for the
generation of test instances, which is based on
real-world data. The test instance generation uses
data-preprocessing, feature extraction, modeling, and
parameterization. We apply this methodology on a classical
design of experiment real-world project and generate test
instances for benchmarking, e.g. design methods, surrogate
techniques, and optimization algorithms. While most
available results of methods applied on real-world
problems lack availability of the data for comparison,
our future goal is to create a toolbox covering multiple
data sets of real-world projects to provide a test
function generator to the research community.
Aufgrund der rasanten technologischen Entwicklungen und den damit einhergehenden erweiterten Möglichkeiten hat für den Begriff „Big Data“ eine starke Begriffserweiterung stattgefunden – insbesondere im Dreiklang Digitalisierung / Big Data / Cloud Computing (DBC). „Big Data“ im weiteren Sinn umfasst inzwischen mindesten die Themenfelder IT & Prozesse, Methoden & Modellierung, Produktentwicklung & Marketing sowie Recht & Datenschutz. Aufgrund der enormen Bedeutung und Vielschichtigkeit des Themas hat sich die Forschungsstelle aktuarielles Risikomanagement (FaRis) bei ihrem 10. FaRis & DAV Symposium mit den quantitativen Aspekten des Begriffs auseinandergesetzt.
Mit der verstärkten Nutzung digitaler Möglichkeiten im Privat- und Berufsleben werden digitale Kanäle auch für Versicherungsfragen immer selbstverständlicher. Am Markt haben sich bereits einige Online-Portale etabliert, die Versicherungsvergleiche und teils auch den Versicherungsabschluss anbieten. Allerdings gibt es bislang erst wenige bekannte Online-Portale für spezielle Zielgruppen wie beispielsweise für das attraktive Segment der Akademiker.
Die vorliegende Veröffentlichung stellt die wesentlichen Ergebnisse einer studentischen Projektarbeit dar, die im Sommersemester 2016 zum Thema „Online-Portal für Akademiker“ durchgeführt wurde. Sie beschreibt Besonderheiten entlang der Customer Journey von Akademikern in Versicherungsfragen und liefert erste Empfehlungen, wie ein Online-Portal für Akademiker gestaltet werden könnte, um ansprechend auf die Zielgruppe zu wirken.
Der momentane Rückversicherungsmarkt impliziert als „Käufermarkt“ einen direkten Ab-rieb der Rückversicherungsprämien und eine zusätzliche Aufweichung der Vertragsbedingungen. Als ein beliebter Ansatzpunkt zur Aufweichung des Vertragsinhaltes erweist sich die Ereignisdefinition. Dabei sollten Erst- und Rückversicherer allerdings auch in gegenwärtiger Marktphase die grundsätzlichen Anforderungen an die Definition eines Ereignisses berücksichtigen: Zunächst ist Grundvoraussetzung, dass die Eindeutigkeit der Ereignisdefinition im Interesse beider Vertragsparteien Sicherheit bezüglich der materiellen Wirkung des Rückversicherungsvertrages herstellt. Außerdem sollte eine adäquate Formulierung der zeitlichen, räumlichen und ursächlichen Ansatzpunkte der Ereignisdefinition dazu führen, dass die zugrundeliegenden Schadener-eignisse möglichst angemessen und homogen abgebildet werden. Kern der vorliegenden Arbeit ist die Prüfung, inwieweit eine marktgängige Ereignisdefinition die Anforderungen der Eindeutigkeit und Kongruenz mit dem darunterliegenden Originalrisiko hinsichtlich Überschwemmungsereignissen erfüllt. Diese wird sodann mit einer Ereignisdefinition der „Munich Re“ verglichen. Darüber hinaus wird anhand des Sturmereignisses Hilal 2008 gezeigt, welche Folgen eine fehlende Eindeutigkeit der Vertragsbedingungen besitzen kann.
Standardformel und weitere Anwendungen am Beispiel des durchgängigen Datenmodells der „IVW Leben AG“
(2016)
Der Aufbau der Standardformel ist relativ komplex, wobei für die Durchführung der Berechnungen intensive Vorarbeiten benötigt werden. In dieser Ausarbeitung werden die wichtigsten Berechnungs-schritte an Hand des durchgängigen Datenmodells der „IVW Leben AG“ durchgeführt, um so einen vollständigen Überblick über die wesentlichen Zusammenhänge zu ermöglichen. Dieses vergleichsweise einfache Datenmodell eignet sich dabei nicht allein für die Berechnung der Standard-formel, sondern auch für weitere Anwendungen in diesem Zusammenhang.
Mit dem Sommer 2015 steigt die Zahl der geflüchteten Menschen, die in Deutschland und damit auch in Köln Schutz suchen, stark an. Neu war die Entwicklung jedoch nicht. Bereits seit 2010 verzeichnete die Stadt Köln einen Anstieg der Geflüchtetenzahlen, auf die die Verwaltung und die Stadtgesellschaft jedoch nur langsam reagierten. Die Fakultät für Angewandte Sozialwissenschaften der Technischen Hochschule hatte das Thema bereits im Sommersemester 2014 auf die Agenda gesetzt und sich hochschulintern und -extern mit dem Ansteigen der Flüchtlingszahlen und der Verantwortung von Stadt und Sozialer Arbeit auseinandergesetzt. Durch die hohen Flüchtlingszahlen in 2015 hat diese Debatte neue Bedeutung erhalten.
Ausgehend von den Widersprüchen, in denen professionelle Soziale Arbeit handelt, lautet die zentrale Frage dieser explorativen Studie: Welchen Handlungsspielraum hat die Soziale Arbeit in der Arbeit mit geflüchteten Menschen, die in Gemeinschaftsunterkünften untergebracht sind?
Das Projekt „Integrierte Sozialplanung für die Versorgung im Alter“ (Akronym: ISPInoVA) der Technischen Hochschule Köln (TH Köln) zielt auf die Entwicklung eines neuen Modells einer integrierten Sozialplanung ab. Einbezogen werden hierbei (1) die verschiedenen Ressort- und Fachbereichsperspektiven (z.B. soziale Hilfe, Gesundheit, Wohnen etc.), (2) die unterschiedlichen Bedarfsgruppen im kommunalen Raum und (3) alle kommunalen Managementebenen. Ein besonderer Fokus wird gelegt auf Beteiligung und Partizipation der verschiedenen beteiligten Akteure sowie auf Innovationen in der Alterspolitik.
Das Erkenntnisinteresse im Rahmen des Schweizer Teilprojektes „Gestaltung der Alterspolitik, Beteiligung und Partizipation in ausgewählten Schweizer Städten und Gemeinden“ liegt im Verständnis und der Analyse aktueller Entwicklungen in der Sozialplanung für ältere Menschen in Schweizer Städten und Gemeinden sowie bei der Frage nach Beteiligungs- und Partizipationsformen, nach möglichen Innovationspromotoren und dem Bezug zur Sozialraumorientierung.
Quantitatives Risikomanagement. Proceedings zum 9. FaRis & DAV Symposium am 4. Dezember 2015 in Köln
(2016)
Das quantitative Risikomanagement nimmt an Bedeutung immer weiter zu. Hierbei spielt natürlich die interne Modellierung von Risiken eine entscheidende Rolle. In diesem Zusammenhang sind die verschiedenen Modellansätze zu beleuchten und Risikomaße bzw. Risikoaggregationsmethoden im Rahmen der Bewertung kritisch zu hinterfragen. Nicht zu vernachlässigen ist in der Betrachtung des Zusammenspiels verschiedener Risiken und somit auch in der Modellierung gerade bei Versicherungsunternehmen das Asset-Liability-Management.
Der momentane Rückversicherungsmarkt impliziert als „Käufermarkt“ einen direkten Ab-rieb der Rückversicherungsprämien und eine zusätzliche Aufweichung der Vertragsbedingungen. Als ein beliebter Ansatzpunkt zur Aufweichung des Vertragsinhaltes erweist sich die Ereignisdefinition. Dabei sollten Erst- und Rückversicherer allerdings auch in gegenwärtiger Marktphase die grundsätzlichen Anforderungen an die Definition eines Ereignisses berücksichtigen: Zunächst ist Grundvoraussetzung, dass die Eindeutigkeit der Ereignisdefinition im Interesse beider Vertragsparteien Sicherheit bezüglich der materiellen Wirkung des Rückversicherungsvertrages herstellt. Außerdem sollte eine adäquate Formulierung der zeitlichen, räumlichen und ursächlichen Ansatzpunkte der Ereignisdefinition dazu führen, dass die zugrundeliegenden Schadener-eignisse möglichst angemessen und homogen abgebildet werden. Kern der vorliegenden Arbeit ist die Prüfung, inwieweit eine marktgängige Ereignisdefinition die Anforderungen der Eindeutigkeit und Kongruenz mit dem darunterliegenden Originalrisiko hinsichtlich Überschwemmungsereignissen erfüllt. Diese wird sodann mit einer Ereignisdefinition der „Munich Re“ verglichen. Darüber hinaus wird anhand des Sturmereignisses Hilal 2008 gezeigt, welche Folgen eine fehlende Eindeutigkeit der Vertragsbedingungen besitzen kann.
This report presents a practical approach to stacked generalization in surrogate model based optimization. It exemplifies the integration of stacking methods into the surrogate model building process. First, a brief overview of the current state in surrogate model based opti- mization is presented. Stacked generalization is introduced as a promising ensemble surrogate modeling approach. Then two examples (the first is based on a real world application and the second on a set of artificial test functions) are presented. These examples clearly illustrate two properties of stacked generalization: (i) combining information from two poor performing models can result in a good performing model and (ii) even if the ensemble contains a good performing model, combining its information with information from poor performing models results in a relatively small performance decrease only.
In zwei vorangegangen Arbeiten wurde an Hand des durchgängigen Datenmodells der IVW Privat AG die Standardformel und deren wichtigsten Anwendungen diskutiert. In dieser Ausarbeitung wird ergänzend dazu die Konzeption eines internen Modells auf Basis dieses Datenmodells erläutert und die Ergebnisse denjenigen aus den Berechnungen des Standardmodells gegenübergestellt.
Ein großer Teil der älteren Bevölkerung lebt relativ zurückgezogen und ist nur eingeschränkt in das sozialräumliche Umfeld eingebunden. Mit zunehmendem Alter werden die sozialen Netzwerke kleiner und sind stärker durch familiäre Beziehungen geprägt. Allerdings sind die Familienbezüge räumlich entfernt oder sozial prekär, ebenso Kontakte in die Nachbarschaft oder ins weitere Umfeld im Quartier. Auch wenn Kontakte auf vereinzelte Familienbeziehungen oder auf einen engen Ausschnitt des herkunftskulturellen Milieus konzentriert bleiben, ist eine aktive Teilhabe schwach ausgeprägt. Einerseits handelt es sich um einen freiwilligen und bewussten sozialen Rückzug; andererseits resultieren die Gründe für das zurückgezogene Leben aus körperlichen, sozialen und/oder kognitiven Einschränkungen. Die zu Grunde liegenden Bewältigungsstrategien sind mit dem Risiko sozialer Isolation verbunden und münden in eine reduzierte Lebensqualität und die Anfälligkeit für Krankheiten aller Art.
Mit zunehmendem Lebensalter treten darüber hinaus neue Fragen auf, die die Orientierung im Alltag älterer Menschen betreffen: Das betrifft beispielsweise das selbstbestimmte Wohnen, die Gestaltung des Wochen- und Tagesablaufs und reicht bis zur Inanspruchnahme von Dienstleistungen. Ältere Menschen wissen häufig nicht, an wen sie sich mit ihren Fragen wenden können. Vor diesem Hintergrund besteht der Bedarf eines lokalen Lotsensystems, das die Fragen älterer Menschen nicht nur aufnehmen kann, sondern für sie Anschlüsse zu den „richtigen“ Stellen herstellt.
Im Projekt SONA („Seniorenorientierte Navigation“) wurde im Zeitraum 2012-2015 in Zusammenarbeit mit der Sozialverwaltung der Stadt Mülheim an der Ruhr ein Infrastrukturmodell von „Wegweisern“ bzw. „Lotsen“ entwickelt und erprobt, das sowohl die Funktion der Vermittlung von Informationen und Wegen in den verschiedenen Feldern des alltäglichen Lebens als auch die von „Kümmerern“ für Belange älterer Menschen übernimmt. Gefördert wurde das Projektvorhaben im Rahmen der SILQUA-FH-Förderlinie („Soziale Innovationen im Alter“) des Bundeministeriums für Bildung und Forschung mit dem Ziel, den Herausforderungen, die sich angesichts des demografischen Wandels ergeben, angemessen Rechnung zu tragen. Im Vordergrund der Forschungsaktivitäten stand die Verbesserung der Lebensqualität älterer Menschen sowie die Erhaltung und Stärkung ihrer Autonomie.
Der vorliegende Abschlussbericht stellt einen integrierten Handlungsrahmen dar, in dem auf zweierlei Wege über die Ergebnisse des Projekts referiert wird; zum einen werden Erfahrungen und Ergebnisse aus dem Projekt SONA vorgestellt, um sie für die Wissenschaft und Praxis nutzbar zu machen. Zum anderen werden allgemeine Handlungsempfehlungen ausgesprochen, um die Transfermöglichkeiten des Projekts zu erörtern. Zu den zentralen Ergebnissen zählt in diesem Kontext beispielsweise, dass ein Lotsensystem nur dann nachhaltig verankert werden kann, wenn es eine zentrale Koordinations- und Steuerungsverantwortlichkeit gibt. Darüber hinaus ist die Implementierung eines prozesshaften Qualitätsmanagements empfehlenswert, um die interne Organisation mit den Lotsen und Ansprechpartnern in den Themenfeldern sowie den Kontakt mit den Bürgern so zu gestalten, dass auf die Bedürfnisse der verschiedenen Zielgruppen passgenau reagiert werden kann.
When using machine learning techniques for learning a function approximation from given data it is often a difficult task to select the right modeling technique.
In many real-world settings is no preliminary knowledge about the objective function available. Then it might be beneficial if the algorithm could learn all models by itself and select the model that suits best to the problem.
This approach is known as automated model selection. In this work we propose a
generalization of this approach.
It combines the predictions of several into one more accurate ensemble surrogate model. This approach is studied in a fundamental way, by first evaluating minimalistic ensembles of only two surrogate models in detail and then proceeding to ensembles with three and more surrogate models.
The results show to what extent combinations of models can perform better than single surrogate models and provides insights into the scalability and robustness of the approach. The study focuses on multi-modal functions topologies, which are important in surrogate-assisted global optimization.
Nach einer langen Prozess- und Entwicklungsphase ist Solvency II seit dem 1. Januar 2016 als EU-einheitliches Solvenzsystem für Versicherungen eingeführt, wobei eine nicht unerhebliche Her-ausforderung in diesem Zusammenhang – auch im Hinblick auf die flankierenden Prozesse – die doch sehr extensiven Berichtsanforderungen aus der dritten Säule von Solvency II darstellen, die sich in einen quantitativen Teil mit einer Fülle von Tabellen und in einen qualitativen Teil mit mehreren narrativen Berichten aufteilen.
In der vorliegenden Arbeit wird ausgehend von einer jährlichen inhomogenen Markov-Kette durch lineare Interpolation der Übergangsmatrizen und der Einheitsmatrix sowohl eine unterjährliches als auch ein zeitstetige bewertete inhomogene Markov-Kette konstruiert. Beim unterjährlichen Modell liegt der Fokus auf der Verteilung der Zufallsvariablen „Barwert des Zahlungsstroms“ bzw. auf der zugehörigen charakteristischen Funktion und einem EDV-technischen Verfahren zur Berechnung der Momente der Zufallsvariablen. Beim zeitstetigen Modell steht neben der Konstruktion und den üblichen Ergebnissen für zeitstetige Markov-Ketten, die Verallgemeinerung des Restglieds bzw. des Invarianzsatzes im Mittelpunkt des Interesses.
In this paper we present a comparison of different data driven modeling methods. The first instance of a data driven linear Bayesian model is compared with several linear regression models, a Kriging model and a genetic programming model.
The models are build on industrial data for the development of a robust gas sensor.
The data contain limited amount of samples and a high variance.
The mean square error of the models implemented in a test dataset is used as the comparison strategy.
The results indicate that standard linear regression approaches as well as Kriging and GP show good results,
whereas the Bayesian approach, despite the fact that it requires additional resources, does not lead to improved results.
This paper proposes an experimental methodology for on-line machine learning algorithms, i.e., for algorithms that work on data that are available in a sequential order.
It is demonstrated how established tools from experimental algorithmics (EA) can be applied in the on-line or streaming data setting.
The massive on-line analysis (MOA) framework is used to perform the experiments.
Benefits of a well-defined report structure are discussed.
The application of methods from the EA community to on-line or streaming data is referred to as experimental algorithmics for streaming data (EADS).
Die neue Welt ist intuitiv und leicht. Die Toleranz der Kunden gegenüber Umständlichkeit und Intransparenz sinkt. Andere Branchen bemühen sich schon heute darum, Kundenbedürfnisse jenseits der Industriegrenzen zu erkennen und zu bedienen. Erfahrungen, die Kunden in der digitalen Welt in anderen Branchen machen, prägen zunehmend ihre Erwartungen auch an Versicherungsunternehmen. Dies stellt die Assekuranz vor enorme Herausforderungen, da sie oft noch eher produktorientiert als kundenzentriert agiert. Der vorliegende Symposiumsband fasst die Kernaussagen der Fachvorträge des 20. Kölner Versicherungssymposiums zusammen. Es werden Ansätze von Versicherungsunternehmen vorgestellt, die sich schon heute darum bemühen, Kundenorientierung zu verbessern und positive Kundenerlebnisse zu ermöglichen.
Der Forschungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Maltechnik von Hans Holbein d. Ä. Die Materialien und deren Verwendung werden dabei im historischen und kunsttechnologischen Kontext der großen Altarwerke des Künstlers um 1500 betrachtet. Methodisch stehen die Auswertung historischer Quellen zur Maltechnik, die kunsttechnologische Untersuchung und materialanalytische Verfahren im Zentrum.
Die extensive Beimischung von geriebenem Glas und Quarz im Farbmaterial Holbeins, die in solch einem Umfang im Material eines nordeuropäischen Künstlers noch nie nachgewiesen werden konnte, ist ein zentrales Thema der Arbeit, genauso wie die eingehende Beschäftigung mit Holbeins Palette und seiner Malerei an sich.
Neben der analytischen Untersuchung der verwendeten Farbmittel und Materialien ist die Auseinandersetzung mit der Unterzeichnung und deren Bildwirkung ein weiteres wichtiges Forschungsthema. Dazu werden die Handzeichnungen des Künstlers hinsichtlich des Stils und der Materialien als Vergleichsmaterial herangezogen.
Die Untersuchung liefert sowohl in Bezug auf die Materialien als auch auf deren Anwendung eine Erweiterung und Vertiefung des Kenntnisstandes zur Maltechnik um 1500 in vielen Bereichen.
Forschendes Lernen versteht sich als ein methodisches Prinzip, das Forschungsorientierung und Verknüpfung von Forschung und Lehre in die Studiengänge und Lehrveranstaltungen integriert und für studentische Lernprozesse nutzbringend anwendet. Studierende sind dabei Teil der Scientific Community.
Dieser Artikel ist ein Erfahrungsbericht, in dem das Konzept des „Forschenden Lernens“ in einer Variante vorgestellt wird, die in den letzten zehn Jahren an einer deutschen Fachhochschule für ingenieurwissenschaftliche Studiengänge entwickelt wurde.
Da es „das“ Forschende Lernen nicht gibt, werden zunächst die für diesen Artikel relevanten Gesichtspunkte zusammengestellt. Darauf aufbauend wird ein Prozessmodell des Forschenden Lernens vorgestellt. Dieses Modell ermöglicht Forschendes Lernen für Bachelor- und Masterstudierende sowie für Doktorandinnen und Doktoranden.
Mit diesem Bericht dokumentiert das Institut für Versicherungswesen (IVW) seine Forschungsaktivitäten des vergangenen Jahres. Wir geben damit gegenüber der Öffentlichkeit und insbesondere den Freunden und Förderern des Instituts Rechenschaft über die geleistete Forschungsarbeit. Darüber hinaus wollen wir in diesem Forschungsbericht des IVW auch darlegen, welche Forschungsziele wir am Institut verfolgen und welche Aktivitäten derzeit geplant sind.
Ziel des Forschungsprojektes "Mehrkriterielle CI-basierte Optimierungsverfahren für den industriellen Einsatz" (MCIOP) war die Verringerung von Schadstoffemissionen in Kohlekraftwerken. Der wissenschaftliche Fokus lag auf der Entwicklung von Methoden, die in der Lage sind, interpretierbare Modelle für die Schadstoffemissionen automatisch zu generieren. Hierzu wurden mehrkriterielle Optimierungsverfahren entwickelt und eingesetzt. Zur Zeit- und Kostenreduktion wurde die Optimierung durch Surrogat-Modelle erfolgen, die abgestuft mit aufwändigeren Simulationen zum Einsatz kamen („optimization via simulation“). Bei der Untersuchung von Staubabscheidern konnten durch eine mehrkriterielle Optimierung unterschiedliche Zielgrößen, wie z.B. Abscheidegrad und Druckverlust, gleichzeitig berücksichtigt werden.
Dieser Bericht beschreibt die im Projekt MCIOP im Zeitraum von August 2011 bis einschließlich Juni 2015 erzielten Ergebnisse.
Economic Scenario Generators (ESGs) sind zu einem unverzichtbaren Instrument für das Risikomanagement von Versicherungsunternehmen geworden. Auf Grund der Langfristigkeit ihres Geschäftsmodells nutzen insbesondere Lebensversicherer ESGs zur wertorientierten Steuerung. Mit Einführung von Solvency II zum 1.1.2016 werden ESGs verstärkt auch bei der Berechnung des erforderlichen Solvenzkapitals eingesetzt. Stochastische Modellierungen der Kapitalmärkte bilden die Grundlage jedes ESGs. Die Modellannahmen und erst recht die Kalibrierung der Modelle bedingen einen sehr großen Gestaltungsspielraum beim Einsatz von ESGs. Das Symposium gibt Anstöße für die Beurteilung der Qualität eines ESGs. Ein weiterer Schwerpunkt des Symposiums ist das Thema "Liquiditäts(risiko-)management für Versicherer". Liquidität ist die Fähigkeit eines Unternehmens, seinen Zahlungsverpflichtungen jederzeit in vollem Umfang nachzukommen. Liquiditätsrisiken erwachsen bei einem Versicherungsunternehmen vor allem aus einer illiquiden Kapitalanlage, aber auch aus der Unsicherheit hinsichtlich des Zeitpunkts und der Höhe der versicherungstechnischen Verpflichtungen. Auf dem Symposium werden Methoden des Liquiditätsmanagements und Methoden der Steuerung des Liquiditätsrisikos vorgestellt und diskutiert.
Der Aufbau der Standardformel ist relativ komplex, wobei für die Befüllung des QIS 5 Berechnungstools i. d. R. intensive Vorarbeiten benötigt werden. Im ersten Teil wurden die wichtigsten Berechnungsschritte an Hand des durchgängigen Datenmodells der „IVW Privat AG“ durchgeführt, um so einen vollständigen Überblick über die wesentlichen Zusammenhänge zu ermöglichen. In diesem Teil wird die Projektion der Standardformel auf das Folgejahr durchgeführt und es werden weitere Anwendungen an Hand dieses durchgängigen Datenmodells erläutert.
Nach größeren überregionalen und auch kleineren regionalen Schadenereignissen wird wiederholt diskutiert, welche Mechanismen und Maßnahmen erforderlich sind, um die Gesellschaft widerstandsfähiger gegen Naturgefahren (und auch andere Gefahren) zu machen. Diese öffentlich, auf politischer und wissenschaftlicher Ebene geführte Auseinandersetzung führt stets zu einem gewissen Aktionismus, zu unmittelbaren Bekundungen von monetärer Abgeltung der Schäden, und zu Bekenntnissen im Sinne einer erforderlichen nachhaltigeren Schutzstrategie basierend auf dem Risikoansatz. lm Laufe von Wochen und Monaten nach den Ereignissen verebbt diese Diskussion allerdings regelmäßig, nur vereinzelt werden grundlegende Transformationsprozesse im Umgang mit Naturgefahren angestoßen. Vor diesem Hintergrund stellte das 27. Treffen des Arbeitskreises Naturgefahren/ Naturrisiken die Fragen nach dem Zusammenhang zwischen der Rolle von Wissen, Erfahrung und Lernen im Umgang mit gegenwärtigen aber auch zukünftigen Naturgefahren in den Mittelpunkt. Die vorliegende Ausgabe der Schriftenreihe ‚Integrative Risk and Security Research‘ bietet nun, im Rahmen von Fach- sowie Diskussionsbeiträgen, Einblicke in die dort diskutierten Perspektiven und deckt dabei eine Vielzahl von Gefahren und Risiken ab, wie z.B. Überschwemmung, Hitze, Frost- und Brandschaden in der Landwirtschaft, ein mögliches Versagen des Stromnetzes, Erdbeben, Sturmfluten und Lawinen.
Management des Langlebigkeitsrisikos. Proceedings zum 7. FaRis & DAV Symposium am 5.12.2014 in Köln
(2015)
Die säkulare Sterblichkeitsverbesserung stellt seit langem alle Alterssicherungssysteme vor große Herausforderungen. Nicht zuletzt die Lebensversicherungswirtschaft als klassischer Anbieter von privaten Rentenversicherungen ist davon betroffen. Eine Analyse der Sterblichkeitsentwicklung kann unter ganz unterschiedlichen Blickwinkeln durchgeführt werden; einige wichtige Aspekte wurden beim 7. FaRis & DAV-Symposium vertieft behandelt.
Land-use intensification and urbanisation processes are degrading ecosystem services in the Guapiaçu-Macacu watershed in the state of Rio de Janeiro, Brazil. Paying farmers to forgo agricultural production activities in order to restore natural watershed services might be a viable means of securing water resources over the long term for the approximately 2.5 million urban water users in the region. This study quantified the costs of changing current land-use patterns to enhance watershed services. These costs are compared to estimates of the avoided water treatment costs for the public potable water supply as a proxy of willingness-to-pay for watershed services. Farm-household data was used to estimate the opportunity costs of abandoning current land uses in order to allow natural vegetation succession; a process that is very likely to improve water quality in terms of reducing erosion and subsequently water turbidity. Opportunity cost estimates were extrapolated to the watershed scale based on land-use classifications and a vulnerability analysis for identifying priority areas for watershed management interventions. Water quality and treatment cost data from the primary local water treatment plant (principal water user in the study area) were analysed to assess the potential demand for watershed services. The conversion of agricultural land uses for the benefit of watershed service provision was found to entail high opportunity costs in the study area, which is near the city of Rio de Janeiro. Alternative, relatively low-cost practices that support watershed conservation do exist for the livestock production systems. Other options include: implementing soil conservation techniques, permanent protection of areas that are vulnerable to erosion, protecting and restoring riparian and headwater areas, and applying more sustainable agricultural practices. These measures have the potential to directly reduce the amount of sediment and nutrients reaching water bodies and, in turn, decrease the costs of treatment required for providing the potable water supply. Based on treatment costs, the state water utility company’s willingness-to-pay for watershed services alone will not be sufficient to compensate farmers for forgoing agricultural production activities in order to improve the provision of additional watershed services. The results suggest that the opportunity costs of land-cover changes at the scale needed to improve water quality will likely exceed the cost of additional investments in water treatment. Monetary incentives conditioned on specific adjustments to existing production systems could offer a complementary role for improving watershed services. The willingness-to-pay analysis, however, only focused on chemical treatment costs and one of a potentially wide range of ecosystem services provided by the natural vegetation in the Guapiaçu-Macacu watershed (water quality maintenance for potable water provision). Other ecosystem services provided by forest cover include carbon sequestration and storage, moderation of extreme weather events, regulation of water flows, landscape aesthetics, and biodiversity protection. Factoring these additional ecosystem services into the willingness-to-pay equation is likely to change the conclusions of the assessment in favour of additional conservation action, either through payments for ecosystem services (PES) or other policy instruments. This effort contributes to the growing body of related scientific literature by offering additional knowledge on how to combine spatially explicit economic and environmental information to provide valuable insights into the feasibility of implementing PES schemes at the scale of entire watersheds. This is relevant to helping inform decision-making processes with respect to the economic scope of incentive-based watershed management in the context of the Guapiaçu-Macacu watershed. Furthermore, the findings of this research can serve long-term watershed conservation initiatives and public policy in other watersheds of the Atlantic Forest biome by facilitating the targeting of conservation incentives for a cost-effective watershed management.
Dieser Schlussbericht beschreibt die im Projekt „CI-basierte mehrkriterielle Optimierungsverfahren für Anwendungen in der Industrie“ (CIMO) im Zeitraum von November 2011 bis einschließlich Oktober 2014 erzielten Ergebnisse. Für aufwändige Optimierungsprobleme aus der Industrie wurden geeignete Lösungsverfahren entwickelt. Der Schwerpunkt lag hierbei auf Methoden aus den Bereichen Computational Intelligence (CI) und Surrogatmodellierung. Diese bieten die Möglichkeit, wichtige Herausforderung von aufwändigen, komplexen Optimierungsproblemen zu lösen. Die entwickelten Methoden können verschiedene konfliktäre Zielgrößen berücksichtigen, verschiedene Hierarchieebenen des Problems in die Optimierung integrieren, Nebenbedingungen beachten, vektorielle aber auch strukturierte Daten verarbeiten (kombinatorische Optimierung) sowie die Notwendigkeit teurer/zeitaufwändiger Zielfunktionsberechnungen reduzieren. Die entwickelten Methoden wurden schwerpunktmäßig auf einer Problemstellung aus der Kraftwerkstechnik angewendet, nämlich der Optimierung der Geometrie eines Fliehkraftabscheiders (auch: Zyklon), der Staubanteile aus Abgasen filtert. Das Optimierungsproblem, das diese FIiehkraftabscheider aufwerfen, führt zu konfliktären Zielsetzungen (z.B. Druckverlust, Abscheidegrad). Zyklone können unter anderem über aufwändige Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulationen berechnet werden, es stehen aber auch einfache analytische Gleichungen als Schätzung zu Verfügung. Die Verknüpfung von beidem zeigt hier beispielhaft wie Hierarchieebenen eines Optimierungsproblems mit den Methoden des Projektes verbunden werden können. Neben dieser Schwerpunktanwendung konnte auch gezeigt werden, dass die Methoden in vielen weiteren Bereichen Erfolgreich zur Anwendung kommen können: Biogaserzeugung, Wasserwirtschaft, Stahlindustrie. Die besondere Herausforderung der behandelten Probleme und Methoden bietet viele wichtige Forschungsmöglichkeiten für zukünftige Projekte, die derzeit durch die Projektpartner vorbereitet werden.