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- Fakultät für Informatik und Ingenieurwissenschaften (F10) (31)
- Fakultät 04 / Schmalenbach Institut für Wirtschaftswissenschaften (24)
- Fakultät 10 / Institut für Informatik (16)
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- Fakultät 05 / Institut für Baugeschichte und Denkmalpflege (5)
- Zentrum für Lehrentwicklung (5)
- Fakultät 01 / Institut für Sozialpolitik und Sozialmanagement (4)
- Fakultät 02 / Köln International School of Design (3)
- Fakultät 07 / Institut für Nachrichtentechnik (2)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.