Vom Spielzeug zum Werkzeug - Kalibrierung von agentenbasierten Simulationen für die betriebswirtschaftliche Entscheidungsunterstützung

• Antragstellerin: Professorin Dr. Catherine Cleophas
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance ; Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313089115

Auch in der Betriebswirtschaft sehen sich Entscheidungsträger zunehmend mit Problemen konfrontiert, die vom Verhalten heterogener Gruppen von Akteuren abhängen. Ein Beispiel ist die Optimierung von Inventar und Preisen, um den Ertrag zu maximieren. Hier hängt der Erfolg von der Marktnachfrage ab, welche von den heterogenen Akteuren im Markt, Kunden und Wettbewerbern, bestimmt wird.Die klassische betriebswirtschaftliche Entscheidungsunterstützung berechnet optimale Lösungsvorschläge auf Basis vereinfachter mathematischer Modelle. Agentenbasierte Simulationen können diese unter realistischeren Konditionen bewerten. Sie bilden das individuelle Verhalten heterogener Akteure ab, modellieren die emergenten Phänomene, bewerten die Konsequenzen von Eingriffen ceteris paribus, und berechnen so die langfristige Entwicklung des gesamten Systems.Um praktisch anwendbar zu sein, müssen Simulationsmodelle rigoros empirisch validiert werden. Um die erfolgreiche Validierung zu erreichen, werden Struktur und Parameter des Simulationsmodels kalibriert, bis die Ergebnisse mit den empirischen Beobachtungen ausreichend übereinstimmen. Ist eine direkte Kalibrierung der Eingangsparameter mangels Daten unmöglich oder ergibt die Validierung zweideutige Ergebnisse, entsteht ein Dilemma. Dies tritt insbesondere bei komplexen, agentengetriebenen Systemen häufig auf und erschwert die Kalibrierung.Um dieses Dilemma zu überwinden, wollen wir in diesem Projekt ein methodisches Rahmenprogramm zur effektiven und effizienten Kalibrierung agentenbasierter Simulationen in der betriebswirtschaftlichen Entscheidungsunterstützung gestalten. Das übergreifende Ziel ist, die Methodologie der betriebswirtschaftlichen agentenbasierten Simulationen der von naturwissenschaftlichen Simulationen einen Schritt näher zu bringen: Indem sie eine rigorosere, quantitative Validierung unterstützen, machen neue Kalibrierungsansätze die resultierenden Simulationen glaubwürdiger und damit zu einem besseren Forschungswerkzeug.Das Projekt wird Methoden aus Wirtschaftsinformatik, Business Analytics und maschinellem Lernen verbinden: Wir werden zunächst einen Überblick über die Forschung zu agentenbasierten Simulationen in der betriebswirtschaftlichen Entscheidungsunterstützung erstellen. Anschließend werden wir neue Kalibrierungsansätze mithilfe mathematischer Modellierung, Datamining und maschinellem Lernen entwickeln. Zur anwendungsorientierten Bewertung werden wir vielversprechende Methoden in einem modularisierten Rahmenprogramm implementieren und in Fallstudien miteinander vergleichen. Mithilfe der effektiver und effizienter Kalibrierungsansätze werden Wirtschaftswissenschaftler agentengetriebene Entscheidungsunterstützungsprobleme besser unter den Gesichtspunkten von Komplexität und Unsicherheit untersuchen können. Im Gegenzug wird die Möglichkeit, agentenbasierte Simulationen erfolgreicher rigoros zu validieren, dieses Forschungswerkzeug glaubwürdiger und somit noch nützlicher machen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen