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Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern 23.1.2003 Oliver Wendt

Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern 23.1.2003 Oliver Wendt. Gliederung . Anwendungsbeispiele automatisierter Informationsdienstleistungen e-finance e-logistics Übertragbarkeit der Methoden des Yield Management „klassischer“ Dienstleistungen ?

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Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern 23.1.2003 Oliver Wendt

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  1. Subsymbolische Verfahrenzur Ressourcenallokation Riezlern 23.1.2003 Oliver Wendt Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  2. Gliederung • Anwendungsbeispiele automatisierter Informationsdienstleistungen • e-finance • e-logistics • Übertragbarkeit der Methoden desYield Management „klassischer“ Dienstleistungen ? • Ansätze zur heuristischen Bewältigung der Komplexitätsprobleme desNetwork Yield Management • KNN + GA • KNN + Reinforcement Learning Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  3. Anwendungsfall 1 e-finance Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  4. Bayerische Landesbank Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  5. 1822 und 1822direct Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  6. Berliner Volksbank Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  7. BBBank Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  8. Deutsche Bank Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  9. Deutsche Bank Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  10. Comdirect Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  11. Comdirect Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  12. AnwendungspartnerIS Innovative Software AG • seit 2000 fusioniert mit Teledata GmbH • europäischer Marktführer für internetbasierte Finanzinformationsdienstleistungen • ASP (Application Service Provider) für über 100 Banken, Broker, Medienhäuser und Internet-Portale • ca. 1.600 eFinance-Sites im Internet und Intranet Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  13. AnwendungspartnerIS Innovative Software AG • Augenblicklicher „Serverpark“ • ca. 1.200 Linux-Server im Rechenzentrum derDeutschen Börse • über 200 Mbit Peak-Netzlast (upstream) • 55 Mio. Visits pro Monatallein für Hauptkunden Comdirect • Europaweit größter Kunde von C.O.L.T. Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  14. Mittelfristziel: individuelles Portfoliomanagement • Charts der historischen individuellen Portfolioentwicklung • Risikoanalyse (z.B. Value-at-Risk-Metrikengemäß Kapitaladäquanz nach „Basel 2“) • Portfoliooptimierung unter Berücksichtigung • vorgegebener Risikostrukturziele • individueller Transaktionskosten • „operativer“ Geschäftsrisiken Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  15. Langfristziel:individualisierte wissensintensive Dienstleistungen durch/für Web Services Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  16. Anwendungsfall 2 e-logistics Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  17. e-logistics • Ziel: dynamische Tourenplanung und Umplanung mit Kunden-Zeitfenstern • Prognose der Fahrzeiten von x nach y • tageszeitabhängig • verkehrssituationsabhängig • typische Antwortzeiten der Time-Distance Web-Services ca. 300ms •  Problem für heuristische Suchverfahren Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  18. e-logistics Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  19. Übertragbarkeit der Methoden des Yield Management ? Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  20. Information als Repetierfaktor ? • vernachlässigbaren Reproduktionskosten(sog. quasibeliebige Kopierbarkeit) • „Verbrauch“ von Informationsgütern unkritisch • einfache Vernichtung / Entsorgung • keine Knappheit existierender Information • Einordnung als Repetierfaktor wenig sinnvoll Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  21. Information als Potentialfaktor ? • Konkurrenz der Produktionsprozesse um diese Ressource fehlt bei Informationsprodukten • auch jede Software („logische Maschine“) kann beliebig repliziert werden • Kernproblem liegt nicht in der Konkurrenz um die Ressource Information selbst, sondern in der mittelbaren Konkurrenz um die knappen physischen Träger der Informationsverarbeitung ! • Menschen (Arbeitszeit) • Rechner (CPU / Memory) • Infrastruktur (Netzressourcen / Bandbreite) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  22. Yield Management /Perishable Asset Revenue Mgmt Menge aller Verfahren, welche durch eine integrierte Preis- und Kapazitätssteuerung, die richtigen Einheiten eines zukünftig bereitzustellenden Kapazitätstyps dem richtigen Kundentyp so zuordnen, dass der Deckungsbeitrag der Betriebseinheit maximiert wird[vgl. Belobaba (1989), Vogel (1989)]. Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  23. Charakteristika YM-geeigneter Produktionsprozesse[Kimes (1989)] • hohe Kapazitätsbereitstellungskosten : Kapazität kurzfristig nur zu prohibitiv hohen, sprungfixen Kosten ausweitbar • variable Grenzkosteneiner zusätzlichen Leistungseinheit innerhalb der gegebenen Kapazitätengering • Möglichkeit zur Marktsegmentierung • Nichtlagerbarkeit und Verderblichkeit • Produktverkauf vor Produktionsbeginn • hohe Volatilität der Nachfrage Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  24. Yield Management /Perishable Asset Revenue Mgmt • Airline Industries (Passage & Cargo) • Hotel- & Tourismus-Gewerbe • Autovermietungen • (Bekleidungs- / Modeartikel) • (Lebensmittel) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  25. Strukturanalogientypischer Dienstleistungen Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  26. Verfahren des Yield Management • Pragmatische / heuristischeLösungsverfahren • Geschachtelte Kontingentierung • Expected Marginal Seat Revenue[Belobaba 89] • Optimale Lösungsverfahren • Stochastische Dynamische Programmierung auf Basis Markoff’scher Entscheidungsprozesse Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  27. StochastischeDynamische Programmierung • Sitzplatzkapazität von sechs Sitzplätzen ( Z := { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 } ) • Sitzplätze können einzeln oder in Gruppen verkauft werden • keine Unsicherheit über die Anzahl der noch eingehenden Anfragen Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  28. StochastischeDynamische Programmierung • drei Anfragetypen: • rückwärts zählender Index k für Anfragen Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  29. Stage 1 Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  30. Stage 2 (z.B. i=4) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  31. Stage 2 (z.B. i=3) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  32. Stochastische Dynamische Programmierung Annahme wenn: Erlösk + V*k-1(i - Zimmerk)  V*k-1( i ). Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  33. Eigenschaften der Restwertfunktion V* • inventory monotonicity • V* steigt monoton mit der Restkapazität i • time monotonicity • V* steigt monoton mit der der Anzahl verbleibender Anfragen k • ABER: Monotonie der PREISE nur, wenn keine Zunahme der Zahlungsbereitschaft über die Zeit ! Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  34. Beispiel:nichtmonotone Nachfrage • k > 2 • k <= 2 Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  35. Stochastic Dynamic Programming Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  36. Network Yield ManagementDemo Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  37. Network Yield Management Relevanz • Hohe Relevanz derartiger Verbundeffekte im Informations-Kontext: • einerseits müssen hier die Ergebnisse der Sub-Services zur Verarbeitung des übergeordneten Service weitergeleitet werden, die ggf. auf anderen Hardware-Komponenten untergebracht sind (Airline-Analogie) • andererseits beanspruchen viele Service-Aufträge mehrere konsekutive Zeitscheiben einer Ressource(Multi-Day-Analogie zum Hotel-Fall) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  38. Network Yield Management Relevanz „kleiner Trost”: • Viele IV-Prozesse sind glücklicherweise “preemptiv” • “Umzug” der Zwischenergebnisse des IV-Prozesses in ein anderes “Hotel” (anderer Prozessor) möglich • Ausnahmen insbes. bei „humaner“ Weiterverarbeitung: • Audio-Übertragung • Video-Übertragung Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  39. Bewältigung der Komplexitätsprobleme des Network Yield Management Genetische Algorithmen (+KNN) Reinforcement Learning (+KNN) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  40. Bestimmung der Restwertfunktion bei Ressourcenkomplementarität • optimale Lösung:Zustandsraum als Menge aller möglichen Bündel von Verfügbarkeiten aller zu bewertenden Ressourcen! • Kombinatorische Explosion • lineares „Bid-Pricing“ deutlich suboptimal[Weatherford 92], [Talluri / Ryzin 96] • Repräsentation der multidimensionalen Restwertfunktion mittelsKünstlicher Neuronaler Netze ? Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  41. Network Yield ManagementKombinationsgewinn • Fall A: Kombinationsgewinn Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  42. Network Yield ManagementKombinationsgewinn Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  43. Network Yield ManagementKombinationsverlust • Fall B: Kombinationsverlust Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  44. Network Yield ManagementKombinationsverlust Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  45. x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 input layer hidden layer output layer Network Yield Management KNN als Lösung ? weight matrix 1 weight matrix 2 Vt(x)= 3200 Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  46. x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 input layer hidden layer output layer Network Yield Management KNN als Lösung ? weight matrix 1 weight matrix 2 Vt(x)= 2300 Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  47. Aufbau eines Neurons Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  48. Backpropagation (20000 steps) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  49. Backpropagation (40000 steps) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

  50. Backpropagation (60000 steps) Subsymbolische Verfahren zur Ressourcenallokation Riezlern, 23.1.2003

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