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Corona Covid-19 Simulation

Die Corona Pandemie

Die Corona Pandemie stellt uns alle vor extreme Herausforderungen und Entscheidungen.

Zur Entscheidungshilfe sind u.a. Prognosemodelle unverzichtbar, um die möglichen Entwicklungen, insb. der Infektionszahlen und deren Auswirkungen und Folgen z.B. auch auf das Gesundheitssystem zu prognostizieren (z.B. Anzahl der benötigten Intensivkapazität inkl. Fachpersonal!).

Der bisherige Infektionsverlauf lässt sich mit einem Rechenmodell auf Basis eines EXCEL-Worksheets nachvollziehen und "prognostizieren". 

Wie in nachstehender Graphik dargestellt, sollten allerdings die Fallzahlen der tägl. Neuinfektionen entsprechend der jeweiligen Dunkelrate hochgerechnet und dargestellt werden, will man die aktuellen Fallzahlen mit älteren Fallzahlen (und höheren Dunkelraten) vergleichen.
Die Dunkelrate, also der Anteil nicht erkannter Infizierter, ist u.a. abhängig von der Anzahl der durchgeführten Tests, den Testverfahren und weiteren Vorgaben, z.B. wer, wann und wie getestet wird.

Die Veränderungen der vom RKI täglich gemeldeten Fallzahlen sind jedoch derart sprunghaft und lassen sich eigentlich nur mit signifikant geänderten Teststrategien oder tw. auch unzuverlässigen Testkits erklären.
Deshalb sind Prognosen auf Basis der Fallzahlen immer sehr unsicher !!!

Im hier bereitgestellten Simulationsmodell auf EXCEL Basis können verschiedene Szenarien wie z.B. die Wirksamkeit der Maßnahmen, aber auch geänderte Rahmenbedingungen wie z.B. Witterungseinflüsse simuliert und prognostiziert werden.
Das Modell wurde ergänzt um die Berücksichtigung der Covid-19 Mutation B1.1.7.
 

Modell D 18.01.2021
 
Es können verschiedene vordefnierte Szenarien ausgewählt werden (im Tabellenblatt "Parameter" in Spalte B) bzw. auch eigene Szenarien entwickelt werden (in Tabellenblatt "DM sample" und "I sample").
Die Ergebnisse werden in den Tabellenblättern "Diagr_x" graphisch dargestellt.
So können z.B. verschiedene Szenarien zur Entwicklung der Fallzahlen und der Belegung der Intensivbetten ausgewählt und vergleichend dargestellt werden:
- was wäre ohne die Wellenbrecher-Lockdowns
- mit Wellenbrecher-Lockdowns jeweils unterschiedlicher Dauer
  (best-Case, mid-case)
- kombiniert mit verschiedenen Impf-Szenarien
Zusätzlich werden die Fallzahlen auch mit Wetterdaten (Temperatur) korreliert.

Hinweis:
Vorraussetzung für die fehlerfreie Funktion des EXCEL Worksheets ist eine aktuelle MS Office Version sowie wohl auch genügend Rechenleistung und ein aktuelles BS.
Mit der Einbeziehung von Wetterdaten (Temperaturkurven) ist das Modell und dessen Parametrisierung nun auch so komplex geworden, daß eine fortwährende Aktualisierung sehr aufwendig wäre und auch das Verständnis für Außenstehende wohl nicht mehr gegeben ist.
Da zudem auch weitere Prognosen aufgrund der Nicht-Vorhersehbarkeit weiterer Maßnahmen (Strategien sind nicht erkennbar) nur noch Hypothesen wären, wird darauf verzichtet, aktualisierte Modellszenarien bereit zu stellen.
Bei ernsthaftem Interesse (Behörden, Organisationen, Firmen, Medien) kann man sich aber an mich wenden.

Es werden die Verläufe mehrerer  Alternativ-Szenarien dargestellt.

Das Modell bietet u.a. eine Vorschau zur sogenannten "Herdenimmunität" (die nur mit Lockdown-Maßnahmen und ohne Impfung übrigens nicht erreicht wird) und der "Ansteckungsrate", die sich aus dem um die Anzahl der genesenen (und verstorbenen) und der aktuell erkrankten Personen verminderten R-Faktor (Reproduktionsrate) ergibt.

Das Simulationsmodell bietet die Möglichkeit, durch Gegenüberstellung der Prog-nosedaten zum Verlauf der Neuinfektionen den Effekt der bisherigen Maßnahmen bzw. Lockerungen zu erkennen. Es ist damit ein geeignetes Steuerinstrument für das weitere "Pandemie-Management", insbesondere die Auswahl von effektiven Maßnahmen bei einem Ansteigen von Neuinfektionen oder auch von Lockerungen in weitgehend unkritischen Lebensbereichen.

Aktuelle Anmerkungen (18.01.2021):

Mit dem Lockdown-Light Anfang November wurde der Anstieg der Fallzahlen wirksam reduziert. Wenig erfreulich ist aber nun die erneute Zunahme der Fallzahlen in der ersten Dezemberwoche.
Offenbar korreliert die Zunahme der Fallzahlen mit der Witterung. Dies legt der Vergleich des Temperatur-Verlaufs mit der Entwicklung der Fallzahlen nahe. Das Modell wurde um einen entsprechenden Temperatur-Verlauf ergänzt.
Die zu beobachtende Zunahme stellt damit mitnichten die Wirkung der Lockdown-Light Maßnahmen in Frage. Die aktuelle Entwicklung zeigt sogar, daß die aktuellen Maßnahmen durchaus die erhoffte Wirkung haben.
Weiterhin sollten gezielt die regionalen bzw. örtlichen Ausbrüche betrachtet und unter Kontrolle gebracht werden. Maßnahmen, die sich auf solche Compartments beschränken, reduzieren dann ebenfalls die Verbreitung in das Umfeld (also "ins Feld").
Dies v.a. im Hinblick auf die offenbar virulentere Mutation B1.1.7. 
Hier zeigen verschiedene Simulationsszenarien, daß eine wirkungsvolle Eindämmung der Pandemie nur mit einer Impfquote von ca 1 Mio.  
vollständig geimpfter Personen/Woche zu erreichen ist (bedeutet: 2 Mio. Impfungen/Woche).

Lockerungen wären aber auch dann wohl erst schrittweise ab März bzw. Mai zu verantworten.

Persönliche Anmerkungen:

Die Eindämmung der Pandemie ist entscheidend davon abhängig, wie schnell mit einer Impfung begonnen werden kann (und auch mit ausreichender Impfkapazität und Teilnahme).

Eine Verlängerung eines umfassenden Lockdowns über mehrere Monate ist wegen der zu erwartenden Schäden und Kosten in Bildung (auch Bildung ist letztendlich eine wirtschaftliche Investition) und Wirtschaft kaum zu rechtfertigen.
Hier stellt sich die Frage, warum es an einer langfristigen Strategie fehlt, mit der solche Lockdown-Zeiten vermieden werden können.
Eine Möglichkeit wäre sicher die Durchführung von Massentests. Deren Kosten sind vmtl. ein vielfaches niedriger als die nun entstehenden Schäden und Schuldenaufnahmen in Bund und Ländern.
Hier ist die "Politik" bzw. die Regierungen (Bund und Länder) zu fragen und auf Versäumnisse hinzuweisen.
Aber auch öffentlich auftretende und demonstrierende Gegner der Maßnahmen (wie z.B. die Querdenker-Bewegung) müssen sich die Frage gefallen lassen, warum aus deren Reihen keine alternativen Strategien und Ideen kamen.
NEIN sagen reicht nicht !  Und IGNORIEREN ist einfach nur dumm.

Ziel der zu ergreifenden Maßnahme sollte es immer sein, den Schaden für das allgemeine öffentliche Leben, also Bildungssystem, Gesundheitssystem, Kultur, Soziales, Wirtschaft (in alphabetischer Reihenfolgen) so gering wie möglich zu halten. Andernfalls könnte sich die Wirkung der Maßnahmen in Gegenteil verkehren durch Zunahme von Verdruß und Ablehnung in der Bevölkerung bis hin zu "aufrührerischen" Tendenzen.

Im Hinblick auf Änderungen im Infektionsschutzgesetz und darauf basierende Beschlüsse und Maßnahmen der Bundes- und Landesregierungen wäre es auch im Hinblick auf die Akzeptanz in der Bevölkerung hilfreich, wenn anhand solcher Modelle die Auswirkungen und Folgen verschiedener Maßnahmen öffentlich dargestellt und auch diskutiert werden können.
Allzu hektische und ungeduldige Änderungen können zu Verdruss in der Bevölkerung führen und daher eher das Gegenteil bewirken.
Auch leidet die Planbarkeit sowohl für die Wirtschaft wie für soziale Einrichtungen wie Bildung, Theater, Sport, Freizeitgestaltung und im privaten Bereich.

Entscheidend für das Ergreifen von Maßnahmen sind nicht die täglich auf vielen Medienkanälen in den Vordergrund gestellte Anzahl der Neuinfektionen, sondern die Anzahl der an Covid-19 Verstorbenen bzw. die Anzahl der "Hospitalisierungen" und damit die Belastung des Gesundheitssystems.
Die Betrachtung der Letalitätsrate kann dagegen in die Irre führen, weil diese bei niedrigen Fallzahlen durch statistische Schwankungen, z.B. bei Hotspots in Pflegeeinrichtungen etc., in die Höhe schnellen kann.

Das Infektionsgeschehen und die Auswirkungen sind grundsätzlich schwierig nachzubilden, da viele der Eingangsparameter sehr unsicher und nicht validiert sind wie zum Beispiel 
- die Dunkelziffer der nicht bekannten Infizierten Personen; dies auch im Verbin-
  dung mit der Ausweitung von Tests und Testkapazitäten und dem Anteil von
  Fremdinfektionen bei Reiserückkehren (Urlaubszeiten).
- die Auswirkungen der Beschränkungen auf Kita's, Schulen und anderen Bil-
  dungseinrichtungen, Geschäften, Großveranstaltungen, Theater, Sportstätten.
Außerdem hat der Autor keinen Zugang zu den internen Daten und Erkenntnissen der betroffenen Behörden und Institutionen.
Das hier vorgestellte Modell erweist sich aber als überraschend stabil in seinen Berechnungsalgorithmen und elementaren Eingangsparametern, was sich u.a. in der Gegenüberstellung der "harten Fakten" zeigt, also z.B. der Gegenüberstellung der vom RKI gemeldeten Todesfälle mit der modellierten Anzahl Todesfälle.