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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 !!!

Trotzdem werden hier drei Prognose gewagt zur Entwicklung der Fallzahlen und der Belegung der Intensivbetten:
a)  was wäre ohne die Wellenbrecher-Lockdowns
b)  mit 3 Wellenbrecher-Lockdowns, jeweils 4 Wochen und 4 Wochen Pause
c)  3 Wellenbrecher-Lockdowns, der 1. Ld. 6 Wochen, 4 Wo. Pause, 4 Wo. Ld, ... 
d)  Lockdown für 5 Monate: Nov. - März
Varianten b), c), d) jeweils Best-Case Szenarios
e)  Variante c) mit Impfungen ab Januar 2021, mögliches Szenario
Da offenbar der Anteil der Intensivbettenbelegung bezogen auf die Anzahl der Neuinfektionen (vor 2 Wochen) zurückgeht, ist dort in den nächsten Tagen bzw. Wochen auch eine immerhin leichte Entspannung zu erwarten.

Zur Bedeutung der Kurven siehe Legende im EXCEL Diagramm.  

a)  

Modell D 24.11.2020 oLdW
  
     Hier wäre z.B. ein Bedarf an Intensivbetten von bis zu 50.000 zu erwarten.


b) 

Modell D 24.11.2020 LdW-4-4 bc
     
Da noch nicht bekannt ist, wie wirksam die Lockdown-Maßnahmen sind, ist diese Prognose zunächst nur als Beispiel zu betrachten, wie sich ein 3-maliger Wellenbrecher-Lockdown im 4 Wochen-Rythmus grundsätzlich auf den Infektionsverlauf auswirkt.
Hier wäre dann, im "Best-Case", ein Bedarf an Intensivbetten von etwas über 10.000 Mitte März 2021 zu erwarten.


c) 

Modell D 24.11.2020 LdW-6-4 bc
 
Dieses Modell mit einem ersten 6-Wochen-Lockdown, gefolgt von 4 Wochen Pause und zwei weiteren 4-Wochen-Lockdowns mit 4 Wochen Pause, zeigt eine kaum verringerte Intensiv-Belegung, die lediglich um 2 Wochen verschoben ist.

d) Interessant für eine Bewertung der Folgen unterschiedlicher Maßnahmen wäre auch der Vergleich zu einem durchgehenden 5-monatigen Lockdown:

Modell D 24.11.2020 Ld-5M bc

e) wie Variante c), jedoch mit Impfungen ab Januar bis Juni und einer angenommenen Impfkapazität von 450.000 pro Woche
 

Modell D 24.11.2020 I+LdW-6-4-ff_mc
 
Hier würde dann Anfang Juli eine "Herdenimmunität" von ca 20% erreicht.

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.

Weitere Einschränkungen, z.B. die als mehrmalige "Wellenbrecher", erscheinen aber m.E. momentan sinnvoll, da unser Gesundheitssystem ansonsten in Bedrängnis kommen könnte. 
Aber: vor allem der Schulbetrieb und andere "systemrelevante" Bereiche könnten störungsfrei und ohne Unterbrechungen laufen.
Allerdings wird auch deutlich, daß sich hiermit das niedrige Niveau der täglichen Neuinfektionen vom Sommer 2020 nicht erreichen läßt.
Grund ist der geringe Anteil der "Herdenimmunität".
Ohne Wellenbrecher-Lockdowns, Modell a), wäre es wieder das niedrige Niveau.
Nun also kann man nur auf einen wirksamen und rechtzeitig verfügbaren Impfstoff hoffen.

Der interessierte Leser kann anhand des EXCEL Modells auch die Auswirkungen anderer Annahmen zu Einschränkungen bzw. Lockerungen simulieren und Wellen vorzeitig erkennen.
So z.B. auch geänderte Rahmenbedingungen, z.B. Witterungseinflüsse oder Lockerungen/Lockdowns etc. lassen sich mit Modellparametern simulieren.

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.

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.
So erscheint z.B. der u.a. durch Urlaubsrückkehrer verursachte Anstieg von Neu-infektionen sich nicht signifikant auf die Allgemeinsituation (R-Faktor) aus-zuwirken, so daß in diesem Zusammenhang keine besonderen Maßnahmen (Einschränkungen) erforderlich sind.
Auch der Start des Schulbetriebs nach den Sommerferien gibt keinen Anlaß zur Sorge.

Das Modell bietet u.a. eine Vorschau zur sogenannten "Herdenimmunität" (die so 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.