SUSA

Software für Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen

Mit der GRS-Software SUSA (Software for Uncertainty and Sensitivity Analyses) werden Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen für Ergebnisse von Rechenprogrammen (z.B. ATHLET, ASTEC) durchgeführt. In der Unsicherheitsanalyse wird der Einfluss von Kenntnisstandunsicherheiten (sog. epistemische Unsicherheiten) auf Rechenergebnisse untersucht. Mit Hilfe der Sensitivitätsanalyse erhält man diejenigen Kenntnisstandunsicherheiten, die den größten Beitrag zur Unsicherheit von Ergebnissen liefern.

SUSA bietet eine komfortable Benutzeroberfläche und führt alle Datentransfers und Berechnungen automatisch durch. Die Analyseergebnisse werden übersichtlich dokumentiert und grafisch dargestellt. Das Rechenmodell kann innerhalb eines von SUSA erstellten Programmgerüsts eingegeben oder über eine geeignete Schnittstelle innerhalb von SUSA aufgerufen werden. Rechenläufe können so automatisch von SUSA gestartet werden. SUSA läuft unter Microsoft Windows und erfordert die Installation von Microsoft Excel.

Schritte der Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse
Die von SUSA unterstützte Methodik der Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse beruht auf Konzepten und Werkzeugen aus der Wahrscheinlichkeitsrechnung und der mathematischen Statistik. Sie umfasst folgende Schritte:

1. Identifizieren der Kenntnisstandunsicherheiten mit potentiell wichtigen Beiträgen zur Ergebnisunsicherheit
2. Festlegen des Unsicherheitsbereichs und Quantifizieren des Kenntnisstands mittels einer Wahrscheinlichkeitsverteilung für jede relevante unsichere Eingabegröße des Rechenprogramms
3. Identifizieren und Quantifizieren von Abhängigkeiten zwischen den unsicheren Eingabegrößen
4. Herleiten einer Stichprobe von Wertekombinationen für die unsicheren Eingabegrößen
5. Anwendung des Rechenprogramms für jede Wertekombination der unsicheren Eingabegrößen
6. Quantifizieren der Ergebnisunsicherheit
7. Quantifizieren der Sensitivität der Ergebnisunsicherheit bezüglich der unsicheren Eingabegrößen
8. Interpretation und Dokumentation der Analyseergebnisse

Leistungsmerkmale von SUSA
Das Konzept von SUSA erlaubt es dem Anwender, sich voll auf die Identifizierung und Beschreibung seines Kenntnisstands zu konzentrieren.  Sobald hierzu Informationen vorliegen, unterstützt SUSA bei der Quantifizierung des Kenntnisstands in Form von Wahrscheinlichkeitsverteilungen, Assoziationsmaßen und sonstigen Abhängigkeitsverhältnissen (wie z.B. vollständige Abhängigkeiten oder bedingte Wahrscheinlichkeitsverteilungen). Stichprobenwerte für die unsicheren Eingabegrößen des Rechenprogramms erzeugt SUSA entweder über das einfache Zufallsauswahlverfahren oder das Latin-Hypercube Verfahren.

Zur Quantifizierung der Ergebnisunsicherheit können unter anderem Toleranzgrenzen oder empirische Quantile berechnet werden. Darüber hinaus können auch Anpassungstests durchgeführt werden, um Unsicherheitsaussagen von einer passenden parametrischen Verteilung für das Rechenergebnis abzuleiten. Als Sensitivitätsmaße stehen der einfache und partielle Korrelationskoeffizient, der standardisierte Regressionskoeffizient und das sogenannte Correlation Ratio zur Verfügung. Diese Maße werden auch für rangtransformierte Daten berechnet.