Definition
Ein zweiseitiges (1−α)-Konfidenzintervall legt um einen Schätzwert einen Bereich, der den gesuchten wahren Wert mit dem gewählten Vertrauensniveau überdeckt; links und rechts des Intervalls verbleibt jeweils die halbe Irrtumswahrscheinlichkeit (Akkerboom 2012). Ein 95-%-Intervall bedeutet: Bei vielfacher Wiederholung des Verfahrens überdecken 95 von 100 so konstruierte Intervalle den wahren Wert.
Warum in der Simulation unverzichtbar
Ein einzelner Lauf eines stochastischen Simulationsmodells liefert je Ausgabegröße nur einen Stichprobenwert. Erst mehrere unabhängige Replikationen erlauben eine Schätzung — und deren Güte wird mit Konfidenzintervallen geprüft. Werden Ausgabegrößen ohne ihr Intervall dokumentiert, ist nicht erkennbar, wie weit Schätzung und wahrer Wert auseinanderliegen können (Rabe/Spieckermann/Wenzel 2008).
Dasselbe gilt für Variantenvergleiche: Ob sich zwei Konfigurationen wirklich unterscheiden, ist statistisch zu prüfen. Deutlich überlappende Intervalle mahnen zur Vorsicht — der beobachtete Unterschied kann Zufall sein.
Was die Breite des Intervalls bestimmt
- Vertrauensniveau: Höhere Sicherheit verbreitert das Intervall.
- Streuung der Ausgabegröße: Je kleiner die Streuung, desto enger das Intervall.
- Anzahl der Replikationen: Mehr unabhängige Läufe verengen das Intervall — praktisch der wichtigste Stellhebel (Akkerboom 2012).
Praxisregeln für Simulationsstudien
Replikationen mit unterschiedlichen Zufallszahlenströmen fahren, die Einschwingphase aus der Auswertung ausklammern und jedes Intervall mit Vertrauensniveau und Anzahl der Läufe dokumentieren. Die Anzahl der Läufe gehört in den Experimentplan; den Rahmen beschreibt die Simulationsstudie, das Werkzeug etwa die Materialflusssimulation.
Konfidenzintervall in Simulationsstudien in der Praxis: Die passenden Planungs- und Beratungsansätze bündelt unsere Leistungsübersicht.