Thesis (Ph.D)--Industrial and Systems Engineering, Georgia Institute of Technology, 2006. / McGinnis, Leon - Committee Chair, Griffin, Paul - Committee Member, Hackman, Steve - Committee Member, Parsons, Len - Committee Member, Sharp, Gunter - Committee Member. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.

My work dwells on measurement and evaluation of efficiencies of companies and on sector analysis of energetic branch. We can regard the efficiency with various points of view. Generally we can define it as an ability of company to valorize as much as possible the assest that was put in it. At first my work is engaged in measurement and control of the efficiency of companies and in value control of efficiency. After that follows the summary of traditional and modern indicators of efficiency with account of their advatnages and shortcomings. Then I mention some instruments and concepts that contribute to increases of efficiency. The last part of my work contains case study, where I analyse the efficiency of companies acting in energetic branch by means of benchmark study.

This thesis deals with issues related to investments and regulation of high-voltage electricity grids, and to the households’ demand for electricity. The thesis consists of four self-contained papers. Papers I and II address the challenge of reaching agreements on the expansions of electricity grid infrastructure across national borders. Agreements can be problematic to reach due to regional welfare-effects from new infrastructure, which leads to questions of how investment costs should be shared and under what circumstances cooperation will be rational for all nations. This relates to both the allocation rule used, and the number of countries involved in the sharing (e.g., bilateral or regional). These issues are analysed by game theoretic methods and a numerical optimisation model of the electricity systems of six European countries. Results show that proportional sharing of investment costs in relation to benefits is the most practical solution, and that it also gives outcomes in terms of welfare and transmission capacity that are very close to the regional welfare optimum.The utilities responsible for the transmission system operation and the grid development are the national Transmission System Operators (TSO). The TSOs are monopoly utilities that operate under regulatory oversight. The absence of competition in this sector means that regulators have an important role in monitoring performance and ensuring overall efficiency. One way to do this is by frontier benchmarking methods. However, there are in general no national comparators for TSO, which means that performance needs to be measured against international comparators. Paper III applies a benchmark model to analyse the technical efficiency of 29 European TSO. Data envelopment analysis (DEA) is used to estimate efficiency scores and different approaches to account for the heterogeneity in operating environments are tested. Results show that the average technical efficiency is between 88% and 94%, depending on model and data sample. While this indicates that there are efficiency differences between the TSOs, the extension to regulation of TSOs is not straight forward since the reasons for inefficiency may be due to factors that are outside the TSO’s control.In Paper IV attention is turned towards the households’ demand for electricity. The question answered is how the ageing populations in OECD countries, and the consequential changes in population age-structures, may affect the residential demand for electricity. The implications of changing demography is analysed by a family life-cycle model, and an empirical analysis is made by specifying an econometric model of electricity demand that includes the population age-structure by four age-group variables. Results show that the oldest age-group has the largest positive effect on aggregate per capita consumption, while the other groups have lower but similar effects. The results have implications for projections of future electricity demand and for policies aimed at influencing households’ electricity demand, not the least since the share of elderly in the populations of western societies will increase by several percentage points over the coming decades. / <p>Godkänd; 2013; 20130809 (hannyl); Tillkännagivande disputation 2013-09-06 Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av filosofie doktorsexamen. Namn: Hans Nylund Ämne: Nationalekonomi Avhandling: Electricity Across Borders: Regional Cost Sharing of Grid Investments, International Benchmarking and the Electricity Demand of an Ageing Population Opponent: Professor Andreas Stephan, Jönköping International Business School Ordförande: Professor Robert Lundmark, Luleå tekniska universitet Tid: Fredag den 27 september 2013, kl. 13.00 Plats: A109, Luleå tekniska universitet</p>

Flugsicherungsdienstleistungen ermöglichen die effiziente und konfliktfreie Durchführung von Flügen und sind damit ein Grundpfeiler des Luftverkehrssystems. Wachsende Verkehrszahlen sowie steigender Kostendruck erfordern innovative Maßnahmen zur operativen Verbesserung des Luftverkehrsmanagements (Air Traffic Management, ATM). Auch kurzfristige und unvorhersehbare Schwankungen, wie bspw. durch politische Krisen oder Pandemien, stellen die Flugsicherungs-unternehmen (Air Navigation Service Provider, ANSPs) zunehmend vor große Herausforderungen. Infolgedessen wird der Bewertung der Leistungsfähigkeit von ANSPs sowie der Identifikation valider Maßnahmen zur Steigerung der Performance eine hohe Bedeutung zugemessen. Die Dissertation adressiert daher drei wesentliche Forschungsfragen: 1. Wie kann die Leistungsfähigkeit von Flugsicherungsdienstleistern gemessen werden? 2. Welche endogenen und exogenen Faktoren haben einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der ANSPs? 3. Welche Maßnahmen und Handlungsempfehlungen sind abzuleiten, um die Effizienz der Flugsicherungsdienstleister zu steigern? Gemäß der ersten Forschungsfrage war es zunächst notwendig, eine geeignete Metrik für die Messung der Leistungsfähigkeit zu identifizieren. Die Ergebnisse von Vorabstudien zeigten, dass innerhalb Europas eine hohe Heterogenität hinsichtlich der verwendeten Systeme und Verfahren besteht. Die daraus folgende Komplexität hatte einen Einfluss auf die ökonomische Modellierung eines ANSPs. Je nach Betriebsebene (ANSP, Kontrollzentralen, Sektoren, etc.) waren zudem Anpassungen dieses Modells notwendig. Eine zentrale Aufgabe innerhalb der Dissertation bestand in der Überführung des ökonomischen Modells in eine geeignete Benchmarking-Methode zur Messung der Performance. Die verwendete Methodik hängt maßgeblich vom Analyseziel, der Modellierung, der betrieblichen Ebene und den verfügbaren Daten (z. B. hinsichtlich Quantität und Qualität) ab. Gemäß der ökonomischen Modellierung setzen Effizienzanalysen im Luftverkehrsmanagement eine Methodik voraus, welche multiple Inputs und Outputs berücksichtigen kann. Innerhalb der Dissertation wurde für die Bewertung der Leistungsfähigkeit die Data Envelopment Analysis (DEA) fokussiert, wenngleich verschiedene Methoden angewendet und die erzielten Ergebnisse verglichen wurden. Auf Basis einer intensiven Datenanalyse konnte nachgewiesen werden, dass die DEA zu suffizienten Ergebnissen führt. Sonderformen dieser Methodik führen dagegen weder zu erweiterten Erkenntnissen noch zu einer erhöhten Plausibilität. Unter der Nutzung von Paneldaten wurde zudem untersucht, wie sich die Leistungsfähigkeit im Zeitablauf geändert hat. Diese multiperiodischen Betrachtungen ermöglichten die Analyse des Einflusses signifikanter globaler und lokaler Ereignisse auf die Performance innerhalb des europäischen ATMs sowie einzelner ANSPs. Die zweite Forschungsfrage setzte sich mit den grundlegenden Einflussfaktoren auf die Performance auseinander. Dabei waren zwei wesentliche Elemente zu unterscheiden. Zum einen endogene Effekte, die in den operativen Charakteristiken der ANSPs begründet sind. Dies umfasst sowohl die Zusammenwirkung der betrieblichen Ebenen innerhalb eines ANSPs, als auch die ANSP-übergreifende Heterogenität. Zum anderen wurden exogene Faktoren berücksichtigt, welche nicht durch die Flugsicherungsdienstleister beeinflusst werden können. Für die Ursachenanalyse wurde eine Vielzahl (potentieller) Einflussfaktoren untersucht, welche auf Basis von Expertenbefragungen identifiziert wurden. Der Einfluss dieser Faktoren wurde mittels qualitativer und quantitativer Methoden getestet. Bei den quantitativen Analysen fanden mehrere Methoden Anwendung, u. a. basierend auf Querschnittsdaten (OLS-, Tobit- und Trunkated-Regressionen) oder Paneldaten (insbesondere Fixed- und Random-Effects Modelle). Die Koeffizienten und statistischen Signifikanzen unterschieden sich primär aufgrund des Benchmarking-Modells. Innerhalb eines Modells wichen die Koeffizienten zwischen den einzelnen Regressionsansätzen nur in geringem Ausmaß ab, wodurch eine Robustheit nachgewiesen werden konnte. Als ein wesentlicher Einfluss auf die Performance wurde die Struktur des Luftraumes identifiziert. Dabei wurde insbesondere untersucht, ob im europäischen ATM Größenvorteile existieren und welche betrieblichen Vorteile eine dynamische Sektorisierung bietet. Des Weiteren konnte nachgewiesen werden, dass v. a. die Volatilität des Verkehrs einen hohen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit hat. Auch die Auswirkungen von Prognosequalität und Systemunterschieden (USA vs. Europa) wurden in der Dissertation adressiert. Basierend auf den Erkenntnissen der ersten beiden Forschungsschwerpunkte wurden Handlungsempfehlungen, sowohl hinsichtlich der methodischen Umsetzung einer Leistungsbewertung, als auch zur Steigerung der Leistungsfähigkeit einzelner Unternehmen abgeleitet. Diese Handlungs-empfehlungen wurden zudem nach betrieblichen und institutionellen Maßnahmen differenziert. Die Empfehlungen umfassen insbesondere eine paneuropäisch standardisierte Erfassung von Daten, die Verbesserung einiger, von EUROCONTROL verwendeter Metriken, die Auswahl geeigneter Ressourcen und Leistungen für das Benchmarking-Modell sowie methodische Präferenzen bei den einzelnen Analyseschritten. Des Weiteren wurde ein Ausblick auf potentielle, zukünftige Forschungsschwerpunkte gegeben, wie bspw. die Schaffung eines Level-of-Service-Konzepts und die Ableitung dafür notwendiger Ressourcen-Puffer. Durch die gewonnenen Erkenntnisse liefert die Dissertation einen wesentlichen Beitrag, das zukünftige Luftverkehrsmanagement effizienter zu gestalten.

With respect to the continuous growth of computing systems, the energy-efficiency requirement of their processes becomes even more important. Different configurations, implying different energy-efficiency of the system, could be used to perform the process. A configuration denotes the choice among different hard- and software settings (e.g., CPU frequency, number of threads, the concrete algorithm, etc.). The identification of the most energy-efficient configuration demands to benchmark all configurations. However, this benchmarking is time- and energy-consuming, too. This thesis explores (a) the effect of dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) in combination with dynamic concurrency throttling (DCT) on the energy consumption of (de)compression, DBMS query executions, encryption/decryption and sorting; and (b) a generic approach to reduce the benchmarking efforts to determine the optimal configuration. Our findings show that the utilization of optimal configurations can save wavg. 15.14% of energy compared to the default configuration. Moreover, we propose a generic heuristic (fractional factorial design) that utilizes data mining (adaptive instance selection) together with machine learning techniques (multiple linear regression) to decrease benchmarking effort by building a regression model based on the smallest feasible subset of the benchmarked configurations. Our approach reduces the energy consumption required for benchmarking by 63.9% whilst impairing the energy-efficiency of performing the computational process by only 1.88 pp, due to not using the optimal but a near-optimal configuration.