An Analysis of black-box optimization problems in reinsurance: evolutionary-based approaches

Black-box optimization problems (BBOP) are de ned as those optimization problems in which the objective function does not have an algebraic expression, but it is the output of a system (usually a computer program). This paper is focussed on BBOPs that arise in the eld of insurance, and more speci cally in reinsurance problems. In this area, the complexity of the models and assumptions considered to de ne the reinsurance rules and conditions produces hard black-box optimization problems, that must be solved in order to obtain the optimal output of the reinsurance. The application of traditional optimization approaches is not possible in BBOP, so new computational paradigms must be applied to solve these problems. In this paper we show the performance of two evolutionary-based techniques (Evolutionary Programming and Particle Swarm Optimization). We provide an analysis in three BBOP in reinsurance, where the evolutionary-based approaches exhibit an excellent behaviour, nding the optimal solution within a fraction of the computational cost used by inspection or enumeration methods.

The Effect of a threshold proportional reinsurance strategy on ruin probabilities

[spa] En un modelo de Poisson compuesto, definimos una estrategia de reaseguro proporcional de umbral : se aplica un nivel de retención k1 siempre que las reservas sean inferiores a un determinado umbral b, y un nivel de retención k2 en caso contrario. Obtenemos la ecuación íntegro-diferencial para la función Gerber-Shiu, definida en Gerber-Shiu -1998- en este modelo, que nos permite obtener las expresiones de la probabilidad de ruina y de la transformada de Laplace del momento de ruina para distintas distribuciones de la cuantía individual de los siniestros. Finalmente presentamos algunos resultados numéricos.

La probabilidad de supervivencia en un modelo con reaseguro proporcional de umbral

[spa] En este artículo presentamos una nueva estrategia de reaseguro, a la que denominamos estrategia de reaseguro umbral, que actúa de forma diferente en función del nivel de las reservas. Así, para unos niveles de las reservas inferiores a un determinado nivel, el gestor decide aplicar un reaseguro proporcional, y para niveles superiores, al considerar que se ha alcanzado cierta solvencia en la cartera, opta por no ceder ningún porcentaje del riesgo. El análisis del efecto de la introducción del reaseguro umbral sobre la probabilidad de supervivencia, y su comparación con el reaseguro proporcional y la opción de no reasegurar, nos permite hallar estrategias de reaseguro equivalentes desde el punto de vista de la solvencia. Palabras clave: teoría del riesgo, reaseguro de umbral, reaseguro proporcional, probabilidad de supervivencia.

The Effect of a threshold proportional reinsurance strategy on ruin probabilities

[spa] En un modelo de Poisson compuesto, definimos una estrategia de reaseguro proporcional de umbral : se aplica un nivel de retención k1 siempre que las reservas sean inferiores a un determinado umbral b, y un nivel de retención k2 en caso contrario. Obtenemos la ecuación íntegro-diferencial para la función Gerber-Shiu, definida en Gerber-Shiu -1998- en este modelo, que nos permite obtener las expresiones de la probabilidad de ruina y de la transformada de Laplace del momento de ruina para distintas distribuciones de la cuantía individual de los siniestros. Finalmente presentamos algunos resultados numéricos.

La probabilidad de supervivencia en un modelo con reaseguro proporcional de umbral

[spa] En este artículo presentamos una nueva estrategia de reaseguro, a la que denominamos estrategia de reaseguro umbral, que actúa de forma diferente en función del nivel de las reservas. Así, para unos niveles de las reservas inferiores a un determinado nivel, el gestor decide aplicar un reaseguro proporcional, y para niveles superiores, al considerar que se ha alcanzado cierta solvencia en la cartera, opta por no ceder ningún porcentaje del riesgo. El análisis del efecto de la introducción del reaseguro umbral sobre la probabilidad de supervivencia, y su comparación con el reaseguro proporcional y la opción de no reasegurar, nos permite hallar estrategias de reaseguro equivalentes desde el punto de vista de la solvencia. Palabras clave: teoría del riesgo, reaseguro de umbral, reaseguro proporcional, probabilidad de supervivencia.

Ecuaciones de recurrencia estocásticas en el cálculo de la prima de reaseguro Finite Risk

RESUMEN: El objetivo de este trabajo es calcular el importe de la prima pura periódica que debe cobrar el reasegurador a la cedente en un reaseguro finite risk en ambiente financiero estocástico. El problema de la convolución de las diferentes variables aleatorias que intervienen en el cálculo de la prima lo hemos solucionado simulando, por Monte-Carlo, trayectorias de siniestralidad para el reasegurador aplicando posteriormente, en cada trayectoria simulada, los criterios de decisión financieros, esperanza, varianza y desviación. En los criterios de la varianza y de la desviación proponemos utilizar una ecuación de recurrencia estocástica para evitar el problema de la dependencia que existe entre los factores de capitalización estocásticos, obteniendo la prima de reaseguro en función del nivel de aversión al riesgo del reasegurador y de la volatilidad del tipo de interés. Palabras clave: Finite risk, ambiente estocástico, ecuación de recurrencia, simulación de Monte-Carlo, prima pura periódica.

Solvencia en un Reaseguro Finite Risk

One of the characteristics of the finite risk reinsurance is the existence of an found of experience, which is constituted by the premiums charged by the reinsurer, together with his financial incomes, and his objective is to finance the claims to be satisfied to the insurer in the specified period. The objective of this work is to design a model that allows us to determinate the reserve that the found of experience should have in every annual period in order to guarantee its dynamic solvency, taking into the experience of the claims of the reinsurer"s portfolio and of each insurance company.

Optimal stop-loss reinsurance: a dependence analysis

The stop-loss reinsurance is one of the most important reinsurance contracts in the insurance market. From the insurer point of view, it presents an interesting property: it is optimal if the criterion of minimizing the variance of the cost of the insurer is used. The aim of the paper is to contribute to the analysis of the stop-loss contract in one period from the point of view of the insurer and the reinsurer. Firstly, the influence of the parameters of the reinsurance contract on the correlation coefficient between the cost of the insurer and the cost of the reinsurer is studied. Secondly, the optimal stop-loss contract is obtained if the criterion used is the maximization of the joint survival probability of the insurer and the reinsurer in one period.

Some optimization and decision problems in proportional reinsurance

Reinsurance is one of the tools that an insurer can use to mitigate the underwriting risk and then to control its solvency. In this paper, we focus on the proportional reinsurance arrangements and we examine several optimization and decision problems of the insurer with respect to the reinsurance strategy. To this end, we use as decision tools not only the probability of ruin but also the random variable deficit at ruin if ruin occurs. The discounted penalty function (Gerber & Shiu, 1998) is employed to calculate as particular cases the probability of ruin and the moments and the distribution function of the deficit at ruin if ruin occurs.

Ecuaciones de recurrencia estocásticas en el cálculo de la prima de reaseguro Finite Risk

RESUMEN: El objetivo de este trabajo es calcular el importe de la prima pura periódica que debe cobrar el reasegurador a la cedente en un reaseguro finite risk en ambiente financiero estocástico. El problema de la convolución de las diferentes variables aleatorias que intervienen en el cálculo de la prima lo hemos solucionado simulando, por Monte-Carlo, trayectorias de siniestralidad para el reasegurador aplicando posteriormente, en cada trayectoria simulada, los criterios de decisión financieros, esperanza, varianza y desviación. En los criterios de la varianza y de la desviación proponemos utilizar una ecuación de recurrencia estocástica para evitar el problema de la dependencia que existe entre los factores de capitalización estocásticos, obteniendo la prima de reaseguro en función del nivel de aversión al riesgo del reasegurador y de la volatilidad del tipo de interés. Palabras clave: Finite risk, ambiente estocástico, ecuación de recurrencia, simulación de Monte-Carlo, prima pura periódica.

Modalidades alternativas de reaseguro basados en la ordenación de riesgos

En este trabajo se estudian tres modalidades de reaseguro basadas en el número de siniestros: Reaseguro de los siniestros más grandes. Modalidad por la cual el reasegurador se hace cargo de los siniestros más grandes. Reaseguro de exceso del número de siniestros. En este caso la compañía cedente retiene los siniestros más pequeños, cediendo el resto al reaseguro. Reaseguro de exceso del número de siniestros, hasta un tope de siniestralidad. En esta modalidad de reaseguro, la compañía cedente retiene los siniestros más pequeños pero condicionados a que su cuantía no exceda un determinado pleno fijado por ella. De esta manera se consigue limitar la pérdida de la compañía cedente hasta un mkimo conocido. Esta última modalidad de reaseguro puede ser una buena alternativa al reaseguro Stop-loss ya que al igual que éste, elimina la probabilidad de ruina de la cedente. El estudio de estas modalidades de reasegwo pasa por tratar previamente la problemática actuarial de la ordenación de riesgos.

Reaseguro Finite Risk en ambiente financiero estocástico

Una de las características del reaseguro finite risk es la existencia de una cuenta de experiencia, que está formada por las primas que cobra el reasegurador, junto con su rendimiento financiero,y su finalidad es financiar los siniestros que éste ha de satisfacer a la cedente en el plazo establecido. El objetivo de este trabajo es diseñar un modelo que permita determinar el saldo estimado o reserva que debe de tener en cada periodo anual la cuenta de experiencia para garantizar su solvencia dinámica, teniendo en cuenta la experiencia de siniestralidad de la cartera del reasegurador y de cada cedente. Para el cálculo de la prima de reaseguro y del saldo de la cuenta de experiencia se asumirá ambiente financiero estocástico, de modo que la prima de reaseguro dependerá también de otros parámetros como la volatilidad del tipo de interés o de la aversión al riesgo.