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Mutualisation et Segmentation en Assurance

L’article Segmentation et Mutualisation, les deux faces d’une même pièce, coécrit avec Michel Denuit et Romuald Elie paraîtra dans les jours à venir, dans un numéro autour du big data en assurance, avec des articles de Patrick Thourot, sur la tarification du pay as you drive, de Lucie Taleyson, sur la tarification dans les assurances collectives, et tout plein d’articles passionnants, signés François-Xavier Hay ou encore Arnaud Chaput.

L’article (disponible en pdf) présente l’impact de la segmentation dans un environnement concurrentiel. Il d’un exemple simple, pour ne pas dire simpliste. Il sera perfectionné avec le pricing game organisé mi novembre. A suivre donc…

Segmentation et Mutualisation, les deux faces d’une même pièce ?

Ce billet est co-écrit avec Michel Denuit et Romuald Elie. Il s’agit de la version préliminaire d’un article qui sera bientôt soumis pour publication.

L’assurance repose fondamentalement sur l’idée que la mutualisation des risques entre des assurés est possible. Cette mutualisation, qui peut être vue comme une relecture actuarielle de la loi des grands nombres, n’ayant de sens qu’au sein d’une population de risques « homogènes » (Charpentier [2011]). Cette condition (actuarielle) impose aux assureurs de segmenter, ce que confirment plusieurs travaux économiques. Avec l’explosion du nombre de données, et donc de possibles variables tarifaires, certains assureurs évoquent l’idée d’un tarif individuel, semblant remettre en cause l’idée même de mutualisation des risques. Entre cette force qui pousse à segmenter et la force de rappel qui tend (pour des raisons sociales mais aussi actuarielles – ou au moins de robustesse statistique[1]) à imposer une solidarité minimale entre les assurés, quel équilibre va en résulter, dans un contexte de concurrence fort entre les compagnies d’assurance ?

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Segmentation en tarification, compléments

Dans le premier cours d’actuariat IARD, nous avons vu l’importance de la ségmentation, et son implication sur le calcul des primes (passer d’une espérance mathématique à une espérance conditionnelle). Pour aller un peu plus loin, quelques compléments,

pour une lecture plus économique de la problématique de la segmentation en assurance

ou pour une lecture plus légale

Sinon, plusieurs articles de vulgarisation peuvent être lu sur internet,

La première démo aura lieu lundi, en salle informatique. Karim sera une introduction au langage R, à la manipulation des variables (qualitatives et quantitatives). Je mettrais en ligne les transparents en fin de semaine, et les codes seront mis en ligne dans le courant de la semaine prochaine.

Comme annoncé hier, il n’y aura pas cours mercredi prochain. Le mercredi suivant, nous verrons la modélisation des variables indicatrices, i.e. la régression logistique, et les arbres de régression. On supposera que le modèle linéaire aura été vu, je mets un lien vers les transparents du cours ACT6420 de la session passée, notes de cours transparents1 et transparents2. Il est aussi possible de relire Frees (2010), chapitres 3, 4, 5 et 6.

Pour commencer à pratiquer la régression logistique, on utilisera la petite fonction suivante

logit = function(formula, lien="logit", data=NULL) {
glm(formula,family=binomial(link=lien),data)
}

Sinon, la Casualty Actuarial Society a mis en ligne plusieurs documents en ligne sur les arbres de régression (qui sont peu abordés dans les livres mentionnés auparavant),

pour une comparaison de toutes les méthodes

Les transparents seront mis en ligne en fin de semaine prochaine. A suivre donc…

Interview mutualisation vs. segmentation

Hier, j’ai été un peu surpris quand un ancien collègue en France m’a parlé d’une interview exclusive (de moi) sur http://argusdelassurance.com/…. Je me suis souvenu qu’il y a quelques semaines, Madeleine m’avait contacter pour me poser quelques questions sur les assurance « à la carte », et la plus grande modularité des produits. Elle avait mis le doigt sur deux questions importantes, “comment procéder au calcul quand les offres sont personnalisées” et “est-ce intéressant pour l’assureur, pour l’assureur” ? Pour la première partie, c’est technique, et ça correspond à ce qu’on fait dans les cours de tarification (on en reparle dans quelques semaines, promis). Par contre le second point est plus troublant. Avec la théorie économique d’un côté, et les principes d’antisélection et d’aléa moral. En particulier, j’avais voulu reprendre simplement un modèle qu’on avait utilisé dans le livre avec Michel Denuit (tome 1). Cet exemple nécessite un peu de formalisation, et j’ai été très surpris de voir que Madeleine l’avait gardé. Mieux, qu’elle l’avait clarifié (il faut dire qu’elle m’avait demandé un courriel en fin de journée, et que j’avais tapé ça rapidement, tout en faisant les devoirs des grands, et le bain de la plus petite… quand je relis ce que j’avais envoyé, et ce qu’elle en a fait, je suis admiratif). Mais prenons deux minutes pour reformuler cette histoire de segmentation d’un marché de l’assurance…

Commençons par le cas le plus simple, sans segmentation, avec mutualisation parfaite (et donc prime unique). En utilisant un principe de prime pure, si https://latex.codecogs.com/gif.latex?S désigne la perte (aléatoire) pour un assuré, la prime à payer serait https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S). Et dans ce cas, en moyenne, le bilan de l’assureur serait équilibré, car https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S-\mathbb{E}(S))=0. Si on regarde l’incertitude associée aux dépenses (disons la variance pour faire simple), les assurés n’ont aucune variance car la dépense est la même pour tous. Tout le risque (la variance) est à la charge de l’assureur. On peut résumer ça dans le petit tableau suivant,

Assurés Assureur
Dépense https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S) https://latex.codecogs.com/gif.latex?S-\mathbb{E}(S)
Dépense moyenne https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S) https://latex.codecogs.com/gif.latex?0
Variance https://latex.codecogs.com/gif.latex?0 https://latex.codecogs.com/gif.latex?\text{Var}(S)

On a ici la répartition des dépenses et du risque (que nous appellerons variance, à la Markowitz) entre l’assureur et les assurés.

Continuons dans un monde parfait (disons avec information parfaite) mais avec cette fois de la segmentation (parfaite). Autrement dit, si la variable de risque est un variable https://latex.codecogs.com/gif.latex?\Omega, connue par l’assureur, alors il devrait faire payer https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S|\Omega) pour un assuré portant le risque https://latex.codecogs.com/gif.latex?\Omega. Cette fois, la décomposition des dépenses et des risques se fait de la manière suivante

Assurés Assureur
Dépense https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S|\Omega) https://latex.codecogs.com/gif.latex?S-\mathbb{E}(S)
Dépense moyenne https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S) https://latex.codecogs.com/gif.latex?0
Variance https://latex.codecogs.com/gif.latex?\text{Var}(\mathbb{E}(S|\Omega)) https://latex.codecogs.com/gif.latex?\text{Var}(S-\mathbb{E}(S|\Omega))

Cette fois, l’assureur prend à sa charge les risques purement aléatoire, mais les assurés prennent à leur charge une partie de la variabilité, correspondant à l’hétérogénéité. On notera que la variance de l’assureur est ici https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(\text{Var}(S|\Omega)): on retrouve ici la formule classique de décomposition de la variance

https://latex.codecogs.com/gif.latex?\text{Var}(\mathbb{E}(S|\Omega))+\mathbb{E}(\text{Var}(S|\Omega))=\text{Var}(S)

Mais dans la vraie vie, c’est plus compliqué car avec une première composante qui repose sur les assurés, et la seconde sur les assureurs. C’est d’ailleurs le théorème de Pythagore, avec la variance liée à l’hétérogénéité à gauche, et à droite, la composante purement aléatoire. (le risque intrinsèque de l’assuré) n’est pas connu. On doit faire une segmentation imparfaite, car on dispose de quelques variables explicatives, que l’on notera par un vecteur https://latex.codecogs.com/gif.latex?\boldsymbol{X}. On va essayer de construire un proxy de la variable de risque https://latex.codecogs.com/gif.latex?\Omega. La décomposition entre l’assureur et ses assurés se fait de la manière suivante

Assurés Assureur
Dépense https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S|\boldsymbol{X}) https://latex.codecogs.com/gif.latex?S-\mathbb{E}(S|\boldsymbol{X})
Dépense moyenne https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(S) https://latex.codecogs.com/gif.latex?0
Variance https://latex.codecogs.com/gif.latex?\text{Var}(\mathbb{E}(S|\boldsymbol{X})) https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(\text{Var}(S|\boldsymbol{X}))

qui correspond à la décomposition précédente, en remplaçant la variable non-observée https://latex.codecogs.com/gif.latex?\Omega par le proxy construit à partir de https://latex.codecogs.com/gif.latex?\boldsymbol{X}.   Là encore, en moyenne, l’assureur est à l’équilibre, car

https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(\mathbb{E}(S|\boldsymbol{X}))=\mathbb{E}(S)

autrement dit segmenter n’a pas de conséquence, en moyenne, sur le résultat de l’assureur. Par contre, la variance de l’assureur est ici

https://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathbb{E}(\text{Var}(S|\boldsymbol{X}))=\mathbb{E}(\text{Var}(S|\Omega))+\mathbb{E}(\text{Var}(\mathbb{E}(S|\Omega)|\boldsymbol{X}))

et la variance total du portefeuille est alors la somme

https://latex.codecogs.com/gif.latex?\text{Var}(\mathbb{E}(S|\boldsymbol{X}))+\mathbb{E}(\text{Var}(S|\Omega))+\mathbb{E}(\text{Var}(\mathbb{E}(S|\Omega)|\boldsymbol{X}))

avec à gauche, un terme lié à la segmentation, au centre le hasard, et à droite, un terme de solidarité entre assuré (qu’on pourrait appeler de mutualisation), lié au fait que le risque n’est que partiellement assurable. C’est la mutualisation résiduelle qui peut exister en assurance santé si on exclue les tests génétiques: à partir de quelles variables explicatives https://latex.codecogs.com/gif.latex?\boldsymbol{X}, on peut inférer le risque de maladie, mais moins que si des tests génétiques permettaient d’approcher https://latex.codecogs.com/gif.latex?\Omega avec une plus grande précision… Autrement dit, segmenter imparfaitement, ou partiellement, permet de maintenir un effet de mutualisation dans le portefeuille…. de faire de l’assurance en quelque sorte…

 

Pour une tarification de l’assurance automobile à l’aide du tour de poitrine !

Plusieurs sites spécialisés en assurance commencent à évoquer un arrêté probable de la cour européenne sur la discrimination en assurance (par exemple ici ou ). Une des bases (économiques) de l’assurance est le principe d’Akerlof qui pousse les assureurs à segmenter par classe de risque. Afin de segmenter, et de révéler les classes de risques, on utilise l’historique de sinistralité (information dite a posteriori), ou bien des informations exogènes (dites a priori) sur le conducteur, le véhicule, son usage, etc. Par exemple on peut utiliser l’ancienneté du véhicule, et le nombre de kilomètre effectués (en moyenne) par le conducteur, comme sur le graphique ci-dessous (retrouvé dans les transparents que l’on utilisait avec François Bucchini quand on donnait le cours d’assurance dommage à l’ENSAE, les probas étant “normalisées” dans une espère de base 100)

ou encore le type de carburant utilisé (diesel ou essence)

On retrouve que plus on conduit, plus la probabilité d’avoir un accident augmente, mais le carburant et l’âge du véhicule semblent être aussi des variables discriminantes. Et parmi les variables qui semblent significatives (pour expliquer la probabilité d’avoir un accident), il y a le sexe (croisé ici avec le kilométrage, comme auparavant),

Alors l’effet peut sembler marginal sur ce graphique… mais c’est loin d’être le cas. Par exemple, sans utiliser des techniques très poussées en économétrie, on peut regarder le nombre moyen de sinistres, et le coût moyen de sinistres, par sexe, et par tranche d’âge (voire aussi par CSP et par puissance du véhicule). Dans une étude faite par un assureur, j’avais trouvé les chiffres suivants

En haut à droite (beaucoup d’accidents, et coût – en moyenne – élevé) on retrouve les jeunes hommes. Donc oui, les jeunes hommes sont significativement beaucoup plus risqués que les autres conducteurs. Et le soucis est que, si on ne segmente pas, Georges Akerlof nous explique que le marché de l’assurance disparait, les “bons” risques ne voulant plus payer pour les “mauvais” risques. Sans pour autant rentrer dans une spirale infernale de la segmentation, il est bon que les primes restent corrélées au risque sous-jacent.

Les assureurs prétendent qu’ils ne «ne font pas de la discrimination, ils font de la différenciation ». Je ne rentrerais pas sur les débats de terminologie (pas aujourd’hui en tous les cas), mais le but n’est pas de trouver des variables “explicatives” de la sinistralité au sens causal (malgré la terminologie usuelle des économètres) mais de trouver des variables “corrélées” avec une forte sinistralité, et de les utiliser pour segmenter. Les assureurs européen avaient, jusqu’alors, bénéficié d’un sursis dans le calcul des primes qui leur permet de pratiquer des tarifs différents « lorsque le sexe est un facteur déterminant dans l’évaluation des risques».

Dans un cours d’analyse de données, j’avais montré (ici) qu’à partir des notes de étudiant(e)s à différents examens, je pouvais prédire le sexe des étudiants. Bon, l’étude avait été faite rapidement, avec un petit jeu de données (et donc sans population d’apprentissage et de test), mais il est facile de trouver des variables permettant de deviner le sexe d’un conducteur. D’aucuns pourraient être tentés d’utiliser la pointure des chaussures, mais personnellement je préférerais le tour de poitrine, ou un tour de poitrine ramené à un tour de hanche. Je suis presque sûr qu’avec de telles observations, on peut avoir des variables fortement corrélées avec la survenance d’accident ! En tous les cas ça promet un peu d’animation chez les agents d’assurance ! voire chez les chirurgiens esthétiques (retirer les implants mammaires pour faire baisser sa prime d’assurance auto, voilà qui est original) !