大学精品课件：第6章 工程风险决策.pptx

1、第第6章章 工程风险决策 本章大纲及主要内容本章大纲及主要内容 6.1 工程风险决策概述 6.2 风险态度与效用理论 6.3 单目标风险决策方法 6.4 多目标风险决策方法 6.1 工程风险决策概述工程风险决策概述 6.1.1 工程决策 工程决策的概念（目标和约束） 工程决策的基本要素 决策人 决策目标 决策信息 决策方法 6.1 工程风险决策概述工程风险决策概述 6.1.1 工程决策 工程决策的分类 根据决策目标的数量：单目标和多目标决策 根据决策者的地位和责任：高层决策、中层决策和基层决 策 根据决策问题的可控程度：确定型决策、非确定型决策 （完全不确定型和风险型） 那么，工程风险决策主要

2、针对的是哪一种决策呢？ 6.1 工程风险决策概述工程风险决策概述 6.1.2 工程风险决策的基本原则 全面性原则 成本效益原则 可行性原则 可能性（第二类风险）可能性（第二类风险） 损失量（第一类风险）损失量（第一类风险） 3 3（中度的）（中度的） 4 4（重大的）（重大的） 5 5（不容许的）（不容许的） 2 2（可容许）（可容许） 3 3（中度的）（中度的） 4 4（重度的）（重度的） 1 1（可忽略）（可忽略） 2 2（可容许）（可容许） 3 3 （中度的）（中度的） 小小 中中 大大 小小 中中 大大 +1 +1 可忽略可忽略 不采取措施且不必保留文件记录不采取措施且不必保留文件记录

3、 可容许可容许 不需要另外的控制措施不需要另外的控制措施 应考虑投资效果更佳的方案或不增加额外成本的改进措施，需要监控应考虑投资效果更佳的方案或不增加额外成本的改进措施，需要监控 中度中度 应努力降低风险。但应仔细测定并限定预防成本，并在规定的时间期限内实应努力降低风险。但应仔细测定并限定预防成本，并在规定的时间期限内实 施降低风险的措施。施降低风险的措施。 在中度风险与严重伤害后果相关的场合必须进一步的评价，以更准确地确定在中度风险与严重伤害后果相关的场合必须进一步的评价，以更准确地确定 伤害的可能性，以确定是否需要改进控制措施伤害的可能性，以确定是否需要改进控制措施 重大重大 直至风险降低

4、后才能开始工作。为降低风险有时必须配给大量的资源直至风险降低后才能开始工作。为降低风险有时必须配给大量的资源 当风险涉及正在进行中的工作时，就应采取应急措施当风险涉及正在进行中的工作时，就应采取应急措施 不容许不容许 只有当风险已经降低时，才能开始或继续工作。只有当风险已经降低时，才能开始或继续工作。 如果无限的资源投人也不能降低风险，就必须禁止工作如果无限的资源投人也不能降低风险，就必须禁止工作 6.1 工程风险决策概述工程风险决策概述 6.1.3 工程风险决策的关键要素 掌握的信息量 决策者的风险态度（冒险与保守） 决策者的阅历和经验 工程本身的特性（不同项目之间） 风险成本（巧妇难为无米

5、之炊） 风险收益 6.1 工程风险决策概述工程风险决策概述 6.1.4 工程风险决策的程序 确定工程风险的目标（达到什么样的效果，量化） 制定风险决策方案（怎样做） 评价风险决策方案（能否行得通） 决策方案的实施(Lets go!) 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.1 风险态度 概念 风险态度是决策者对风险的偏好程度。不同的人对同一 件事情的认识和感知是不同的，应对风险的态度也是不 同的。在工程风险管理中，可以从不同类型决策者地风 险态度和工程项目参与单位的风险态度两个角度对风险 态度进行分析。 单价合同 固定单价：常用，单价优先。工期短，工程量变化小 变动单价：变化超过

6、幅度，单价优先 初步设计或施工图设计 总价合同 固定总价：价格死，索赔多。量小、工期短、设计详细、技术简单、时间充裕。 业主风险小，承包商风险大（量、价） 变动总价：建设周期超过一年半的项目，需考虑价格上涨因素 法律法规和国家政策变化影响合同价款 工程造价管理部门公布的价格调整 一周内非承包人原因停水、停电、停气造成的停工累计超过8h 成本加酬金 合同 工程复杂、方案不能确定、时间紧迫时使用。承包商几乎无风险 总承包管理模式时经常使用 成本+固定费用：成本实报实销，固定数目作为管理费及利润 成本+固定比例：按直接费加一定比例的报酬费，比例双方确定 成本+奖金合同：定点（110%-135%），底

7、点（60%-75%） 最大成本+费用：设计达到深度，报工程成本总价和固定酬金 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.1 风险态度 不同类型决策者的风险态度 根据阿罗（1972年诺贝尔经济学奖获得者）的理论，可 以将决策者的风险态度分为三种：第一种为回避风险的 保守型；第二种为喜欢冒风险的冒险型；第三种是漠视 风险的中立型。 不同类型的决策者对待工程项目的风险态度不同，做决 策时所采用的策略和方案也会有所不同。 他们的特点各是什么呢？ 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.1 风险态度 工程项目参与单位的风险态度 业主或项目法人 承包单位 勘察设计 监理单位 建设

8、工程安全生产管理条例建设工程安全生产管理条例 （20032003年）年） 工程监理单位应当审查施工组织设计中的安全技术措施或者专项施工方案是否符工程监理单位应当审查施工组织设计中的安全技术措施或者专项施工方案是否符 合工程建设强制性标准。工程监理单位在实施监理过程中，发现存在安全事故隐合工程建设强制性标准。工程监理单位在实施监理过程中，发现存在安全事故隐 患的，应当要求施工单位整改；情况严重的，应当要求施工单位暂时停止施工，患的，应当要求施工单位整改；情况严重的，应当要求施工单位暂时停止施工， 并及时报告建设单位。施工单位拒不整改或者不停止施工的，工程监理单位应当并及时报告建设单位。施工单位拒

9、不整改或者不停止施工的，工程监理单位应当 及时向有关主管部门报告。工程监理单位和监理工程师应当按照法律、法规和工及时向有关主管部门报告。工程监理单位和监理工程师应当按照法律、法规和工 程建设强制性标准实施监理，并对建设工程安全生产承担监理责任。程建设强制性标准实施监理，并对建设工程安全生产承担监理责任。 建设工程安全生产管理条例建设工程安全生产管理条例 （20032003年）年） 违反本条例的规定，工程监理单位有下列行为之一的，责令限期改正；逾期未改违反本条例的规定，工程监理单位有下列行为之一的，责令限期改正；逾期未改 正的，责令停业整顿，并处正的，责令停业整顿，并处1010万元以上万元以上3

10、030万元以下的罚款；情节严重的，降低资万元以下的罚款；情节严重的，降低资 质等级，直至吊销资质证书；造成重大安全事故，构成犯罪的，对直接责任人员，质等级，直至吊销资质证书；造成重大安全事故，构成犯罪的，对直接责任人员， 依照刑法有关规定追究刑事责任；造成损失的，依法承担赔偿责任：依照刑法有关规定追究刑事责任；造成损失的，依法承担赔偿责任： 未对施工组织设计中的安全技术措施或专项施工方案进行审查的未对施工组织设计中的安全技术措施或专项施工方案进行审查的 发现安全事故隐患未及时要求施工单位整改或暂时停止施工的；发现安全事故隐患未及时要求施工单位整改或暂时停止施工的； 施工单位拒不整改或不停止施工

11、，未及时向有关主管部门报告的施工单位拒不整改或不停止施工，未及时向有关主管部门报告的 未依照法律、法规和工程建设强制性标准实施监理的。未依照法律、法规和工程建设强制性标准实施监理的。 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.2 效用理论 效用理论是关于决策者个人的心理和行为反映的定性决 策理论，是研究不确定性条件下如何合理进行决策的理 论基础。 工程风险的后果经常是很难去计算的，即使能够去计算， 同样的结果在不同人的心目中，地位也是不一样的。因 此，为了反映决策者风险态度的差异，有必要引进效用 和效用函数。 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.2 效用理论 效用

12、 经济学中的概念：消费者通过消费一定数量的商品而获 得的满足或满意程度。其本质是一个相对概念。 在工程风险决策中，我们借用效用的概念来衡量工程风 险的后果，即效益或损失。 在实践中发现，不同类型的风险决策者即使面临同样的 问题也很可能做出不一样的选择。 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.2 效用理论 效用值 为了衡量不同选择决策者的效用，我们用效用值来衡量。 如前所述，效用值具有一定的主观性，而且是一种相对 性的概念。 此外，效用值是没有量纲的，一般用一个0-1之间的数字 来表示。 那么为了方便计算，人们规定最愿意接受的决策其效用 值为1，最不愿意接受的决策其效用值为0.那

13、么其它的愿 意程度的效用值就位于0-1之间。 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.2 效用理论 效用值的性质 决策者对某种结果越满意，其效用值就越高。 如果决策者在结果A和B之间喜欢A，在B和C之间喜欢B， 则结果A的效用值高于结果C。 如果决策者对两种及两种以上结果的满意程度一样，则 它们的效用值相同。 由于风险决策的高度不确定性和信息的不完备，决策后 的损益值通常很难确定，因此可以用决策的期望效用假 定作为依据，对可选方案进行决策。 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.2 效用理论 期望效用假定 假设某项特定方案有两种可能的结果，结果A的概率为p，结果B

14、的概 率为1-p。如果我们用U(A)表示A的效用值，U(B)表示B的效用值，该 方案的期望效用值为： )1 ()()()(pBUpAUUE 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 A 损益值）( x 效用值）)(xU 6.2.2 效用理论 效用函数和效用曲线 B C )(log)(cbxxU a 保守型： rx ebxU)(冒险型： bxaxU)(中立型： 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.3 效用函数的确定 N-M心里测试法，也称标准赌术法，就是通过心里测试来求得与风险型期 望损益值等价的确定损益值，用来作为一次性决策的标准。 请思考：一个正常的决策者的效用曲线图应

15、该是什么样子的呢？为什么？ 损益值）( x 效用值）)(xU 拐点 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.3 效用函数的确定 在国外，N-M心里测试法是目前确定效用函数较为常用的 测试方法，它的实质是通过对决策者进行反复多轮的提 问，来了解决策者对随机事件与确定事件在效用值上的 等价关系，得出确定性事件下的该收益值（损失值暂不 考虑）的效用值，最终通过多个效用值点来确定决策效 用函数或效用曲线。 通常的问法是：请问“A方案和B方案你会选择哪一个？” 请问“您觉得这个数字是多少时才和A方案是等效的？” 6.2 风险态度和效用理论风险态度和效用理论 6.2.3 效用函数的确定 第一

16、步：选定收益的两个临界值，将最小收益值的效用 值定为0，最大收益值的效用值定为1. 第二部：确定上述临界值之间的效用值。其核心思想为 二分法和期望相等。如何理解呢？ 第三部：确定效用值过程中的调整。中间收益值先从最 小值开始增加，如果决策者依然认为原方案好，那么这 意味着决策者认为冒险不值得，因此要提高中间收益值。 如果决策者选择了中间收益方案，则意味着中间收益超 过了他的心里预期，因此应急降低中间收益值。直到决 策者认为中间收益方案与原方案没有区别为止。 效用函数确定的案例效用函数确定的案例 某房地产开发商开发了一个项目，其收益在0-500万元之间。 首先将收益值0的效用值定为0，将收益值5

17、00万元的效用值定为1.这时 可以得到： 1)500(, 0)0(UU 效用值）)(xU 损益值）( x 500 0 1 效用函数确定的案例效用函数确定的案例 假设：此时经过专家一致判定认为收益为0和收益为500万元的概率均 为50%。我们将这个方案称为A方案。则此时，我们开始运用N-M法进 行效用值确定。 假如此时我们问：如果给您50万元，您会选择A方案还是50万元，结果 回答是选择A方案，那么这意味着50万元在决策者心目中的效用低于A 方案的效用值，因此我们下一次询问就必须提高标准，即大于50万元； 又假如我们问：如果给您350万元，您会选择A方案还是350万元，结 果回答是选择350方案

18、，那么这意味着350万元在决策者心目中的效用 高于A方案的效用值，因此我们下一次询问就必须降低标准，即低于 350万元。直到有一个值能够使决策者觉得选择其中任何一个方案对他 来说没有区别，那么这个数值就是我们要找到的中间效用值。 例如，经过多次询问，我们发现收益值为140万元的时候，决策者认为 选择A或者140万元是没有区别的。因此： 5 . 05 . 0105 . 0)1 ()500()0(140(pUpUU） 效用值）)(xU 损益值）( x 500 0 1 5 . 0 140 此时140万元将损益坐标轴划分为两个空间，即（0,140）；（140,500）。 那么，接下来我们就要继续寻找两

19、个点，能够分别二分这两个空间。用的方法和 之前的方法如出一辙。 首先，我们对（0,140）这个空间进行二分，寻找效益等值点。 那么，在这个空间里，收益值为0就是最小效用，即U(0)=0;收 益值为140就是最大效用，即U(140)=0.5。假设这两个效用值 发生的概率均为50%。我们将它称为A方案。 假如此时我们问：如果给您20万元，您会选择A方案还是20万元，结果 回答是选择A方案；又假如我们问：如果给您100万元，您会选择A方案 还是100万元，结果回答是选择100万元方案。例如，经过多次询问， 我们发现收益值为60万元的时候，决策者认为选择A或者60万元是没有 区别的。因此： 25. 0

20、5 . 05 . 005 . 0)1 ()140()0(60(pUpUU） 效用值）)(xU 损益值）( x 500 0 1 5 . 0 140 60 25. 0 首先，我们对（140,500）这个空间进行二分，寻找效益等值点。 那么，在这个空间里，收益值为140就是最小效用，即 U(140)=0.5;收益值为500就是最大效用，即U(500)=1。假设这 两个效用值发生的概率均为50%。我们将它称为A方案。 假如此时我们问：如果给您160万元，您会选择A方案还是160万元，结果 回答是选择A方案；又假如我们问：如果给您300万元，您会选择A方案还 是300万元，结果回答是选择300万元方案。

21、例如，经过多次询问，我们发 现收益值为250万元的时候，决策者认为选择A或者250万元是没有区别的。 因此： 75. 05 . 015 . 05 . 0)1 ()500()140(250(pUpUU） 效用值）)(xU 损益值）( x 500 0 1 50. 0 140 60 25. 0 250 75. 0 首先，我们对（250,500）这个空间进行二分，寻找效益等值点。 那么，在这个空间里，收益值为250就是最小效用，即 U(250)=0.75;收益值为500就是最大效用，即U(500)=1。假设 这两个效用值发生的概率均为50%。我们将它称为A方案。 假如此时我们问：如果给您350万元，您

22、会选择A方案还是250万元，结果 回答是选择A方案；又假如我们问：如果给您400万元，您会选择A方案还 是400万元，结果回答是选择400万元方案。例如，经过多次询问，我们发 现收益值为370万元的时候，决策者认为选择A或者370万元是没有区别的。 因此： 875. 05 . 015 . 075. 0)1 ()500()250(370(pUpUU） 效用值）)(xU 损益值）( x 500 0 1 50. 0 140 60 25. 0 250 75. 0 370 效用值）)(xU 损益值）( x 500 0 1 50. 0 140 60 25. 0 250 75. 0 370 效用值）)(xU

23、 损益值）( x 500 0 1 50. 0 140 60 25. 0 250 75. 0 370 关于数学模型法的几点问题：教材P99 6.3 单目标风险决策方法单目标风险决策方法 在工程风险管理中，最简单的决策就是单目标决策。 请问：什么叫单目标风险决策？ 单目标风险决策在决策时往往只需要考虑一个最主要或 者最重要的因素即可，然后通过科学合理的决策方法做 出最终的决策。 单目标风险决策方法有很多种，你能举几个例子吗？ 本章介绍两种最常用的决策方法：损益值决策法和效用 值决策法。 6.3.1 损益值决策法损益值决策法 当进行决策时，最常用最简便的方法就是估计各类决策方法带来 的收益或风险发生

24、后产生的损失，通过比选出其中期望收益值最 大（或期望损失值最小）的方案作为最优方案，这种方法称为损 益值决策法。 m j ijiji PxdE 1 )()( 案例分析案例分析 假设某承包商面临两个工程项目的投标决策，但由于条件限制， 只能选择其中之一进行投标。根据以往经验和业主提供的信息， 可以得到两个工程项目未来的收益或损失以及对应的概率。 项目1 项目2 利润（万） -50 100 300 -100 150 350 概率 0.2 0.5 0.3 0.1 0.7 0.2 （万元） （万元） 1652 . 03507 . 01501 . 0100)( 1303 . 03005 . 01002

25、. 050)( 2 1 dE dE 6.3.2 效用值决策法效用值决策法 请思考：损益值和效用值之间的联系和区别是什么？ m j ijiji PxdE 1 )()( m j ijiji xPxUUVE 1 )()()( 6.3.2 效用值决策法效用值决策法 运用效用值决策法的主要步骤： 第一步：求出决策者的效用函数，或者建立决策者的效用 曲线，一般可以通过提问或问卷调查的方式得出； 第二部：根据效用函数或效用曲线确定决策者关于决策方 案不同结果的效用值，从而计算出期望效用值； 根据期望效用值的大小进行判断，期望效用值最大的方案 即为最优方案。 案例案例 某个国家需要在海峡两岸建立运输通道，现有

26、三种方案可供政 府决策者选择。方案1：跨海大桥；方案2：轮渡；方案3：海 底隧道。三种方案的风险和收益均不同，经过风险咨询公司提 供的信息，三个方案的开发利润和发生的概率如下所示： 方案1 方案2 方案3 利润 概率 利润 概率 利润 概率 -300 0.3 -200 0.15 -100 0.5 0 0.3 -100 0.25 200 0.1 100 0.4 200 0.5 400 0.3 300 0.2 案例案例 利润 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 效用值 0 0.01 0.07 0.2 0.32 0.44 0.6 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8

27、1 1.2 -400-300-200-1000100200300400500 冒险性决策效用曲线冒险性决策效用曲线 404. 03 . 011 . 044. 03 . 02 . 03 . 00 )400()400()200()200()0()0()300()300()( 1 pUpUpUpUUVE 267. 02 . 06 . 04 . 032. 025. 007. 015. 001. 0 )300()300()100()100()100- ()100- ()200()200()( 2 pUpUpUpUUVE 255. 05 . 044. 05 . 007. 0 )200()200()100(

28、)100()( 3 pUpUUVE 案例案例 利润 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 效用值 0 0.55 0.75 0.85 0.92 0.97 0.99 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 -400-300-200-1000100200300400500 保守型决策效用曲线保守型决策效用曲线 652. 03 . 011 . 097. 03 . 085. 03 . 00 )400()400()200()200()0()0()300()300()( 1 pUpUpUpUUVE 836. 02 . 099. 04 . 092. 025. 075.

29、015. 055. 0 )300()300()100()100()100- ()100- ()200()200()( 2 pUpUpUpUUVE 86. 05 . 097. 05 . 075. 0 )200()200()100()100()( 3 pUpUUVE 案例案例 利润 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 效用值 0 0.14 0.29 0.43 0.57 0.71 0.86 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 -400-300-200-1000100200300400500 中立型决策效用曲线中立型决策效用曲线 5 . 03 . 011

30、. 071. 03 . 043. 03 . 00 )400()400()200()200()0()0()300()300()( 1 pUpUpUpUUVE 4935. 02 . 086. 04 . 057. 025. 029. 015. 014. 0 )300()300()100()100()100- ()100- ()200()200()( 2 pUpUpUpUUVE 5 . 05 . 071. 05 . 029. 0 )200()200()100()100()( 3 pUpUUVE 6.4 多目标风险决策多目标风险决策 在实际决策中，很多问题都是多目标风险决策。如投资 风险决策时需要考虑工

31、期、造价、环境等方面。因此， 如果我们将单目标决策的优化方法直接移植过来会有很 多问题。 在实际中，有很多解决多目标的决策问题。 这里，介绍最常见的效用决策法和优劣系数法 优劣系数法优劣系数法 优劣系数法是由贝纳尤恩等人提出的，主要通过制定一 个评价准则，逐步淘汰各个方案，从而最后确定一个较 为满意的有效方案。 由于该方法综合了专家参与和模型相结合的优点，而且 具有很强的操作性，因此在工程项目风险决策中应用十 分广泛。 其核心思想为：对备选方案进行两两比较，计算出各个 方案的优系数和劣系数。然后根据系数大小，通过逐步 降低优系数和提高劣系数标准的方法，逐步淘汰不理想 的方案，最后剩下的就是最优

32、方案。其具体步骤可以分 为五步。 优劣系数法的步骤优劣系数法的步骤 第一步：确定各个评价方案的重要性系数 第二步：数据归一化处理。 第三步：计算优系数 第四步：计算劣系数 第五步：选择最优方案 案例案例 某承包商新建了一个化工厂，提出了三种方案：A,B,C。根据以 往的经验，承包商列出了4个最需要考虑的评价指标：造价、工 期、利润率、环境污染程度。这4个指标的权重分别为 0.3,0.3,0.2,0.15。这三个方案的评价目标情况如下所示： 造价造价 工期工期 利润率利润率 环境污染程度环境污染程度 方案A 100 6 20 2 方案B 80 5 25 3 方案C 70 4 14 5 权重 0.

33、3 0.3 0.25 0.15 数据归一化数据归一化 造价造价 工期工期 利润率利润率 环境污染程度环境污染程度 方案A 1 1 55 100 方案B 67 50.5 100 67 方案C 100 100 1 1 权重 0.3 0.3 0.25 0.15 计算优系数计算优系数 方案方案A与与B相比，仅仅是环境污染程度指标比相比，仅仅是环境污染程度指标比B好，而该指标的权重为好，而该指标的权重为0.15，因此，因此 85. 015. 01,15. 0 ABBA CC 方案方案A与与C相比，第相比，第3和第和第4个指标比个指标比C好，而权重分别为好，而权重分别为0.25和和0.15，因此，因此 6

34、 . 04 . 01, 4 . 015. 025. 0 ACCA CC 方案方案B与与C相比，第相比，第3和第和第4个指标比个指标比C好，而权重分别为好，而权重分别为0.25和和0.15，因此，因此 6 . 04 . 01, 4 . 015. 025. 0 BCCB CC 计算优系数计算优系数 优系数 方案A 方案B 方案C 方案A 1 0.15 0.4 方案B 0.85 1 0.4 方案C 0.6 0.6 1 85. 015. 01,15. 0 ABBA CC 6 . 04 . 01, 4 . 015. 025. 0 ACCA CC 6 . 04 . 01, 4 . 015. 025. 0

35、BCCB CC 计算劣系数计算劣系数 34. 066. 01,66. 0 6633 66 ;66)55100(),15 .50(),167max( ;33671004 21 2 2 1 ABBA D LL L DBA L LBBA 相比的劣系数与因此，方案 劣极差 ，则优极差个指标优于相比，第与方案 67. 0,33. 0 5 .4999 5 .49 ; 5 .49)5 .50100(),67100max( ;99)155(),1100max( 21 2 2 1 ABCB D LL L D L LCB 因此， 相比，与方案 5 . 0, 5 . 0 9999 99 ;99)1100(),1100max( ;99)155(),1100max( 21 2 2 1 ABCB D LL L D L LCA 因此， 相比，与方案 劣系数 方案A 方案B 方案C 方案A 1 0.66 0.50 方案B 0.34 1 0.33 方案C 0.5 0.67 1