土木专业建筑学工程风险决策随堂讲义

1、工程风险决策 l6.1 工程风险决策概述 l6.2 风险态度与效用理论 l6.3 单目标风险决策方法 l6.4 多目标风险决策方法 l6.1.1 工程决策 l 工程决策的概念（目标和约束） l 工程决策的基本要素 l决策人 l决策目标 l决策信息 l决策方法 l6.1.1 工程决策 l 工程决策的分类 l根据决策目标的数量：单目标和多目标 决策 l根据决策者的地位和责任：高层决策、 中层决策和基层决策 l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） l那么，工程风险决策主要针对的是哪一 种决策呢？ l6.1.2 工程风险决策的基本原则 l全面性原则 l成本效益原则

2、 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（中度的）（中度的）4（重大的）（重大的） 5（不容许的（不容许的 ） 2（可容许）（可容许）3（中度的）（中度的）4（重度的）（重度的） 1（可忽略）（可忽略）2（可容许）（可容许）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 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

3、 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

4、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 l6.1.3 工程风险决策的关键要素 l掌握的信息量 l决策者的风险态度（冒险与保守） l决策者的阅历和经验 l工程本身的特性（不同项目之间） l风险成本（巧妇难为无米之炊） 风险收益 l6.1.4 工程风险决策的程序 l确定工程风险的目标（达到什么样的效 果，量化） l制定风险决策方案（怎样做） l评价风险决策方案（能否行得通） 决策方案的实施(Lets go!) l6.

5、2.1 风险态度 l 概念 l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

6、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 l6.2.1 风险态度 l 不同类型决策者的风险态度 l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；

7、第三种 是漠视风险的中立型。 l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。 l他们的特点各是什么呢？ l6.2.1 风险态度 l 工程项目参与单位的风险态度 l业主或项目法人 l承包单位 l勘察设计 l监理单位 建设工程安全生产管理条例建设工程安全生产管理条例 （2003年）年） 工程监理单位应当审查施工组织设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。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，工程监理单位在实施监理过程中， 发现存在安全事故隐患

8、的，应当要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。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准实施监理，并对建设工程安全生 产承担监理责任。产承担监理责任。 建设工程安全生产管理条例

9、建设工程安全生产管理条例 （2003年）年） 违反本条例的规定，工程监理单位违反本条例的规定，工程监理单位 有下列行为之一的，责令限期改正；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，并逾期未改正的，责令停业整顿，并 处处10万元以上万元以上30万元以下的罚款；万元以下的罚款； 情节严重的，降低资质等级，直至情节严重的，降低资质等级，直至 吊销资质证书；造成重大安全事故，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：成损失的，依法承担赔偿

10、责任： 未对施工组织设计中的安全技术措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；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，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未依照法律、法规和工程建设强制 性标准实施监理的。性标准实施监理的。 l6.2.2 效用理论 l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。 l工程风

11、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。 l6.2.2 效用理论 l 效用 l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。 l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。 l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。 l6.2.2 效用理论 l 效用值 l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

12、性的 概念。 l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。 l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.那么其它的愿意程度 的效用值就位于0-1之间。 l6.2.2 效用理论 l 效用值的性质 l决策者对某种结果越满意，其效用值就 越高。 l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。 l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。 l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

13、行决策。 l6.2.2 效用理论 l 期望效用假定 l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 A 损益值）( x 效用值）)(xU l6.2.2 效用理论 l 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： l6.2.3 效用函数的确定 lN-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。 l请思考

14、：一个正常的决策者的效用曲线图应该是什么样子的呢？为什么 ？ 损益值）( x 效用值）)(xU 拐点 l6.2.3 效用函数的确定 l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。 l通常的问法是：请问“A方案和B方案你 会选择哪一个？” l请问“您觉得这个数字是多少时才和A方 案是等效的？” l6.2.3 效用函数的确定 l第一步：选定收益的两个临界值，将最 小收益

15、值的效用值定为0，最大收益值的 效用值定为1. l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？ l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。 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500万元的效用值定为1.这时 可以得到： 1)500(, 0)

16、0(UU 效用值）)(xU 损益值）( x 500 0 1 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，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，

17、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

18、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. 05 . 05 . 005 . 0)1 ()140()0(60(pUpUU） 效用值）)(xU 损益值

19、）( 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。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。

20、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

21、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 损益值）( x 500 0 1 50. 0 140 60 25. 0 250 75. 0 370

22、关于数学模型法的几点问题：教材P99 l在工程风险管理中，最简单的决策就是 单目标决策。 l请问：什么叫单目标风险决策？ l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。 l单目标风险决策方法有很多种，你能举 几个例子吗？ l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。 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 )()( 假设某承包

23、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）-50100300-100150350 概率0.20.50.30.10.70.2 （万元） （万元） 1652 . 03507 . 01501 . 0100)( 1303 . 03005 . 01002 . 050)( 2 1 dE dE 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 )()()( l运用效用值决策法的主要步骤：

24、 l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； l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； l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。 某个国家需要在海峡两岸建立运输通道，现有三种方案可供政 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 -3000.3-2000.15 -1000.5 00.3-

25、1000.25 2000.11000.4 2000.5 4000.33000.2 利润-300-200-1000100200300400 效用值00.010.070.20.320.440.61 404. 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

26、. 05 . 044. 05 . 007. 0 )200()200()100()100()( 3 pUpUUVE 利润-300-200-1000100200300400 效用值00.550.750.850.920.970.991 652. 03 . 011 . 097. 03 . 085. 03 . 00 )400()400()200()200()0()0()300()300()( 1 pUpUpUpUUVE 836. 02 . 099. 04 . 092. 025. 075. 015. 055. 0 )300()300()100()100()100- ()100- ()200()200()(

27、 2 pUpUpUpUUVE 86. 05 . 097. 05 . 075. 0 )200()200()100()100()( 3 pUpUUVE 利润-300-200-1000100200300400 效用值00.140.290.430.570.710.861 5 . 03 . 011 . 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- ()1

28、00- ()200()200()( 2 pUpUpUpUUVE 5 . 05 . 071. 05 . 029. 0 )200()200()100()100()( 3 pUpUUVE l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 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。 l在实际中，有很多解决多目标的决策问 题。 l这里，介绍最常见的效用决策法和优劣 系数法 l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。 l由于该方法综合了专家参与和模型相结 合

29、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。 l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方 案。其具体步骤可以分为五步。 l第一步：确定各个评价方案的重要性系 数 l第二步：数据归一化处理。 l第三步：计算优系数 l第四步：计算劣系数 l第五步：选择最优方案 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