基于粗糙集理论的工程风险管理研究

来源: www.sblunwen.com 发布时间:2020-03-23 论文字数:29588字
论文编号: sb2020031920423730012 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇工程硕士论文,论文采用粗糙集理论计算了水利工程风险管理中风险指标的客观权重,并建立了基于粗糙集理论的水利工程风险评价计算函数。该权重计算函数克服了传统方法主观性
本文是一篇工程硕士论文,论文采用粗糙集理论计算了水利工程风险管理中风险指标的客观权重,并建立了基于粗糙集理论的水利工程风险评价计算函数。该权重计算函数克服了传统方法主观性过强的缺点,计算出的权重结果更加贴近实际,同时增强了对评价变量的决策判断的可靠性。希望论文提出的方法有助于提高我国水利工程的风险管理水平,为国内外其它行业从事风险管理研究的同行提供有益的参考。通过研究,论文的成果如下:(1)简要阐述了风险的概念、特征、要素和分类。以风险管理为出发点,分析了水利工程风险管理的含义、目标和识别方法。(2)水利工程风险管理涉及到的指标的综合评判问题,已经被广泛利用的层次分析、专家评判等方法,主要是依据人为的评判来获得相应的数据和权重,层次分析法是基于专家经验对原始变量的主观排列,主观因素较强,由于实际问题的复杂性和各个专家对问题认识的角度不同,稍有偏颇就会导致结果失真。因此,论文在分析水利风险因素特点的基础上,运用粗糙集理论对风险指标的客观权重进行计算,并进行风险分析,评价结果更加符合工程的风险状况。


1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
在中国的国民经济中,水利不仅是一个基础产业,同时也是一个与民生有关的重大工程。中华人民共和国成立以来,中国的水利业发展空前,取得了巨大成就,引起了世界各国的关注。特别是近些年,中央提出了多项财政政策与加强基础设施建设的条文,所有有关水利工程建设都得到了我国中央的极大关注。近年来,中国的发展极为迅速,对外贸易取得了良好的效果,同时各种竞争加剧,资源短缺,水利工程建设过程中未知因素的数量也在逐步增加,建设过程中风险波及的区域进一步扩大,相应类型的风险造成的损失也进一步扩大。在一般情况下,水利工程建设阶段性强,加大各个阶段的风险管理是目前各项工作中的重中之重。为了解决发展过程中的问题,水利部下发了实现转移工作重点的声明,以“水利行业补短板、水利事业常监管”为总基调开展各项工作[1]。除了外部各种因素的影响,水利产业本身也有大量显著的特点。各项水利工程建设工程的开展所带来的效益无论是在社会上还是在经济上都是显而易见的,但在开展的过程中也存在着众多的约束,例如,水利工程投资较大,建设周期长,技术要求较为严格,各种施工环节繁琐,同时还受到自然,人为和经济等各种因素的影响和制约。总体来说,风险主要与三个方面的因素有关,第一个因素为非确定性因素,其二是随机变动因素,其三是模糊因素,这三个因素同时且大量存在于建设过程中。此外,这些因素并不固定,它以动态形式存在,因此,无法准确预测水利工程建设中的风险,一旦在某一阶段出现了失误,造成的损失也将是不可估量的,并且还将影响整个建设工程的按期开展及收益。水利工程的有效、全面的风险管理方法,减少风险发生的次数,从而减少损失风险通常是指为完成任务或实现工程目标而可能出现的各种问题。事实上,风险无处不在。如此,对风险有一个科学、正确的认知与分析就显得尤为重要[2]。
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1.2 水利工程风险管理研究现状
1.2.1 国外水利工程管理研究现状
风险管理思想在几千年前就出现了。例如当时的共同海损制度和船货押贷制度都表现出了风险管理思想。十九世纪六十年代,在第一次工业革命结束后,Henri Fayo 在《一般管理和工业管理》一书中把我们现在已熟知的一般管理和工业管理思想系统地引进到企业管理中,但当时并没有形成相对成熟的理论体系和制度。第一次世界大战结束以后,有关风险管理方面的问题在德国最先被提出,不过当时并没有将风险分析技术投入到水利工程的管理中,真正投入到使用是在 20 世纪 50 年代。伴随着世界上工程建筑市场的产生,工程风险管理的各项探索也就自然而然的产生了。第二次世界大战给世界带来了不可磨灭的损失,西方的一些国家开始重建建筑、能源、市政交通等工程,这些重建工程耗费大量的投资与精力,迫使管理者不得不加大重视各种成本的投入使用与管理。又因为工程本身所具有的不确定性和不可预知性,各个领域的大量研究学者们陆续研发出了不同种类的风险评估技术,其中经常用概率与数理统计的相关知识对可能影响工程项目的一维元素进行分析与评估。大量不同新评估理论方法的出现,使得工程的风险管理不再是一维的管理,而是多维的管理,慢慢的朝着综合和全面的方向发展。通过决策分析和人工智能解决快速时变系统的动态风险,建立工程管理成败理由清单,合资工程组织风险清单,用系统理论的方法处理工程项目的风险等[5]。70 年代,风险管理主要集中在业主与承包商之间合同责任的问题;80 年代,研究方向逐渐涉及到工程保险、地质和环境的不确定性风险、费用超支风险、技术、设计和工期等领域的问题。目前在国际上,风险管理已被列入工程管理的基础,发达国家各自都有专业的风险研究报告及风险一览表,并将成熟的理论成果普遍应用到大型的工程工程中,形成了较完善的体系,同时积累了丰富的定性与定量研究成果。一些大型的企业或咨询公司还制定了专业的风险细则,帮助风险的识别。与此同时,技术软件也相继开发,例如美国研发的“Analytical Power Tools”, 芬兰的“RiskMan”,挪威的“Dyn-Risk”,英国的“Risknet”等软件。然而该领域主要关注于风险的预测与分析,对风险管理的评价方法及应对措施仍没有系统性的成果。纵观现阶段的风险研究内容仍主要以风险的定性研究为主,定量研究依旧存在困难,随着计算方法及科技软件的日新月异,定性分析与定量分析相结合的研究方法是今后风险管理的主要发展趋势。
图 1-1 文章技术路线图
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2 风险概述

2.1 风险的概念
2.1.1 风险的定义
“风险”这一概念最早出自于古代的渔民。在古代,渔民以捕鱼为生,每次出海都要祈求上帝保佑他们的归来,最重要的是让神保佑他们,当他们出海时不会出现大浪,多年的捕鱼使他们对风的危险有了深刻的理解。
根据另一种理论,许多学者都说过,“风险”一词的意思是“来源”,风险一词(RISK)是指进口商品。他们中的一些人认为他们来自阿拉伯语,而另一些人认为他们来自西班牙语或拉丁语,但意大利语中的“RISQUE”一词更具权威性。在早期应用中,术语“危险”也被理解为客观危险,这也反映在自然现象或航行遇到珊瑚礁、风暴和其他事件中。大约在十九世纪,风险这个词在法语中经常用英语拼写,在保险相关事务中被广泛使用。
风险一词远远超出了现代意义上“风险”的狭隘概念,更常见的是“机会或损害或损失的风险”。经过两百多年的演变,风险一词含义逐渐变的深刻,这些年在很多领域都出现了“风险”一词。随着社会的进步,风险也逐渐与人类生活行为的判断息息相关,风险一词已成为一种高频词汇。
无论风险一词的来源如何,它的“不确定性或结果的丧失”是最基本的核心意义。如果采取有效的措施来防止损害的发生,换句话说,通过智能认知,然后及时通过有效的预防措施来做出改变,那风险也有可能是一个机会。从更广泛的意义上讲,风险不仅可以避免,而且可能带来不同比例的利益。因此,在某些情况下,风险越大,机会也越大。
风险无处不在,然而如果要从理论方面对风险(Risk)作出精准的的定义并没有那么容易。一般来说,损失的不确定性是风险的基本含义,但到目前为止,许多经济学家和统计学家对这一基本概念没有准确的定义。关于风险的定义有几个代表性的观点:
美国学者 A.H.威雷特说:“风险是意外事件中不确定性的客观表现”;美国经济学家 F.H.奈则认为:“风险是可测定的不确定性”;日本学者武井勋也给出了自己的认识:“风险是特定环境和特定时期内经济损失的自然变化”;台湾学者郭明哲则表示:“风险是指由不确定性导致的决策状态”;另一个是美国的韦伯斯特提出的:“风险是损失的可能性”。
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2.2 水利工程风险管理
2.2.1 水利工程风险管理的含义
不同的行业有不同的风险。随着时代的变化,水利工程的涉及的方面越来越多,其内容越来越复杂多变,其面临的风险也逐渐增加。
工程的分析、研究、设计和规划都基于对未来的预测(政治,经济,社会,自然等)。而现实的操作中,这些因素有可能会随着环境的改变而发生改变[8]。任何一个方面存在的不确定的因素都有可能使目标不能顺利实现。工程风险管理是工程管理的重要构成,但与其他管理职能不同,它不仅追求可靠性和安全性,同时将传统管理理念与现代科学技术理论相结合,进而通过发酵成熟建立起来一门新学科。工程风险管理是指识别和评估不确定的意外损失,并根据实际情况采取有效的措施[9],主观上找到实际的补救方案,以减少意外损失。
水利工程的风险主要是指工程在工程决策、设计、实施和完工的各个阶段可能遇到的不可预测的情况的发生。通常来说,水利工程风险的含义是指在工程目标下无法实现水利工程风险的可能性[10],也可以将风险简单的概括为可能引起的经济的损失、人员的伤亡和自然环境的破坏。
通过以上描述结合风险管理的定义,可以给出水利工程风险管理的定义。水利工程的风险管理是根据工程的实际情况,研究和评估不同阶段的各种风险因素。风险管理的工作包含确定风险等级,完善预警系统的建立,落实风险防控措施,落实风险控制措施,并以此来减少环境或内部建设工程对工程的干扰[11],为工程实施提供了一个相对安全的环境。
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3 案例风险系数获取..............................................15
3.1 工程简介..................................... 15
3.1.1 工程名称及地点..........................................15
3.1.2 工程规模及特性......................................16
4 基于粗糙集理论的水利工程风险评价...............................................29
4.1 粗糙集的基本理论................................. 29
4.1.1 粗糙集中知识的分类概念...................................29
4.1.2 粗糙集理论概述.................................30
5 结论与展望....................................43
5.1 结论........................................... 43
5.2 展望..................................... 43

4 基于粗糙集理论的水利工程风险评价

4.1 粗糙集的基本理论
4.1.1 粗糙集中知识的分类概念
智能信息系统的关键是知识的表达。从大量现有数据信息中,对有价值的规则信息的分析称为获取知识。将知识从原始表达(原始数据表达)转换为新的理想表达式。粗糙集理论的知识获取通常通过信息表等数据表知识获取系统知识。首先简要介绍了知识利用分类的概念,然后引入知识表达系统来描述信息表的作用。并加以形式化描述,再对决策表这种特殊的信息表进行详细讨论。最后,讨论了与决策表相对应的决策权重和决策规则[26]。
人类通过实践认识客观世界的规律可以总称为知识,知识具有抽象的特性,同时也具有普遍的特怔。通过分析,解释,选择和改进知识来形成信息。命题、规则等的集合也称为知识。解释性知识,程序性知识和控制知识是知识的三大类[27]。概念和事实通常由描述性知识提供。例如,在多智能系统中,描述特定系统工作内容的事实数据库内容属于描述性知识。流程知识是指描述规则问题的知识。过程知识可用于处理智能信息系统中的描述性知识。控制知识指的是控制策略的问题知识。过程、策略和结构的知识属于控制知识。解决问题的过程通常由控制知识来协调[28]。
表 4-5 风险指标主观权重
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5 结论与展望

5.1 结论
论文采用粗糙集理论计算了水利工程风险管理中风险指标的客观权重,并建立了基于粗糙集理论的水利工程风险评价计算函数。该权重计算函数克服了传统方法主观性过强的缺点,计算出的权重结果更加贴近实际,同时增强了对评价变量的决策判断的可靠性。希望论文提出的方法有助于提高我国水利工程的风险管理水平,为国内外其它行业从事风险管理研究的同行提供有益的参考。通过研究,论文的成果如下:
(1)简要阐述了风险的概念、特征、要素和分类。以风险管理为出发点,分析了水利工程风险管理的含义、目标和识别方法。
(2)水利工程风险管理涉及到的指标的综合评判问题,已经被广泛利用的层次分析、专家评判等方法,主要是依据人为的评判来获得相应的数据和权重,层次分析法是基于专家经验对原始变量的主观排列,主观因素较强,由于实际问题的复杂性和各个专家对问题认识的角度不同,稍有偏颇就会导致结果失真。因此,论文在分析水利风险因素特点的基础上,运用粗糙集理论对风险指标的客观权重进行计算,并进行风险分析,评价结果更加符合工程的风险状况。
(3)阐述了知识系统和粗糙集理论的概念,介绍了基于粗糙集理论的条件属性约简的概念。通过决策属性和条件属性等价类的介绍,描述了条件属性重要度的含义。运用条件属性和结果属性之间依赖度的计算得出了各风险指标的客观权重,该方法对权重的计算克服了传统方法的主观性,科学客观地确定了权重系数,使评价结果更加准确有效,为水利工程的风险管理分析与决策提供了很大的帮助。
(4)在水利工程项目风险评价的实践中,要考虑到众多的评价指标,评价指标体系通常都赋予相应的权重。将粗糙集理论计算出的客观权重运用到实际工程案例中,对工程实例计算分析,以实例说明了这种模型在工程项目风险分析评价中的可行性。同时与传统的评价方法进行了对比,证实了该方法的准确性和优越性。
参考文献(略)

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