Кубанова А. К., д физ мат н., профессор
Вид материала | Документы |
- В. А. Каймин Информатика Учебник, 2601.15kb.
- В. А. Каймин Информатика Учебник, 2601.27kb.
- В. А. Каймин Информатика Учебник, 2602.83kb.
- Авторы программы и лекторы: доктор физ мат наук, профессор Д. А. Таюрский (Dmitrii., 162.8kb.
- Проекционно-сеточные методы, 28.97kb.
- Электронный маркетинг, 4818.36kb.
- Председатель чл кор. Ран, д-р физ мат наук, проф. В. Д. Мазуров Секретарь аспирант, 410.25kb.
- Электродинамика, 61.67kb.
- Учебно-методическое пособие минск 2004 удк 577. 3(075., 636.45kb.
- Физическая мезомеханика материалов, 87.9kb.
В настоящее время активно развиваются специализированные научные дисциплины, связанные с исследованием риска, расширяются области практического применения методов управления риском. Первоначально возникнув как одно из свойств обыденной жизни, риск стал широко трактуемым термином, близким к таким философско-методологическим понятиям как «материя», «информация», «энергия» и т.п.
В теории рисков и безопасности выделяют следующие объекты исследования (рис. 3.):
- источники опасности и неопределенности в природе, техносфере, обществе, экономике (бизнесе) и политике;
- объекты риска или безопасности (человек; образованные им социальные системы; государство как высшая форма социальной организации общества; мировое сообщество; природная среда как условие для дальнейшего устойчивого развития человечества);
- субъекты обеспечения безопасности — человек; организации; государство; межгосударственные органы. Последние в основном формируют в целях обеспечения международной безопасности, недопущения всеобщей ядерной войны, решения глобальных проблем современности, например глобального потепления, хотя они могут решать и частные задачи — вплоть до гражданских прав отдельного человека;
- связи между источниками опасности и объектами безопасности — происходящие в источниках опасности опасные процессы, реализующиеся в виде опасных явлений; развивающиеся в них негативные тенденции развития, приводящие к кризисам; нестабильность деловой, правовой окружающей среды, приводящая при принятии решений в условиях неопределенности к возможности как неудачи, так и удачи;
- системы защиты объектов риска, создаваемые субъектами обеспечения безопасности (системы личной, коллективной и глобальной безопасности).
При этом все источники опасности действуют на все объекты риска (кроме «природы» на «природу», так как «природа сама себе не вредит»). Все субъекты обеспечения безопасности также могут в той или иной степени оказывать влияние на объекты риска.
Основными субъектами безопасности (см. рис. 3 ) являются: человек; ооганизации (например, правозащитные; Комитет солдатских матерей и др.); субъекты федерации; государство (в лице органов государственной власти), решающее основную часть задач по обеспечению всех видов безопасности; межгосударственные органы — Организация объединенных наций (ООН), Организация безопасности и сотрудничества в Европе (ОБСЕ), Евро- парламент, Европейский Суд по правам человека и др.
Среда
И
Естественная (природа)
Искусственная (техносфера)
Социальная (общество)
Экономическое пространство деловая (экономика)
Правовое пространство (государство)
Геополитическое пространство (мировое сообщество)
сточники опасности и неопределен-ности


Опасные процессы и явления
Негативные тенденции и кризисы
Принятие решений в условиях неопределенности
Человек
Социальная система
Государство
Мировое сообщество
Природная среда (человечество)
Объекты
безопасности
Системы личной, коллективной и глобальной безопасности (защиты)



Человек
Организация
Государство
Межгосударственные
органы
Субъекты
обеспечения
безопасности
Рис. 3. Объекты исследований в теории рисков и безопасности
1. Соотношение неопределенности и риска
Категории «неопределенность» и «риск» играют огромную роль в окружающем нас мире в целом, а также в технике, экономических и политических отношениях, в частности. Так, будучи неотъемлемой составной частью условий хозяйственной деятельности, неопределенность лежит в основе множества сложных и важных экономических явлений, взаимодействие с которыми вызывает соответствующее поведение как отдельных экономических субъектов — участников производства и потребления, так и общества в целом. Особенно наглядно это проявляется в рыночной экономике, для которой характерно отсутствие чрезмерно жесткой детерминированной составляющей административной системы.
Впервые на проблему экономического риска обратил внимание Фрэнк Найт (1921), выдвинув положение, что прибыль связана с неопределенностью.
Риск в той или иной мере влияет на методологию разработки любого управленческого решения. Если исключить из него ожидание возможных потерь, то пропадет острота восприятия ситуации принятия решения, станут неожиданными и от этого еще более тяжелыми возможные потери.
Категория риска всегда относится к определенному объекту деятельности, цель которой заключается в достижении определенного результата. Но на возможность достижения этого результата или его величину влияют три группы факторов, а также их отклонения от номинальных значений: качества (свойства) объекта; условия функционирования объекта; способы использования объекта.
При исследованиях риска чаще всего рассматривают вторую группу факторов. К основным факторам, формирующим условия функционирования объектов, относятся природные (природно- климатические условие, географическое местоположение и т.д.); действия конкурентов или партнеров (например, возможность, характер, способы целенаправленного противодействия либо содействия); экономические, социальные, экологические и другие ограничения.
Существуют различные точки зрения на соотношение неопределенности и риска:
- риск обусловлен неопределенностью. Под неопределенностью в этом случае понимают неполное или неточное представление о значениях различных параметров в будущем, порождаемое неполнотой и (или) неточностью информации об условиях реализации решения, в том числе связанных с ними затратах и результатах, и другими причинами. (Согласно определению Ожегова «неопределенный» — точно не установленный.) Неопределенность связана с возможностью возникновения в ходе реализации решения неблагоприятных ситуаций и последствий, что приводит к риску;
- ситуация риска — это разновидность неопределенности, когда наступление событий вероятно и объективно существует возможность оценить их вероятность. Разница между риском и неопределенностью относится к способу задания информации и определяется наличием (в случае риска) или отсутствием (при неопределенности) вероятностных характеристик неконтролируемых переменных. Эти различия учитываются в математической теории исследования операций, где различают задачи принятия решений при риске и соответственно в условиях неопределенности.
Неопределенности
Для практических целей анализа риска будем использовать классификацию неопределенностей результата деятельности по местоположению относительно рассматриваемого объекта, источнику, вероятности наступления рассматриваемого события и факторам возникновения (рис. 4).



По местоположению относительно рассматриваемого объекта
По источнику
По факторам возникновения
По вероятности наступления события











Внешние
«Природная»
Природные
Полная неопределен-ность




Внутренние
«Метрологи-ческая»
Технические
Частичная (вероятностная) неопределен-ность




Поведенческая
Экономические
Полная определенность



Целевая
Политические


Рис. 4. Классификация неопределенностей
Факторы по отношению к исследуемому объекту могут быть внешними и внутренними. Внешние факторы отражают влияние внешней среды, способствуя успешному проведению операции (полезные факторы) или противодействуя успеху операции (вредные факторы). Внутренние факторы отражают взаимовлияние движущих сил внутри объекта на процесс и результат деятельности. Соответственно неопределенности по их местоположению относительно рассматриваемого объекта подразделяют на внешние и внутренние, связанные соответственно с его внешней и внутренней средой.
Внешняя среда — это макроокружение и непосредственное окружение, в котором функционирует объект. Например, для организации среда включает экономическую, правовую, технологическую, социальную, политическую и другие составляющие. В нее включают поставщиков, потребителей продукции и услуг организации, конкурентов, с которыми организация взаимодействует в процессе функционирования.
Внутреннюю среду образуют персонал организации и ее структура, производство, финансовое обеспечение деятельности, маркетинг, организационная культура, сложившаяся в организации система ценностей, традиции, социально-психологическая обстановка, стиль руководства.
По источнику выделяют следующие составляющие неопределенности информации:
«природную», обусловленную неполнотой информации, связанной с тем, что в силу объективных причин не все влияющие на результат решения факторы контролируются и прогнозируются, а значит, должны рассматриваться как случайные;
«метрологическую», обусловленную погрешностями в определении (измерении) значений влияющих факторов; поведенческую; целевую.
Источником «природной» неопределенности при принятии решений является большое число обстоятельств, учесть которые невозможно, а их совокупное действие приводит к не вполне предсказуемым результатам. «Природная» неопределенность связана с невозможностью предвидения в определенной мере результата деятельности, так как в сходных условиях вследствие совместного влияния большого числа случайных факторов результаты одного и того же события могут быть различными. Применительно к хозяйственной деятельности можно выделить следующие факторы: флуктуации в природной среде — климатические, погодные условия, стохастический характер природных процессов, времени, места и силы опасных природных явлений, которые могут привести к стихийным бедствиям и оказать негативное влияние на функционирование и развитие социально-экономической ситуации;
негативные стохастические процессы в техносфере, связанные с надежностью процессов производства (отказами) и эпизодически возникающими опасными техногенными явлениями (пожары, взрывы и т.д.);
в обществе — нестабильность социально-политической ситуации и неопределенность перспектив ее изменения;
в экономике — нестабильность деловой окружающей среды, неизмеримо возросшей в процессе экономической глобализации с увеличением числа субъектов деятельности, внедрением современных информационных технологий и большей открытостью;
вероятностный характер научно-технического прогресса (НТП), когда известно его направление, а последствия научных открытий известны лишь в широких пределах. При этом затраты на НТП растянуты во времени;
нестабильность внутренней среды организации (размер материальных, финансовых и трудовых ресурсов на момент реализации принятого решения и т.д.).
Источники «метрологической» неопределенности — неточность информации об объекте принятия решения, например, недостаточная осведомленность о военном потенциале противостоящего государства, о величине спроса на товары, услуги и капитал; о финансовой устойчивости и платежеспособности клиентов, партнеров, конкурентов; о ценах, курсах, тарифах, дивидендах; о возможностях и надежности оборудования; о позиции, образе действий и возможных решениях конкурентов и др. Такая информация в практической деятельности является разнородной, неточной, неполной и искаженной. Чем ниже качество информации, используемой при принятии решений, тем существеннее возможное отклонение фактического результата деятельности от ожидаемого и выше возможность потерь от ошибочных решений.
Поведенческая неопределенность возникает при наличии конфликтных ситуаций, противоборствующих тенденций, столкновении противоречивых интересов — войны; межнациональных конфликтах; конкуренции; разных позиций в инновационном процессе разработчиков (инициативы), проектировщиков (содействия), пользователей (бездействия), изготовителей (противодействия).
Принятие более рациональных решений в этих случаях требует использования специфического математического аппарата теории игр.
Целевая неопределенность возникает в многоцелевых задачах, требующих многокритериального выбора оптимальных решений. По факторам возникновения неопределенности подразделяются: на природные; технические;
экономические (коммерческие), обусловленные изменениями в экономике предприятия или страны. К ним относятся: неопределенность рыночного спроса и предложения, слабая предсказуемость рыночных цен, неопределенность действий партнеров, недостаточность информации о действиях конкурентов и т.д.;
политические, обусловленные изменением политической обстановки, влияющей на хозяйственную деятельность.
По вероятности наступления рассматриваемого события и возможности ее определения рассматривают три ситуации, широко используемые в практических задачах принятия решений:
полной неопределенности (например, времени, места и силы негативного события), когда определена лишь область изменения изучаемой величины;
частичной (вероятностной) неопределенности, если известна, например, частота и, следовательно, вероятность негативного события заданной силы в фиксированном месте. Неопределенность такого характера имеет место, если может быть установлено вероятностное распределение, т.е. существует возможность накопить
и обработать большое количество статистической информации, обеспечивающей репрезентативность анализируемых выборок;
полной определенности, которая является чаще всего допущением, принимаемым для упрощения расчетов. Следует иметь в виду, что принятие решений на основе анализа, выполненного по детерминистским моделям в предположении, что влияющие факторы известны точно, может привести к потерям из-за ошибок 1-го и 2-го рода, а попытка учета случайного разброса уровней этих факторов значительно усложняет процесс выбора рационального решения.
На следующем рисунке в упрощенной форме представлена схема принятия решения.
Среда
S
Решения
D


Решения
R
Здесь S - множество состояний среды, D - множество возможных решений, R - множество всевозможных результатов. На результат оказывает влияние как наше решение, так и состояние среды. Таким образом, математическая модель рассматриваемой ситуации есть отображение; : × --> , сопоставляющее состоянию среды s и решению d результат r=M(s,d).
Состояние среды является, как правило, неопределенным, и описывается в рамках теории риска какой-либо вероятностной моделью: говорят, что на S задано вероятностное распределение. Посредством отображения М оно при каждом решении d из D порождает распределение на R. Таким образом, каждому решению соответствует свое распределение на множестве результатов, и выбор оптимального решения сводится к выбору “наилучшего” распределения на R.
Пример
Рассмотрим следующий простой пример. Пикник можно провести на открытом воздухе, в лесу или дома. На природе, конечно, лучше, но если пойдет дождь, то пикник будет испорчен. В этом примере среда может находиться в одном из двух состояний: "дождь", "сухо". Множество решений также состоит из двух элементов: "лес", "дом". Пусть распределение на S задано так: вероятность того, что пойдет дождь, равна 0.3 (и, значит, вероятность сухой прекрасной погоды равна 0.7). Пусть множество результатов состоит из четырех элементов ("отвратительно", " плохо", "средненько", "отлично"), а отображение M устроено следующим образом:
M (дождь, лес) = отвратительно;
М (дождь, дом) = плохо;
М (сухо, лес) = отлично;
М (сухо, дом) = средненько.
Если мы выберем решение провести пикник в лесу, то на множестве результатов будет порождено распределение, приведенное в следующей таблице:
Значение | отвратительно | плохо | средненько | отлично |
Вероятность | 0.3 | 0 | 0 | 0.7 |
Решение же провести пикник дома породит такое распределение:
Значение | отвратительно | плохо | средненько | отлично |
Вероятность | 0 | 0.3 | 0.7 | 0 |
Принятие оптимального решения в данном случае означает выбор наилучшего из приведенных выше распределений. Стандартная процедура выбора состоит в приписывании каждому из результатов числового значения, трактуемого как его "полезность", с последующей максимизацией ожидаемой (средней) полезности. Если мы оценим полезность результатов так, как описано в следующей таблице:
Значение | Полезность |
отвратительно | 0 |
плохо | 2 |
средненько | 5 |
отлично | 10 |
то получим следующие значения для ожидаемой полезности решений:
- и (дом) = 0.3*2 + 0.7*5=4.1;
- и (лес) = 0.3*0 + 0.7*10=7.
В данном случае решение провести пикник в лесу имеет большую ожидаемую
полезность, оно и принимается.
Интересно проследить, как изменится решение при изменении информации о возможных состояниях среды. Пусть вероятность дождя равна 0.8 (и, следовательно, вероятность сухой погоды равна 0.2). Тогда вычисление ожидаемых полезностей дает:
- и(дом) = 0.8*2 + 0.2*5 = 2.6,
- и(лес) = 0.8*0 + 0:2* 10 = 2,
и оптимальным является уже решение о проведении пикника дома.
В описанной схеме на выбранное решение оказывает влияние не только распределение на множестве состояний среды, но и значения полезности, приписываемые каждому из результатов.
Показатели риска
Исторически первым для измерения риска использовался подход, основанный на измерении убытков в неблагоприятной ситуации (описывается в книге «Логика, искусство мыслить», изданной во французском монастыре Порт-Рояль в 1662 г.). Простейшей мерой риска при таком подходе является пара: вероятность Q неблагоприятного события и последствия w при его наступлении. Оба показателя могут быть мультипликативным образом объединены в один: R = Qw, что позволяет сравнивать ситуации с различными последствиями и вероятностями их наступления. Использовать вероятность потерь как количественную оценку риска впервые предложил французский математик А. Муавр в начале XVIII в.
Существование субъективной составляющей риска потребовало привлечения новых измерителей, к которым можно отнести лингвистические переменные и субъективную вероятность.
В рамках концепции риска как опасности в зависимости от возможности формализации задачи и имеющейся исходной информации используют следующие показатели:
-количественные;
-качественные, которые применяют тогда, когда отсутствует возможность количественных оценок (необходимые статистика, модели). Для их определения используют экспертное оценивание.
Различные количественные и качественные показатели необходимы для обеспечения сравнимости степени риска для человека, различных социальных систем, видов деятельности, причин (источников опасности), обоснованного и рационального выбора для реализации проектов при наличии альтернатив.
2.Количественные показатели.
Количественно риск чаще всего определяется как возможность реализации опасности чего-либо,
возможность наступления событий с отрицательными последствиями, т.е. характеризуется совокупностью двух свойств:
1) возможностью причинения вреда. Поэтому риск часто связывают с размером w ущерба от негативного события или опасного явления, как правило, в натуральном (число пострадавших и погибших, размер зоны действия опасных факторов) или стоимостном выражении. Различают ущерб от реального (проводят оценку фактического ущерба) и гипотетического негативного события. Если рассматривают гипотетическое негативное событие, то о соответствующих видах ущерба говорят как о предполагаемых.
Для различных сценариев развития опасного явления в происшествие расчетным методом прогнозируют различные значения ущерба. В результате влияния на размер ущерба большого числа случайных факторов в задачах прогноза рассматривают случайную величину ущерба W, описываемую функцией распределения F(w) = P { W< w) (см. рис. 5).

Рис. 5 Плотность распределения вероятностей возможного результата операции; сплошная линия — условная плотность распределения вероятностей возможных потерь f(w) =f(v/v < vрасч) — кривая риска; wприемл — размер приемлемого ущерба
Статистические данные об ущербе в реально совершившихся происшествиях на некотором временном интервале образуют выборку из генеральной совокупности, описываемую соответствующей статистической функцией распределения;
2) неопределенностью наступления опасного события. Если наступление события закономерно, то его вероятность равна 1 и риска нет; если события на рассматриваемом интервале времени являются массовыми и, значит, вполне предсказуемыми, то вероятность их наступления за рассматриваемый интервал времени приближается к 1. Тогда риска также нет, хотя ущерб есть. Однако если роль играет и разброс ущерба, то риск все же имеется, а для его измерения используют показатели неопределенности.
Области применения показателей риска
Концепция риска | Вероятность Q негативного события | Показатель |
Как неопределенность | < 1 | P(W>w3) |
Как опасность | << 1 | Q ![]() |
Чаще всего понятие риска связывают с возможностью наступления сравнительно редких событий. Под редкими понимают такие события, математическое ожидание а числа которых за интервал времени ∆t мало, т.е. удовлетворяет неравенству a(∆t) << 1 (практически a(∆t) < 0,1). При этом риск часто отождествляют с вероятностью Q(∆t) наступления этих событий за интервал времени ∆t (как правило, за год). Вероятность Q(∆t) выступает в этом случае как мера (показатель) риска, удобная при сравнении рисков для одного объекта (субъекта) от различных событий или для разных объектов (субъектов) в типовых для них условиях функционирования (деятельности) и однородными последствиями проявления опасности.
Если в течение года произошло N опасных явлений, то ущерб от них оценивают по формуле
W =

а прогноз может быть дан по формуле


где wi, — ущерб от i-го опасного явления;



где a(∆t) = λ∆t, λ — частота опасных явлений, 1/лет.
Для редких событий, т.е. при a(∆t) << 1, получим Q(∆t) ≈ a(∆t). Если ∆t равно 1 году, то Q(∆t) ≈ λ . Следовательно, показателем риска будет математическое ожидание (среднее значение) ущерба от опасного явления за 1 год:
R =


где P(H1) = Q(∆t); Р(Н0) = 1 – Q(∆t)\ w1 =


Для редких событий формула (2) совпадает с выражением (3), т.е. риск оценивается произведением вероятности свершения неблагоприятного (для рассматриваемого объекта) события на его последствия для этого объекта.
Таким образом, показателем риска в рамках концепции риска как опасности, применимым для любых N, является выражение:
Показатель риска




Из приведенных соотношений следует, что независимыми переменными, по которым оценивается риск, являются время t и ущерб w, а для оценки (прогноза) риска необходимо определять частоту реализаций опасных явлений и ущерб от них. Для определения основных компонент риска необходимо рассматривать распределение опасных явлений во времени и по ущербу.
Пример. Рассматриваются два варианта системы энергоснабжения объекта. Вероятность аварии для первого составляет 10-1 1/год, а второго 10-3 1/год. Возможный ущерб в случае аварии первой системы составляет 2 млн. р., а второй — 100 млн. р. Какой проект предпочтительнее с точки зрения безопасности?
Экономический риск при эксплуатации первой системы составляет R1 = Q1w1 = 10-1 аварий в год


Качественные показатели.
Составить модели для вероятности реализации негативного события и стоимостного выражения различных ущербов для всех объектов воздействия весьма затруднительно. Поэтому на практике часто используют качественные методы, основанные на установлении категорий вероятности (реализуемости) и последствий, а затем присвоении каждой категории определенного рейтинга (табл. 1, 2). Сочетая две эти модели, можно построить матрицу качественно-количественных характеристик собственно риска R= Qw (табл. 3. ), элементы которой для рассматриваемого объекта получают перемножением значений компонент, составляющих риск.
Величины риска R как произведения Qw также можно подразделить условно на пять категорий, например, как в табл. 4 , а также выделить области безусловно допустимых, приемлемых и чрезмерных рисков.
Таблица 1
Качественная характеристика последствий происшествий (применительно к экологически опасным объектам)
Уровень последствий (рейтинг), баллы | Степень последствий | Описание последствий | Соответствующая количественная оценка ущерба w, долл.*/авария |
1 | Незначительные | Отсутствие травм, незначительные повреждения, выбросы, сбросы | < 103 |
2 | Малые | Малые повреждения, незначительные травмы, быстрая ликвидация последствий собственными силами | 103-104 |
![]() | Степень последствий | Описание последствий | Соответствующая количественная оценка ущерба w, долл.*/авария |
3 | Умеренные | Повреждения средней тяжести, несущественные нарушения функций объекта, травмы с временной потерей трудоспособности, наличие аварийных сбросов, выбросов | 104-105 |
4 | Значительные | Несчастные случаи с длительной потерей трудоспособности, небольшие разрушения, существенные нарушения функций объекта, значительные аварийные сбросы, выбросы | 105-106 |
5 | Катастрофические | Смертельные случаи, значительные разрушения, полное нарушение функций объекта, ликвидация последствий требует значительных ресурсов | Больше 106 |
Таблица 2
Характеристика реализуемости рисков
![]() | Степень реализуемости | Описание реализуемости | Соответствующая количественная оценка вероятности события Q, 1/год |
1 | Невероятно | Событие может произойти только в исключительных обстоятельствах. Можно полагать, что оно не произойдет за все время существования системы | Меньше 10-3 |
2 | Маловероятно | Событие может случиться, но весьма редко, т.е. вряд ли произойдет за время существования системы, но его нельзя исключать из рассмотрения | 0,001-0,01 |
3 | Вероятно | Может произойти в некоторых случаях(происходит в среднем один раз на протяжении времени существования системы) | 0,01-0,1 |
4 | Весьма вероятно | Вероятно будет происходить в большинстве обстоятельств (происходит несколько раз на протяжении времени существования системы) | 0,1-0,5 |
5 | Почти наверняка | Ожидается, что событие будет происходить при всех обстоятельствах. Для системы происходит достаточно часто на протяжении времени ее существования | Больше 0,5 |
Таблица 3
Матрица качественно-количественных характеристик риска
-
Реализуемость, баллы
Последствия, баллы
1
2
3
4
5
1
1
2
3
4
5
2
2
4
6
8
10
3
3
6
9
12
15
4
4
8
12
16
20
5
5
10
15
20
25
Таблица 4
Характеристика риска
Категория | R | Необходимое действие | Приемлемость |
Экстремальный | >20 | Необходимы немедленные действия | Недопустимый (чрезмерный) |
Высокий | 15-20 | Необходимо повышенное внимание высшего руководства и ответственных лиц | |
Средний | 10-15 | Необходимо определение ответственных лиц | Ограниченно допустимый (приемлемый) |
Низкий | 5-10 | Применяются обычные процедуры управления | |
Пренебрежимый | <5 | — | Безусловно допустимый |
В табл. 3 области безусловно допустимых, ограниченно допустимых и недопустимых рисков выделены соответственно светлым, серым и темным фоном (по аналогии со светофором это соответствует «зеленой», «желтой» и «красной» областям деятельности).
Пример Необходимо принять решение на управление риском аварий в одном из цехов нефтеперерабатывающего завода. Обработка суждений экспертов дала значение реализуемости аварии, равное 3,2, а последствий — 3,8. Тогда количественно-качественная оценка риска — 11,4. Следовательно, в соответствии с табл. 3.6 применительно к данному цеху необходимо определение ответственных лиц.
В зависимости от величины рисков можно проводить их приоритезацию, т. е. расстановку по порядку. Это необходимо для установления последовательности реализации мер защиты и соответствующего распределения средств (инвестиций) на их выполнение.