（企业管理专业论文）DP在油气开发投资决策中的应用研究.pdf

中文摘要 论文题目： 专 业： 硕士生： 指导教师： d p 在油气开发投资决策中的应用研究 翥荽薹雩链、庆。】晶乙爱 刘永爱( 签名)! j ! 二兰 胡健( 签名) 盈! j 争 摘要 作为资源性企业的石油企业不同于一般的工业企业，其投入产出不仅受到社会经济 条件和技术水平的影响，还要受到资源条件和勘探丌发阶段的影响，如何科学合理地分 配勘探开发投资是目前急需解决的问题之一，本文研究的目的是探讨把现代决策理论和 方法应用于石油企业的生产经营中解决油气勘探开发中所遇到的实际问题，用动态规划 方法( d y n a m i cp r o g r a m m i n g 简称d p ) 解决开发资金的分配问题，建立开发资金分配 的动态规划模型，并用实例进行测算和验证。其结果说明该模型和方法是正确、可行并 且具有可操作性的，可以为石油企业开发投资分配的决策提供科学的依据。要使决策科 学，除了运用科学的决策方法之外，还必须要有科学的程序作保证，遵循科学的决策程 序。因此，本文还探讨了开发投资决策的科学化决策程序问题。 关键词：动态规划油气开发投资决策 论文类型：应用研究 英文摘要 s u b j e c t ：as t u d yo fa p p l i c a t i o no fd pu s e di nt h eo i l g a se x p l o i t a t i o ni n v e s t m e n t d e c i s i o n s p e c i a l t y ：b u s i n e s sm a n a g e m e n t n a 洲l i uy 。g 。i ( s i g 。t i l 岫丝拦堡竺 i n s t r n e t o r ：h uj i a n ( s i g a t u 时上点鱼毒丛一 a b s t r a c t p e t r o l e u me n t e r p r i s e sa r ed i f f e r e n tf r o mg e n e r a li n d u s t r i e sb e c a u s eb o t ho fi t si n p u ta n d o u t p u ta r en o to n i yi n f l u e n c e db ys o c i e t ye c o n o m ya n dt e c h n o l o g yb u ta l s ob yo i l g a sr e s o u r c e s a n d d e v e l o p m e n ts t a g e s o fe x p l o i t a t i o nh o wt od i s t r i b u t et h e e x p l o i t i n g i n v e s t m e n t s c i e n t i f i c a l l ya n dr a t i o n a l l yh a sb e c o m eo n eo ft h ep r o b l e mt h a tn e e d si m m e d i a t es o l u t i o n t h i s p a p e rd e a l sw i t ht h ea p p l i c a t i o no fm o d e md e c i s i o nt h e o r ya n da p p r o a c hi nt h ep r o d u c t i o n b u s i n e s so fp e t r o l e u me n t e r p r i s et os o l v et h ep r o b l e mi n o i l g a se x p l o r a t i o n ，e x p l o i t i n g ， d e v e l o p i n gi n v e s t m e n t d p ( d y n a m i cp r o g r a m m i n g ) i su s e di ns o l v i n gt h ed i s t r i b u t i o np r o b l e m i ne x p l o i t a t i o ni n v e s t m e n t i ti sp r o v e dt h a tt h i sm o d e la n da p p r o a c hi sc o r r e c t ，p r a c t i c a la n d e a s yt oo p e r a t e i tp r o v i d e ss c i e n t i f i ca p p r o a c h e sf o r t h ed i s t r i b u t i o nd e c i s i o ni ne x p l o i t a t i o n d e v e l o p m e n ti n v e s t m e n t w es h o u l df o l l o wt h e s c i e n t i f i c d e c i s i o n m a k i n gp r o c e d u r e t o g u a r a n t e et h ed e c i s i o n sm a k es c i e n t i f i c a l l y t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ed e c i s i o np r o c e d u r eo f e x p l o i t a t i o ni n v e s t m e n ta sw e l l k e yw o r d s ：d y n a m i cp r o g r a m m i n g ，o i l g a se x p l o i t a t i o n ，i n v e s t m e n td e c i s i o n t h e s i s ：a p p n c a f i o ns t u d y 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：丝 日期：文甜j - , 劬 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接 相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名：巡 导师虢趁竺缮一 日期：a 口盯r 如 日期：勉c 歹。 第一章导论 第一章导论 1 1 引言 1 1 1 问题的提出 石油企业重组改制后在新的管理模式下要求油田的勘探丌发要以经济效益为中心， 优化投资结构，提高油田开发整体经济效益。从目前的实际情况来看，石油企业迫切需 要解决的两大问题一是决策如何有效益，即决策方法必须解决石油生产经营中的实际问 题( 如含油盆地勘探开发的社会经济效益分析、储量的技术经济评价、勘探靶区的筛选、 勘探方案的选择、开发方案的优化、勘探开发资金的分配和石油工程项目的风险分析等) ； 二是决策方法易于使用和便于操作。由于计划经济所特有的投资管理观念和管理方式的 影响，当前石油企业投资决策和投资管理基本上还在沿用传统的“水平法”，即利用行业 或企业的平均水平作为指导企业进行计划安排或投资管理基本依据的方法，是一种粗放 的管理方法，很难适应新的管理模式对石油企业勘探开发投资决策和投资管理的要求。 石油行业投资的高风险和投资项目的多样性及投资回报的差异性决定了国际大石油 公司十分重视投资决策的科学性。2 0 世纪9 0 年代的国际大石油公司注重发展战略与长 期规划、长期规划与年度计划的紧密结合，注重投资决策的整体最优化，注重投资计划 的严肃性与相对灵活性的有机结合，注重投资效果的跟踪评估，从而有力地保证了公司 的投资效果。我国石油企业投资决策的程序与方法与国际大石油公司的通行做法是基本 接轨的，但是我们在投资决策的前期研究、优化筛选、滚动调整和投资后评估等方面还 存在一定的差距。国外石油公司投资决策已经形成了一套比较规范、比较完整、比较科 学的工作体系。国外的石油勘探开发决策研究正朝着智能化、信息化、产品化和自动化 的方向发展，研制出包括蒙特卡洛法、系统动态学法、投入产出法、层次分析法和专家 系统决策方法在内的高水平能解决实际问题的应用软件。我国在这方面的工作起步较晚， 2 0 世纪8 0 年代末梁广海、吴庆福、程学福等人开始研究用决策树和蒙特卡洛技术进行 投资风险分析和勘探决策。郭学增等人研究了用最优化理论应用于油气钻井生产问题。 葛家理教授是国内把系统工程方法应用于石油开发过程优化的最早和比较系统的专家。 石油勘探的决策涉及到储量、产量和经济三个基本问题，谢绪权( 1 9 8 6 ) 根据我国油气 田的开发实践，对单井控制地质储量的经济下限进行估算；贾冀五( 1 9 8 9 ) 研究了我国 可采储量和探明地质储量的关系。 油气资源勘探开发中的决策问题一般是比较复杂的决策问题。一般决策问题处理方 法是区分确定性条件下的决策和不确定性条件下的决策，然后再区分单个阶段的决策和 多阶段的决策。确定型决策通过数学方法或数学规划法( 线性规划、动态规划、非线性 规划法等) 肯定地确定出可行方案的收益值，并直观地判断方案优劣的决策方法。不确 定性条件下的决策可分为风险型决策和不确定型决策，油气资源勘探开发决策的不确定 婀安t i 油大学硕士学位论文 幢是峦予漓簸、稳造静笈杂多样，技术零平兹限涮葶羹政治、经济琢囊弱多变逡成露。近 些年来，阐内外许多石油企业都面临着石油勘探开发难度加大和生产经营的边际成本增 加的局面，为此无论是豳家石油公司还是私营石油公司都是在竞争的环境中从事生产。 石漕公司在从事石涵勘探开发嚣动中必须遂雩亍科学浚蓑亵季尊学繁理，尽可簸牧集决蒙谊 患、进行决策咨询，对渤探开发方案做出最合理的选择，只有这样才能回避稻分散勘探 开发风险，减少损失提高油田开发熬体经济效益。 1 1 。2 论文研究的目的鞠意义 作为资源性生产静石油金监不同与一般靛工鼗企盈，其投入产窭不饺受戮聿主会经济 条件和技术水平的影响，还要受到油气资源条件和勘探开发阶段的影响。如何科学合理 地分配勘探开发投资是髓前急需解决的问题之一。只有根据石油企业生产经嚣的特点科 学台理缝分浆赣搽秀发毁瓷，合理缝蜜接毒于翅，送行辩学豹凌繁秘譬理，方黥提高石油 企业的效菔，使油气资源得到合理的开发利用以满足经济发展的需要。 本文研究的目的是撵讨把现代决策理论和方法应用于石油众业的生产经营中解决油 气开发中联遇到的实际闯踅，用动态援划( d y n a m i cp r o g r a m m i n g 麓称d p ) 解决生 产经营串开发资金静分配闯题，根攘我国露蘸石漕企监生产静蜜际请嚣，建立油气生产 开发资金分配的多阶段决策模型，并用实例进行测算和验证。 l 。2 论文的研究方法 在研究过程中，笔嚣将主要使用鞋下的研究方法帮工其。( 1 ) 交献综述法，透过大 量的文献的检索和阅读，首先了解目前国内外学糟对油气勘探搿发决策方法的研究进展 情况，依此作为本论文研究的起点。藏点了解目前动态规划方法应用在投资决策领域的 疆究获嚣，笼其是在演气开发投资凌繁鹱域中豹寂建猿嚣，然嚣袋开垂己豹磷究。( 2 ) 实证研究方法，实证研究是描述研究对象的事实、情况和关系，可能客观地获取研究对 象的信息，并且尽可能凝化所获取的信息。实证研究方法的一个显著特征就蹩十分强调 嚣尾数学王其来竞残箕淡绎燕理豹熬个过程。本文粒硬究是一个癍溺磅究，剿爨动态觏 划方法作为工具，来研究油气开发投资决策闯题，稍用研究对象的具体情况，建立数学 模型，再选择实例对模激进行测算和检验，以验诞其可行性和w 操作性，为科学地进行 开发投资决策提供可靠的依据，并对投资决策的管理及机制科学化和系统化进行一些有 益静搽讨。 1 3 论文的结构安排 本文黟 究的耳的是探讨翅动态规划方法解决石油企业生产缀营中开发资鑫的分配问 题，建立数学模型，孬遮择实镶对禳瀣进行溺翼秽猃验。本文藏分为图章： 第一帮导论。主袋对于研究问题提出，研究的目的和意义以及相应的研究方法和 论文的整体结构做一个简单的介绍。 2 第一章导论 第二章投资决策鹃动态筑戴方法综透。主要澎嚣弱动态援鲻法在投资决繁锈域鹃 应用和动态舰划法在油气勘探开发投资决策领域中的_ 敷用的现状进行评论。 第三章油气开发投资决策模型设计和检验。这部分首先介绍动态规划的基本概 念，最优化原理，建摸条传窝基本方稷，然轰对蘧气开发投资决策阅题遘i 亍撩述，建立 开发投资决策的动态援掰禳型，其关键楚阶段指标函数的确定，激后对模型避行测算和 梭验。 第四章结论。对论文l 勺研究内容进行分析和简要的总结。 3 西安石油大学硕士学位论文 第二章投资决策的动态规划方法综述 油气资源勘探开发中的决策问题一般是比较复杂的决策问题。目前油气资源勘探开 发常用的各种决策方法很多，如决策树方法、蒙特卡罗法、多元线形回归法、期权方法、 数学规划等( 见附录1 ) 。从一般的投资决策问题来看，投资决策问题首先是投资决策问 题的提出，然后进行投资项目或方案的评价，进行决策或选择，方案的实施和再评价。 投资决策过程是一个逻辑分析和综合判断过程，是一个复杂的多因素的动态过程。由于 每一个投资项目决策都是单一的、不重复的，所以投资决策属于非程序化决策。从理论 上来看，投资决策不是简单地对方案做出一种选择和判断，而是要建立一套决策制度和 决策程序，从而对投资决策问题做出科学的分析和选择。但是其中的核心是投资决策者 必须采用科学的决策理论和方法，做出最佳决策。决策本身也是一项科学的思维、研究、 组织的活动，它也有一般采用的步骤，首先是确定目标，在进行调查、分析资料的过程 中逐步形成被选方案，通过计算、比较、研究等形成决策方案。目前在投资领域中常用 的科学决策方法有：( 1 ) 风险型决策问题的分析方法，在不考虑资金的时间价值时对于 不确定型决策问题有5 种常用的方法，在进行项目间的比较时可用静态的投资回收期或 折算费用法等；在考虑资金的时问价值时，可采用净现值法、最小费用法等。( 2 ) 风险 型决策问题的决策方法，可以用决策树法、表格法等。( 3 ) 层次分析法，此方法适用于 结构比较复杂，决策准则较多且不易量化的投资决策问题，可以紧密地和决策者的主观 判断和推理联系起来，可以对决策者的推理过程进行量化的描述。( 4 ) 模糊决策分析， 常采用模糊综合评判的方法，从量的方面来描述和处理有关决策资料模糊的情况，可以 把各个性质不同的评判因素有机的结合。( 5 ) 实物期权法，强调了大多数投资决策中的 不可逆性以及做出这些决策时经济环境中不断发生的不确定性。( 6 ) 动态规划法，该方 法将投资决策问题的全过程划分为若干相关联的阶段或子过程，在多阶段寻找最优决策 过程中，决定现阶段投资分配方案，要把前一阶段投资分配所得的最大利润与现阶段投 资分配所得利润相加，不断保持最优状态，各阶段紧密联结，最终求得全过程的整体最 大利润。本章笔者主要研究动态规划法在投资决策问题中的应用及它在油气勘探开发投 资决策中的应用。 2 1 动态规划法在投资决策中的应用 动态规划是解决各类优化问题的有效的方法，在经济学、管理学、工业工程、控制 工程、资源理论等方面都有广泛的应用，为各类学科的研究、管理和决策工作提供了有 效的依据。动态规划是现代企业管理中一种重要决策方法，可以用于解决虽短路径问题、 资源分配问题、生产计划与库存问题、投资问题、装载问题、排序问题及生产过程的最 优控制等，常常比线性规划和非线性规划更有效。动态规划是一种将复杂问题转化为一 系列比较简单问题的最优化方法。它的基本特征是优化过程的多阶段性。1 9 5 1 年，美国 4 第二章投资决策的动态规划方法综述 数学家贝尔曼等人提出了解决多阶段决策问题的“最优化原理”并研究了许多实际问题， 从而创立了动态规划。与线性规划不同，动态规划不存在一种标准的数学形式，动态规 划不是一种算法，对动态规划的使用有时可以说是一种艺术，它需要对动态规划问题的 一般结构有较深入的了解，才能判别何时使用动态规划法。动态规划不同于线性规划或 非线性规划那样分类，它跨越数学规划的各个领域，一些线性规划、非线性规划和整数 规划都可以用动态规划的方法来求解。动态规划是解决多阶段决策过程问题的基本理论 之一。动态系统的特征是其中包含有随时间( 空间) 变化的因素变量。这样在决策时就 可以据此划分成若干个阶段，各个阶段的不同的决策使得过程按不同的方式实现，问题 转化为寻找某种数量指标来衡量，使过程的实现方式为最优。动态规划的特点是先将一 个复杂的问题分解成相互联系的若干个阶段，每个阶段即为一个子问题，然后逐个处理， 当每个阶段的决策确定之后，整个过程的决策也随着确定。动态规划也可以解决一些与 时间无关的静态规划中的最优化问题，只要人为地把问题划分成若干个阶段，就可以变 成多阶段决策问题。但动态规划也存在两个弱点，一是利用“最优化原理”得出函数方 程后，必须根据实际情况来处理，尚无一种统一的处理方法。二是当问题的状态变量太 多时，由于计算机的存储容量和计算速度的限制，会出现“维数障碍”。 动态规划方法在工程技术、企业管理、 并取得了显著的效果。它在存贮控制理论、 工农业生产等部门中都得到了广泛的应用， 网络流、车间作业安排、生产控制、整数规 划等学科都有所讨论，在工程技术、经济、工业生产、军事以及自动控制等领域都有广泛 的涉及，并获得了显著的效果。许多经济管理问题，利用动态规划的方法来处理，常有它的 特殊性，特别是在现代企业经营投资决策活动中更有它独到的用处。各行各业都面l 临着前 所未有的机遇和挑战特别是企业，要想在激烈的市场竞争中求得生存和发展，将会遇到许 多新的急需解决的问题。比如许多项目要去投资开发，在投资额有限的情况下，就需要首 先对各项目进行选择，然后对决策后的项目进行分析，对项目怎样分期注入适量资金， 才能获得最大经济效益。这都是企业首先要处理好的问题，且决策的正确与否对企业至 关重要。当然，阶段适量资金的注入依赖于决策者的主观意志和定性分析，但科学的定 量方法无疑对决策有着极大帮助。动态规划方法就是解决多阶段投资决策的一个比较行 之有效的方法。根据笔者的文献的检索情况，目前动态规划法在投资决策问题中的应用 现状大致可分为如下四种情况：一是在各行业中的具体应用，二是投资决策问题的动态 规划模型，三是在投资组合或投资项目选择中的应用，四是算法研究。 2 1 1 应用研究 投资决策问题是一个复杂的决策问题，不同行业投资决策问题有非常大的不同，因 此如何具体应用动态规划方法解决投资决策问题是一个研究的领域。从目前的研究现状 看，国内学者在电力建设、远洋渔业、煤矿设计和石油勘探投资方面都做了一定的研究。 钟庆等( 2 0 0 2 ) 在动态规划在电力建设项目投资决策中的应用中认为电力建设 项目的投资是一个复杂的决策系统，同时也是一个多阶段、多状态的动态决策过程。作 西安石油人学硕士学位论文 者利用动态规划的多阶段寻优的特点，建立了动态规划的数学模型，对电力建设项目进 行了分阶段评价和选择，通过求解动态规划模型，获得电网建设的最优投资规模和时机， 在多阶段的投资决策时使投资实现最优分配，提高了投资决策的科学性。文章将该方法 应用在2 2 0 k v 汕头电网建设上，得出了汕头电网建设的动态决策结果，得到规划期内各 年的最佳电网建设安排，使电网建设投资具有科学性和可行性。文章中给出了投资决策 的动态规划模型，其中选择项目的净现值最大为目标，以每年为一个阶段，决策变量是 增加变电站和线路的决策，由电网的结构构成状态变量。 陈龙等( 1 9 9 7 ) 在远洋渔船编队规划的多阶段投资决策中从系统性的角度出发， 用动态规划方法建立了在多阶段投资决策的远洋渔船编队优化网络模型，在模型中考虑 了有限投资范围内优选船型方案的各种船队组合，并结合世界当前的渔业生产环境给出 了计算实例，其结果可供有关企业及部门投资时参考。在渔业生产中，渔船队的组建问 题直接决定了由渔船、渔场、渔港和渔业市场所组成的渔业生产系统的整体经济效益， 因此是渔业生产企业比较关心的问题，而多阶段投资决策情况下渔船队的组建则更能符 合渔业生产企业的实际发展状况。论文中研究的远洋渔船编队的投资决策问题，首先将 其表示成适合的网络图，然后用动态规划方法求解。但论文中对如何建立网络模型，网 络图中节点的含义、边的权重等关键内容没有进行具体详细的介绍。 张绍文( 2 0 0 2 ) 在矿区最优投资分配动态规划模型研究中应用动态规划的理论， 针对矿区建设的特点，以投资呆滞损失和欠产损失为主优化目标，以初期投资少为次优化 目标，建立了矿区建设投资最优分配的多阶段动态规划投资模型，并给出了模型的解法最 后以我国某矿区为实例，应用模型进行求解，得出了满意结果。应用最优化原理，以矿井提 前开工建设所造成的投资呆滞损失或由于矿井滞后建设所造成的欠产损失达到最小为目 标，决策变量为方案号，设在每一个阶段中均有m 条决策线路，每一条线路表示一个矿 井开工建设的时间和需要的投资额。论文实际上把投资决策问题利用网络图进行建模， 根据动态规划法中求解最短距离的算法进行求解。 江世银等( 1 9 9 9 ) 在优化投资决策提高企业效益动态规划在企业投资决策 中的运用中在简要阐述企业投资决策动态规划基本原理的基础上，建立其数学模型，并以 某厂投资决策作为例证分析最优投资策略。作者认为其中状态变量的确定是构造投资决 策问题动态规划模型中最为关键的一步，如确定得好，既省时省力，又使投资决策效果好， 为企业经营决策，提高经济效益打下了坚实的基础。但文章针对一般企业的投资决策问 题进行描述，类似一个教学案例，严格意义上不属于应用研究。 总之，具体应用动态规划方法解决不同行业的投资决策问题时，根据不同行业的具 体情况和特点，建立动态规划的模型，可以是数学模型，也可以是网络模型，没有标准 的动态规划模型；其追求的目标可以是项目的净现值最大，也可以是项目的实施所损失 达到最小，然后用实例进行求解并测算。目前动态规划解决投资决策问题的应用研究基 本上属于确定性的动态规划，笔者认为不确定性动态规划要求的数学工具非常复杂，需 6 第n 二章投资决策的动态规划方法综述 要有一定的数学基础，并且实际中测算对象的选取和数据的获取有相当大的难度，使其 应用研究受到了限制。 2 1 2 投资决策模型 动态规划法是研究动态优化问题的一种常用方法，可以处理确定性条件下的投资决 策问题，也可以处理不确定条件下的投资决策问题，其核心是要建立动态规划模型。从 目前的研究现状看，投资决策问题的动态规划模型可以分为确定型动态规划模型和不确 定型动态规划模型两大类。 ( 1 ) 确定型动态规划模型 袁军鹏、宿洁( 2 0 0 3 ) 在个人消费一投资多阶段决策模型中根据经济行为人的实 际的消费和投资行为，研究其同时对消费与投资进行决策的问题，建立以追求经济行为人 的消费与投资的总效用最大化为目的的个人消费一投资多阶段决策模型，然后讨论该模型 的经济意义，并给出一个数值的算例。文章认为追求最大满意度的行为人，其多阶段消费 一投资决策的目的是使，个阶段的消费一投资总效用之和尽可能大。行为人在第k 阶段初持 有的资产和自由资金的状态，称为第k 阶段初的消费投资状态变量，行为人的，阶段投资 决策就是在一定约束下，寻找每个阶段的消费一投资决策变量，使得这，个阶段消费投资总 效用之和f - 尽可能大。因此，该行为人的多阶段消费一投资决策可用一个动态规划模型表 示。模型是有4 个约束条件的比较复杂的模型，主要用于个人的消费投资决策。 邓桂菊( 2 0 0 4 ) 在一个投资问题的数学模型中用动态规划方法求解了一个有市 场摩擦的投资决策问题，并且对问题的解进行了分析讨论。文章考虑一个1 3 + l 期的投资 决策模型第k 期，投资者手中有x 。股股票，y 。现金n + 1 期中，股票的价格分别为al 到a 在每一期的买卖中，投资者不能买空卖空，x 。 0 ；投资者不能借入或借出现金，即y 。 0 该市场是一个有摩擦的市场j 投资者每购入一单位股票将付出0 现金，每卖出一单位股 票将获得1 i r 现金投资者在第k 期决定是否继续购入、抛出股票、还是持有原有份额不炒 作，记这个决策变量为u 。作者建立了一个个人投资者的投资决策的动态规划模型，用 动态规划方法求解，并对解进行了分析。 ( 2 ) 不确定型动态规划模型 目前投资决策问题的理论研究逐渐从确定性条件下研究转移到不确定性条件的投资 决策问题，对这样一类决策问题也可以用动态规划方法进行研究。尤其是近几年的一个 研究热点实物期权方法，期权方法利用了金融市场期权理论的一种类推，是一种对企业 投资决策的系统处理，强调了大多数投资决策中的不可逆性以及做出这些决策时经济环 境中不断发生的不确定性，求不确定性条件下的最优决策序列，必须借助于动态规划方 法。 丁传明、邹捷中( 2 0 0 3 ) 在考虑人寿保险的最优金融决策中构建了一个反映个 人生命周期中金融决策的数学模型，通过动态规划原理，解决了对应的控制问题，求出了最 优决策过程，这是对最优消费投资模型的推广，这种推广具有十分重要的现实意义，不但考 7 西安石油大学硕士学位论文 虑了个人的投资消费需求，而且还考虑了关于个人是否购买人寿保险，及购买量大小的问 题。这对于人们在现实生活中如何理想地做出金融决策具有十分重要的指导意义。作者 假设投资者死亡事件是一个独立的泊松过程，对投资者生存期间的最优金融决策问题构 造了一个数学随机模型，运用动态规划原理和随机分析方法，解决对应的最优控制问题。并 得出结论投资者的最优消费过程c t 和最优人寿保险购买过程i + 与当前财富成正比例，而 投资过程n + 是常数，与当前财富无关。 谭满益、唐小我( 2 0 0 4 ) 在带跳跃的动态随机优化广告投资模型研究中利用混 合布朗运动泊松过程描述企业面临的风险，建立了带跳跃的动态随机优化广告模型，运 用不确定条件下企业的投资理论，应用动态规划原理分析求解了模型并进行了仿真。最 后作者从模型的仿真分析中得到如下的结论：一是风险事件发生的频率以及影响力都对 企业的广告强度产生增强效应，也即企业面临的风险事件越频繁，风险事件对企业的影 响力越大，风险对企业广告强度的正效应越强，企业进行广告投资的力度就越大；二是 风险事件对企业商誉的影响力变化引起的广告强度的变化的幅度小于风险事件发生频率 变化引起的企业广告强度变化的幅度。并且给出了一些建议，操作风险管理更重要的是 完善与社会主义市场经济体制相适应的法律法规体系，建立健全的现代企业制度，完善 企业操作风险管理过程机制，搞好损失预防，切实减少损失事件发生的可能性。当然危 机处理和损失控制机制也不容忽视，一旦损失发生，危机处理的主要作用就是降低一些 主要损失事件对企业的冲击，特别是对企业产生较大冲击的损失事件。 肖恒辉等( 2 0 0 4 ) 在一类进入与退出投资决策的评价中利用项目产品的价格服 从几何布朗运动跳跃过程来评价进入与退出投资策略时，项目产品的价格可能受到正向 或者负向的跳跃所带来的冲击基于这种认识，通过实物期权方法来评估项目的价值，运用 动态规划方法推出投资机会的价值，通过数值分析模型，讨论了参数对投资韵影响。张能福 等( 2 0 0 3 ) 在矿业工程项目投资价值和投资决策的期权方法中在充分研究了矿产品 价格的运行模式和矿业投资项目成本和收益的不确定性的基础上，应用实物期权理论和 方法，建立了矿业工程项目投资价值评价和投资决策模型，为矿山投资决策提供了新的思 路和决策方法。穆听和王洗尘( 2 0 0 4 ) 在基于实物期权的项目投资管理柔性分析中 针对传统投资评价方法对风险项目投资评估的局限性，以及国内对实物期权方法的研究 和应用状况，综合环保产品市场需求的各种不确定性影响因素，建立期权定价模型，并 采用动态规划方法进行求解。最后对生产项目投资决策中各因素对管理柔性价值及企业 投资策略的影响进行了分析。 综上所述，投资决策模型都是一种理论研究，目前的领域逐渐向不确定性条件的投 资决策问题转移，研究随机型动态规划模型。 2 1 3 在投资组合或投资项目选择中的应用 动态规划方法还可以应用于在投资项目的选择和投资组合决策。 田龙泉等( 2 0 0 3 ) 在应用动态规划优选投资项目方案中结合实例，主要讨论了层 r 第二章投资决策的动态规划方法综述 混型方案的决策问题，混合型方案通常是指几个独立项目中，其中某几个或所有项目又包 含若干个互斥方案，在资金受约束的条件下，如何选择最优的组合方案。文章试图在分析传 统解法的基础上，指出其存在的不足，并提出应用动态规划的方法来进行混合型方案投资 项目的优选。宿洁、刘家壮( 2 0 0 1 ) 多阶段资产投资的动态规划决策模型的文章针对 多阶段资产投资问题，给出了在满足一定的风险承受能力情况下的、以最终的总收益尽可 能大为决策目标的、资产投资组合问题的一个多阶段动态规划决策模型，从中可以求得多 阶段投资的整体最优投资组合。林浩( 2 0 0 0 ) 投资组合问题的动态规划方法中认为关 于投资组合问题，m a r k o w i t z 的均值一方差模型奠定了理论基础，近年来出现了许多简化模 型，多目标线性规划模型是其中之一，但是这种线性化方法不便于处理非线性的交易费。 文章建立一种动态规划模型和递推算法，探讨用动态规划研究投资组合问题的方法。 2 1 4 算法研究 由于动态规划方法要求一定的数学技巧，在处理问题时无常规可言，在具体操作中 要用到许多技巧，对于一些动态规划模型的求解也是需要研究的领域，尤其是随机型动 态规划模型。 朱文虎等( 1 9 9 9 ) 在动态规划最优性原理在投资决策中的应用中介绍了动态规 划最优性原理在投资决策中的应用，给出了资金分配模型及计算机算法，解决了多项目 资金分配的复杂问题。宋军等( 2 0 0 3 ) 在多阶段投资决策问题的一种智能化求解方法 中通过对多阶段投资决策问题进行研究，建立一种极小化跟踪投资回报率与目标回报率 偏差的多阶段投资决策模型，并将随机模拟、遗传算法和神经网络集成在动态规划之中， 设计给出一种智能化的求解方法厶求得反馈形式的最优投资策略。本文给出的方法克服 了传统求解方法的局限性，具有现实意义，用算例仿真验证了算法的可行性。储锦林( 2 0 0 3 ) 在连续型动态规划在投资决策中的应用中首先简要介绍了动态规划方法及在投资决 策中的应用。然后给出一个具体示例进行分析和计算。文章认为般情况下，如果可以用 三个或更少的状态变量给一具体问题建立动态规划模型，而各段指标函数和状态转移方 程又不是太复杂，而要求有更高的精确度时，利用上述方法就可达到目的。并且指出为了扩 大该方法的适用范围，减少其计算量，还有待于进一步探讨。胡祥培等( 2 0 0 4 ) 在动态规 划问题的知识化数学模型生成器研究中针对计算机自动生成动态规划模型这一难题， 研究了动态规划问题及其模型的知识表示以及相应的知识化信息模型和知识化数学模型， 运用积木式建模方法提出了动态规划问题知识化数学模型生成器的结构及其工作原理， 并在微机上实现了一个投资决策问题的建模过程。本项研究为运筹学模型的自动建模开 辟了途径。 2 2 动态规划法在石油开发投资决策中的应用 从目前的资料检索情况来看动态规划法在油气勘探开发生产中的研究成果不多，只 有沈琛( 1 9 9 9 ) 的石油勘探投资动态规划决策模型的探讨。文章基于石油勘探的目的 9 西安石油人学硕士学f i ) ：论文 在于提高石油企业经济效益的观点，建立一个石油勘探投资的动态规划模型，以辅助地 质专家对石油勘探投资做出正确决策。该模型是从石油地质储量价值的研究出发，运用 风险分析和动态规划方法对勘探方案的可行性进行决策。它包括随机动态规划决策、概 率预测和单井经济储量确定3 个互有联系的子模型。1 ) 、随机动态规划子模型：它是决 策模型的主体。由于石油勘探的目的在于增加可靠的经济可采石油地质储量，在模型中 取经过勘探所得到的收益是获得储量价值的增加，停止勘探所得到的收益是勘探投资的 节省。当对一个区域进行了一定程度的勘探后，大致确定可在该区获得石油地质储量， 可根据实际以一定的间隔可获得储量的状态离散化。当己获储量由一种状态转移到另一 种状态，即通过勘探获得的储量价值发生变化时，随之带来一个收益。设已获储量目前 处于状态i ，确定其后n 步( 年) 转移过程的总收益。其收益函数包括油田单位开发成 本、储量的工业价值、单位经营成本、产品商品率、回收年限等。2 ) 、概率预测子模型： 石油勘探是一个多时期的过程，决策者需事前对每期勘探后所获储量的数量大致心里有 数，概率预测子模型可以满足这样的要求。3 ) 、单井经济临界储量确定子模型：从经济 效益角度考虑，每个探区都有每个探井可获探明储量的最低值。如果探井可获储量小于 这个i 临界值，再打探井就是得不偿失，应该在这个临界值之上去选择井位。但该论文没 有用实例对模型进行测算和验证，只是一个理论模型，实际应用中还有许多困难，如储 量的状态转移矩阵目前就很难确定。 王勇等在( 1 9 9 9 ) 动态规划方法在气田管理中的应用一文中应用离散确定型动态 规划模型对五站气m i 程处理能力进行优化分配，充分利用有效资源，减少设备与物资 的无效消耗，科学调整气田管理工作制度。文章把气井工程处理能力分配到五站气田5 口井上看成依次分5 个阶段进行决策，每个阶段初所拥有的可分配井次数是前几个阶段 决策的结果，也是本阶段决策的依据作为状态变量，各阶段的决策变量是对各井分配的 工程处理井次数，由此用离散动态规划方法求解。这是离散型动态规划的简单实际案例、 没有涉及复杂的问题。 综上所述，用动态规划是一种解决投资决策问题的一种比较有效的方法，目前动态 规划法在投资决策中的应用现状大致可分为如下四种情况：一是在各行业中的具体应用， 二是投资决策问题的动态规划模型，三是在投资组合或投资项目选择中的应用，四是算 法研究。其中动态规划解决投资决策的应用研究基本上属于确定性的动态规划，笔者认 为不确定性动态规划要求的数学工具非常复杂，需要有一定的数学基础并且实际中测算 对象的选取和数据的获取有相当大的难度，使其应用研究受到了限制。投资决策模型都 是一种理论研究，目前的领域逐渐向不确定性条件的投资决策问题转移，研究随机型动 态规划模型。动态规划方法还可以应用于在投资项目的选择和投资组合决策。由于动态 规划方法要求一定的数学技巧，在处理问题时无常规可言，在具体操作中要用到许多技 巧，对于一些动态规划模型的求解也是需要研究的领域，尤其是随机型动态规划模型。 总之，动态规划法用动态优化方法更加逼真地模拟了真实世界的决策过程，因此能够更精 1 0 第二章投资决策的动态规划方法综述 确地解决多阶段决策问题，但运用该方法要求决策人员有较好的数学知识基础，这在很大 程度上限制了它的普及。不同的方法只能在一定程度上说明问题，如果要做到科学决策 应针对不同项目的产业背景，具体到特定行业中去，并针对项目投资所处的不同阶段，对相 应方法作适当调整，进而做出判断，而不能一概而论。 目前动态规划法在我国的油气勘探开发投资决策中的研究成果不多，只有沈琛 ( 1 9 9 9 ) 的石油勘探投资动态规划决策模型的探讨，它只是一个理论模型，实际应用 中还有许多困难。目前国内没有应用研究成果，如何解决石油生产经营中的实际问题即 开发投资决策问题同时又使决策方法易于使用和便于操作是笔者在下一章的研究内容。 西安石油大学硕十学位论文 第三章油气开发投资决策模型的设计和检验 动态规划方法就是解决多阶段投资决策问题的一个比较行之有效的方法。油气勘探 开发决策工作大体来说分为勘探和开发两大阶段。勘探阶段的目标是获取储量，以最小 的成本获得最大的储量，是这一阶段工作的目的；开发阶段的目标是获得产量，以最小 的成本获得最大的产量，是这一阶段工作的目的。本章笔者主要研究油气开发阶段的投 资决策问题。在应用动态规划解决油气开发投资决策问题和建立开发投资的动态规划模 型之前首先要了解动态规划的基本概念，最优化原理，动态规划的建模条件和基本方程， 然后对油气开发投资决策问题进行描述得到开发投资的数学模型，再建立开发投资决策 的动态规划模型，最后对模型进行测算和检验。 3 1 动态规划法及其建立模型的条件 动态规划法是解决复杂多阶段决策问题的一种有效的方法，它将问题转化为一系列 比较简单的子问题的最优化方法。它的基本特征是优化过程的多阶段性。在决策时可按 空间( 时间) 或逻辑上的先后顺序划分成若干个阶段，每个阶段是一个简单的子问题只 考虑一个变量的决策问题，在状态变量为已知的情况下，根据一定的指标函数做出一个 最佳选择。根据贝尔曼( r b e l l m a n ) 的最优化原理逐阶段求解，复杂决策问题也就容易 求解。 3 1 1 动态规划的基本概念 动态规划中描述多阶段决策的基本概念有：阶段和阶段变量、状态和状态变量、决 策、决策变量和决策序列、指标函数和目标函数。 ( 1 ) 阶段：一个阶段就是需要做出一个决策的予问题部分，通常阶段是按时问或 空间上先后顺序来划分的，阶段可用阶段变量k 表示； ( 2 ) 状态和状态变量：决策的出发点或者决策时所处的情况称为状态，状态用状态 变量s k 表示。状态变量的取值有一定的集合，它可能是一个离散取值的集合，也可以是 一个连续的区间； ( 3 ) 决策、决策变量和决策序列：决策就是确定系统发展过程的方案，阶段的决策 就是决策者从本阶段状态出发对下阶段的状态做出选择。决策用决策变量u k ( s k ) 表示，同 状态变量一样决策变量的取值也有一定的允许范围。全过程中各阶段决策有序的集合称 为决策序列，也可称为一个策略； ( 4 ) 状态转移方程：系统在k 阶段处于状态s k ，执行决策u k 的结果是系统状态发 生了转移，即由s k 转移到阶段k + l 的状态s k + i ，对于具有无后效性的系统，系统由阶段 k 到阶段k + l 状态的转移方程为s k + l = g k ( s k ，u k ( s k ) ) ，g k ( s k ，u k ( s k ) ) 称为传递函数或转移乘 子； ( 5 ) 指标函数和目标函数：多阶段决策过程中每一阶段决策优劣可以用一个数量指 2 第三章油气开发投资决策模掣的设计和检验 标来衡量，这个指标称为指标函数用d k ( s k ，l i k ) 表示；多阶段决策过程的目标函数的总效 应是由各个阶段的指标函数累积形成的。一般管理决策中最常见的目标函数是各阶段指 标函数之和的形式。 3 1 2 动态规划的建模条件和最优化原理 动态规划同线性规划问题不同，动态规划不存在一种标准的数学形式。可以说动态 规划方法是一种求解问题的手段，对于动态规划方法的使用，有时亦可以认为是一种艺 术，它需要对动态规划问题的一般结构有深入的了解，才能判明何时可以使用这种方法。 动态规划方法是一种处理多阶段决策问题的数学方法。它的特点是先将一个复杂的问题 分解成相互联系的若干个阶段，每一阶段即为一个小问题，然后逐个处理，当每个阶段 的决策确定之后，整个过程的决策也随之确定。 多阶段决策过程的发展是用各阶段的状态的演变来描述的，决策就是对状态的选择， 阶段的决策是决策者从本阶段的状态出发对下一阶段的状态做出选择，这是因为用状态 描述的过程具有无后效性。无后效性也称为马尔可夫性，指系统从某个阶段往后的发展 完全由本阶段所处的状态以及往后的决策所决定，与系统以前的状态和决策无关。也就 是说，当前的状态是过去历史的一个完整的总结，过程的历史只能通过当前状态去影响 它未来的发展。如果所选择的状态变量不具备无后效性，就不能作为状态变量来构造动 态规划模型。 对于具有无后效性的多阶段决策过程，系统由k 阶段的初始状态s k 转移到阶段k + l 的初始状态s k + l 完全由阶段k 的状态s k 和决策u k ( s k ) 所确定，与系统过去的状态s i ，s 2 s k i 及其决策u l ( s 1 ) ，u 2 ( s 2 ) u k - 1 ( sk _ 1 ) 无关。系统状态的这种转移，用数学公式描述为s k + l = g k ( s k ， u k ( s k ) ) ，称为多阶段决策过程的状态转移方程，即状态的转移有一定的规律可循的，状 态具有可传递性。如果状态不具有可传递性也就不能构造动态规划模型。 用来衡量决策效果优劣的某种数量指标称为指标函数，对于不同的问题，指标函数 可以是诸如费用、成本、利润、产量、距离、时间等等。指标函数可分为阶段指标函数 和过程指标函数，阶段指标函数也称为阶段效应用d k ( s k ，u k ) 表示第k 阶段处于s k 状态执 行决策u k ( s k ) 的指标；过程指标函数用v ( s k ，p k n ) 表示在第k 阶段处于s k 状态采用策略 p k n 时后部子过程的指标函数值。f k ( s k ) 表示第k 阶段状态s k 采用最优策略p k 。的后子 过程的最优目标函数值。适用与动态规划求解问题的过程指标函数即目标函数必须具有 关于阶段指标函数的可分离形式，多阶段决策问题常见的目标函数是各阶段指标函数之 和的形式。 综上所述，动态规划建立模型必须具备三个条件：第一、状态演变具有无后效性： 第二、状态具有可传递性( 传递函数是确定的) ；第三、目标函数具有可分离性。只有具 备了这样三个条件的多阶段决策问题才能用动态规划方法求解。 动态规划方法解决多阶段决策问题的最优化的目标是要达到整个过程的总体效果最 优，动态规划方法基于贝尔曼( r b e l l m a n ) 提出的最优化原理，它可表述为“一个过程 13 西安石油大学硕士学能论文 的鼹优策略受肖这样的蛙鹰：即无论讶始状态及初始决策如何