Risikovurdering og Beslutningsstøtte: UNITE- DSS modellen for transportprojektvurdering Lektor, PhD Kim Bang Salling Danmarks Tekniske Universitet Institut for Transport IDA RISK Seminar Onsdag d. 7. maj 2014
UNITE projektet (2009-2014) WP1: Projektdata Bias/unøjagtigheder i cost og prognosedata WP2: Den organisatoriske kontekst af modeller Kvalitative interviews WP3: Cost estimation og statistiske analyser: det Successive Princip WP4: Transportmodeller og usikkerheder relateret til output WP5: Beslutningsstøtte og evaluering: feasibility risk assessment 2
Point of Departure: Data fra WP1 (og andre) Author(s) Projects opened Area Sample Mean Std. dev. Mackinder & Evans (1981) 1970s United Kingdom Road: 44-7% N/A National Audit Office (1988) 1980s United Kingdom Road: 128 +8% 43 Pickrell (1990) 1980s United States Rail: 9-65% 17 Fouracre et al. (1990) 1980s Developing countries Rail: 9-44% 26 Flyvbjerg et al. (2005) 1970s-1990s Global Department of Transportation (2007) Department of Transportation (2008) Road: 183 Rail: 27 +10% -40% 1990s United States Rail: 19-37% 31 2000s United States Rail: 18-16% 59 Bain (2009) N/A Global Toll: 104-23% 26 Button et al. (2010) 1970s-2000s United States Rail: 44-21% 58 44 52 Parthasarathi & Levinson (2010) 1960s-2000s Minnesota Road: 108 +6% 41 Highways Agency (2011) 2000s United Kingdom Road: 62 +3 21 Welde and Odeck (2011) 2000s Norway Nicolaisen (2012) 1970s-2010s Scandinavia + United Kingdom Toll: 25 Road: 25 Road: 146 Rail: 31-3% +19% +11% -18% 22 21 35 33
Outline og Output for de næste 20 minutter 4
Hvordan evaluerer vi transportprojekter? Eksisterende guidelines og manualer: Danmark, Sverige, Norge, UK, EU,... Sektororienteret (Transport for sig selv) VVM analyse danner grundlag for det videre forløb Samfundsøkonomiske analyser vha. Cost-Benefit analyser (CBA) Producerer som udgangspunkt punktestimater såsom Nettonutidsværdier (NPV), Benefit cost rater (BCR) Effekter der er svært kvantificérbare udelades fra analysen Predict and Provide regime??? 5
Motivation: den manglende behandling af usikkerheder i beslutningsgrundlaget Manuallen for samfundsøkonomisk analyse er nu mere end 10 år gammel Har været tænkt under revision de seneste 5 år Behandler ikke usikkerheder/unøjagtigheder Behandler ikke strategiske og/eller andre ikke kvantificérbare effekter 6
Case Studium: HH-Forbindelsen (2010) Linieføringer samt alternativer til vurdering Alternativ 1 Alternativ 2 Alternativ 3 & 4 HH-Forbindelse (Alternativer) Beskrivelse (Linieføring og trafiktype) Cost (mill. DKK) Længde Alternativ 1 Tunnel for jernbane (2 spor) kun persontrafik 7.700 5 km Alternativ 2 Tunnel for jernbane (1 spor) kun godstransport 5.500 6 km Alternativ 3 Vej- og jernbanebro (2x2 vejbaner & 2 spor) 11.500 6 km Alternativ 4 Vejbro (2x2 vejbaner) 6.000 6 km 7
8
UNITE DSS framework: Opstart 9
The UNITE-DSS: Deterministisk beregning Deterministisk beregninger er baseret på: Conventionel CBA igennem diverse manualler (f.eks. TRM 2003) Såkaldte Uplifts for anlægsomkostninger (baseret på Flyvbjerg & COWI 2004) MCDA for ikke-monetære effekter (baseret på REMBRANDT og SMARTER) 10
Modul 1: Cost-Benefit Analyse HH-Forbindelsen Cost (million DKK) BCR NPV (million DKK) Alternativ 1 7.700 1,50 5.530 Alternativ 2 5.500 0,16-6.640 Alternativ 3 11.500 2,71 28.240 Alternativ 4 6.000 3,08 17.860 Anlægsomkostningerne er den altoverskyggende negative konsekvens Brugergevinster ikke så underligt den største positive konsekvens, bestående af Tidsgevinster, kørselsomkostninger og brugerbetaling Er baseret på prognosefremskrivninger 11
Modul 2: Optimism Bias & uplifts Udledning af uplifts er dybt afhængige af store mængder af data (såsom WP1) Flyvbjerg & COWI (2004) udledte følgende data Den teoretiske forankring er baseret på såkaldt Reference Class Forecasting Source: Flyvbjerg and COWI (2004) 12
Ny anlægsbudgettering 10% 20% 13 30%
Resultater modul 2: Optimism Bias Uplifts HH-Forbindelsen Cost (uplifted) (million DKK) BCR (orig.) BCR (uplifts): 20% chance Alternativ 1 12.090 1,50 0,97 Alternativ 2 8.640 0,16 0,10 Alternativ 3 15.180 2,71 1,75 Alternativ 4 7.920 3,08 1,98 BCR raterne mindskes, men relativt er der ikke sket nogle ændringer og det er stadig punktestimater Kan ses som en avanceret følsomhedsanalyse 14
Modul 3: Ikke Kvantificérbare effekter Som tidligere forklaret opfanges ikke alle effekter i en CBA Dynamiske effekter såsom: Agglomeration Produktivitet Arbejdsmarked Strategiske effekter såsom: Tilgængelighed Netværkseffekter Bæredygtig udvikling Regional udvikling Økonomisk udvikling Landskap. 15
UNITE-DSS modellen: MCDA 16
Module 3: Model steps Methodology Modelling steps within UNITE-DSS: Module 3 Workshops etc. Pair wise comparisons SMARTER Sensitivity analysis 1. Introduction to the concepts and techniques of the DC 2. Identification of relevant criteria/ impacts to include 3. Scoring of alternatives within each impact/criterion 4. Weighting of criteria 5. Validation of the results Output List of alternatives and criteria Scores for alternatives under each criterion Final relative scores and rank order of the alternatives Sensitivity intervals, validity of the final ranking, assessment protocol 17
Weighted REMBRANDT-score Resultat af Modul 3: MCDA Fixed Link between Elsinore and Helsingborg Robusthed Socio-economic mht. rentabilitet Robustness Påvirkning Impact on af Towns Helsingør and og land Helsingborg use by Netværk Network og and tilgængelighed accessibility Påvirkning Impact on af the vandmiljøet Water flow and environment Regionaløkonomisk economic udvikling developement Alt 1 Alt 2 Alt 3 Alt 4 18
Behandling af usikkerheder Parvise sammenligner er subjektive Præferencer fra stakeholders Konsensussøgende metode Vægtning af kriterier Prioritering af de fem kriterier til vurdering Konsenssøgende metode Undersøgelse af hvorvidt der kan implementeres fordelinger i stedet for prioritering af kriterier ikke konsensus 19
The UNITE-DSS: Stokastiske beregninger De stokastiske beregninger er baseret på: Reference Class Forecasting med direkte link til UPD database Fastlæggelse af fordelinger: data fitting Monte Carlo simulering og kvantitativ risiko analyse Kan tildeles både unøjagtigheder ved prognos, cost eller ikke-kvantificerbare effekter 20
UPD Database:
Connection from UPD to UNITE-DSS 22
UNITE Projekt Databasen (UPD): Cost Konvention som gennemgået i WP1: U X actual X X forecasted forecasted 100 Underestimation af costs 23
UNITE Projekt Databasen (UPD): Prognose Konvention som gennemgået i WP1: U X actual X X forecasted forecasted 100 Overestimation af efterspørgsel 24
Resultat modul 4: Monte Carlo simulering 25
Sammenligning af resultater: Beslutning? HH- Forbindelsen (alternativer) Beskrivelse (Konstruktion) CBA ( ): ikke rentable Uplift ( ): ikke rentable MCDA FRA ( ): ikke rentable Alternativ A1 Tunnel for jernbane (2 spor) kun persontrafik 3 (3) 4 12% Alternativ A2 Tunnel for jernbane (1 spor) kun godstransport (4) (4) 3 0% Alternativ A3 Vej- og jernbanebro (2x2 vejbaner & 2 spor) 2 2 1 81% Alternativ A4 Vejbro (2x2 vejbaner) 1 1 2 100% 26
Konklusion Det er muligt at opnå intervalresultater vha. Feasibility risk assessment udfra historiske unøjagtigheder UNITE-DSS modellen til infrastrukturvurdering er opbygget igennem en modulstruktur som kan til- og fravælges efter behov Sammenknytningen af evalueringsmodel og database muliggør en inclusion af risiko- og usikkerhedsanalyser Det er uden tvivl nødvendigt at inkludere usikkerheder i beslutningsgrundlaget for at kunne give den bedste og mest informative beslutningsstøtte 27
Perspektiv: Usikkerheder i CBA Statens Vegvesen i Norge initierede i 2006 at alle store vejprojekter skal gennemgå både en ex-ante såvel som ex-post CBA til belysning af usikkerheder heri Da CBA udføres ex-ante er det meget lidt viden omkring: (i) hvorvidt forudsigelserne er korrekte (ii) om projektet overholdet dets målsætninger og, (iii) hvorvidt beslutningstagerne blev præsenteret de nødvendige informationer ex ante. CBA og planlægnings- processen 28
Project Project type Project objective Rv.23 Oslofjordforbindelsen Strait crossing; sub sea tunnel Reduce user costs, accidents and improve local environment E18 Rannekleiv - Temse Trunk road ; bypass Reduce user costs, accidents and improve local environment Rv.714 Hitra - Frøya Strait crossing; sub sea tunnel Reduce user costs, regional effects Portefølje E18 Teigeland - Håland Trunk road, mainly tunnel Reduce user costs, reduce risk of avalanche/land slide Rv.62 Øksendalstunnelen Trunk road, mainly tunnel Reduce risk of avalanche/land slide, reduce user costs E8 Nordkjosbotn - Laksvatnbukt Trunk road Reduce accidents, improve local environment and reduce user costs E18 Gutu - Helland - Kopstad Trunk road; bypass Reduce accidents, reduce user costs and improve local environment E39 Kleivedammen - Andenes Trunk road Reduce user costs, reduce accidents E134 Hegstad - Damåsen Trunk road; bypass Reduce user costs, reduce accidents and improve local environment Rv.616 Kolset - Klubben Strait crossing; sub sea tunnel Reduce user costs 29 Rv.580 Hop- Midttun Trunk road within city; bypass Reduce user costs, improve local environment E6: Akershus grense - Patterød Trunk road Reduce user costs, accident E18 Ørje - Eidsberg Trunk road Reduce user costs, accidents Rv35 Grualia - Kneppe Trunk road, "new link" Improve acessability to Gardermoen ariport, regional development E6 Halmstad - Patterød Trunk road Reduce user costs and accidents E18 Brokelandsheia - Vinterkjær Trunk road; bypass Reduce accidents, user costs, improve local environment E39 Svegatjørn - Moberg Trunk Road; bypass Reduce user costs, accidents and improve local environment, improve situation for cyclists E18 Sekkelsten- Krosby Trunk Road; bypass Reduce user costs, accidents, improve local environment E6 Ny Svinesundforbindelse Trunk Road Reduce accidents, reduce user costs especially for goods transport E6 Skjerdingstad - Jaktøyen Trunk Road; bypass Reduce accidents, improve local environment, and reduce user costs Rv. 4 Reinsvoll - Hunndalen Trunk road, bypass Reduce user costs, reduce accidents Fv. 43 Aunevik - Bukkesteinen Trunk road Recude user costs, reduce accidents, reduce risk of land slide, regional effects
Resultater: Variation imellem ex-ante og ex-post CBA Benefits Total costs NPV (mill NOK) BC- ratio Project name Deviation Deviation Ex ante Ex post Deviation Ex ante Ex post Rv 23 Oslofjordforbindelsen 4 % 14 % 4563 4565 0 % 5,0 5,4 Ev 18 Rannekleiv - Temse 22 % 23 % 409 498 22 % 1,2 1,1 Rv 714 Hitra - Frøya 96 % -38 % -242 156 165 % -0,9 0,9 Ev 134 Teigeland - Håland 60 % 4 % -445-418 6 % -0,8-0,7 Rv 62 Øksendalstunnellen 5 % 3 % 57 67 18 % 0,2 0,2 E8 Norkjosbotn-Laksvatnbukt -13 % 24 % -81-219 -168 % -0,2-0,4 E18 Gutu-Helland-Kopstad 231 % -3 % -4066-2022 50 % -1,0-0,5 E39 Kleivedammen-Andenes 54 % -3 % -144-76 47 % -0,5-0,3 E134 Hegstad - Damåsen En tendens til underestimering 26 % -2 % af cost 303(13 ud 473 af 22) 56 MEN % samtidig 0,9 1,4 Rv.616 Kolset - Klubben også en underestimering 861 % 33 af prognosen % -355 (20 ud -428af 22) -21 % -0,9-0,8 Rv.580 Hop- Midttun -11 % 14 % 340 203-40 % 1,0 0,5 E18 Ørje- Eidsberg Hovedtendensen grense 51 i % NORGE -14 er % dog at: 60 311 419 % 0,4 2,0 E6 Akershus grense- 17 Patterød ud af 22 projekter 18 % rent faktisk 7 % producerer 27 72 højere 163 NPV % ex-post 0,2 0,4 Rv. 35 Lunner - Gardermoen 3 % 17 % 395 285-28 % 0,5 0,3 E6 Halmstad - Patterød 140 % Optimism -1 % Bias..? 95 768 708 % 0,4 3,3 E18 Brokelandsheia - Vinterkjær 23 % -12 % 184 450 145 % 0,3 0,8 E39 Svegatjørn - Moberg 52 % -13 % -90 62 169 % -0,3-0,2 E18 Sekkelsten- Krosby 52 % 12 % 165 502 204 % 0,3 0,7 E6 Ny Svinesundforbindelse 14 % 5 % 811 1011 25 % 0,8 0,9 E6 Skjerdingstad - Jaktøyen 37 % -8 % -418-186 56 % -0,5-0,2 Rv. 4 Reinsvoll - Hunndalen 66 % 47 % 149 315 111 % 0,7 1,1 30 Fv. 43 Aunevik - Bukkesteinen 26 % 62 % -41-118 -189 % -0,2-0,4
Tak for opmærksomheden og invitationen! http://www.unite.transport.dtu.dk/english Affiliation: Lektor, PhD Studieleder Kim Bang Salling DTU Transport kbs@transport.dtu.dk 31
Decision Conference (DC) and SIMSIGHT 32
Results from DC and RSF 33