P50、P80、P90 是什麼意思?預算該採用哪一個
P50、P80、P90 分別代表 50%、80%、90% 的模擬結果不超過的值。以營建專案範例(單位:千美元)來說,總成本的 P50 是 2,776,P80 是 2,879,P90 是 2,937。所以 P80 預算每 5 次結果會有 1 次超出,P90 預算每 10 次有 1 次。
這裡以 P80 編列預算,就是在基準估算 2,620 之上加 259 的應變準備金。該採用哪個水準,要看願意接受多常超支;而且每往上一級,每多一個百分點的信心水準就更貴。要取總成本的百分位數,不是各部分百分位數的加總:6 個成本項目的 P80 加總為 2,843,但這 6 個項目加總(尚未計入風險事件)的 P80 是 2,756。
P50、P80 與 P90 的意義
蒙地卡羅模擬會把模型重算數千次,每次從不確定輸入的範圍抽取隨機值,並記錄每次的結果。本頁的範例是營建專案:6 個成本項目,各是從最小、最可能到最大的 PERT 分配,另有 4 個可能發生也可能不發生的風險事件,共模擬 5,000 次。
把 5,000 筆總成本由低到高排序。P80 就是第 80 百分位數,也就是排在 80% 位置的值:80% 的結果不高於它,20% 高於它。所以 P80 每 5 次結果有 1 次超出,P90 每 10 次有 1 次,P50 是中位數,把結果對半分開。兩個相鄰結果之間以直線內插,定義與 Excel 的 PERCENTILE.INC 相同。
| 水準 | 總成本 | 不高於的結果 | 高於的結果 |
|---|---|---|---|
| P10 | 2,644 | 10.0% | 90.0% |
| P50 | 2,776 | 50.0% | 50.0% |
| P80 | 2,879 | 80.0% | 20.0% |
| P90 | 2,937 | 90.0% | 10.0% |
這次執行的 5,000 次結果中,正好有 1,000 次(20.0%)成本高於 P80 的 2,879。
P80 常稱為 80% 的信心水準。它描述的是模型,不是未來:是輸入的範圍與風險所能產生的結果中的 80%。漏掉某項風險,或範圍抓得太窄,每個百分位數都會偏樂觀。它也不是統計上的信賴區間:它說的是結果落在哪裡,不是某個數字估得多準。
注意方向。本頁和 xellstorm 的 P90 是 90% 的結果不超過的值,以成本來說就是偏高的一端。油氣儲量估算的慣例相反,P90 是有 90% 機率超過的量。比較數字前,先確認報告採用哪一種。
從 S 曲線讀取百分位數
S 曲線也叫累積機率曲線,把每個值對應到不高於它的結果所占的比例。要讀某個百分位數,從該百分比橫向走到曲線,再往下讀值:從 80% 橫向走,得到 P80,也就是 2,879。反過來讀,就從某個值往上到曲線再橫向讀出:這是不高於該值的機率。基準估算(各項最可能成本之和)是 2,620;它在曲線上只對應到 5.8%,約為 P6,有 94.2% 的結果成本更高。
在 xellstorm 的 Results 步驟,滑鼠移到 S 曲線上(手機上用點選)就會顯示不高於游標所指值的機率。百分位數表列出 P1、P5、P10、P25、P50、P75、P80、P90、P95 與 P99,頂端的關鍵數字顯示 P90;越高越好時顯示 P10:可在「Good when」設定,或由「gap < 0.4」這類目標或 Profit 這類名稱判定。
表中的 P80 那一列就是本頁的 P80。關鍵數字下方的機率欄位回答反過來的問題:選 <=、輸入預算,就會顯示不超過該預算的機率。Excel 結果檔的 Trials 工作表列出每次試驗,對輸出所在的欄用 =PERCENTILE.INC,就能得到任何其他水準。
離散程度:P90 − P10 與 P90 − P50
兩個百分位數之間的距離,用結果本身的單位衡量不確定程度。P10 到 P90 涵蓋中間 80% 的結果:營建專案是從 2,644 到 2,937,寬度 293,約為 P50 的 10.5%。這就是上方 S 曲線的陰影帶。
兩半不一定相等。P90 − P50,也就是十次中有一次的不利結果超出中位數多少,這裡是 161;P50 − P10 是 131。成本超支的幅度可以大於節省的幅度,所以上半段較長,以 P50 為中心的對稱 ± 範圍描述不了。
P50、P80 或 P90 的應變準備金
應變準備金是加在基準估算上、用來達到所選百分位數的金額:應變準備金 = 所選百分位數 − 基準估算。以營建專案為例,基準估算為 2,620:
| 預算採用 | 預算 | 應變準備金 | 成本更高的結果 |
|---|---|---|---|
| P50 | 2,776 | 156 | 50.0% |
| P80 | 2,879 | 259 | 20.0% |
| P90 | 2,937 | 317 | 10.0% |
P80 應變準備金 259,相當於基準估算的 9.9%。這個比例是此專案的範圍與風險的結果,不是通則:範圍更寬或風險更大的專案需要更多,固定百分比反映不出這一點。同樣的讀法也適用於時間:這個專案的 P80 完工時間是第 60.7 週(見時程風險分析);也適用於風險登記冊,準備金就是總損失本身的百分位數。
預算該採用哪個水準
沒有哪個百分位數適用於所有預算:選哪一個,就是決定願意接受多常超支。P50 預算有一半的結果會超出,P80 預算每 5 次有 1 次,P90 預算每 10 次有 1 次。選擇時要權衡幾點:
- 每往上一級,每個百分點就更貴。營建專案從 P50 提高到 P80,增加 103(單位:千美元),每個百分點 3.4;從 P80 到 P90 增加 58,每點 5.8;從 P90 到 P95 增加 47,每點 9.3。越靠近最差的結果,數量越稀疏,所以每多一個百分點的信心水準,都得延伸得更遠。
- 超支的代價,要和留住資金的成本相比。超支若要重新送審,或損失無法挽回的利潤,較高的水準可能划算;超支容易吸收的話,較低的水準能把資金釋出作其他用途。
- 要持有多少份預算。獨立專案多了,超支和節省會部分抵銷,合併後的成本趨近平均值的總和,不是 P50 的總和。成本像這裡一樣右偏時,平均值(2,785)高於中位數(2,776),所以全以 P50 編列預算,平均而言會不足。
- 應變準備金放在哪一層。設在總額上,不要逐項設:把各項的 P80 相加,各項目會編列過多,卻還是漏掉風險事件,下一節會說明。
- 範圍抓得準不準。每個百分位數的可信程度,取決於輸入模型的範圍與風險。
百分位數不能相加
很容易想用各部分湊出 P80 預算:取每個成本項目的 P80 再相加。這樣得到的數字不是任何東西的 P80。下表是營建專案的 6 個成本項目,列出各項目的百分位數,以及它們總和的百分位數(都取自同樣的 5,000 次試驗):
| 水準 | 各項目百分位數相加 | 各項目總和的百分位數 | 差異 |
|---|---|---|---|
| P10 | 2,477 | 2,596 | −119 |
| P50 | 2,675 | 2,687 | −12 |
| P80 | 2,843 | 2,756 | +87 |
| P90 | 2,931 | 2,791 | +140 |
| 平均值 | 2,692 | 2,692 | 0 |
各項目的 P80 加總為 2,843,比總和的 P80(2,756)高出 87。各項目的總和只有 2.9% 的結果超過 2,843,所以這個數字大約是總和的 P97,不是 P80。把 P50 相加則偏低,2,675 對 2,687;相加的 P10 是 2,477,比 5,000 筆模擬總和中的每一筆都低。只有平均值能相加:兩種算法都是 2,692。
以 P80 來說,原因是各項目獨立變動。把 P80 相加,等於替每個項目同時落在各自的 P80 編列預算,但 6 個獨立項目全部同時達到或高於各自 P80 的機率是 0.2⁶,也就是 15,625 分之 1。通常偏高的項目會和接近或低於中間值的其他項目互相抵銷,最差情況公差堆疊之所以這麼保守,也是同樣的道理。P50 相加偏低則是另一個原因:每個項目的範圍往最可能成本之上延伸得比往下更遠,這類偏態項目總和的中位數,往往高於各項目中位數的總和,更接近平均值。只有各部分同步連動(一項落在其 P80,其他項也同時落在各自的 P80),百分位數才一定能相加。
風險事件讓差距更大。專案總額另有 4 個風險事件,把各項目的 P80 相加會漏掉它們:2,843 比總額的 P80(2,879)低 36,只相當於總額的 P71。把各風險自己的百分位數相加也補不回來:「地質條件」在 25% 的結果中發生,發生時成本為 150,它的 P50 是 0,P80 則是完整的 150:相加的 P50 當它從不發生,相加的 P80 當它必定發生。總額的百分位數要從模擬讀取。投資組合也一樣:幾個專案合併後的 P80,不等於各自 P80 的總和。
常見問題
P80 是什麼意思?
P80 是 80% 的模擬結果不超過的值,所以每 5 次結果有 1 次超出。以營建專案範例來說,在模型的假設下,2,879(單位:千美元)的 P80 預算在 80% 的結果中夠用,其餘 20% 則不夠。
P50 與平均值一樣嗎?
P50 不是平均值,而是中位數:一半的結果低於它,一半高於它。平均值(mean)是所有結果加總後除以次數,所以一批成本偏高的結果會把它拉高。營建專案範例的平均總成本是 2,785,高於 P50 的 2,776(單位:千美元)。各部分的平均值加總等於總額的平均值,百分位數則不然。
P90 一定代表偏高的值嗎?
只有在本頁和 xellstorm 採用的慣例下,P90 才是偏高的值,也就是 90% 的結果不超過它。油氣儲量估算的慣例相反:P90 是有 90% 機率超過的量,也就是偏低的估計。而越高越好時(例如營收),保守的數字是 P10;xellstorm 在越高越好時會以 P10 取代 P90 顯示,這個方向由「< 0.4」這類目標或 Profit 這類名稱自動判定。
P90 需要多少次試驗?
對多數成本和時程結果而言,要有相同的精確度,P90 需要的試驗次數比 P50 多,因為落在它附近的結果比較少。以營建專案範例的 5,000 次試驗來看,不依賴分配假設的 95% 區間(從排序後的第 4,458 個到第 4,542 個),顯示無限次試驗所得的 P90 會落在 2,931 與 2,947 之間:約 ±8,P80 為 ±5,P50 為 ±4(單位:千美元)。和 P80、P90 之間的 58 相比,這很小,所以這些試驗足以分出各個水準。這個區間假設各次抽樣彼此獨立;xellstorm 預設的拉丁超立方抽樣讓抽樣更均勻,精確度通常至少一樣好。
可以把工作包或專案的 P80 相加嗎?
工作包或專案的 P80 不能直接相加:百分位數不能相加。以營建專案範例來說,6 個成本項目的 P80 加總為 2,843(單位:千美元),但它們總和的 P80 是 2,756;它們的總和只有 2.9% 的結果超過加總出來的數字。要把各部分一起模擬,再讀總額的 P80;只有平均值能相加。
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