Модель для формирования тарифов в страховом бизнесе на основе сети доверия Байеса
Модель для
формирования тарифов в страховом бизнесе на основе сети доверия Байеса
Страхование в настоящее время является наиболее динамично развивающимся
финансовым институтом экономики. Страховая деятельность является
предпринимательским видом деятельности и направлена на получение прибыли, и,
следовательно, уменьшение рисков является одним из способов увеличения прибыли
предприятия [1,2].
Страховые компании гарантируют страхователям возмещение ущерба в случае
возникновения риска потери имущества, здоровья, жизни и других потерь.
Отличительная особенность страховой деятельности состоит в том, что страховая
компания имеет дело со случайным потоком реализаций обязательств. Страховщик
никогда не может определить наверняка, когда и какой объем средств ему
необходимо будет выплатить страхователям. Наступление обязательства, то есть
наступление страхового события (СС), происходит случайно. Вероятность
наступления СС зависит от ряда факторов и напрямую определяет тариф, т.е.
величину потерь страховой компании в случае наступления СС. Вследствие чего
существенно возрастает необходимость разработки методов оценки рисков,
способствующих выработке обоснованных страховых тарифов.
Страховые тарифы занимают особое место в страховании, поскольку от них
зависит общее поступление страховой премии, а, следовательно, и финансовая
устойчивость страховой организации. Именно поэтому разработка тарифной политики
является очень важной деятельностью страховщика. Развитие международного
сотрудничества и конкуренции, в том числе и в области страхования, основанное
на общей тенденции глобализации экономики и современных информационных
технологиях, также способствует поиску новых подходов и инструментов для
получения нового знания в этой области бизнеса [3].
Согласно договору страхования страховщик берет на себя обязанность
предоставить страхователю при наступлении указанных в договоре страховых
случаев частичную или полную денежную компенсацию ущерба взамен оговоренной и
заранее подлежащей уплате денежной суммы -страхового взноса. Размер выплаты
зависит от тяжести нанесенного страховым событием ущерба. Иначе говоря,
страховщик обязуется осуществить выплаты случайного размера в обмен на
фиксированную премию. Размер выплаты определяется с учётом риска или
вероятности наступления страхового случая. В случае типовых страховых случаев,
например, страхования жизни, вероятность наступления страхового случая
определяется на основании анкеты страхуемого лица. Множество анкет и
результатов выполнения договоров по страхованию образуют массив статистических
данных, на основании которых определяются вероятности наступления страхового
случая (СС) и составляются тарифы, в соответствии с которыми осуществляются
выплаты конкретному лицу. Эти выплаты представляют собой вершину графа,
состоящего из множества случайных событий, находящихся в причинно-следственной
связи.
Сеть напоминает Байесовскую сеть доверия (БСД) [4]. Байесовские сети
доверия - это направленный ациклический граф, обладающий следующими свойствами:
1. Каждая вершина представляет собой событие, описываемое случайной
величиной, которая может иметь несколько состояний;
2. Все вершины, связанные с "родительскими" определяются
таблицей условных вероятностей или функцией условных вероятностей ;
. Для вершин без "родителей" вероятности её состояний
являются безусловными (маргинальными).
Другими словами, в БСД вершины представляют собой случайные переменные, а
дуги - вероятностные зависимости, которые определяются через таблицы условных
вероятностей. Таблица условных вероятностей каждой вершины содержит вероятности
состояний этой вершины при условии состояний её "родителей".
Важное понятие БСД - это условная независимость случайных переменных,
соответствующих вершинам графа. Две переменные A и B являются условно
независимыми при данной третьей вершине C, если при известном значении C,
значение B не увеличивает информативность о значениях A, то есть p ( A | B, C )
= p ( A | C.
Пусть Ai - полная группа несовместных событий, тогда формула Байеса
(формула перерасчета гипотез) и B некоторое событие положительной вероятности
Байесовские сети доверия - Bayesian Belief Network - используются в тех
областях, которые характеризуются наследованной неопределённостью. Эта
неопределённость может возникать вследствие:
· неполного понимания предметной области;
· неполных знаний;
· случайного характера факторов задачи.
Таким образом, байесовские сети доверия (БСД) применяют для моделирования
ситуаций, содержащих неопределённость. Для БСД иногда используется ещё одно
название причинно-следственная сеть, в которых случайные события соединены
причинно-следственными связями. БСД можно представить в виде направленного
ациклического графа, обладающего следующими свойствами:
· каждая вершина представляет собой событие, описываемое
случайной величиной, которая может иметь несколько состояний;
· все вершины, связанные с "родительскими",
определяются таблицей условных вероятностей или функцией условных вероятностей
;
Другими словами, в БСД вершины представляют собой случайные переменные, а
дуги - вероятностные зависимости, которые определяются через таблицы условных
вероятностей. Таблица условных вероятностей каждой вершины содержит вероятности
состояний этой вершины при условии состояний её "родителей".
В качестве основы для построения БСД, рассчитывающей нетто-тариф для
индивидуального договора рискового страхования здоровья, была взята Анкета
застрахованного лица, где прописаны основные параметры, влияющие на вероятность
наступления страхового события. Основными критериями, влияющими на наступление
страхового события, являются: состояние здоровья застрахованного, класс его
профессиональной деятельности, его образ жизни, в том числе такие показатели
как курение, принятие алкоголя, увлечение опасными видами спорта. Кроме того,
на его тарифную ставку влияют такие факторы как время действия покрытия по
договору, а также возраст застрахованного лица.
Все вышеперечисленные критерии легли в основу построения БСД, и
представлены в виде ее вершин. Вершины связаны между собой
причинно-следственными связями.
Сеть доверия (рис. 1), определяющая убыточность договора страхования
содержит нижеперечисленные основные вершины: "Курение", "Опасные
виды спорта", "Работа", "Алкоголь",
"Заболевания", "Возраст", "Количество
застрахованных", "Время действия покрытия" и др.. Каждая
переменная может принимать вероятностное значение от 0 до 1.
Рисунок. 1. Сеть доверия Байеса для расчета нетто-тарифа
Для работы в данной сети необходимо задать безусловные вероятности для
каждой ее маргинальной вершины, а также условные вероятности для каждой
подчиненной вершины, которые выявляются экспертным путем. Безусловные
вероятности зависят от параметров отдельного заключенного договора и содержат
сводные данные по застрахованным лицам, получаемые на основе анкет
застрахованных.
Условные вероятности между связанными вершинами графа определяются
экспертным путем в виде продуктивных правил. Приведем пример. Одним из
факторов, определяющих состояние здоровья застрахованного, а значит и риск
наступления смерти по любой причине, является интенсивность курения. Чтобы
определить вероятность наступления заболевания от интенсивности курения,
необходимо задать интенсивность курения в процентах (где 0% - "не
курит", 100% - "курит 20 и более сигарет в день"), а затем
выявить вероятность заболевания, основываясь на условных вероятностях.
В зависимости от интенсивности курения застрахованного рассчитывается
вероятность заболевания по причине курения, которая влияет на вероятность
наступления страховых случаев, а, следовательно, и на убыточность по договору в
целом.
Структура сети доверия Байеса, система из безусловных и условных
вероятностей образована на основе базы знаний экспертной системы. Сеть доверия
Байеса для экспертной системы диагностики убыточности договора страхования
может быть реализована в системе Netica
[5] (рис. 2).
Стрелками показываем, какая вершина сети является родительской, а какая
подчиненной (используя значок стрелки, находящийся на панели инструментов).
Далее задаются таблицы, содержащие значения условных вероятностей для
подчиненных узлов.
Рисунок 2. Реализация БСД в системе Netica для расчета нетто-тарифа
байесовский сеть доверие страхование
В зависимости от параметров заключаемого договора страхования и данных
анкеты застрахованного, договор может иметь различные нетто-тарифы. Так,
например, если заключен договор со временем действия покрытия 24 часа в сутки,
интенсивность курения застрахованного 35%, интенсивность принятия алкоголя 73%,
застрахованное лицо занимается спортом, то нетто-тариф для расчета взноса по
договору будет равен 0,0003457.
Модель для расчёта нетто-тарифа на основе байесовской сети доверия и
реализованная в программном комплексе Netica, была применена в страховой компанией "Альянс
Жизнь" для подготовки предложений по реальным договорам страхования. На
текущий момент нет разработок, которые применяют байесовские сети доверия в
страховом бизнесе на российском рынке. Проверки модели, описанной в данной
работе, подтверждают ее адекватность и возможность ее практического
использования при проведении оценки рисков в страховых компаниях.
Список
используемых источников
. Мак Томас Математика рискового страхования / Пер. с
нем. - М.: ЗАО "Олимп-Бизнес", 2005. - 432с.
. Слепухина Ю.Э. Финансовая устойчивость страховых
организаций: теория, модели и методы управления рисками. - Екатеринбург: УГЭУ,
2006. - 207с
. Богомолов А.И., Невежин В.П. Стандартизация и
интеграция математических моделей экономических систем как составная часть
индустрии знаний, БІЗНЕСІНФОРМ № 4 ’2013
4. David Heckerman, A Tutorial on Learning with
Bayesian Networks. In Learning in Graphical Models, M. Jordan, ed. MIT Press, Cambridge, MA, 1999