■ 盧虹林 張雪晴

西南石油大學土木工程與測繪學院 成都 610500

0 引言

政府和社會資本合作（Public-Private Partnerships ,PPP）模式是指政府為提高基礎設施、公共產(chǎn)品或服務的供給數(shù)量、質量和效率，但迫于財政壓力而與社會資本基于合同建立的一種合作關系[1]。其利用私營部門的專長和資本，可以將基礎設施或服務的財政赤字降到最低[2]。在基礎設施項目、公共產(chǎn)品或服務的需求不斷增加并推廣深化供給側結構性改革、轉變政府職能的環(huán)境下，PPP模式的應用是順勢而為的。在PPP項目中，項目建成開始運營到移交這個階段稱為運營期，這個階段被稱為PPP 項目的核心內容，也是檢驗項目采用PPP 模式是否成功的重要階段[3]。從全球范圍來看，PPP 模式在我國的起步還是相對較晚，且PPP 項目的運營期一般較長，因此大多數(shù)項目還處于運營期內，在這期間，各種不確定擾動對PPP 項目成功移交造成直接的影響[4]。于政府而言，只有當按照合同約定接收到一個完整高效的項目，PPP 模式的應用才算成功[5]。于社會資本而言，即在移交階段，基礎設施或服務的價值能有所保證[6]。于項目系統(tǒng)自身而言，則強調項目發(fā)展的可持續(xù)性，即更應該重視項目遇到擾動后的恢復[7]。而PPP 項目作為一個復雜的、長期的、參與方眾多且利益追求有差異的系統(tǒng)，在運營期內會面臨諸多影響，因此在此階段對項目進行分析顯得十分重要?，F(xiàn)有關于PPP 項目在運營期順利實施的研究主要集中在PPP 項目關鍵成功因素、項目失敗關鍵因素、風險因素、風險分配、風險評估等方面，缺乏對項目受到擾動后恢復能力的研究，缺乏對PPP 項目可持續(xù)性發(fā)展的關注[8]。對于PPP 項目而言，可持續(xù)性應是在項目運營過程中需要關注的重要概念[9]。為了解PPP項目系統(tǒng)應對內外部擾動的能力，以及所處的狀態(tài)，本研究將PPP 項目的運作抽象為一個系統(tǒng)的運作，同時引入“韌性”概念，從系統(tǒng)的角度和本質出發(fā)，研究PPP項目系統(tǒng)在運營期內面對外界一系列擾動后，系統(tǒng)抵御、吸收擾動，并通過一系列的學習，在可接受的時間、成本，以及保證系統(tǒng)的質量、安全符合移交規(guī)定的情況下，系統(tǒng)恢復至正常水平的能力。本文通過分析PPP 項目運營期內的系統(tǒng)韌性影響因素，隨之建立系統(tǒng)韌性評價模型，以期助力PPP 項目成功移交，并為以后眾多的PPP 項目實施提供借鑒，為PPP 項目的可持續(xù)發(fā)展貢獻一定的力量。

1 系統(tǒng)韌性

“韌性（resilience）”代表系統(tǒng)的一種固有屬性和能力，加拿大生態(tài)學家Holling最早將此理論應用到生態(tài)學領域，指生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的特質[10]。1990年左右，學者們意識到韌性理念對于系統(tǒng)的重要性，隨著時代的演進，關于韌性的研究從單一的自然生態(tài)學延伸到人類生態(tài)學[11]。隨后，漸漸擴展到了城市、供應鏈、可再生能源傳遞、工程等系統(tǒng)領域[12]。關于韌性概念的研究也在多個領域漸漸被重點發(fā)掘。與非工程系統(tǒng)相比，韌性在工程系統(tǒng)內的研究占比不大[13]。工程系統(tǒng)內韌性的相關研究主要是基于特定環(huán)境下系統(tǒng)韌性的評價[14]。由于各個學科、領域和方向等的不同使得研究者們對韌性概念的界定有所差異，導致其與其他一些概念在性質上模糊不清。如脆弱性、適應能力、響應能力、敏感性、可恢復性等[15]。針對這種現(xiàn)象，Gallopin 在從社會系統(tǒng)的角度分析脆弱性、適應能力和韌性之間的關系時認為，脆弱性是敏感性和響應能力的函數(shù)，脆弱性和恢復能力是韌性框架的組成部分[16]。Smit 等提出適應能力是韌性的組成部分[17]。Pettersen等提出可靠性屬于系統(tǒng)韌性范疇[18]。Byeng D.Youn認為在系統(tǒng)中，脆弱性表示一個被動狀態(tài)，而韌性則表示一種主動狀態(tài)[13]。結合文獻[14,19-20]以及聯(lián)合國減災署（UNISDR）[21]中對韌性的解釋，本文定義韌性為系統(tǒng)在可接受的退化參數(shù)范圍內承受重大破壞，并在可接受的時間、成本內恢復正常狀態(tài)的能力。因此不僅要注重系統(tǒng)受到擾動之后的狀態(tài)，還要考慮其在受到擾動之后，在一定的期限和代價內能否恢復正常的能力，是一種過程導向。系統(tǒng)的韌性越強，說明其在受到外界擾動后，在可接受退化參數(shù)范圍內恢復至正常水平的能力越強，反之越弱。對項目運作各方來說，可以根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)，從自身出發(fā)，對癥下藥，針對性地為所存在的不足制定對策與方案，以此來保證項目能根據(jù)合同約定正常移交，提高PPP項目移交的成功率。

韌性是系統(tǒng)本身所存在的一種避免潛在損失的內在能力和自適應反應，其存在與外界發(fā)不發(fā)生擾動并無直接聯(lián)系。一個韌性系統(tǒng)具有3 個方面的特點，即預防不良后果、盡量減少不利后果和迅速從不利后果中恢復[15,20]。“韌性”思維標志著可持續(xù)性發(fā)展，強調系統(tǒng)格局的完整性和系統(tǒng)運行的可持續(xù)性[22]。在工程項目領域，Seyedmohsen Hosseini 提出，在基礎設施系統(tǒng)遭遇不確定擾動時，人們以前總是在關注保護和預防，但其實更應該關注這些基礎設施是否有能力承受破壞，并從破壞中恢復過來，從而引發(fā)其形成復原力建設戰(zhàn)略思維，就此提出了量化系統(tǒng)韌性的框架[23]。陳群等利用貝葉斯網(wǎng)絡建立了影響地鐵工程系統(tǒng)韌性的模型，量化了系統(tǒng)韌性值，總結出提高系統(tǒng)韌性的途徑，并強調恢復能力和可靠能力一起作用于韌性[12]。

結合已有關于韌性理論的應用[24]，本研究簡化的系統(tǒng)韌性概念框架如圖1所示。圖中，θ(t)表示系統(tǒng)性能，θ(t1)為系統(tǒng)的初始狀態(tài)，[0-t1]為系統(tǒng)正常運行階段，即可靠階段，t1時刻系統(tǒng)受到擾動，系統(tǒng)性能退化至θ(t2)，即[t1-t2]為系統(tǒng)脆弱階段，t2時刻系統(tǒng)性能開始恢復，在t3時刻系統(tǒng)恢復到新的狀態(tài)，即[t2-t3]為系統(tǒng)恢復階段，由圖可知，系統(tǒng)恢復后的新狀態(tài)有3 種可能，性能可能優(yōu)于、等于或低于初始狀態(tài)。系統(tǒng)韌性主要考慮兩方面的內容，分別是可靠能力和恢復能力。

2 PPP項目運營期內韌性影響因素識別

通過前面關于系統(tǒng)韌性的介紹，要對PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性進行分析和評價，首先從可靠能力和恢復能力兩個方面確定影響PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性的因素。PPP 項目在運營期內要注重對項目的運營情況、維護情況等進行全面細致的檢查，以確保項目在移交后仍然能良好得運營。同時還需明確，項目的運營狀況及其在運營期間是否良好維護將分別影響資產(chǎn)評估結果和性能測試[5]。截至2019年末，我國有6330 個PPP 項目處于執(zhí)行階段，占管理庫項目的67%，其中有約4000 個項目已進入運營期，但真正成功運營并移交的項目還很少[25]。另外關于PPP項目系統(tǒng)韌性的研究也并未深入展開。在系統(tǒng)可靠能力方面，本研究以下面幾種類型的文獻為出發(fā)點，分別是：（1）立足于案例的PPP 項目全生命周期主要風險因素研究[26-31]；（2）立足于案例的PPP 項目關鍵成功因素研究[5,32-33]；（3）立足于案例的PPP 項目失敗關鍵影響因素研究[34-37]；（4）PPP 項目提前終止[38-40]；（5）PPP 項目殘值風險[6,41-42]。首先識別出影響PPP 項目在運營期內成功運作的因素，以此發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能會存在的一些問題，然后在項目系統(tǒng)自身的本質屬性基礎上進行分析，即各個影響因素在一定程度上是項目系統(tǒng)自身可進行控制的，排除了由宏觀大環(huán)境產(chǎn)生的不受主觀意識控制的影響因素。最后結合專家訪談，總結與分析，從項目自身特征層面、政府層面和運維層面3 個方向出發(fā)，識別出14個關于PPP 項目系統(tǒng)可靠性的因素。在確定恢復能力因素時，本文沿用已有研究[12]，確定D1～ D3這3個因素，結合PPP項目系統(tǒng)的實際情況，其具體分類與解釋如表1所示。

圖1 系統(tǒng)韌性概念框架圖

3 PPP項目運營期內的系統(tǒng)韌性評估模型

系統(tǒng)韌性分析在多個領域都有應用，許多定量或半定量的方法也被提出，本文以城市災害韌性分析中，較為方便適用的云物元分析方法為依據(jù)[43]，將韌性概念應用于PPP 項目系統(tǒng)，并基于此提出適應研究PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性分析的框架。

3.1 云物元理論

物元分析中，首先設事物名稱為N，事物特征為C，事物特征所表現(xiàn)的量值為V,然后通過事物的基本元R將上述3個元素結合起來，表示為R=(N，C，V)，接著確定待評價R關于標準物元的隸屬度，最后按隸屬度高低依次對指標進行排序。在物元模型中，事物特征的量值一般是固定不變的，但在PPP 項目韌性系統(tǒng)中，各個指標的量值具有不確定性和模糊性，云模型很好得考慮了事物特征量值V 的模糊性與隨機性，云模型類型有多種，常用正態(tài)云模型。云模型與物元理論同時應用時，云模型的數(shù)字特征(Ex , En , He)將代替V 值，具體表達式如式（1）[44]：

其中：期望Ex，是定性概念中心值；熵En，指定性概念的不確定性；超熵He，指熵的不確定性。

3.2 基于云物元的PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性評價模型

利用云物元法對PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性進行評價主要有以下6個步驟:

（1）確定待評價目標。本文將上述分析得出的17個韌性影響因素作為待評價目標。

（2）韌性等級標準的劃分。本文結合PPP 項目系統(tǒng)實際情況，并結合專家意見將PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性等級劃分為5個等級，并進行指標分值區(qū)間的確定，各等級劃分和具體的分值見表2。

表2 PPP項目運營期內系統(tǒng)韌性等級與對應的指標分值

（3）確定PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性等級的標準云。即確定(Ex,En,He)的值，在傳統(tǒng)的物元分析中，表2中所表示的物元模型的經(jīng)典域為（0,20]、（20,40]、（40,60]、（60,80]、（100,80]，節(jié)域為[0,100]，按此方法所得的韌性等級只屬于其中唯一的一個等級，并沒有考慮韌性邊界的模糊性與隨機性。當云模型與物元分析結合后，需要將區(qū)間數(shù)值轉化為云參數(shù)，指標評價等級用上下限用區(qū)間[Cmin,Cmax]表示，在進行轉換時，Ex代表區(qū)間中點，具體的轉換公式如式（2）和（3）所示[43]：

在轉換過程中，區(qū)間分界點的數(shù)據(jù)可以較為模糊，根據(jù)正態(tài)云的“3En”規(guī)則，選擇隸屬度等于0.5 作為云物元模型的分界，此時熵En的計算方法如式（4）所示[43]：

關于超熵He的取值，可根據(jù)指標的模糊性和隨機性來進行相應的調節(jié)，根據(jù)實際情況，本文確定超熵為0.8。通過式（2）和式（4）可求出Ex和En，此時得到云物元模型的數(shù)字特征如表3所示：

表3 PPP項目運營期內系統(tǒng)韌性等級界限的標準云模型數(shù)字特征

利用MATLAB 軟件進行編程計算1200 次可得到PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性等級的隸屬云圖，如圖2所示：

（4）確定各指標值關于PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性等級的隸屬度。隸屬度的計算可通過隸屬度函數(shù)來計算，首先取表3中的云數(shù)字特征，得到正態(tài)隨機數(shù)En'，接著設x 為任意云滴，在MATLAB 軟件中利用隸屬度函數(shù)編程設計計算，各個指標的隨機性隨著計算次數(shù)的增加而減弱，本文按照常規(guī)運算次數(shù)設計計算，即為上述所提的1200次，通過取中位數(shù)求得各韌性指標關于標準云的隸屬度，函數(shù)表達式如式（5）：

（5）確定各PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性影響因素指標的權重。本研究采用了較易上手的層次分析法。

圖2 PPP項目運營期內系統(tǒng)韌性等級隸屬云圖

（6）確定韌性等級。首先確定PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性指標層關于韌性等級的隸屬度，計算公式如式（6）：

其中：kj(pi)為指標i關于韌性等級j 的隸屬度；ωip為指標關于第i個準則的權重；kj(μip)為第i個準則層上的第p個指標關于韌性等級j的隸屬度。

最終PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性等級由最大隸屬度原則確定，計算公式如式（7）：

4 案例分析

本研究以西南地區(qū)某污水處理PPP 項目為例分析其運營期內系統(tǒng)韌性，利用問卷調查并結合專家訪談的方式獲得項目運營期內系統(tǒng)各韌性指標的分值，同時根據(jù)3.2 中的步驟（5），邀請6 名有PPP 項目經(jīng)驗專家利用層次分析法的原則協(xié)助獲得各個指標的權重，表4為各韌性指標的分值和相對權重。

利用3.2 中的步驟（4）得出各韌性指標關于標準云的隸屬度，如表5所示：

表4 PPP項目運營期內系統(tǒng)韌性指標權重及分值

利用3.2 中的式（6）和式（7）分別得到各韌性影響因素指標和最終的韌性等級隸屬度，結果見表6：

表5 PPP項目運營期內系統(tǒng)各韌性指標隸屬度

表6 PPP項目運營期內各韌性指標和最終韌性等級隸屬度

由表6得出的評價向量矩陣可以得出，PPP 項目系統(tǒng)韌性等級優(yōu)秀、良好、中等、較差、很差的隸屬度分別為：0.9037,0.1040,0.0000,0.0000,0.0000，根據(jù)最大隸屬度的原則，西南地區(qū)某污水處理PPP 項目運營期內的系統(tǒng)韌性等級屬于優(yōu)秀類。此污水處理PPP 項目是第2批次國家級示范項目，采用地埋式污水處理廠建造的方式，在地面建設景觀公園，不僅解決了鄰避的設施效應，而且還有效得提供了休閑、運動、自然的生態(tài)公共空間；項目建成后，不僅有效解決了相鄰幾個重要功能區(qū)的污水處理需求，還提供了高品質的再生水，這些水的水質優(yōu)于國家一級A 標，主要指標也達到地表IV 類標準，同時尾氣排放也達到國家一級排放的標準。污水處理廠出水可以用于一定區(qū)域內的生態(tài)補水、環(huán)境用水、市政灑水等，再生水回用率基本等于100%；該廠周邊市政路網(wǎng)基本完善，滿足進出廠交通需求，且綜合管廊建設也基本完成，滿足再生水輸出通道，污水管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)成片，滿足污水收集；政府監(jiān)管到位但是并不越位；項目公司成立的財務部專門負責財務管理，項目融資交割完成，可行性缺口補助也在有序推進；項目公司嚴格按照運維的管理流程，制定相應標準和應急管控措施，定期開展應急演練。從總體來看，項目系統(tǒng)狀態(tài)良好，在應對外界擾動時，能夠快速反應，使項目正常運行下去，即是與評價結果得出的韌性等級基本符合。

5 結論

本研究對PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性進行了定義，識別了影響PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性的因素，采用云模型與物元理論相結合的方法建立了PPP 項目運營期內系統(tǒng)韌性等級的評估模型，并就案例進行分析得出其韌性等級。以上兩種方法相結合的方式充分考慮了各指標的模糊性與隨機性，使得評價結果更為客觀。通過對PPP 項目運營期內系統(tǒng)進行韌性分析，可確定其可靠性和恢復能力的情況，通過建立的韌性等級，可直觀了解系統(tǒng)自身的實力水平，以及系統(tǒng)所處的狀態(tài)，并暴露系統(tǒng)所存在的問題，即系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。這對PPP 項目健康持續(xù)的推進、減輕影響PPP 項目成功移交的韌性影響因素并對PPP 項目系統(tǒng)進行綜合整治提供依據(jù)。本文主要采用文獻調研和專家訪談的方式確定韌性影響指標，可能由于經(jīng)驗的不足導致指標確定不夠充分，在確定韌性影響因素的權重時，由于方法的局限性，各因素間可能存在的影響關系沒有進行分析，這需要在以后的研究中深入。同時在進行案例分析時，只考慮了污水處理PPP 項目這一種類型，關于其他類型PPP 項目的研究還有待驗證。