胡韞頻，明 曌，李 軍

(1.武漢理工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.武漢市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)定額管理站, 湖北 武漢 430000)

PPP模式涉及相關(guān)利益者眾多、合作周期長，高速公路項目系統(tǒng)復(fù)雜，規(guī)模龐大，建設(shè)周期長等特點都加劇了高速公路PPP項目風(fēng)險的不可預(yù)見性及管理難度，為保證PPP項目運(yùn)營期績效的實現(xiàn)， 需對項目實施建運(yùn)一體化管理，特別是要在建設(shè)期進(jìn)行有效的前置風(fēng)險管理。

近年來，國內(nèi)外諸多學(xué)者對高速公路PPP項目的風(fēng)險管理領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)研究。廖石云等[1]定性分析了兩個典型基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目的主要風(fēng)險，并提出相應(yīng)的對策。慈正開[2]從社會資本方的角度定性識別高速公路PPP項目全生命周期的重點法律風(fēng)險。這類定性研究缺少定量的方法分析，故部分學(xué)者嘗試使用定量的研究方法識別風(fēng)險，袁義淞[3]通過ISM模型識別高速公路項目的集成融資風(fēng)險；Lakshya等[4]采用蒙特卡洛風(fēng)險模擬研究公路基礎(chǔ)設(shè)施的財務(wù)風(fēng)險；孫燕芳等[5]通過未來現(xiàn)金流量識別高速公路項目證券化融資風(fēng)險；已有研究多集中于項目的投融資風(fēng)險，對PPP項目建設(shè)期和運(yùn)營期的風(fēng)險識別仍有不足。另有部分學(xué)者采用定量的研究方法進(jìn)行高速公路PPP項目風(fēng)險評價，王松江等[6]引入多元聯(lián)系數(shù)法理論進(jìn)行評價；Khwaja等[7]提出Choquet模糊積分模型應(yīng)用于交通基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目的風(fēng)險評估。Jie Li等[8]運(yùn)用模糊層次分析法對某PPP高速公路項目進(jìn)行風(fēng)險評估；但現(xiàn)有文獻(xiàn)研究較少考慮風(fēng)險之間的相互影響及聯(lián)系，缺少對建設(shè)期及運(yùn)營期兩階段風(fēng)險的聯(lián)動研究。高崇陽等[9]建立系統(tǒng)動力學(xué)模型探討電建項目中存在的各種風(fēng)險因素及其之間的相互聯(lián)系。向鵬成等[10]提出了SD(system dynamics)模型在處理高階非線性風(fēng)險相互之間聯(lián)系方面的優(yōu)勢。白芙蓉等[11]通過系統(tǒng)動力學(xué)理論揭示了風(fēng)險因素反饋高階次、動態(tài)性的特性。陳偉等[12]應(yīng)用SD模型仿真模擬預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量多因素之間的動態(tài)反饋交互作用?？紤]到系統(tǒng)動力學(xué)可以動態(tài)地分析復(fù)雜系統(tǒng)中風(fēng)險的發(fā)生對項目的影響環(huán)節(jié)以及風(fēng)險之間的內(nèi)部影響關(guān)系，本文擬采用系統(tǒng)動力學(xué)方法建立建運(yùn)一體化風(fēng)險模型。王軍武等[13]提出對難以量化的影響因素可以采用結(jié)構(gòu)方程模型來進(jìn)行賦值。任立等[14]提出結(jié)構(gòu)方程模型SEM(structural equation modeling)中潛在變量間的相互關(guān)系符合SD模型研究的特征及要求，肯定了通過結(jié)構(gòu)方程模型確定變量的可行性。因此考慮將結(jié)構(gòu)方程模型與系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)合應(yīng)用于高速公路PPP項目風(fēng)險研究。

基于此，通過運(yùn)用SEM和SD方法，考慮從項目公司角度出發(fā)，建立SEM-SD的高速公路PPP項目建運(yùn)一體化風(fēng)險研究模型，以期通過運(yùn)營期的績效要求指導(dǎo)建設(shè)期的實踐，對建運(yùn)一體化高速公路PPP項目風(fēng)險管控提出相關(guān)借鑒意義。

一、建運(yùn)一體化風(fēng)險識別

1.風(fēng)險因素識別

風(fēng)險識別是對工程建設(shè)過程中可能發(fā)生，并影響工程項目目標(biāo)實現(xiàn)的事件進(jìn)行識別，為風(fēng)險分析提供前提[15]。首先對財政部中心官方網(wǎng)站收錄的高速公路PPP項目實施方案進(jìn)行收集，整理實施方案中的項目風(fēng)險，在此基礎(chǔ)上通過專家訪談與文獻(xiàn)調(diào)研，確定建運(yùn)兩階段出現(xiàn)頻次最高的風(fēng)險因素28個(表1)。

表1 風(fēng)險清單

2.風(fēng)險因素約簡

直接將搜集到的風(fēng)險因素擬合到系統(tǒng)動力學(xué)中會使系統(tǒng)冗余，造成動態(tài)性不足，針對高速公路PPP項目的特點，采用粗糙集理論的動態(tài)約簡算法，刪除帶有冗余信息的風(fēng)險因素，有效提取關(guān)鍵風(fēng)險因素，提高模型模擬效率[16]。

粗糙集屬性約簡就是在保持信息系統(tǒng)分類能力不變的條件下，依賴于數(shù)據(jù)，而非以前的經(jīng)驗和知識，通過屬性縮減來減少其中不相關(guān)或不重要的屬性。具體步驟如下：通過對財政部政府與社會資本合作中心官方網(wǎng)站收錄的典型高速公路PPP項目進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，確定知識系統(tǒng)B=(C，D)，其中C為條件屬性集，D為決策屬性集，從知識系統(tǒng)中逐一刪除條件屬性Ci，計算刪除Ci后的不可分辨關(guān)系INDC/{Ci}(D)，若刪除后的INDC/{Ci}(D)=INDC(D)，屬性Ci不必要可以被刪除;否則，屬性Ci及其列中的所有信息應(yīng)存儲在B中,重復(fù)上述步驟，直至得到簡化后的知識系統(tǒng)。

基于此理論，邀請專家對前文調(diào)研的收錄于財政部政府與社會資本合作中心官方網(wǎng)站的高速公路PPP項目風(fēng)險因素及項目風(fēng)險等級進(jìn)行評價，運(yùn)用收集的數(shù)據(jù)，利用matlab軟件進(jìn)行編程約簡風(fēng)險因素，最后整理關(guān)鍵風(fēng)險因素16個(表2)。

表2 高速公路PPP項目建運(yùn)關(guān)鍵風(fēng)險因素

二、模型建立

1.模型方法概述

系統(tǒng)動力學(xué)SD以復(fù)雜反饋理論為基礎(chǔ)、計算機(jī)仿真技術(shù)為手段，是一種定量與定性相結(jié)合的動態(tài)評價方法，可以動態(tài)地分析復(fù)雜系統(tǒng)中風(fēng)險的發(fā)生對項目的影響環(huán)節(jié)以及風(fēng)險之間的內(nèi)部影響關(guān)系。本文考慮通過構(gòu)建風(fēng)險子系統(tǒng)、建設(shè)期子系統(tǒng)和運(yùn)營期子系統(tǒng)，以系統(tǒng)動力學(xué)方法為研究手段實現(xiàn)三個子系統(tǒng)的整體仿真。

在數(shù)據(jù)收集及處理方面，本文根據(jù)具體需求采用客觀數(shù)據(jù)收集及專家打分法。結(jié)構(gòu)方程模型SEM作為一種多元統(tǒng)計技術(shù)，能夠同時處理多個原因、多個結(jié)果的關(guān)系，容許變量存在測量誤差，并且能夠測量整體模型的擬合程度[17]?？紤]到各風(fēng)險因素之間復(fù)雜的交互關(guān)系，所以選取結(jié)構(gòu)方程模型作為風(fēng)險賦權(quán)方法，使風(fēng)險因素間的賦值與方程的建立更具客觀性。

2.因果關(guān)系圖構(gòu)建

根據(jù)高速公路PPP項目建運(yùn)兩階段風(fēng)險因素之間相互影響，聯(lián)立政治風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險與環(huán)境風(fēng)險，確立各風(fēng)險因素之間的關(guān)系；根據(jù)建設(shè)期三大目標(biāo)控制機(jī)理，以成本、進(jìn)度、質(zhì)量為主要因素確立建設(shè)期各因素之間關(guān)系；根據(jù)運(yùn)營期實際運(yùn)營操作管理，以運(yùn)營期收入、運(yùn)營期成本為主要因素確立運(yùn)營期各因素之間關(guān)系；最后通過風(fēng)險因素對建設(shè)期與運(yùn)營期其他因素的影響，構(gòu)建高速公路PPP項目建運(yùn)一體化因果關(guān)系?；谏鲜稣f明運(yùn)用VENSIM軟件建立因果關(guān)系圖(圖1)，以其中一條因果回路為例進(jìn)行說明：建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險→運(yùn)營管理費(fèi)→運(yùn)營期成本→運(yùn)營期實際收益→收益偏差→質(zhì)量控制→建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險，表明建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險增加會增加運(yùn)營期管理費(fèi)，繼而增加運(yùn)營期成本，降低運(yùn)營期實際收益，增大與預(yù)期收益的偏差，進(jìn)而采取質(zhì)量控制措施降低建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險。

圖1 高速公路PPP項目建運(yùn)一體化風(fēng)險因果關(guān)系

3.SD模型構(gòu)建

基于各變量之間關(guān)聯(lián)分析以及系統(tǒng)動力學(xué)存量流量圖構(gòu)建原理，運(yùn)用VENSIM軟件建立高速公路PPP項目建運(yùn)一體化SD模型(圖2)，該模型包括11個狀態(tài)變量，11個速率變量及36個輔助變量。

圖2 高速公路PPP項目建運(yùn)一體化SD模型

4.SEM構(gòu)建與風(fēng)險因素賦值

本文用調(diào)查問卷法收集各風(fēng)險因素之間的影響大小和風(fēng)險發(fā)生的概率，采用Likert5量表法來評價各因素影響程度。根據(jù)調(diào)查問卷數(shù)據(jù)運(yùn)用AMOS軟件，基于風(fēng)險關(guān)系建立SEM模型(圖3)，驗證模型的擬合度，通過標(biāo)準(zhǔn)化后的路徑系數(shù)，求得各風(fēng)險因素的權(quán)重，計算公式如下：

圖3 風(fēng)險因素SEM模型

(1)

式中，ri為各風(fēng)險因素路徑系數(shù)，Wi為各風(fēng)險因素所求權(quán)重。

除上述風(fēng)險因素權(quán)重賦值外，其他風(fēng)險因素數(shù)值根據(jù)風(fēng)險值計算方法使用問卷調(diào)查中重要性程度數(shù)據(jù)與發(fā)生概率數(shù)據(jù)乘積表示，計算公式如下：

(2)

式中，Ri為風(fēng)險因素估算數(shù)值，Xij為j調(diào)查者評估的R風(fēng)險影響大小，Pij為j調(diào)查者評估的R風(fēng)險發(fā)生概率，n為有效響應(yīng)的總?cè)藬?shù)。

三、案例分析

1.工程概況

SQ高速公路PPP項目主線全長58.525 公里，支線全長12.323 公里，設(shè)計時速100公里，路基寬度33.5米，六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。合作期限自合同簽訂起至項目移交共33年，其中包括建設(shè)期3年、運(yùn)營期30年。本項目的運(yùn)營內(nèi)容主要為全路段道路及附屬設(shè)施運(yùn)營、維護(hù)，主要包括收費(fèi)管理站、服務(wù)區(qū)、監(jiān)控分中心、養(yǎng)護(hù)工區(qū)及沿線廣告、加油站等。

2.模型賦值及變量方程建立

(1)風(fēng)險因素權(quán)重賦值。通過調(diào)查問卷法調(diào)查該項目各風(fēng)險因素的影響，共發(fā)放問卷350份，回收有效問卷295份，樣本容量符合本文風(fēng)險權(quán)重測算方法-結(jié)構(gòu)方程模型的數(shù)據(jù)要求。采用SPSS軟件對問卷調(diào)查結(jié)果進(jìn)行信度與效度分析，檢驗結(jié)果如表3所示，其中Cronbach’sα>0.7，表明問卷具有較高信度；KMO >0.6，顯著性水平均為0<0.001，表明數(shù)據(jù)效度較高。

表3 信度效度分析結(jié)果

將分析有效的數(shù)據(jù)導(dǎo)入AMOS軟件，得到SEM模型的各路徑系數(shù)(圖4)。

圖4 風(fēng)險因素SEM標(biāo)準(zhǔn)化模型

模型建立后通過各檢驗指標(biāo)分析，驗證模型的擬合度，檢驗結(jié)果如表4所示，指標(biāo)基本符合要求，證明模型擬合較好。

表4 模型擬合檢驗

基于以上模型及檢驗結(jié)果，通過式(1)計算各風(fēng)險因素權(quán)重，以建設(shè)期風(fēng)險為例可計算出建設(shè)期各風(fēng)險因素權(quán)重(表5)。

表5 建設(shè)期風(fēng)險因素權(quán)重

由此建設(shè)期風(fēng)險可表示為：工程變更×0.169+完工風(fēng)險×0.18+成本超支×0.18+建設(shè)安全風(fēng)險×0.159+質(zhì)量風(fēng)險×0.164+技術(shù)風(fēng)險×0.148，依此類推確定其他風(fēng)險因素的權(quán)重及風(fēng)險表達(dá)式。

(2)項目數(shù)據(jù)賦值。其他變量量化和模型模擬所需的數(shù)據(jù)都是通過實際項目施工文件和項目現(xiàn)場調(diào)查收集的，主要變量數(shù)據(jù)展示如表6所示。

表6 主要變量數(shù)據(jù)

(3)變量方程建立?；谇绊椆ぷ鳌㈨椖抗芾硐嚓P(guān)理論、三個子系統(tǒng)相關(guān)關(guān)系建立變量方程，主要函數(shù)表達(dá)式如表7所示。

表7 主要變量函數(shù)表達(dá)式

3.模型檢驗

SD模型建立后需對模型進(jìn)行檢驗，驗證所開發(fā)的模型是否能夠合理地反映真實的系統(tǒng)。本文通過對各變量之間的邏輯關(guān)系及賦值進(jìn)行進(jìn)一步檢驗，以運(yùn)營期收入為例來驗證模型的有效性，用vensim輸出檢驗結(jié)果(圖5)，可行性報告中顯示的運(yùn)營期收入與模型測算的運(yùn)營期收入基本一致，且分別設(shè)置1、0.5、0.25時間步長，該變量基本沒有變化，說明該模型合理有效。

圖5 運(yùn)營期收入模型檢驗結(jié)果

4.模型仿真與分析

以逐年累計凈收益為分析指標(biāo)進(jìn)行無風(fēng)險存在和所有風(fēng)險均存在兩種情況下的模型仿真模擬(圖6)。在無風(fēng)險情況下，累計凈收益變化如圖5虛線所示，在第13年、第23年、第33年有大修理費(fèi)支出，造成累計凈收益小幅向下波動，總體趨勢呈現(xiàn)增長狀態(tài)并在27.82年轉(zhuǎn)為正值，說明項目開始盈利；在所有風(fēng)險均存在的情況下累計凈收益變化情況如圖6實線所示。同理，在第13年、第23年、第33年有小幅波動，整體變化增幅較慢，累計凈收益持續(xù)為負(fù)值且與理想預(yù)期偏離較大，說明亟待對該項目風(fēng)險進(jìn)行嚴(yán)格管控。

圖6 兩種情況模擬結(jié)果

根據(jù)三個子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系，提取進(jìn)度完工風(fēng)險、建設(shè)成本超支風(fēng)險、建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險、運(yùn)營收入不足風(fēng)險及運(yùn)營成本超支風(fēng)險五個相關(guān)風(fēng)險因素，模擬五個風(fēng)險因素分別存在于系統(tǒng)中時凈收益的變化趨勢，模擬結(jié)果如圖7所示。

進(jìn)度完工風(fēng)險獨立存在時，模擬結(jié)果如圖7標(biāo)*曲線所示，項目于3.44年完工，建設(shè)期工期延誤，累計凈收益在27.84年轉(zhuǎn)為正值。

建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險獨立存在時，模擬結(jié)果如圖7標(biāo)菱形曲線所示。由于質(zhì)量風(fēng)險會造成返工工程量增加，導(dǎo)致建設(shè)期工期延誤，項目于3.11年完工，累計凈收益在27.85年轉(zhuǎn)為正值。

建設(shè)成本超支風(fēng)險獨立存在時，模擬結(jié)果如圖7標(biāo)+曲線所示，累計凈收益增幅較前兩種情況放緩且于28.4年轉(zhuǎn)為正值。

當(dāng)運(yùn)營成本超支和運(yùn)營收入不足風(fēng)險單獨存在時，模擬結(jié)果分別用圖7中標(biāo)o曲線與標(biāo)x曲線表示，累計凈收益一直處于負(fù)值，表明項目績效未能滿足要求，因為運(yùn)營期風(fēng)險大小會受建設(shè)期風(fēng)險因素的影響，因此建設(shè)期多種風(fēng)險耦合會加劇運(yùn)營期風(fēng)險，運(yùn)營期風(fēng)險會加劇項目績效與理想收益之間的偏離。

圖7 五種風(fēng)險模擬結(jié)果

由此可得，各風(fēng)險因素對項目績效的影響大小分別為運(yùn)營期成本超支風(fēng)險>運(yùn)營收入不足風(fēng)險>建設(shè)成本超支風(fēng)險>建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險>進(jìn)度完工風(fēng)險。

根據(jù)上述模擬結(jié)果，基于本文研究目的及風(fēng)險子系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，探究建設(shè)期風(fēng)險因素對運(yùn)營期風(fēng)險影響大小，對影響運(yùn)營期風(fēng)險的建設(shè)成本超支風(fēng)險、進(jìn)度完工風(fēng)險、建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險設(shè)置不同風(fēng)險值進(jìn)行模擬，risk1與risk2分別指其他風(fēng)險值不變時建設(shè)成本超支風(fēng)險的兩種不同風(fēng)險狀態(tài)(圖8)；同理risk3與risk4指其他風(fēng)險值不變時進(jìn)度完工風(fēng)險的兩種不同風(fēng)險狀態(tài)(圖9)；risk5與risk6指其他風(fēng)險值不變時質(zhì)量風(fēng)險的兩種不同風(fēng)險狀態(tài)(圖10)，不同背景下運(yùn)營期風(fēng)險模擬結(jié)果如圖8～圖10所示。

圖8 不同建設(shè)成本超支風(fēng)險下累計運(yùn)營期風(fēng)險結(jié)果

圖9 不同進(jìn)度完工風(fēng)險下累計運(yùn)營期風(fēng)險結(jié)果

根據(jù)模型方程建立與賦值，建設(shè)期成本超支風(fēng)險、進(jìn)度完工風(fēng)險、建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險由其影響因子風(fēng)險值及權(quán)重決定，在建設(shè)周期內(nèi)，風(fēng)險效果累計，導(dǎo)致三種風(fēng)險呈增長趨勢，進(jìn)入運(yùn)營期后三種風(fēng)險不變，但其風(fēng)險效果仍會對運(yùn)營期風(fēng)險產(chǎn)生影響，運(yùn)營期風(fēng)險受其影響因子及權(quán)重影響，風(fēng)險值增加，導(dǎo)致運(yùn)營期風(fēng)險增加，累計風(fēng)險值呈上升趨勢，根據(jù)模型參數(shù)輸出三種風(fēng)險因素對運(yùn)營期風(fēng)險影響幅度(表8)。

表8 不同風(fēng)險下運(yùn)營期風(fēng)險增幅情況 %

可以看出，當(dāng)進(jìn)度完工風(fēng)險與建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險增幅大于建設(shè)成本超支風(fēng)險時，引起的運(yùn)營期風(fēng)險增幅反而較小，而建設(shè)期成本超支風(fēng)險增幅較小，引起運(yùn)營期風(fēng)險增幅較大，可見建設(shè)成本超支風(fēng)險對運(yùn)營期影響最大。為了減少運(yùn)營期的風(fēng)險，在進(jìn)行高速公路PPP項目建設(shè)期管理時，需著力控制建設(shè)成本。

四、結(jié) 論

通過實際項目調(diào)研及文獻(xiàn)分析識別高速公路PPP項目建運(yùn)兩階段風(fēng)險，運(yùn)用粗糙集約簡方法刪除冗余的風(fēng)險因素，結(jié)合結(jié)構(gòu)方程模型和系統(tǒng)動力學(xué)方法建立SEM-SD模型對高速公路PPP項目的建設(shè)期和運(yùn)營期階段風(fēng)險進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)分析，得出如下結(jié)論及建議。

(1)無風(fēng)險存在時，模型結(jié)果顯示項目正常運(yùn)行。所有風(fēng)險均存在的情況下運(yùn)營期凈收益持續(xù)為負(fù)值且與理想預(yù)期偏離較大，說明亟待對項目風(fēng)險進(jìn)行嚴(yán)格管控。

(2)對影響項目績效的風(fēng)險因素進(jìn)行分析，運(yùn)營期成本超支風(fēng)險影響最大，進(jìn)度完工風(fēng)險影響相對較小。

(3)建設(shè)期多種風(fēng)險耦合會加劇運(yùn)營期風(fēng)險，運(yùn)營期風(fēng)險會加劇項目績效與理想收益之間的偏離，基于建設(shè)期風(fēng)險對運(yùn)營期風(fēng)險影響程度分析，可以得出建設(shè)成本超支風(fēng)險對運(yùn)營期影響最大。

(4)從項目公司角度來看，為提高高速公路PPP項目的收益，保證運(yùn)營期目標(biāo)的有效實現(xiàn)，需在建設(shè)期實踐中重點關(guān)注成本控制，在項目決策階段制定合理的成本進(jìn)度計劃，制定統(tǒng)一完備的資金支付制度；在建設(shè)實施過程中，加大資金使用的監(jiān)管力度，若存在成本偏差，及時采取相應(yīng)的成本控制措施，降低因成本超支而運(yùn)營期收入不足的可能性。