基于元胞自動(dòng)機(jī)的政府投資項(xiàng)目模型研究

呂 倩，段曉晨，張小平

LV Qian1, DUAN Xiao-chen1, ZHANG Xiao-ping2

（1.石家莊鐵道大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊050031）

(1.School of Economics and Management, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, Hebei, China; 2.Shijiazhuang University of Economics, Shijiazhuang 050031, Hebei, China)

基于元胞自動(dòng)機(jī)的政府投資項(xiàng)目模型研究

呂 倩1，段曉晨1，張小平2

LV Qian1, DUAN Xiao-chen1, ZHANG Xiao-ping2

（1.石家莊鐵道大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊050031）

(1.School of Economics and Management, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, Hebei, China; 2.Shijiazhuang University of Economics, Shijiazhuang 050031, Hebei, China)

針對(duì)我國(guó)政府投資項(xiàng)目管理中出現(xiàn)的權(quán)利缺乏有效監(jiān)督制約、資源利用不充分等問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置政府投資項(xiàng)目建設(shè)管理機(jī)構(gòu)，構(gòu)建以代建制為基礎(chǔ)的政府投資雙層代建制模式。在對(duì)雙層代建制特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)復(fù)雜系統(tǒng)中的元胞自動(dòng)機(jī)模型構(gòu)造特性，建立政府投資項(xiàng)目雙層代建制的元胞自動(dòng)機(jī)模型，以檢驗(yàn)政府投資雙層代建模式對(duì)我國(guó)政府投資管理現(xiàn)狀的有效性。結(jié)果表明，政府投資資金出現(xiàn)超概算的概率較小，并對(duì)建設(shè)各個(gè)參與方的權(quán)力進(jìn)行必要的制衡。

政府投資項(xiàng)目；雙層代建制；元胞自動(dòng)機(jī)

政府投資項(xiàng)目在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中占據(jù)重要地位，是政府實(shí)現(xiàn)其職能的重要手段。我國(guó)政府投資項(xiàng)目具有數(shù)量多、投資金額大等特點(diǎn)，在我國(guó)年社會(huì)固定資產(chǎn)中所占比重很大。同時(shí)，我國(guó)政府投資項(xiàng)目管理體制仍然存在缺乏有效監(jiān)督制約、資源利用不充分等不足，因而借鑒國(guó)外建設(shè)管理模式，通過(guò)設(shè)置政府投資項(xiàng)目建設(shè)管理機(jī)構(gòu) ( 以下簡(jiǎn)稱“建設(shè)管理機(jī)構(gòu)”)，構(gòu)建以代建制為基礎(chǔ)的政府投資雙層代建制模式，依據(jù)復(fù)雜系統(tǒng)元胞自動(dòng)機(jī)模型特性，運(yùn)用基于全生命周期的政府投資項(xiàng)目雙層代建制的元胞自動(dòng)機(jī)模型，檢驗(yàn)政府投資雙層代建模式的實(shí)用性和有效性。

1 雙層代建制概述

1.1 雙層代建制

代建制是政府主管部門(mén)對(duì)政府投資的基本建設(shè)項(xiàng)目，按照使用單位提出的使用、建筑功能要求，通過(guò)招投標(biāo)的市場(chǎng)機(jī)制選定專(zhuān)業(yè)的工程建設(shè)單位，并委托其進(jìn)行全面工程建設(shè)，建成后經(jīng)竣工驗(yàn)收、備案，移交給使用單位的項(xiàng)目管理方法。雙層代建制是在借鑒國(guó)外建設(shè)管理模式的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)置政府投資項(xiàng)目建設(shè)管理機(jī)構(gòu)并以代建制為基礎(chǔ)建立的一種項(xiàng)目管理方法。

政府投資項(xiàng)目建設(shè)管理機(jī)構(gòu)作為第 1 層代建的主體，與使用單位形成代建關(guān)系。在批準(zhǔn)的投資額度內(nèi)，建設(shè)管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行總承包商的選擇，向使用單位交付合格工程并對(duì)其承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任；總承包商是第 2 層代建的主體，與建設(shè)管理機(jī)構(gòu)形成代建關(guān)系。在合同規(guī)定的資金額度內(nèi)，總承包商進(jìn)行分包商、咨詢公司、服務(wù)機(jī)構(gòu)等的選擇，向建設(shè)管理機(jī)構(gòu)交付合格工程并對(duì)其承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任[1]。雙層代建管理體制如圖1 所示。

1.2 雙層代建制的特點(diǎn)

雙層代建制具有以下特點(diǎn)。

（1）一個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，需要各方的共同努力才能完成。在雙層代建制的政府投資管理體制下，系統(tǒng)中的投資方、使用方、政府投資項(xiàng)目建設(shè)管理機(jī)構(gòu)，以及施工方等都成為這個(gè)系統(tǒng)中的子系統(tǒng)。

（2）在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)、施工建設(shè)中，為了更好、更快地完成任務(wù)，需要彼此不斷地進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)。

（3）每個(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)都有其不同于其他子系統(tǒng)的組織和結(jié)構(gòu)，它們可以不斷地與系統(tǒng)內(nèi)外的其他系統(tǒng)進(jìn)行各種交流，如建設(shè)管理機(jī)構(gòu)在市場(chǎng)上了解到一些施工單位的資質(zhì)和施工情況，如果所找的施工單位經(jīng)查不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)再在市場(chǎng)上尋找其他施工單位，直到找到合適的為止。

（4）整個(gè)雙層代建制系統(tǒng)隨著不同的施工階段產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如在決策階段需要使用方、投資方、管理方共同對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行討論，但在施工階段使用方不能參與進(jìn)來(lái)，完全是由管理方和施工方對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)管理。

圖1 雙層代建管理體制

綜上所述，雙層代建制的政府投資項(xiàng)目管理體制的特點(diǎn)可以歸納如下：“投資、管理、建設(shè)、使用” 4 方在工程的建設(shè)過(guò)程中不斷地進(jìn)行信息交流和交換；“投資、管理、建設(shè)、使用”的每一方都有各自不同的作用，因而在結(jié)構(gòu)上也不相同；“投資、管理、建設(shè)、使用”在相互進(jìn)行信息交流的同時(shí)，能夠根據(jù)工程的需要或外界條件的變化對(duì)自身作出相應(yīng)的改變。

2 元胞自動(dòng)機(jī)模型的建立

2.1 模型的前期準(zhǔn)備工作

二維元胞自動(dòng)機(jī)的元胞分布在二維平面上，最著名的二維元胞自動(dòng)機(jī)是 J.Conway 的“生命游戲”。生命游戲是 Conway 在 20 世紀(jì) 60 年代末提出的一種數(shù)學(xué)游戲，游戲中的元胞有“生/死”2 種狀態(tài)，元胞根據(jù)鄰域的狀態(tài)決定生死。理論研究表明，元胞自動(dòng)機(jī)具有通用圖靈機(jī)的計(jì)算能力，給定適當(dāng)?shù)某跏紬l件，生命游戲能夠模擬任何一種算法[2]。

我國(guó)政府投資建設(shè)項(xiàng)目分為決策、設(shè)計(jì)、施工、竣工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)、棄置回收等不同階段?？紤]到竣工階段和棄置回收階段本身的投資額及對(duì)總造價(jià)的影響性均不大，因而不將這 2 個(gè)階段考慮在模型里，以便簡(jiǎn)化問(wèn)題。

參照模擬城市交通的二維元胞自動(dòng)機(jī)模型[3]，把每個(gè)階段設(shè)想成模型中的一個(gè)路口，共有 4 個(gè)路口。在每個(gè)路口，投資方、建設(shè)方、管理方和使用方都按照根據(jù)實(shí)際施工情況事先制定好的規(guī)則對(duì)經(jīng)過(guò)這個(gè)路口的投資或資金流 ( 類(lèi)似交通模型中的車(chē)流 ) 進(jìn)行影響。雙層代建制網(wǎng)格抽象表達(dá)如圖2 所示。

圖2 雙層代建制網(wǎng)格抽象表達(dá)

定義 I 為項(xiàng)目投資方 ( 即為政府 )，M 為項(xiàng)目管理方 ( 即為政府投資項(xiàng)目建設(shè)管理機(jī)構(gòu) )，C 為項(xiàng)目施工和建設(shè)方(即為承包商 )，U 為項(xiàng)目的使用方。圖中顏色由淺到深依次為決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段 4 個(gè)階段。

元胞的狀態(tài)集根據(jù)實(shí)際情況而定，而政府投資項(xiàng)目有其特殊性。一個(gè)項(xiàng)目的狀態(tài)可能有許多種，從研究目的出發(fā)，為了用簡(jiǎn)單的道理說(shuō)明實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，采用布爾變量集，每個(gè)元胞的有限狀態(tài)集都為

在模型中，把項(xiàng)目的起始時(shí)刻定為 t，為項(xiàng)目的決策階段，下一個(gè)階段為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，為 t + 1。同時(shí)，由于研究的元胞自動(dòng)機(jī)模型是一種在時(shí)間上離散的模型，項(xiàng)目的下面 2 個(gè)階段時(shí)刻依次為 t + 2、t + 3。

2.2 模型的狀態(tài)方程及演化規(guī)則

參照相關(guān)研究成果[4]，項(xiàng)目各個(gè)階段發(fā)生費(fèi)用對(duì)工程總造價(jià)的影響如表1 所示。

根據(jù)各階段發(fā)生費(fèi)用占工程總造價(jià)的比例，把決策、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù) 4 個(gè)階段所消耗的資金比例依次設(shè)定為 2 %、6 %、41 %、50 %。

I，M，C，U 的狀態(tài)變量都為布爾變量[5-6]，設(shè)它們的狀態(tài)集依次為資金流的狀態(tài)為 v，v 的狀態(tài)方程如下。

式中：vi為資金流在 i 時(shí)刻的狀態(tài)；為 I 在 i 時(shí)刻的狀態(tài)；為 M 在 i 時(shí)刻的狀態(tài)；viC為 C 在 i 時(shí)刻的

在政府投資監(jiān)控制衡模型中，目的為制衡政府以往過(guò)大的權(quán)力，使得政府投資中的資金流能夠在整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中順利地、有效地使用，不產(chǎn)生“挪用、侵占、貪腐”等現(xiàn)象。因此，在四權(quán)分離、權(quán)力制約的前提下，制定該元胞自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)規(guī)則[7-8]如下。

表1 項(xiàng)目各個(gè)階段發(fā)生費(fèi)用對(duì)工程總造價(jià)的影響

（1）根據(jù)實(shí)際情況，每個(gè)階段參與各方不盡相同，職責(zé)也有所變化，對(duì)資金流的影響也不同。在整個(gè)資金的狀態(tài)方程中，決策階段 C 的影響為 0，即項(xiàng)目承包商對(duì)于決策階段的影響很小，基本為0；施工階段 I 和 U 的影響為 0，即項(xiàng)目使用方對(duì)于施工階段的影響干預(yù)很小，基本為 0；在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段 I 和 C 的影響為 0，即項(xiàng)目承包商在項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段影響很小，基本為 0。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，在每個(gè)階段的參與各方對(duì)資金流的影響假設(shè)為相同。

（2）如果當(dāng)前階段的資金流出現(xiàn)超出應(yīng)有比例的狀態(tài)，則對(duì)下一個(gè)階段將起到警示作用。因此，規(guī)定當(dāng)前一階段的資金流超出了應(yīng)消耗比例，則對(duì)一個(gè)階段產(chǎn)生積極作用，下一個(gè)階段資金流出現(xiàn)異常狀態(tài)的概率下降 20 %。

（3）在某一個(gè)階段中，如果所有參與方的狀態(tài)都為1，則對(duì)資金流的阻力就為最小，這時(shí)資金消耗比例即小于等于該階段的應(yīng)有比例；如果都為0，則資金的消耗就大于應(yīng)消耗的比例。如果其中一方為 0，則其余幾方會(huì)對(duì)其行為進(jìn)行糾正，這種糾正是隨著參與方的增多而逐漸遞增，當(dāng)糾正無(wú)效時(shí)，則這個(gè)階段實(shí)際消耗的資金大于應(yīng)消耗資金的比例。根據(jù)實(shí)際情況，假設(shè)狀態(tài)為 0 的參與方不對(duì)狀態(tài)為 1 的產(chǎn)生影響。

（4）參數(shù)的設(shè)置。①設(shè)每一個(gè)參與方狀態(tài)為 0的概率為 p，0＜p＜0.5 ( 對(duì)于參與政府投資建設(shè)的各方，假設(shè)其專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和道德素質(zhì)強(qiáng)于一般人 )。②如果某一階段的參與方有 3 個(gè)，其中 1 個(gè)參與方狀態(tài)為 0，而后在另外 2 個(gè)參與方的努力下，從 0 變?yōu)?1 的概率為 2 ( 1- p )。③如果某一階段的參與方有3 個(gè)，其中兩方狀態(tài)為 0，而第三方經(jīng)努力使其他兩方的狀態(tài)從 0 變?yōu)?1 的概率為 ( 1 - p ) / 2。

3 模型演化結(jié)果與分析

以每個(gè)階段資金實(shí)際使用超過(guò)應(yīng)有比例的概率P 為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

在決策階段，先由使用方向政府 ( 投資方 ) 提出項(xiàng)目建設(shè)申請(qǐng)，投資方根據(jù)使用方的具體情況和當(dāng)年的財(cái)政狀況決定是否立項(xiàng)，同時(shí)由建設(shè)管理機(jī)構(gòu)下屬的設(shè)計(jì)預(yù)算部對(duì)工程造價(jià)和其他情況作出最初的判定。如果當(dāng)年的財(cái)政情況不允許，這種情況下，使用單位會(huì)相應(yīng)地推遲自己的要求。如果建設(shè)管理機(jī)構(gòu)根據(jù)相應(yīng)部門(mén)對(duì)待建項(xiàng)目做出最初的判斷，認(rèn)為不妥，則會(huì)以信息的方式通知投資方，如經(jīng)修改項(xiàng)目可以通過(guò)，則在決策階段三方還是最終達(dá)成一致保證工程項(xiàng)目能夠在以后的階段順利進(jìn)行，使得資金流在應(yīng)有消耗 ( ≤ 2 % ) 的基礎(chǔ)上不產(chǎn)生浪費(fèi)和腐敗。

在決策階段，參與三方都為 0 的概率是 p3；1 個(gè)參與方狀態(tài)為 0，但其余 2 個(gè)參與方經(jīng)努力未能改變其狀態(tài)的概率為 p [ 1-2 ( 1-p ) ]；有 2 個(gè)參與方狀態(tài)為 0，其余 1 個(gè)參與方經(jīng)努力未能改變其狀態(tài)的概率為 p2[ 1-( 1-p ) / 2 ]。由于規(guī)則中規(guī)定，如果一個(gè)參與方的狀態(tài)始終為 0，則這個(gè)階段的資金使用率超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。

決策階段資金使用超過(guò) 2 % 的概率為

式中：Pt為資金流在決策階段的使用超過(guò)總造價(jià)2 % 的概率；p 為參與各方狀態(tài)為0的概率；0＜p＜0.5。

同樣的，在設(shè)計(jì)階段也是有三方參與進(jìn)來(lái)，在這個(gè)階段多了上一個(gè)階段資金流狀態(tài)對(duì)這個(gè)階段資金流的影響。因此，這個(gè)階段資金流使用超過(guò) 6 %的概率為

式中：Pt+1為資金流在設(shè)計(jì)階段的使用超過(guò)總造價(jià)6 % 的概率；p 為參與各方狀態(tài)為 0 的概率；0＜p＜0.5。

在施工階段，由于參與方只有 2 個(gè)，因而雙方狀態(tài)都為 0 的概率為 p2，1 個(gè)參與方狀態(tài)為 0，而另外1個(gè)參與方未能改變其狀態(tài)的概率為 p [1-( 1-p ) ]。

資金流使用超過(guò) 41 % 的概率為

式中：Pt+2為資金流在施工階段的使用超過(guò)總造價(jià)41 % 的概率；p 為參與各方狀態(tài)為 0 的概率；0＜p＜0.5。

在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，參與方只涉及到兩方。資金流失超過(guò) 50 % 的概率為

式中：Pt+3為資金流在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的使用超過(guò)總造價(jià) 50 % 的概率；p 為參與各方狀態(tài)為 0 的概率；0＜p＜0.5。

最后根據(jù)每個(gè)階段的費(fèi)用對(duì)工程總造價(jià)的影響，假設(shè) 4 個(gè)階段對(duì)工程造價(jià)的影響依次為 65 %、20 %、10 %、5 %，得到的總概率為

式中：P 為實(shí)際資金流超過(guò)總造價(jià)的概率；p 為參與各方狀態(tài)為 0 的概率；0＜p＜0.5。

在以往“投資、管理、建設(shè)、使用”四位一體的管理模式中，引用相同的規(guī)則也可以得到一個(gè)概率 P。對(duì) 2 個(gè)概率進(jìn)行比較可以得到“新”“舊”2種管理體制下資金出現(xiàn)超概算現(xiàn)象的比較概率圖如圖3 所示。

圖3 “新”“舊”2 種管理體制下資金出現(xiàn)超概算現(xiàn)象的比較概率圖

圖3 中直線表示的是以往“投資、管理、建設(shè)、使用”四位一體管理體制下政府投資資金超概算的概率圖。從比較圖中可以看出，在雙層代建制的政府投資管理體制下，政府投資資金出現(xiàn)超概算的概率要小于以往“投資、管理、建設(shè)、使用”四位一體的政府投資管理體制下的概率。這種制度由于對(duì)各個(gè)參與方的權(quán)力進(jìn)行了必要的制衡，因而即使在某一方或幾方出現(xiàn)不正常狀態(tài)的情況下，也能夠使出現(xiàn)工程腐敗現(xiàn)象的概率維持在一個(gè)較低的水平?？傮w看來(lái)，這種制度符合現(xiàn)實(shí)情況，并能夠有效地解決現(xiàn)有政府投資項(xiàng)目中暴露出來(lái)的一些問(wèn)題。

可以看出，只有在政府投資項(xiàng)目中涉及到的各方都處在一個(gè)正常的工作狀態(tài)下，政府投資項(xiàng)目才能順利地實(shí)施，這使得以往的政府投資中政府 ( 投資方 ) 權(quán)力過(guò)大的現(xiàn)象得到了很好的制衡，而相對(duì)于“投資、管理、建設(shè)、使用”四位一體的政府投資管理體制而言，整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)中產(chǎn)生工程腐敗和單方失職造成重大損失的概率減小。

4 結(jié)束語(yǔ)

政府投資項(xiàng)目管理體制改革是一個(gè)難題，目前處于不斷的探索階段。通過(guò)吸取發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建立了一種適合我國(guó)國(guó)情的政府投資項(xiàng)目監(jiān)控制衡的模式，通過(guò)應(yīng)用復(fù)雜系統(tǒng)元胞自動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型以檢驗(yàn)政府投資項(xiàng)目管理體制改革的有效性。

（1）雙層代建制的管理模式是一種較為規(guī)范的委托代理關(guān)系。政府投資項(xiàng)目建設(shè)由此實(shí)現(xiàn)了管理和建設(shè)的分離，更利于規(guī)范政府投資行為，保障建設(shè)項(xiàng)目工程質(zhì)量。

（2）對(duì)于二維的元胞自動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格中元胞的分布不一定是規(guī)則的，在對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行抽象表達(dá)時(shí)，可以按照實(shí)際情況或便于模擬的原則，把部門(mén)單元的位置進(jìn)行重新安排。

（3）在對(duì)雙層代建制的政府投資管理體制中的有關(guān)定性指標(biāo)量化的時(shí)候，由于沒(méi)有數(shù)據(jù)可以參考，可以根據(jù)行為的具體作用給量化的指標(biāo)先確定一個(gè)范圍。

（4）關(guān)于元胞自動(dòng)機(jī)中各個(gè)元胞是否同質(zhì)的問(wèn)題，可以考慮為，對(duì)一個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)或組織體系的描述，先找一個(gè)系統(tǒng)或組織的評(píng)價(jià)指標(biāo)(如雙層代建制中資金流在模型中流動(dòng)的速度)，對(duì)這個(gè)指標(biāo)有相同影響的單元或元胞都可以看作是同質(zhì)。

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責(zé)任編輯：金 穎

Study on Government Investment Project Model based on Cellular Automata

Targeting with the problems existing in the management of government investment project in China such as lacking of effective supervisory control and insufficiency of resource utilization, through establishing the construction management agency of government investment projects, the double-level agent construction system of government investment was established based on agent construction system. Based on analyzing the characteristics of double-level agent construction system, according to the structural properties of cellular automata model in the complex system, the cellular automata model of double-level agent construction system of government investment project was established, which used to inspect effectiveness of the double-level agent construction system on the investment management status by Chinese government. The inspection result shows government investment fund has small probability of ultra budgetary estimate and also has necessary balance on the power of each joint party.

Government Investment Project; Double-level Agent Construction System; Cellular Automata

1003-1421(2015)07-0066-05

F123.6

A

2015-05-12

河北省教育廳人文社科重點(diǎn)研究基地 ( 工程建設(shè)管理 ) ( 冀教201426 )