基于層次分析法的高速公路項目風(fēng)險及不確定性研究

柏青

(河海大學(xué)，江蘇 南京 210044)

0 引言

從20 世紀(jì)90 年代起，我國開始實施對公路網(wǎng)絡(luò)的全面升級計劃。高速公路作為一類高等級高質(zhì)量項目，在公路網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)極其重要的地位。“十二五”規(guī)劃指出，到2015 年年末，預(yù)計10 萬km 的國家高速公路網(wǎng)主干線將基本建成。在高速公路快速發(fā)展的背景下，我國高速公路項目吸引了國內(nèi)外眾多企業(yè)參與到項目的建設(shè)中來。此外，隨著我國高速公路建設(shè)企業(yè)實力的增強和自身發(fā)展的需要，越來越多的國內(nèi)企業(yè)積極參與到國際高速公路項目的建設(shè)中。

高速公路項目在為建設(shè)方創(chuàng)造更多的經(jīng)濟利益的同時，也存在許多風(fēng)險和不確定性因素。因此，本文建立風(fēng)險評估模型來研究高速公路項目存在的風(fēng)險，并驗證該模型的適用性。

1 高速公路項目風(fēng)險和不確定性因素的識別

Dias 和Ioannou［1］指出，項目融資時需要識別和分析項目不同階段的風(fēng)險和不確定性因素。一些學(xué)者對項目融資風(fēng)險進行分類和定義，得出風(fēng)險分配是項目融資擔(dān)保獲得成功的關(guān)鍵。識別可能的風(fēng)險來源在項目管理過程中尤為重要，因為它允許各方認識到項目中不確定性的存在，由此，可以分析其潛在影響，并采用適當(dāng)?shù)牟呗詠砭徑?。根?jù)已有的文獻資料和高速公路建設(shè)專家們的意見，本文將從宏觀(企業(yè)管理層級)和微觀(項目管理層級)兩個層次來討論這些潛在的風(fēng)險和不確定性因素［2］。以下Level 1、Level 2、Level 3 分別表示層次分析法研究對象的第一、二、三層的具體內(nèi)容。

1.1 宏觀(企業(yè))層面風(fēng)險及其子風(fēng)險

在宏觀層面(Level 1)，主要存在四種風(fēng)險類型，分別是:金融風(fēng)險、政治風(fēng)險、市場風(fēng)險和文化風(fēng)險(Level 2)。

(2)政治風(fēng)險包括政權(quán)影響力以及與周邊國家或地區(qū)的關(guān)系(Level 3)。如果政權(quán)不穩(wěn)，經(jīng)濟就會波動，從而導(dǎo)致材料、設(shè)備、勞動力價格和可獲得性的波動。

(3)市場風(fēng)險包括當(dāng)前和未來的市場容量和競爭者(Level 3)。市場容量小，競爭就會激烈，失去項目的風(fēng)險就會加大，反之亦然。大量的競爭者加大了項目中標(biāo)的難度，因此，風(fēng)險與競爭者的數(shù)量直接相關(guān)。

(4)文化風(fēng)險也是高速公路建設(shè)項目的一個重要風(fēng)險，如果企業(yè)與項目利益相關(guān)者溝通不善(Level 3)，將損失很多特權(quán)，從而增加了成本，并導(dǎo)致風(fēng)險增加。

1.2 微觀(項目)層面風(fēng)險及其子風(fēng)險

在微觀層面(Level 1)，有許多種類的風(fēng)險，主要包括:新型技術(shù)應(yīng)用、合同和法律問題、資源、設(shè)計、施工、質(zhì)量和其他風(fēng)險等(Level 2)。

(1)在過去十年里，新型技術(shù)普遍應(yīng)用于高速公路建設(shè)領(lǐng)域。技術(shù)的轉(zhuǎn)移和實現(xiàn)，以及先進技術(shù)的保留是其重要組成部分(Level 3)。高速公路建設(shè)企業(yè)不應(yīng)用這些新興技術(shù)將損失大量機會，而且也會增加項目的風(fēng)險。

(2)很多高速公路項目風(fēng)險來自于合同糾紛和法律問題(Level 3)，因為合同中存在大量的法律條款，并且很難管理。除了問題爭端解決條例外，潛在的合同糾紛和索賠(Level 3)都受制于國家法律，這加劇了合同管理的難度。

(3)資源(材料、勞動力、設(shè)備)也是高速公路建設(shè)項目風(fēng)險的主要來源。熟練技工短缺、特種設(shè)備難求以及材料供應(yīng)延遲(Level 3)都需要小心管理，只有這樣才能緩解資源風(fēng)險。

西方文明發(fā)展演進邏輯是生產(chǎn)力發(fā)展的結(jié)果，受到西方歷史條件、地緣條件和文化傳統(tǒng)的影響。中國文明自信演進邏輯也是生產(chǎn)力發(fā)展的結(jié)果，也受到中國歷史文化傳統(tǒng)和地緣條件的影響。二者不是天然對立的，而是人類社會發(fā)展演進的邏輯展開。

(4)設(shè)計階段的風(fēng)險包括設(shè)計延遲、錯誤、返工、訂單改變，以及不可預(yù)見的不利條件(Level 3)。

(5)施工階段的風(fēng)險有項目經(jīng)理的技能，項目的安全性，以及由于業(yè)主、分包商或者顧問導(dǎo)致的延遲等(Level 3)。

(6)材料和工藝的質(zhì)量(Level 3)也是影響高速公路項目建設(shè)的主要因素。

(7)天氣條件和物理損傷(Level 3)也會增大項目的風(fēng)險，因為它們會影響勞工和設(shè)備的生產(chǎn)率，從而增加項目工期和費用。

2 風(fēng)險評估模型的建立

根據(jù)前述的風(fēng)險因素，設(shè)計一個風(fēng)險(R)指數(shù)模型來評估風(fēng)險和不確定性因素對高速公路建設(shè)項目的影響。該模型根據(jù)潛在的風(fēng)險和不確定性因素，提供了一個可靠一致的方法來評估項目的潛在風(fēng)險，排列其優(yōu)先級，并能為企業(yè)在高速公路項目的選擇上提供建議。R 指數(shù)模型由兩部分構(gòu)成:風(fēng)險和子風(fēng)險的權(quán)重，以及它們的影響得分。使用層次分析法來確定風(fēng)險的權(quán)重，而影響得分則采用效用函數(shù)或模糊邏輯方法進行評估。通過比較R 指數(shù)模型的結(jié)果和高速公路建設(shè)專家的整體評價，來對這一模型進行驗證。R 指數(shù)模型有三層結(jié)構(gòu)(含宏觀和微觀)，后兩層為主要的風(fēng)險和子風(fēng)險。R 指數(shù)模型用以下的模型(1)和模型(2)表示

式中，Rk表示高速公路項目風(fēng)險指數(shù)，k=1 指宏觀層面，k =2 指微觀層面;Wi表示用特征值的方法計算的每個風(fēng)險項i 的權(quán)重;Ei(xi)表示每個風(fēng)險項(xi)的影響得分;xi表示不同風(fēng)險項i，i=1，2，3，…，n，n 表示風(fēng)險項的數(shù)量。

這個模型是在Zayed，Chang［3］以及Zayed，Halpin［4］研究的基礎(chǔ)上建立的。每個風(fēng)險項的總體貢獻是用它的影響得分Ei(xi)乘以組合權(quán)重Wi。模型中的xi用來表示子風(fēng)險項。一個風(fēng)險項的影響得分Ei(xi)表示一個特定的高速公路項目中風(fēng)險項績效水平的一維值。一個風(fēng)險項的分解權(quán)重Wi反映了它相對于其他風(fēng)險項的重要性，而不考慮任何特定的高速公路項目。

確定一維風(fēng)險項的影響得分Ei(xi)，需要評估給定項目的第i 個風(fēng)險項的績效水平xi，然后使用值函數(shù)Ei(xi)將它轉(zhuǎn)化為一個等價的影響得分。由于可用的宏觀和微觀風(fēng)險項本質(zhì)上是定性的，因此第一步是風(fēng)險度量——評估給定的項目對給定的風(fēng)險項i 是如何判斷的;第二步是偏好度量——將定性操作轉(zhuǎn)化為一維影響得分(從0 ～1)，其結(jié)果取決于分析人員的偏好和判斷。

風(fēng)險和子風(fēng)險的權(quán)重通過以下步驟來獲得［5］:首先，高速公路項目的風(fēng)險項采用成對比較的方式進行。專家評估所有宏觀和微觀的風(fēng)險和子風(fēng)險因素，為每個風(fēng)險因素針對其他風(fēng)險因素(也包括本身)估計一個相對重要權(quán)重。其次，采用特征值的方法計算每個判斷矩陣的特征向量(權(quán)向量)Wi。最后，將每個風(fēng)險項的權(quán)重Wi應(yīng)用于Rk模型中。

3 高速公路項目風(fēng)險模型的應(yīng)用

通過向高速公路專家發(fā)放問卷來收集數(shù)據(jù)，共收集到4 份有效問卷。每個專家都為每個風(fēng)險因素針對其他風(fēng)險因素進行了評估(成對比較)。同時，在考慮項目特征的情況下，依據(jù)個人判斷，以1.0 為滿分對該高速公路項目整體的風(fēng)險進行了評價(整體評估)。該整體評估用來驗證所開發(fā)的風(fēng)險模型R。R 指數(shù)模型由以下兩部分Wi和Ei(xi)決定。

3.1 Ei (xi)決定項

將收集的數(shù)據(jù)分析處理，得到高速公路項目潛在風(fēng)險因素的影響得分。表1、表2 列出了專家對高速公路項目風(fēng)險的主觀評估(根據(jù)操作量表中1-9 的標(biāo)度打分)以及它們的平均影響得分。在宏觀層面的風(fēng)險因素中，外國管理者與當(dāng)?shù)爻邪痰幕雨P(guān)系(IMWLC)在A，B，C，D四個項目中分別得到了0.3，0.45，0.48 和0.38的最高分，而且其平均影響得分也最高。在微觀層面的風(fēng)險因素中，合同糾紛，材料供應(yīng)延遲，設(shè)計錯誤和返工，以及訂單變更均獲得了0.4 的平均影響得分;而天氣條件、安全性和技術(shù)優(yōu)勢對高速公路建設(shè)項目風(fēng)險的影響較小(平均影響得分為0.1)。

表1 宏觀層面子風(fēng)險項影響得分

表2 微觀層面子風(fēng)險項影響得分

3.2 Wi決定項

通過從專家收集到的成對判斷矩陣，比較了每個風(fēng)險因素與其他風(fēng)險因素(包括本身)的相對重要性。本文共收集到了24 組成對矩陣(每個項目收集到了6 組不同維度的矩陣)，如表3所示。首先，列出了不同項目的不同矩陣維度和一致性指數(shù)(CI)，使用Matlab 數(shù)學(xué)軟件得到了每個判斷矩陣的特征值。其次，根據(jù)最大特征值計算得出一致性指數(shù)(CI)。查表可知不同維度下，矩陣的隨機一致性指數(shù)(RI)，用CI 的值除以RI 的值，可以得到一致性比率(CR)。CR ＜0.1，表明矩陣具有一致性，此判斷矩陣能被接受，而由此得出的特征向量也能被接受。判斷矩陣的特征向量，即為權(quán)向量，代表了每個風(fēng)險因素相對于其他風(fēng)險因素(包含本身)的相對權(quán)重，其權(quán)重之和為1.0。每個風(fēng)險因素的平均權(quán)重就是R 指數(shù)模型中的Wi。

表3 判斷矩陣CI、CR 計算結(jié)果

3.3 R 指數(shù)決定項

以項目A 為例，首先計算宏觀層面各子風(fēng)險項的風(fēng)險指數(shù):根據(jù)式(1)，將每一風(fēng)險項權(quán)重分別乘以相對應(yīng)的子風(fēng)險項權(quán)重，得到分解權(quán)重Wi，再乘以該子風(fēng)險項的影響得分Ei(xi)，就得到了這一子風(fēng)險項的風(fēng)險指數(shù)。由此，計算可得子風(fēng)險項 CMR、CER、CED、IMP、HNC、IMWLC、CMV、FMV 的風(fēng)險指數(shù)依次分別為0.014 0、0.011 5、0.008 5、0.023 2、0.046 4、0.014 5、0.033 1、0.008 0。求和得到A 項目宏觀層面的風(fēng)險指數(shù)R1=0.193 0。再以相同的方法，計算得到微觀層面子風(fēng)險項TTI、RTA、PCDC、 DSFL、 SSW、 ASE、 DMS、 DDRA、DDER、 WCO、 DMCS、 UAGC、 BQM、 BQW、PM、TPD、SAF、WNCD、PD 的風(fēng)險指數(shù)依次分別為 0.024 3、0.004 0、0.028 1、0.007 0、0.021 2、0.010 1、0.020 0、0.008 8、0.011 7、0.006 5、0.004 4、0.003 6、0.010 0、0.013 4、0.002 5、0.003 7、0.000 9、0.009 1、0.003 6。求和得到項目A 微觀層面的風(fēng)險指數(shù)R2=0.193 0。最后根據(jù)式(2)，則項目A 的R 指數(shù)值就是0.030 7 (3.07%)。其他的B，C，D 項目均以相同的方式計算，圖1a 和圖1b 就是根據(jù)所有項目的子風(fēng)險項的R1和R2值繪制出的折現(xiàn)圖。從圖中可以看出，項目D 的目前市場容量和項目C的與周邊國家或地區(qū)的敵對關(guān)系都屬于較高的風(fēng)險，而技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合同糾紛和熟練技工短缺在所有項目中都是較高的風(fēng)險因素。將R1和R2相乘，得到了四個項目的風(fēng)險指數(shù)R，將其繪制成圖2。從圖2 可以看出項目C 具有最高的風(fēng)險指數(shù)(R=8.15%)，項目A 的風(fēng)險指數(shù)最低(R =3.07%)，所有項目的平均風(fēng)險指數(shù)為5.33%。

4 模型的驗證過程

聚合效度被用來檢測所設(shè)計的模型，并驗證其預(yù)測高速公路建設(shè)項目風(fēng)險的穩(wěn)健性。根據(jù)專家對高速公路建設(shè)項目的整體評估，將模型結(jié)果和這個整體評估值使用模型(3)的因素檢測法進行比較

式中，TF 是檢測因素;RMR 是風(fēng)險模型計算結(jié)果;RHE 是風(fēng)險整體評估值。

經(jīng)計算，項目A、B、C、D 的TF 值分別為79.2%、106.7%、96.4%、89.5%，四 個 項 目的平均TF 值為93.3%。圖3 是所開發(fā)的模型結(jié)果和整體評估(平均值，平均值+標(biāo)準(zhǔn)差，平均值-標(biāo)準(zhǔn)差，模型評估值)的對比情況。從圖3可以看出，所開發(fā)模型的計算結(jié)果在整體評估平均值±標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)，這表明模型結(jié)果和整體評估的平均值很接近。從而可以認為，所開發(fā)的模型在很大程度上是合理適用并且穩(wěn)健的，其計算結(jié)果和專家的經(jīng)驗高度吻合。因此，建議將所開發(fā)的模型概念用于未來高速公路項目的風(fēng)險評估。

圖3 模型驗證圖

5 R 指數(shù)的意義

從風(fēng)險的角度來看，所開發(fā)的指數(shù)模型可以用來優(yōu)化高速公路建設(shè)項目。例如，如果一個企業(yè)打算推進四個項目中的一個，R 指數(shù)將為它們的選擇提供一個參考值。一方面，由于R 指數(shù)代表的是與項目相關(guān)的風(fēng)險，因此，R 指數(shù)值越低，項目等級越好。四個項目按照風(fēng)險來排優(yōu)先級分別為:A，D，B 和C;另一方面，通過子風(fēng)險項的R 指數(shù)也可以識別哪些因素對項目會產(chǎn)生較大影響。因此，高速公路建設(shè)企業(yè)就能靈活地根據(jù)項目工作量和必要性選擇合適項目，并為項目中潛在的高風(fēng)險因素做出合理的規(guī)劃與管理。

6 結(jié)語

本文設(shè)計了一個風(fēng)險(R)指數(shù)模型用以實現(xiàn)兩個功能:識別并評估風(fēng)險和不確定性因素，以及由此優(yōu)化高速公路建設(shè)項目?；陲L(fēng)險的角度，為高速公路建設(shè)項目的實際開展提供了一個可行的研究工具，包括風(fēng)險及其子風(fēng)險項、評估風(fēng)險的模型，以及量化定性因素的方法。開發(fā)的模型被應(yīng)用于四個案例研究(項目A ～D)，并且模型計算的結(jié)果得到了專家整體評估的驗證，證明了其在風(fēng)險評估中的準(zhǔn)確性和穩(wěn)健性(平均TF 值為93%)。因此，所開發(fā)的模型可以基于風(fēng)險來給高速公路項目排序，以幫助企業(yè)決定哪個項目更具優(yōu)先級，并能幫助識別所選擇的項目本身存在的各種潛在風(fēng)險影響的大小。

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