基于信息熵權(quán)的AHP水利基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目PPP模式風(fēng)險評估

茅人劼

摘 要：為了能夠確定水利基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目PPP模式中的風(fēng)險大小，運(yùn)用信息熵所反映的效用值來計算評價指標(biāo)的權(quán)重，再運(yùn)用AHP法評價方案集，這也是基于熵權(quán)的層次分析法（ AHP）模糊綜合評價模型。這種方法能夠克服權(quán)重的分配問題，并且為權(quán)重的確定提供一個有力的理論依據(jù)，為水利基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目PPP的最大風(fēng)險來自于市場風(fēng)險搭建一個數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：信息熵權(quán)；層次分析法（AHP）；水利基礎(chǔ)設(shè)施；PPP模式風(fēng)險評估

中圖分類號：F303.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2017）15-0187-05

水利基礎(chǔ)設(shè)施一般投資規(guī)模大、建設(shè)周期長，政府無法提供充足的資金進(jìn)行長期建設(shè)。同時，水利基礎(chǔ)設(shè)施具有公益性，產(chǎn)出難以量化，回報周期長，政府壟斷導(dǎo)致公共服務(wù)效率低和質(zhì)量差。因此，對水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行來說，引入PPP模式是可行的，但同時也存在高風(fēng)險，因此必須對其風(fēng)險進(jìn)行評估。

在PPP項(xiàng)目實(shí)施過程中，多風(fēng)險評估所面臨的常常是一個由諸多因素組成的復(fù)雜系統(tǒng)，而且大多數(shù)因素都是存在不確定性的，使用單一的目標(biāo)函數(shù)很難對其進(jìn)行評價。將信息熵權(quán)與AHP法相結(jié)合，構(gòu)建多風(fēng)險評估的信息熵模糊AHP評估模型，為這類多因素風(fēng)險評估問題提供了解決方案。

一、PPP模式的主要風(fēng)險

在水利基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目上采用PPP模式，一般都會面臨生命周期長、實(shí)施過程復(fù)雜等問題，并且在整個項(xiàng)目的運(yùn)營實(shí)施過程中還會遇到各類風(fēng)險。結(jié)合實(shí)際情況，目前主要的項(xiàng)目風(fēng)險有以下幾類：

（一）法律風(fēng)險

法律風(fēng)險是指在水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)行過程中，因?yàn)闊o法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)或者違反法律要求，而造成一定損失的風(fēng)險。規(guī)范的法律制度能夠有力保障水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的正常開展，反之則會阻礙項(xiàng)目的正常開展，因此需要慎重看待。而由于 PPP模式在我國還未普遍運(yùn)用，在項(xiàng)目的建設(shè)過程中，不可控的因素還比較多，相應(yīng)的法律法規(guī)還不夠健全，因此法律風(fēng)險成為影響和制約水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要風(fēng)險之一。

（二）自然風(fēng)險

自然風(fēng)險以其不可控性、周期性以及共沾性三個特征成為影響和制約水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的風(fēng)險之一。所謂自然風(fēng)險，是指由于自然力的不規(guī)則變化產(chǎn)生并導(dǎo)致危害經(jīng)濟(jì)活動、物質(zhì)生產(chǎn)以及人類生命安全的風(fēng)險，比如地震、水災(zāi)、火災(zāi)都屬于自然風(fēng)險的類別。由于自然風(fēng)險一旦發(fā)生，所涉及影響的對象往往最廣，其不可抗力的特征令自然風(fēng)險無法控制、無法預(yù)見，更加無法防范[1]。

（三）社會風(fēng)險

社會風(fēng)險主要是由于利益失衡從而加劇社會風(fēng)險的發(fā)生，它有可能導(dǎo)致社會沖突、破壞社會穩(wěn)定，甚至成為一種社會危機(jī)。本文中，社會風(fēng)險主要包括社會重大突發(fā)事件帶來的風(fēng)險和公眾對項(xiàng)目反應(yīng)所帶來的風(fēng)險。公眾反應(yīng)所帶來風(fēng)險常常表現(xiàn)在項(xiàng)目損害了公眾的利益，尤其是水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)原本就具有準(zhǔn)公共物品屬性，因此如果公眾的反應(yīng)比較負(fù)面，那么必然會給項(xiàng)目的開展和建設(shè)帶來阻力，政府為了保障維護(hù)社會安定和保障公眾利益也會干預(yù)項(xiàng)目的建設(shè)。

（四）市場風(fēng)險

市場風(fēng)險主要表現(xiàn)在市場需求和市場收益不足。市場需求風(fēng)險主要是由于宏觀大環(huán)境的變化引起了需求的變化，隨之給項(xiàng)目的收益帶來了一定的阻礙或者損失。而市場收益不足主要是指項(xiàng)目運(yùn)營后沒有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，使私人機(jī)構(gòu)獨(dú)自承擔(dān)了虧損。

（五）建設(shè)風(fēng)險

任何項(xiàng)目都存在著建設(shè)風(fēng)險，這類風(fēng)險通常包括建設(shè)成本超出原定計劃和未能準(zhǔn)時完工等等方面。建設(shè)成本超值風(fēng)險往往是由于原材料的上漲、項(xiàng)目設(shè)計的中途變更以及未能預(yù)料到的環(huán)境變化而導(dǎo)致的成本超出預(yù)算；而延遲完工風(fēng)險主要是指項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營的時間超出規(guī)定期限，造成項(xiàng)目進(jìn)程的滯后，其中影響完工時間的因素可能是項(xiàng)目運(yùn)營方案不合理、原材料供應(yīng)不及時等等。

（六）運(yùn)營風(fēng)險

PPP模式的優(yōu)勢之處就是可以引入私人機(jī)構(gòu)與政府合作一起開展項(xiàng)目，將私人機(jī)構(gòu)的管理理念、經(jīng)營模式等等引入到水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中來。私人機(jī)構(gòu)的加入既帶來益處，也無可避免地帶來一些弊端。在項(xiàng)目開展階段，私人機(jī)構(gòu)的一舉一動都會影響 PPP項(xiàng)目每一個環(huán)節(jié)，比如管理水平經(jīng)驗(yàn)不足、出現(xiàn)生產(chǎn)故障等等，都有可能降低服務(wù)水平或者影響產(chǎn)品質(zhì)量，隨之帶來運(yùn)營方面的風(fēng)險。

二、基于熵權(quán)的AHP模糊評價模型

（一）信息熵權(quán)決策

1.信息熵概念。熵的概念在1948年被N.Wiener 和 C.E.Shannon引入信息論中，將其定義為：在k個等概率結(jié)局實(shí)驗(yàn)條件下，H=-kPilog2Pi。式中，H為概率集P1，P2，…，Pn的熵，其值是以二進(jìn)制來表明信息的不確定性的大小。

2.信息熵確定權(quán)重。熵技術(shù)應(yīng)用于多風(fēng)險評估分析中是一種比較有效的方法。系統(tǒng)可能處在n類不同的情況，Pi（i=1，2，…，n）為每種情況出現(xiàn)的概率，則該系統(tǒng)信息熵的計算公式如式（1）。

在多風(fēng)險評估問題中，設(shè)決策方案集為A={ A1，A2，…，An}，決策矩陣為X={Xij} nxm，xij是Ai方案的第j個指標(biāo)值。為了確認(rèn)各指標(biāo)的權(quán)重，可通過以下三個步驟：

第一，通過公式（2），得出第j個指標(biāo)下第i個方案指標(biāo)值的權(quán)重。

第二，通過公式 （3），得出第j個指標(biāo)的信息熵。

第三，通過公式（4），得出第j個指標(biāo)的權(quán)重。

從而得到權(quán)重向量T=（ω1，ω2，…，ωj） （5）

（二）多風(fēng)險AHP評估模型[2～3]

T.L.Satty于1973年提出的一種層次決策分析方法，AHP層次分析法（The Analytical Hierarchy Process）法，這個方法以對一些復(fù)雜問題的本質(zhì)、影響因素等深入的進(jìn)行分析為基礎(chǔ)，利用較少的數(shù)據(jù)，并系統(tǒng)化、數(shù)學(xué)化、模型化其思維的過程，從而為多目標(biāo)且復(fù)雜決策問題提供較為簡單的決策方法。

1.建立層次結(jié)構(gòu)模型。首先是對問題的目標(biāo)因素進(jìn)行分類，其次是構(gòu)造一個各目標(biāo)因素相關(guān)聯(lián)的層次結(jié)構(gòu)模型。圖 1顯示，第1層為目標(biāo)層，第2層為判據(jù)層（衡量目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)層），第3層為方案層[4]。

2.構(gòu)造判斷矩陣。遞階層次結(jié)構(gòu)建成后，就可以明確上下層元素之間的隸屬關(guān)系。如果第二層中的元素對下一層的元素有支配關(guān)系，就能建立以Bi為判斷準(zhǔn)則的元素C1，C2，C3…，Cn間的兩兩判斷矩陣，然后比較隸屬于同一指標(biāo)的各指標(biāo)之間的相對重要性，判斷矩陣記為Bi-C。

U=C11 … C1n …Cn1 … Cnn （6）

為對Bk的影響元素判斷矩陣。

矩陣Bi-C為互反矩陣，用元素cij表示方案i與方案j對比，在隸屬于判斷層Bk的諸指標(biāo)中，對于方案j的相對重要性程度。cij（i，j=1，2，3…，n）有如下性質(zhì)：cij>0；cij=1/ cji；cii=1。

判斷矩陣中的元素參照相關(guān)數(shù)據(jù)對同層次中某準(zhǔn)則的重要性進(jìn)行兩兩比較并賦值。有心理學(xué)方面的研究表明，人對信息等級辨別能力的極限為7+2，因此通過1—9 的數(shù)值來描述程度（如下頁表1 所示）。

3.層次排序計算方法。對于判斷矩陣B=[Cij]n×n與列向量W=（w1，w2，…，wn），如有某數(shù)列，當(dāng)AW=λW成立，則λ為矩陣A的特征值，W為A的λ所對應(yīng)的特征向量。

（1）計算判斷矩陣每一行的乘積Mi

（2）計算Mi的n次方根Wi

（3）將方根向量歸一化

（4）判斷矩陣最大特征值λmax

判斷矩陣為正互反矩陣，因此可以證明：n 階正互反矩陣存在正實(shí)數(shù)的單根最大特征值，λmax ≥n。判斷矩陣U 的最大特征值λmax的求法可用汪樹玉、劉國華等在《系統(tǒng)分析》中方法進(jìn)行[5]。判斷矩陣中對應(yīng)于λmax的規(guī)格化特征向量W的相應(yīng)分量為其對應(yīng)元素的單排序向量。

其中，（AW）i為向量AW的第i個元素。

4.一致性檢驗(yàn)。計算一致性比率CR，當(dāng)CR<0.1，則層次單排序的結(jié)果通過一致性檢驗(yàn)，否則要調(diào)整元素的取值。

（1）隨機(jī)一致性指標(biāo)CI

（2）隨機(jī)一致性比率CR

判斷矩陣具有完全一致性則CI = 0；CI ≠0的情況下則降低要求，利用平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 來檢驗(yàn)判斷矩陣能否打到滿意的一致性。Saaty 給出了1—9 階判斷矩陣的RI 值（如表2 所示）。

5.層次總評價指標(biāo)[6]。通過對各備選方案關(guān)于評價指標(biāo)的定量評價向量，得出定量評價矩陣W：

式中 V 為綜合評價指標(biāo)向量，按其分量大小排序，從而確定相應(yīng)方案綜合風(fēng)險大小，Vmin所對應(yīng)的方案即為綜合風(fēng)險最小方案。

三、實(shí)例

蘇北某縣引入水源地項(xiàng)目，擬采用PPP模式進(jìn)行運(yùn)作，選取自然風(fēng)險、市場風(fēng)險、建設(shè)風(fēng)險及社會風(fēng)險作為主要評估指標(biāo)，擬采用風(fēng)C1、C2、C3三種實(shí)施方案進(jìn)行項(xiàng)目風(fēng)險綜合評估。

各種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境指標(biāo)（如表3所示）。

由式（2）和式（3）計算各個指標(biāo)信息熵E=（0.776226，

0.789840，0.775037，0.746395），從而得4個指標(biāo)權(quán)重T=（0.25，

0.26，0.25，0.24）。

根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型圖，建立判斷矩陣，對各層指標(biāo)進(jìn)行了比較度的賦值，得到各層次相應(yīng)判斷矩陣，保證其足夠滿意的一致性，用方根法計算排序權(quán)值。

（一）判斷矩陣

（二）相對重要度計算及一致性檢驗(yàn)

對于B1-Ci判斷矩陣得排序向量：

具有滿意一致性。

同理，經(jīng)檢驗(yàn)所構(gòu)造的4個判斷矩陣均具有滿意一致性，具體結(jié)果（見表4）。

（三）方案綜合評價指標(biāo)

由上述計算得C方案層原素相對于B目標(biāo)判斷層排序矩陣ω為：

層次總排序?yàn)閂=Tω，結(jié)果見表5。

由表5可見，該P(yáng)PP項(xiàng)目綜合風(fēng)險從大到小排序依次為C1 >C3 >C2。項(xiàng)目的最大風(fēng)險來自于市場風(fēng)險，應(yīng)該加強(qiáng)對工程社會關(guān)系維護(hù)、確保資金來源穩(wěn)定的管理。

四、結(jié)論

第一，通過運(yùn)用信息熵的效用值來得出目標(biāo)因素的權(quán)重，使權(quán)重分配的問題得到解決，并對其的如何確定有了一定的理論依據(jù)。

第二，依據(jù)方案智能決策支持系統(tǒng)的優(yōu)化模型，利用AHP法對多目標(biāo)方案進(jìn)行總體評定，來確定水利基礎(chǔ)設(shè)施PPP模式的風(fēng)險大小。AHP法可以充分利用已有工程的經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足之處，提高工作效率，降低建設(shè)成本。

第三，在具體實(shí)踐中，基于信息熵權(quán)的AHP多目標(biāo)施工方案決策評估最重要一點(diǎn)在于方案判斷因素的選取。在對水利基礎(chǔ)設(shè)施PPP模式風(fēng)險進(jìn)行評估時，要把每個因素都考慮進(jìn)去是很困難的，選取最關(guān)鍵的幾個因素進(jìn)行判斷，最終得出結(jié)論。

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[責(zé)任編輯 李曉群]