基于改進(jìn)熵權(quán)-DEMATEL的綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素權(quán)重分析

朱 琛，申建紅,2，王 迪，賈格淋

基于改進(jìn)熵權(quán)-DEMATEL的綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素權(quán)重分析

朱 琛1，申建紅1,2，王 迪1，賈格淋1

（1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，山東 青島 266520；2.山東省高校智慧城市建設(shè)管理研究中心，山東 青島 266520）

考慮綜合管廊PPP項目的順利開展受到多重風(fēng)險因素影響，建立改進(jìn)熵權(quán)法&DEMATEL的綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素組合權(quán)重分析模型，對其風(fēng)險因素進(jìn)行分析。首先,結(jié)合理論分析及案例研究，建立綜合管廊PPP項目風(fēng)險指標(biāo)體系；其次,利用改進(jìn)熵權(quán)法獲得各個風(fēng)險因素的熵權(quán)值，應(yīng)用DEMATEL法進(jìn)行修正，得到組合權(quán)重；最后根據(jù)權(quán)重大小排序并進(jìn)行因素分析，通過實例分析表明：如期完成融資，利率變動，入廊費(fèi)收入不足，政府信用，政府審批延誤風(fēng)險為綜合管廊PPP項目實施過程中風(fēng)險考慮的重點(diǎn)。

綜合管廊；PPP；DEMATEL；風(fēng)險因素

建設(shè)綜合管廊項目能夠消除架空線“蜘蛛網(wǎng)”的視覺污染，美化地面景觀，同時能夠降低對管線的維修次數(shù)，減少對城市交通的干擾，保證道路交通暢通。綜合管廊初期資金投入巨大，綜合建設(shè)費(fèi)用高，僅靠政府投資建設(shè)會提高政府財政赤字，PPP模式引入綜合管廊建設(shè)中，可降低政府財稅開支，減輕政府財政壓力，穩(wěn)步推進(jìn)綜合管廊項目進(jìn)行。但綜合管廊PPP項目實施過程受多重風(fēng)險因素影響，實施過程復(fù)雜且充滿不確定性，準(zhǔn)確識別項目實施過程中的關(guān)鍵風(fēng)險因素并加以控制，能夠有效減少損失，使得參與各方利益最大化。

PPP項目的風(fēng)險研究一直是建筑行業(yè)內(nèi)各學(xué)者的研究熱點(diǎn)。有學(xué)者采用問卷調(diào)查和案例分析法[1]、風(fēng)險源清單[2]、WBS-RBS法及風(fēng)核對表法[3]識別風(fēng)險，還有學(xué)者采用故障樹法[4]、層次全息模型法[5]和結(jié)構(gòu)方程法[6]等量化風(fēng)險；有學(xué)者采用熵權(quán)物元可拓理論[7]、云模型[8]和熵權(quán)法[9]評價風(fēng)險，還有學(xué)者建立網(wǎng)絡(luò)層次模型[10]、決策試行及其評價實驗室法[11]對風(fēng)險排序；有學(xué)者通過案例研究、利益均衡原理[12]對風(fēng)險進(jìn)行分配，還有學(xué)者使用博弈論[13]、實物期權(quán)方法等對風(fēng)險進(jìn)行合理分擔(dān)。上述研究無論風(fēng)險識別、風(fēng)險評價還是風(fēng)險分擔(dān)，科學(xué)合理的風(fēng)險因素權(quán)重確定具有重要意義。

基于此，本文對綜合管廊PPP項目中存在的風(fēng)險因素采用主客觀方法相結(jié)合的方式，基于改進(jìn)熵權(quán) & DEMATEL組合權(quán)重進(jìn)行分析。首先用激活函數(shù)對經(jīng)典熵權(quán)法改進(jìn)，消除調(diào)查數(shù)據(jù)因存在異變的情況，采用激活熵權(quán)法求得風(fēng)險因素的權(quán)重，其次引入DEMATEL方法修正熵權(quán)權(quán)重，兩種方法權(quán)重結(jié)合確定組合權(quán)重得出風(fēng)險因素的重要程度，并針對這些因素進(jìn)行分析。

1 建立綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素指標(biāo)體系

綜合管廊PPP項目具有經(jīng)營周期長、投資環(huán)境不健全、回收資金慢的特點(diǎn)，使得項目參與方將考慮更多潛在的風(fēng)險因素，減少風(fēng)險損失。本文通過文獻(xiàn)案例研究并結(jié)合社會資本與政府PPP項目庫分析，初步識別綜合管廊PPP項目45個風(fēng)險因素指標(biāo)，通過專家討論，從宏觀、中觀和微觀3個層面，政治、法律、市場等8個方面構(gòu)建綜合管廊 PPP 項目風(fēng)險因素指標(biāo)體系，最終確定31個風(fēng)險因素指標(biāo)，如表1所示。

表1 PPP管廊風(fēng)險因素指標(biāo)

2 基于改進(jìn)熵權(quán) & DEMATEL的風(fēng)險因素權(quán)重分析模型構(gòu)建

針對綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素，采用激活熵算法對熵權(quán)法改進(jìn)，結(jié)合 DEMATEL方法，確定風(fēng)險因素權(quán)重，使風(fēng)險因素分析結(jié)果更加客觀有效。

2.1 改進(jìn)熵權(quán)法模型

熵權(quán)法能夠通過樣本數(shù)據(jù)對各個因素計算信息熵和指標(biāo)權(quán)重，從而根據(jù)權(quán)重大小判斷各個因素的重要程度。在多因素指標(biāo)評價中，一般熵權(quán)越大則指標(biāo)變異程度越小，但因基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中可能存在數(shù)據(jù)異變的情況，熵本身并不能完全反應(yīng)指標(biāo)在解決實際問題的重要性，為防止部分指標(biāo)數(shù)據(jù)異變影響對應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重，提高準(zhǔn)確率，本文對傳統(tǒng)熵權(quán)法改進(jìn)，采用激活函數(shù)logistics對信息熵計算，降低數(shù)據(jù)差異，防止數(shù)據(jù)異變對結(jié)果造成的影響。具體步驟如下：

(1)單指標(biāo)評價矩陣建立

邀請專業(yè)領(lǐng)域的專家進(jìn)行獨(dú)立打分，將各個風(fēng)險因素對綜合管廊PPP項目的重要程度記為1~5，從低到高代表低、較低、中等、較高、高5個等級，得到單指標(biāo)評價矩陣。

(2)矩陣歸一化處理

式中：x為綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素標(biāo)準(zhǔn)化值；P為某個風(fēng)險因素指標(biāo)占該風(fēng)險指標(biāo)總值的比重；為專家評價數(shù)。

(3)求指標(biāo)信息熵

式中:E為綜合管廊PPP項目對應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)的基礎(chǔ)熵值。

(4)求激活-熵

(5)求指標(biāo)權(quán)重

式中：W為綜合管廊PPP項目的第項風(fēng)險因素指標(biāo)的熵權(quán)值。

2.2 DEMATEL模型

DEMATEL（decision-making trial and evaluation laboratory），是一種用影響度和被影響度2個參數(shù)來表示要素之間相互影響程度和重要度的矩陣分析方法。具體步驟如下：

(1)建立直接影響矩陣B。建立綜合管廊PPP項目中各風(fēng)險因素的直接影響矩陣，邀請PPP領(lǐng)域的資深專家對直接影響矩陣中的各個因素影響程度進(jìn)行打分，判斷因素之間的影響關(guān)系，確定其作用程度。分值為0~4，從低到高分別表示為“無直接影響關(guān)系”“基本沒有關(guān)系”“關(guān)系一般”“關(guān)系中等”“關(guān)系很強(qiáng)”。

(2)規(guī)范直接影響矩陣。依據(jù)公式(5)

式中：a為矩陣B第個方案第個指標(biāo)的數(shù)值；為方案個數(shù)。

(3)求綜合影響矩陣。

式中：為單位矩陣。

(4)求中心度和原因度。計算綜合管廊PPP項目第個風(fēng)險因素的影響度f和第個風(fēng)險因素的被影響度e。

由f+e可得因素在系統(tǒng)評價中的重要性排序,記為m=f+e，稱為中心度，這里用M表示所有中心度值，f-e為該第個因素與第個因素的因果關(guān)系，記為n=f-e，稱為原因度，對于原因度有兩種可能性，具體如表2所示。

表2 原因度解釋

2.3 改進(jìn)熵權(quán) & DEMATEL組合權(quán)重

依據(jù)激活函數(shù)改進(jìn)的熵權(quán)值W、DEMATEL 獲得的中心度M，綜合兩者采用乘積法[15]，獲得綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素指標(biāo)組合權(quán)重。

3 案例分析

3.1 項目概況

某市為改善城市管網(wǎng)建設(shè)狀況、提高人民生活水平，擬規(guī)劃建設(shè)全長4.6 km的雙艙管廊，用于容納市政基礎(chǔ)管線。其中由政府方出資人代表出資 1 223.4 萬元，剩余部分由中選的社會資本方自行出資，根據(jù)PPP項目模式運(yùn)作特點(diǎn)、項目運(yùn)營狀況，結(jié)合該區(qū)財政承受能力及測算結(jié)果綜合分析，本項目暫定15年，建設(shè)期原則上不超過1年，運(yùn)營期固定14年，合作期間，項目公司根據(jù)項目運(yùn)營情況，依法獲得合法收益。

3.2 指標(biāo)因素賦權(quán)

通過調(diào)研分析，邀請從事城市綜合管廊PPP項目建設(shè)及投資研究的10位專家對風(fēng)險因素的重要程度進(jìn)行獨(dú)立打分，獲得如下10×31的評價矩陣：

（1）計算指標(biāo)激活熵權(quán)，通過式（1）～（4）得到：

(0.032233 0.032274 0.032234 0.032275

0.032220 0.032254 0.032266 0.032324

0.032221 0.032220 0.032289 0.032250

0.032275 0.032220 0.032276 0.032280

0.032322 0.032275 0.032238 0.032238

0.032248 0.032253 0.032254 0.032265

0.032257 0.032235 0.032212 0.032276

0.032238 0.032269 0.032306)

同時要求該10位專家對各個因素指標(biāo)的相互影響程度賦值，獲得平均矩陣M，因篇幅有限，此處不再羅列平均矩陣。

（2）利用MATLAB2016a，對公式（5）～（8）進(jìn)行處理，得到綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素的影響度和被影響，并計算出各個元素的中心度和原因度，如表3所示。

表3 項目風(fēng)險中心度與原因度

（3）由于DEMTAEL考慮指標(biāo)間的影響程度，中心度表示指標(biāo)在系統(tǒng)中的重要程度，所以通過式（9）用中心度結(jié)合激活熵權(quán)值，得到最終組合權(quán)重值并根據(jù)權(quán)重大小并對各個因素進(jìn)行排序，得到如表3所示。

表4 熵權(quán)及組合權(quán)重值

3.3 風(fēng)險因素分析

表4中根據(jù)各風(fēng)險因素組合權(quán)重大小對風(fēng)險因素進(jìn)行了排序，有：

h31>h33>z32>h13>h14>z31>w11>z25>z23>

z22>z11>h32>z12>h21>z24>w12>h34>z26>

h35>z33>w13>z21>h11>z27>h42>h23>h43>

h41>h22>h36>h12

為了找出影響程度比較大的風(fēng)險因素以便于實施過程中得到有效控制，減小風(fēng)險損失，對組合權(quán)重排名前五的風(fēng)險因素進(jìn)行分析。

（1）通過表4的組合權(quán)重大小及排序可以得出在31個風(fēng)險因素中，如期完成融資風(fēng)險因素的組合權(quán)重最大，這說明綜合管廊PPP項目該風(fēng)險因素的關(guān)鍵重要程度很高，在實施過程中需要重視該因素；返回到表3中，該因素的影響度為1.88984，在所有風(fēng)險因素的影響度中是最高的，說明此風(fēng)險因素的出現(xiàn)在項目的實施過程中會干擾其他風(fēng)險因素的發(fā)生，從而起到聯(lián)動作用，因此控制如期完成融資風(fēng)險的發(fā)生，減少該風(fēng)險因素的負(fù)面作用就尤為重要。PPP項目實施過程中需要大量資金投入，而社會資本大部分的資金來源于融資，融資的成功與否決定了項目能否有充足的資金繼續(xù)推進(jìn)下去。

（2）利率變動風(fēng)險因素的組合權(quán)重僅次于如期完成融資風(fēng)險因素，影響度排名第二，說明該風(fēng)險因素在項目中不僅很重要對其他風(fēng)險因素的作用也很大。對于投資額巨大的PPP項目，難免會涉及到融資貸款來解決項目公司資金周轉(zhuǎn)問題，整個債權(quán)周期里利率波動無處不在，甚至包括在融資交割之前也會涉及利率問題，因此無論是政府方還是社會資本方都會充分考慮該風(fēng)險的變動，洞察市場利率風(fēng)險波動，減少各自的財政資金損失。

（3）入廊費(fèi)收入不足風(fēng)險在組合權(quán)重排序中排名第三，這意味著該風(fēng)險因素也是綜合管廊PPP項目實施過程中比較重要的因素。入廊單位入廊前需要向項目公司交納入廊費(fèi)用和部分日常維護(hù)費(fèi)用，初期入廊費(fèi)用較高，很多入廊單位不愿意入廊，會導(dǎo)致項目公司成本回收困難，管廊難以持續(xù)運(yùn)營，為保障管廊持續(xù)運(yùn)作，防止變成“空廊”，政府可相應(yīng)采取強(qiáng)制措施，強(qiáng)制管線單位按期入廊，并適當(dāng)對項目公司以財政補(bǔ)貼方式予以經(jīng)濟(jì)援助。

（4）政府信用風(fēng)險組合權(quán)重在入廊收入不足風(fēng)險之下，說明該風(fēng)險的重要性，政府信用問題歸根到底是政府行為的不確定性，政府因問題處理不當(dāng)或者內(nèi)部人員的工作疏忽都會導(dǎo)致政府的信任出現(xiàn)危機(jī)，通過研究PPP項目案例可以看出PPP項目成功落地和持續(xù)運(yùn)營會很大受到政府行為的影響并影響到項目的收益。

（5）政府審批延誤風(fēng)險組合權(quán)重排名第五，在所有風(fēng)險因素中排名位居前列，PPP項目中政府審批是很關(guān)鍵的一步，由于項目的復(fù)雜性以及PPP項目在我國發(fā)展的不成熟性，政府缺乏一定的經(jīng)驗，審批流程過于復(fù)雜，消耗過多的時間導(dǎo)致審批延誤，因此該風(fēng)險因素也是極需要關(guān)注的風(fēng)險，控制該風(fēng)險的發(fā)生對項目實施的周期縮短以及降低成本具有很好的作用。

4 結(jié)論

本文對綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素研究，從宏觀、中觀、微觀方面建立綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素指標(biāo)，為了降低評價方法偏于主觀化和客觀化帶來的影響偏差，建立改進(jìn)熵權(quán)&DEMATEL的綜合管廊PPP項目風(fēng)險因素模型并進(jìn)行組合權(quán)重分析。分析結(jié)果表明，如期完成融資，利率變動，入廊費(fèi)收入不足，政府失信，政府審批延誤風(fēng)險權(quán)重比較大，應(yīng)該為綜合管廊PPP項目實施過程中風(fēng)險考慮的重點(diǎn)，利用該結(jié)論為減少PPP項目存在的風(fēng)險提供了更好的依據(jù)。

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Risk Factor Weight Analysis of Utility Tunnel PPP Project Based on Improved Entropy Weight &DEMATEL

ZHU Chen1, SHEN Jian-hong1,2, WANG Di1, JIA Ge-lin1

（1. School of Management Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China; 2. Research Center of Smart City Construction Management in Shandong Universities, Qingdao 266520, China）

A number of risk factors influence the smooth development of the integrated pipe gallery PPP project, an improved entropy weight method, &DEMATEL integrated pipe gallery PPP project risk factor analysis model is established to analyze the crucial degree of risk factors. Firstly, combined with theoretical analysis and case study, the risk index system of Utility Tunnel PPP project is established; Secondly, By using activation function to improve the center degree of classical entropy and DEMATEL, the combined weight is calculated; Finally, the risk factors are analyzed according to the weight. The case analysis shows that the completed financing on schedule, the changing interest rate, the insufficient entrance fee income, public credit, and government approval delay risk are the key points.

integrated management gallery; PPP; DEMATEL; risk factors

10.15916/j.issn1674-3261.2021.05.015

TU-9

A

1674-3261(2021)05-0342-05

2021-03-12

國家自然科學(xué)基金資助項目（71471094）

朱 琛(1995-)，女，山東濟(jì)南人，碩士生。

申建紅(1970-)，男，山東青島人，教授，博士。

責(zé)任編輯：劉亞兵