基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)形成與傳染機(jī)理研究

田利軍（教授）王皓羽 張秀 徐森雨

（中國民航大學(xué)中國民航環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究中心 天津 300300）

一、引言

根據(jù)國際航空運(yùn)輸協(xié)會出具的航空業(yè)經(jīng)營分析報(bào)告，全球航空業(yè)負(fù)債在2020年底高達(dá)5 500億美元，包括政府貸款、貸款擔(dān)保、商業(yè)貸款、新經(jīng)營租賃債務(wù)等商業(yè)債務(wù)和財(cái)政援助。因此，民航業(yè)需要關(guān)注并提前防控負(fù)債經(jīng)營帶來的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)已有文獻(xiàn)的研究，郭雪波（2019）借鑒現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中流行病學(xué)的傳染理論，以海航系為案例對系族企業(yè)間的信用風(fēng)險(xiǎn)傳染路徑進(jìn)行了研究。田利軍（2019）通過因子分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立了航空公司財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，研究我國航空公司的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)狀況。目前針對民航業(yè)企業(yè)債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染與防范的研究較少，未指明企業(yè)債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)對行業(yè)甚至產(chǎn)業(yè)的影響，民航業(yè)作為國家的重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，探究其債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染機(jī)理以及提出防范措施是緊急而必要的。本文從理論研究出發(fā)，運(yùn)用主成分分析法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度模型和債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，分析了航空公司債務(wù)違約風(fēng)險(xiǎn)的形成因素和主要傳染路徑。

本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：（1）將對航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的研究拓展到產(chǎn)業(yè)鏈、行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)層次，延伸、深化和豐富了債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)理論。在民航業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和企業(yè)多元化擴(kuò)張的背景下，產(chǎn)業(yè)的縱向覆蓋導(dǎo)致債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)在產(chǎn)業(yè)鏈和區(qū)域經(jīng)濟(jì)層面?zhèn)鲗?dǎo)。目前關(guān)于航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染機(jī)理與防控的研究甚少，已有研究基本是圍繞財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行的，缺少對于債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染情況的細(xì)化研究。（2）本文提出基于航空公司特征的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染機(jī)理模型和防控措施，可提高航空公司的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)防控能力。航空公司科學(xué)合理的資本結(jié)構(gòu)和良好的財(cái)務(wù)狀況，有利于提高其面對重大風(fēng)險(xiǎn)的柔性，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

二、航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)形成與傳染機(jī)理分析

（一）行業(yè)層次債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的傳染機(jī)理

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，同一行業(yè)的企業(yè)個體存在相似性，主要緣于企業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)范圍以及投融資策略的同質(zhì)性，使得行業(yè)內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)具有一定的傳染效應(yīng)，最終風(fēng)險(xiǎn)變化趨于同步。其一，從服務(wù)經(jīng)營狀況來講，同行業(yè)企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)范圍的同質(zhì)性是產(chǎn)生債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染現(xiàn)象的根源。其二，“同群效應(yīng)”即同類企業(yè)間的模仿行為（萬良勇等，2016），使企業(yè)間存在相似的投融資傾向，風(fēng)險(xiǎn)的變化也趨于一致（Ngo et al.，2015）?，F(xiàn)有研究表明，我國上市公司的資本結(jié)構(gòu)會受到同行業(yè)資本結(jié)構(gòu)的影響，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)性違約風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在負(fù)債率不斷攀升以及債務(wù)違約帶來風(fēng)險(xiǎn)時，對同行業(yè)其他企業(yè)也有相應(yīng)的正“溢出效應(yīng)”。

（二）產(chǎn)業(yè)鏈層次債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的傳染機(jī)理

從風(fēng)險(xiǎn)傳播的空間維度進(jìn)行分析，沿橫向路徑，民航業(yè)的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)可能沿風(fēng)險(xiǎn)載體蔓延到航空主業(yè)，從而影響到國家民用航空網(wǎng)絡(luò)。民航業(yè)市場企業(yè)容量低，并且具有資本市場低投資回報(bào)的特點(diǎn)，因此航空公司具有更高的風(fēng)險(xiǎn)可見性和傳染性（李春玲、劉梁，2015）。債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)沿縱向路徑，民航業(yè)科技含量高、產(chǎn)業(yè)鏈條長，高度集成了大量先進(jìn)科技，是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性行業(yè)以及先導(dǎo)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。航空運(yùn)輸涉及的飛行器采購和租賃導(dǎo)致的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，涉及飛機(jī)制造商、航材公司、銀行、產(chǎn)權(quán)投資人等關(guān)聯(lián)方，此外航油業(yè)務(wù)涉及的航油供應(yīng)商等也屬于承載主要債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)方。如圖1所示。

圖1 產(chǎn)業(yè)鏈間的航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染機(jī)制

（三）區(qū)域經(jīng)濟(jì)層次債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的傳染機(jī)理

區(qū)域經(jīng)濟(jì)層次債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染，源于企業(yè)所處地區(qū)的區(qū)域宏觀因素，這些債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)源同時影響目標(biāo)企業(yè)以及同區(qū)域的其他企業(yè)，進(jìn)而顯現(xiàn)出債務(wù)循環(huán)違約的相關(guān)性。展開來講，企業(yè)作為市場經(jīng)濟(jì)的一部分，宏觀形勢的變化對企業(yè)的影響是相似的，尤其對于同行業(yè)企業(yè)的影響趨于同步，例如國民生產(chǎn)總值、區(qū)域政策出臺以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等，宏觀經(jīng)濟(jì)因素極有可能引發(fā)規(guī)模性的債務(wù)違約事件。特別是具有綜合集聚功能的大城市，區(qū)域優(yōu)勢和綜合實(shí)力等會決定行業(yè)的發(fā)展前景和財(cái)務(wù)運(yùn)營狀況，因此針對由其引起的債務(wù)違約風(fēng)險(xiǎn)需要進(jìn)行及時防范和干預(yù)，這是地區(qū)政府和企業(yè)個體均需給予關(guān)注的方面，以避免大規(guī)模債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)和協(xié)調(diào)問題（田利軍，2021）。

三、樣本選擇與評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

（一）樣本選擇及數(shù)據(jù)來源

考慮到企業(yè)是否有公開財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)以及規(guī)模的相似性，本文選擇中國國際航空股份有限公司、中國東方航空股份有限公司、中國南方航空股份有限公司和海南航空控股股份有限公司為研究對象。選擇四家航空公司2012—2019年的數(shù)據(jù)形成32個研究樣本。本文的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于Wind數(shù)據(jù)庫，行業(yè)層面數(shù)據(jù)來源于中國民用航空局發(fā)展計(jì)劃司所著《從統(tǒng)計(jì)看民航》以及航空公司生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)績報(bào)告等資料。

（二）民航業(yè)債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

基于上述機(jī)理分析，本文從企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈、區(qū)域經(jīng)濟(jì)四個層次選取指標(biāo)。經(jīng)過篩選得到21個指標(biāo)進(jìn)行主因子分析。首先進(jìn)行KMO和Bartlett球形度檢驗(yàn)，KMO檢驗(yàn)值為0.613，大于閾值0.5，說明變量之間存在相關(guān)性，符合要求。Bartlett球形度檢驗(yàn)的結(jié)果p值為0.000，小于0.05。因此可以拒絕球形假設(shè)且指標(biāo)之間具有相關(guān)關(guān)系，優(yōu)化后的數(shù)據(jù)集可以進(jìn)行因子分析。

變量矩陣的特征值和貢獻(xiàn)率結(jié)果顯示有6個主因子特征值大于1，且累計(jì)的方差貢獻(xiàn)率為90.173%，說明對信息的覆蓋和解釋能力較強(qiáng)。將主成分進(jìn)行因子載荷旋轉(zhuǎn)后得到成分矩陣，將6個主成分因子分別命名為F1—F6。主成分1解釋為企業(yè)所在區(qū)域因素影響；主成分2反映了企業(yè)資金或資本增值能力，解釋為盈利能力主成分；主成分3為償債能力主成分；主成分4中的供應(yīng)商相關(guān)指標(biāo)綜合反映了供應(yīng)鏈上游對企業(yè)債務(wù)的影響；主成分5用來解釋在行業(yè)因素影響下企業(yè)的發(fā)展能力變化，因此可以代表行業(yè)影響指標(biāo)；主成分6反映企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模、壯大實(shí)力的潛在能力，代表其發(fā)展能力。如表1所示。

表1 旋轉(zhuǎn)成分矩陣a

四、基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)模型及結(jié)果分析

（一）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本文擬構(gòu)建三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的定量測度，輸入層由風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)擬合的主因子構(gòu)成，設(shè)定為6個節(jié)點(diǎn)。采用標(biāo)準(zhǔn)化處理將網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行尺度變換，試湊法確定最佳隱節(jié)點(diǎn)數(shù)。本文利用航空公司的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評級來判別其債務(wù)違約風(fēng)險(xiǎn)程度，據(jù)此設(shè)定輸出層為包含排序信息的虛擬變量。為取得更好的擬合效果，將模型的學(xué)習(xí)誤差降至0.0001時，模型停止訓(xùn)練。本文根據(jù)輸出值的實(shí)際狀況，隱藏層激活函數(shù)確定為Tanh函數(shù)，輸出層激活函數(shù)確定為Softmax函數(shù)。使用IBM SPSS Statistics 24軟件MLP多層感知器程序進(jìn)行BP前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析。

（二）模型訓(xùn)練

本文擬通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警兩個目的，通過本期債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)（Y）建立模型1實(shí)現(xiàn)本期風(fēng)險(xiǎn)定量預(yù)測；采用滯后一期債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)（Y）建立模型2實(shí)現(xiàn)債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)未來期間預(yù)警。將總樣本分為26個訓(xùn)練樣本和6個測試樣本進(jìn)行模型訓(xùn)練。

（三）債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度與預(yù)警結(jié)果分析

1.債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度模型結(jié)果分析。將26個測試集進(jìn)行訓(xùn)練，得到正確率為92.3%的訓(xùn)練模型。其中23個無債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)樣本中有21個樣本得到了正確預(yù)測結(jié)果，2個樣本測試結(jié)果誤判為1；3個有債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的樣本預(yù)測正確百分比為100%。將其余6組測試集樣本作為擬待評估對象，模型預(yù)測結(jié)果的ROC曲線圖下方的區(qū)域?yàn)?.913，表明預(yù)測能力較好。通過自變量重要性（圖2）可知，模型認(rèn)為FAC3和FAC1因子變量比較重要，航空公司本期的償債能力對其債務(wù)信用評級影響最大，同時航空公司所在省份的經(jīng)濟(jì)狀況即區(qū)域因素對航空公司的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)也具有極大影響。其次，民航業(yè)影響指標(biāo)與航空公司的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)之間也有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度模型中，企業(yè)的盈利能力、發(fā)展能力和民航供應(yīng)鏈指標(biāo)對于航空公司本期的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)能力影響程度較小。

圖2 債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度模型自變量重要性

2.債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型結(jié)果分析。債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型即本期指標(biāo)數(shù)據(jù)狀況對航空公司下期債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的指征能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對26個測試集進(jìn)行訓(xùn)練，滿足訓(xùn)練終止規(guī)則0.0001，得到正確率100%的訓(xùn)練模型。將其余6組測試集樣本作為擬待評估對象，得到100%的預(yù)測正確百分比，模型預(yù)測結(jié)果的ROC曲線圖下方的區(qū)域?yàn)?，表明模型的預(yù)測能力很好。

正態(tài)化后的變量重要性見圖3，F(xiàn)AC2和FAC1兩個因子變量比較重要，航空公司本期的盈利能力對下期債券信用評級即債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)很重要，一方面可能是利潤積累增強(qiáng)了企業(yè)的償債能力和資本市場信心，另一方面，債券信用評級報(bào)告發(fā)布時間的滯后性導(dǎo)致了信息傳遞差異。區(qū)域因素在債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型中同樣占據(jù)重要地位，重要性程度達(dá)到80%以上。同時，在該模型中民航業(yè)的供應(yīng)鏈影響因素和企業(yè)的償債能力對航空公司的預(yù)期債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)狀況也發(fā)揮了重要影響作用。相對而言，民航業(yè)和企業(yè)的發(fā)展能力對于航空公司預(yù)期債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)狀況的重要性程度較弱，但其正態(tài)化重要性仍然達(dá)到20%以上，與企業(yè)預(yù)期債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)狀況同樣存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

圖3 債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型自變量重要性

3.模型對比分析。債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度模型旨在測度航空公司的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)狀況，便于將同類型樣本代入模型，對無債券信用評級報(bào)告的航空公司實(shí)現(xiàn)債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度。債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型一方面解決了信號傳遞的滯后性，能預(yù)測未來債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)；另一方面解釋了四個層次影響與企業(yè)債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)之間的傳染關(guān)系。

從預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確程度來看，債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型在預(yù)測能力上更加完善。從預(yù)測結(jié)果內(nèi)容分析，債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的定量測度模型包含了本期債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)來源信息：（1）負(fù)債是企業(yè)財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的來源，償債能力直接體現(xiàn)了企業(yè)財(cái)務(wù)狀況的穩(wěn)定程度。（2）區(qū)域經(jīng)濟(jì)因素的影響隱含了區(qū)域發(fā)展水平、政策傾向等信息，民航業(yè)受區(qū)域因素影響較大。債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型還包括未來預(yù)測和風(fēng)險(xiǎn)傳染關(guān)系信息：（1）與債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)定量測度模型相比，航空公司未來期間債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)受多方面因素的綜合影響。（2）利潤積累和利好信號在資本市場的傳遞增強(qiáng)了相關(guān)利益者的信心，盈利能力體現(xiàn)了更多的預(yù)測信息。（3）區(qū)域因素和供應(yīng)鏈因素在模型中的重要地位，表明債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)也會沿傳染路徑向區(qū)域和供應(yīng)鏈傳導(dǎo)，主要受以航空公司為核心企業(yè)的供應(yīng)鏈上游影響。

五、結(jié)論與建議

本文通過選取航空公司、民航業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈以及區(qū)域四個層次的債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)形成及傳染相關(guān)指標(biāo)，構(gòu)建實(shí)證檢驗(yàn)?zāi)Ｐ筒Ⅱ?yàn)證了模型的有效性。上文研究結(jié)果表明：航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)形成的內(nèi)部因素主要取決于企業(yè)自身的償債能力以及盈利能力，債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)傳染的外在因素主要是受到航空公司所在區(qū)域以及上游供應(yīng)商的影響。航空公司債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的影響因素是多元化、多角度的，面對疫情下經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢、需求大幅減少和市場結(jié)構(gòu)調(diào)整的現(xiàn)狀，本文建議采取以下應(yīng)對舉措。

（一）強(qiáng)化供給側(cè)改革，提高產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

政府應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)企業(yè)調(diào)整業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，適度負(fù)債，從根本上化解企業(yè)的流動性危機(jī)。在提升我國民航業(yè)運(yùn)營能力的同時提高區(qū)域抵御重大風(fēng)險(xiǎn)的能力，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和市場經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的相互促進(jìn)能力。企業(yè)方面可以通過調(diào)整和修復(fù)資產(chǎn)負(fù)債表、精細(xì)化成本核算等措施發(fā)現(xiàn)無效供給服務(wù)，提供針對性強(qiáng)、競爭力高的有效產(chǎn)能供給。政府層面通過完善民航業(yè)供給側(cè)改革的政策制度，優(yōu)化民航產(chǎn)品同質(zhì)化程度，適當(dāng)引入航油航材等企業(yè)競爭者，豐富全流程供應(yīng)鏈物流能力。同時通過機(jī)票價(jià)格調(diào)整等手段鼓勵航空出行需求，確保行業(yè)“保產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈穩(wěn)定”，通過全面深化改革增強(qiáng)行業(yè)發(fā)展內(nèi)生動力，推進(jìn)民航業(yè)治理體系和治理能力現(xiàn)代化。

（二）構(gòu)建合理的資本結(jié)構(gòu)，提高企業(yè)償債能力

我國上市航空公司的短期負(fù)債主要由短期借款、應(yīng)付短期融資券等組成，主要用于支付航材款、油料款等經(jīng)營性應(yīng)付款項(xiàng)和滿足增加的融資需求，長期負(fù)債主要用于固定資產(chǎn)的建設(shè)和飛機(jī)租賃等（劉志雄、韋圓圓，2015）。從航空公司的債務(wù)結(jié)構(gòu)和資金用途可以看出，上市航空公司抵御債務(wù)違約風(fēng)險(xiǎn)的措施需要結(jié)合企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和資本結(jié)構(gòu)，提高企業(yè)的變現(xiàn)能力和盈利能力對于企業(yè)償還債務(wù)有關(guān)鍵影響。因此航空公司償債能力的提升與企業(yè)整體的資本結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，優(yōu)化負(fù)債結(jié)構(gòu)，保持平穩(wěn)且合理的資產(chǎn)負(fù)債率是航空公司實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的有效手段。

（三）提高收入降低成本，提升企業(yè)盈利能力

航空公司可以從合理定價(jià)和開拓增值服務(wù)兩方面來提高收入，按照供需關(guān)系合理安排機(jī)票價(jià)格，將經(jīng)濟(jì)艙和商務(wù)艙差異化定價(jià)，提高商務(wù)艙的單位收益。增值服務(wù)是指航空公司提供超常規(guī)服務(wù)以獲得增值收入的服務(wù)，增值服務(wù)可以開拓創(chuàng)新，以旅客行程中的需求為出發(fā)點(diǎn)來開展（王婧，2019）。航空公司關(guān)注成本管控能夠降低市場競爭中的壓力，為其長期健康發(fā)展提供保障。航空公司降低成本可以從套期保值防范匯兌風(fēng)險(xiǎn)、提高管理效率、降低營銷費(fèi)用、合理分配航線機(jī)隊(duì)幾個方面考慮。