SD模型在区域综合交通运输投融资规划中的应用——以福建省为例*1

丁 刚，陈阿凤

(福州大学 公共管理学院，福建 福州 350108)

一、问题的提出

区域经济的快速发展离不开交通基础设施的完善与发达，交通运输的便捷可为各行各业的物流、人流、资金流提供保障，增强经济发展的动力，在我国各地区交通运输行业的投资需求与资金供给之间常存在较大缺口的情形下，对区域综合交通运输系统进行投融资规划就显得尤为重要。

系统动力学(System Dynamics，简称SD)是美国麻省理工学院Jay W．Forrester教授于1956年创立的，以反馈控制理论为基础，以数字计算仿真技术为手段，研究复杂社会经济大系统的方法[1]。其基本思路是：从问题的系统性出发，结合定性分析与定量分析，以系统动力学方法为主，建立系统综合的模型，利用计算机实现模拟仿真与分析，并进行历史性检验与实际社会经济系统对照，得出有意义的社会经济学结论，提供决策参考[2]。

纵观国内学者的研究，在规划领域运用SD模型的大致集中在三个领域，即战略规划、企业规划及水资源规划。战略规划研究趋向于区域可持续发展，如闫二旺通过构建区域经济可持续发展战略系统动力学模型，为经济发展与资源、环境及人口等方面的协调提供政策建议[3]；程叶青、李同升、张平宇等运用系统动力学理论探讨经济自然增长、经济高速增长和经济适度增长三种方案下的县域可持续发展模式[4]。企业规划研究集中于集团投资规划与人力资源规划，如梁美健、丁日佳、谢宾铭运用系统动力学理论与方法，为有效发挥集团公司投资规划作用探求可行方法，促进集团公司投资管理的科学化[5]；汪霞将系统动力学原理运用于企业生产车间人力资源管理规划中，进而模拟分析了生产车间人力资源管理规划实施过程中人员引入政策[6]。水资源规划研究的代表有，张雪花、张宏伟将SD模型应用于社会—经济—环境复杂系统背景下的水资源需求量预测、水系统动态模拟和策略分析中[7]；陈雪、刘光有以阿什河流域为例，分析了流域水污染控制系统的特点，并构建SD模型，以用于流域水污染控制的分析及预测[8]；黄徽、杜鹏飞、曾思育将系统动力学模型应用于石家庄市污水再生利用规划中，并在不同发展情景下进行模拟仿真，比选得到最优情景，为规划提供依据[9]。

然而，截至目前仍鲜有论者将系统动力学理论与方法运用于区域交通运输系统投融资规划这一领域。为此，本文采用SD模型进行区域交通运输投融资规划的模拟仿真，以福建省为例，依据海西经济建设规划与交通运输行业相关数据，运用系统动力学理论与方法，对公路、铁路、港口、民航、轨道交通、管道运输、其他投资等七个交通子领域的资金需求与财政资金、银行贷款资金、资本市场融资、利用外资、自筹资金和其他资金等六个资金来源渠道的资金供给进行动态仿真，以期为其他地区综合交通运输投融资规划的制定提供可资借鉴的理论模型与实证参考。

二、综合交通运输投融资系统动态仿真模型

系统动态仿真过程实际上是反馈控制过程，其基本思路是：首先，进行系统辨识，明确系统目标，确定系统边界；其次，分析系统结构，绘制因果关系图与流图；第三，编制方程式进行仿真模拟；第四，进行模型检验；最后，仿真结果与政策分析[2]。第四、五步骤将放在第三部分进行。

本文立足于福建省实际，将综合交通运输投融资规划系统分为投资子系统与融资子系统。投资子系统反映综合交通运输系统的资金需求情况，融资子系统反映综合交通运输系统的资金供给情况。借助Vensim PLE软件，对投资子系统与融资子系统进行动态仿真，进而提出投融资规划方案。

(一)系统边界确定

关于边界问题，根据系统目标和内涵，本文确定时间边界为2005年至2015年，其中2005-2010年为基期，2011-2015年为仿真期。空间边界为福建省，在交通系统资金需求上，主要包括公路、铁路、港口、民航、轨道交通、管道运输和其他投资等七个子领域；在交通系统资金供给上，交通行业资金来源主要有财政资金、银行贷款资金、资本市场融资、利用外资、自筹资金和其他资金等六个渠道。

(二)投融资系统因果关系图与流图

在对系统整体结构分析的基础上，以交通系统资金需求与资金供给为主线，建立交通运输投融资因果关系图(略)，并以此为基础构建交通运输投融资系统仿真流图(略)，具体变量说明见表1。

表1 交通运输投融资系统动态仿真相关变量选择

(三)系统相关变量选择

如表1所示，福建省综合交通运输系统涉及的主要变量有投资1(公路)、投资2(铁路)、投资3(港口)、投资4(民航)、资金需求(交通系统)、财政资金、银行贷款资金、自筹资金、资金供给(交通系统)、资金供需差等。

(四)系统参数值确定

依据所建立的流图，交通运输投融资系统需要赋值的变量共计15个，投资子系统包括投资1(公路)、投资2(铁路)、投资3(港口)、投资4(民航)、投资5(轨道交通)、投资6(管道运输)、投资7(其他投资)，融资子系统包括财政资金、资本市场融资、利用外资、自筹资金、其他资金、财政(一般预算)收入、银行贷款余额、银行存款余额。在对福建省综合交通运输投融资的实证研究中，模型的仿真模拟从2005年开始，因此上述变量的初值主要取2005年的实际值，具体数据见表2。

表2 交通运输投融资系统变量初值 万元

数据来源：福建省统计局

三、综合交通运输投融资系统动态仿真结果

(一)模型检验

为保证仿真结果的正确性与可靠性，在对系统行为进行仿真之前，必须对模型进行有效性检验。笔者拟通过历史检验来检查模型的有效性，历史检验是为了保证模型的模拟仿真结果与实际情形相符合。在本文中，历史检验采用的计算公式如下：

(1)

另记MAPE表示平均绝对百分误差，计算公式如下：

(2)

本文主要对投资1(公路)、投资2(铁路)、投资3(港口)、资金需求(交通系统)、财政资金、银行贷款资金、自筹资金、资金供给(交通系统)八个指标进行历史检验，具体检验结果如表3所示。

表3 若干主要变量历史检验结果

通过观察表3，得出以下检验结论。

1.在2005-2010年6个年份中8个指标的48个百分误差(APE)中，最大值是1.376%，最小值是0.000%，APE大于1%的有1个，占总数的2.083%，APE小于0.5%的有42个，占总数的87.500%.

2.由公式(2)，求出投资1(公路)、投资2(铁路)、投资3(港口)、资金需求(交通系统)、财政资金、银行贷款资金、自筹资金、资金供给(交通系统)的MAPE分别为0.086%、0.040%、0.026%、0.123%、0.293%、0.599%、0.108%、0.382%，平均绝对误差均小于1%，表明仿真模型有效性高。

3.从单个指标看，除个别年份外，投资1(公路)、投资2(铁路)、投资3(港口)、资金需求(交通系统)、财政资金、银行贷款资金、自筹资金、资金供给(交通系统)的相对误差均小于1%，按统计学标准，达到显著水平，通过历史检验。

(二)模型结果分析

上述所建立的仿真模型已通过了历史检验，可以肯定它是有效和可靠的，可用来描述福建省综合交通运输系统投融资的历史和现状，并可预测未来趋势。依据SD模型预测仿真结果(如表4所示)，不难发现，2011-2015年福建省交通行业供需缺口分别为4 296 535万元、3 864 460万元、2 677 416万元、1 453 518万元和49 494万元，累计将达到12 341 424万元，供求缺口较大，不过逐年缩小，2015年仅差49 494万元。福建省交通行业供需缺口较大的原因在于地区资金供给结构的不完善和供给金额的不足，主要体现在如下几方面：金融体系的不健全大大制约了信贷、债券资金供给规模进一步扩张的空间，难以满足地区未来的资金需求；新型融资渠道发展滞后；利用外资严重不足等。因此，未来五年福建省应充分利用海西的特殊政策，抓住机遇，争取中央的财政资金支持，同时应创新体制机制，优化金融环境，充分挖掘资金供给潜力，广开融资渠道，使交通运输系统资金供需趋于动态平衡。

表4 2011-2015年交通运输投融资系统预测仿真结果万元

年份资金总需求资金总供给供需缺口201112 666 3768 369 8414 296 535201213 207 7409 343 2803 864 460201313 124 24510 446 8292 677 416201413 435 07211 981 5541 453 518201513 436 60913 387 11549 494累计65 870 04353 528 61912 341 424

四、结论与展望

本文建立了综合交通运输系统投融资的系统动力学模型，定量分析了综合交通运输系统的资金需求与资金供给的平衡关系，并将其用于福建省综合交通运输系统投融资规划实例中。结果表明：综合交通运输系统投融资的系统动力学模型是有效的，且能较好反映资金需求与资金供给的平衡关系。通过模拟，笔者发现福建省交通行业资金供需缺口较大，但呈逐渐下降趋势，未来五年内福建省应充分挖掘资金供给潜力，使交通运输系统资金供需趋于动态平衡。

综合交通运输投融资是一项复杂的系统工程，既涉及资金需求与供给的问题，又受到社会经济和金融环境等方面诸多因素的共同影响。因而就综合交通运输投融资规划而言，需要将资金需求、资金供给、金融环境、社会经济等涵盖在一个综合的复杂性系统之内统一对其加以分析与研究，以制定出合理、有效的规划决策。虽然本研究所设计的模型经验证是有效的，但仍存在不足之处，如建模时未能对金融环境、社会经济等方面的因素加以全面考量等，因而尚待在后续研究中得到进一步深化和拓展。

参考文献：

[1] 王其蕃.系统动力学[M].北京：清华大学出版社，1994.

[2] 李崇阳.财政收支预测与控制[M].银川：宁夏人民出版社，2004.

[3] 闫二旺.系统动力学在区域经济可持续发展战略规划中的应用[J].太原师范学院学报：自然科学版，2003，2(2)：76-78.

[4] 程叶青，李同升，张平宇.SD模型在区域可持续发展规划中的应用[J].系统工程理论与实践，2004(12)：14-17.

[5] 梁美健，丁日佳，谢宾铭.集团公司投资规划SD模型及其应用[J].工业技术经济，2005，24(5)：137-140.

[6] 汪 霞.基于系统动力学的中型生产企业车间人力资源规划模型[J].中小企业管理与科技，2009(12)：287-288.

[7] 张雪花，张宏伟.SD法在城市需水量预测和水资源规划中的应用研究[J].中国给水排水，2008，24(9)：42-46.

[8] 陈 雪，刘光有.系统动力学在阿什河流域水污染控制规划中的应用[J].环境科学与管理，2010，35(5)：73-76.

[9] 黄 徽，杜鹏飞，曾思育.基于系统动力学模型的石家庄污水再生利用规划[J].清华大学学报：自然科学版，2010，50(3)：391-395.