基于DEMATEL-ANP的交通设施PPP项目风险评价

车鲁平，冯 珂，周尧尧，孙 峤

(1.大连大学 建筑工程学院，辽宁 大连 116622；2.北京建筑大学 城市经济与管理学院，北京 100044)

据统计2019年上半年全国一般公共预算收入107846亿元，全国一般公共预算支出123538亿元，其中，随着“一带一路”战略的实施，交通设施项目支出占一般公共预算支出的比例同比增长22.3%，为6766亿元，占比5.48%，给国家财政带来了一定压力。PPP(Public-Private Partnership)模式能够很好的撬动社会资本参与公共服务领域，为项目的顺利实施保驾护航。区别于西方发达国家，我国PPP项目中社会资本的主力军为国有企业。据统计截止2019年8月，PPP项目中社会资本为央企或地方国企的PPP项目成交额占总PPP项目成交额的74.75%，交通设施PPP项目此特点尤为突出，且交通设施项目具有投资额大、建设周期长的特点，PPP模式具有项目参与方众多、融资难度大等特点，因此交通设施PPP项目风险评价也显得尤为重要。如何合理的评价交通设施PPP项目的风险，是此类项目管理人员防范风险的首要任务。

目前国内外学者对于PPP项目风险研究的方法较为丰富，主要包括AHP(Analytic Hierarchy Process)、模糊积分、系统动力学、BP(Back Propagation)神经网络等方法。汪国懋[1]从宏观、中观和微观三个层面运用层次分析法对水利基础设施进行风险评价。王建波等[2]运用Choquet模糊积分法对PPP模式融资风险进行分析，并确定各风险的属性权重。刘秦南[3]等结合熵值法对变量间的函数关系进行确定，构建系统动力学模型，分析了PPP项目运营期风险的演化机理，并通过仿真模拟等手段对PPP项目运营期风险熵值的变化趋势进行分析。赵辉、董骅等[4]则结合熵值法与G1法对系统动力学模型进行优化，通过仿真模拟对环保类PPP项目全生命周期内风险进行评价。赵辉、王雪青等[5]通过遗传算法对BP神经网络进行改进，并将其应用到高速公路PPP项目的融资风险研究中。上述研究方法中，除系统动力学外，其余均未从系统角度出发研究风险间的相互作用，且系统动力学模型的构建相对粗略。本文首先通过阅读相关文献，从风险系统角度出发，发挥DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)方法的优势，确定风险评价指标间的内部联系，进而通过ANP(Analytic Network Process)方法确定指标权重，提出基于DEMATEL-ANP的风险评价模型。其次，利用上述模型，对东营港疏港铁路PPP项目进行风险评价，为风险管理工作提供依据，进而为交通设施PPP项目风险评价提供新的思路与方法。

1 交通设施PPP项目风险评价指标体系构建

与一般基础设施项目相比，交通设施项目本身具有前期投入大、技术复杂且项目时间跨度大等特点。随着PPP模式在交通设施项目中的应用，交通设施PPP项目也面临着PPP模式带来的潜在风险，如宏观层面的政策变动风险和微观层面的项目融资风险等。

本文基于交通设施PPP项目特点，结合财政部案例和文献综述方法初步识别出适用于交通设施PPP项目风险评价的39个指标，通过专家讨论，从风险发生的概率及影响程度两个方面进行判别，确定了22个交通设施PPP项目风险评价指标。从结果可以看出，PPP模式的引入使交通设施项目在宏观层面面临更多的市场、政治经济、法律等风险，在微观层面面临了更多的运营移交期风险。

风险评价指标划分中，在借鉴Li等[6]指标划分的基础上，充分结合评价指标特点及风险管理人员对评价指标划分的接受程度，从宏观和微观两个层面构建交通设施PPP项目风险评价指标体系，如表1所示。

表1 交通设施PPP项目风险评价指标体系

2 交通设施PPP项目风险评价模型

2.1 DEMATEL模型

DEMATEL模型最早是由学者Gabus与Fontela为解决复杂问题而提出的一种基于矩阵和图论进行因素分析的方法。通过系统内各因素的相互关系及直接影响矩阵可判断出各因素的影响程度与被影响程度，从而判断各因素的重要程度，并为网络层次的构建提供基础[7]。具体步骤如下：

(1)对已识别的22个交通设施PPP项目风险评价指标进行关联度分析，确定风险评价指标直接关系矩阵M。

(2)对直接关系矩阵进行归一化处理，得到直接影响矩阵D。

D=M/K

(1)

(2)

式中：aij为第i行指标对第j列指标的影响程度。

(3)在矩阵D的基础上计算综合影响矩阵T。

T=D(I-D)-1

(3)

(4)分析影响因素，计算风险评价指标的中心度及原因度。

(4)

(5)

式中：tij为第i行指标对第j列指标的影响程度；中心度为c+r，其值越大，与其它因素的相关性越高；原因度为c-r，其值大于0，则对其它因素影响较大，为原因要素，反之，为结果要素。

(5)确定模型阀值λ。本文中阀值设为均值，以确定风险评价指标间的依存和反馈关系，构建NRM(Network Relation Model)和因果图[8]。

λ=μT

(6)

式中：μT表示综合影响矩阵T中数值取平均。

2.2 ANP模型

ANP模型是由Saaty教授在AHP模型的基础上提出的，其克服了AHP模型中各元素相互独立，不存在反馈等局限，增加了元素间间接优势度的比较，使其符合复杂环境中各因素间相互作用。具体步骤如下[9]：

(1)根据DEMATEL模型中风险评价指标的内部关联关系，确定交通设施PPP项目风险评价指标的ANP网络层次结构。

(2)计算未加权超矩阵W。设矩阵(Wij)中的列向量分别对应控制层中Cj对于Ci的影响程度，则W为：

(7)

(3)计算加权矩阵U，其元素uij为权重。

(8)

(9)

式中：i=1,2,…N;j=1,2,…N。

(10)

3 实证分析

在前文构建的风险评价指标体系及构建的DEMATEL-ANP风险评价模型的基础上，以东营港疏港铁路PPP项目为例，对其进行风险评价。

3.1 确定风险评价指标影响关系

分析风险评价指标内部联系，采用5级量表(0，1，2，3，4)，通过专家打分的方式得到风险评价指标关系矩阵[10]。并通过DEMATEL方法对其进行计算，得到一级风险评价指标综合影响矩阵T(表2)及中心度、原因度(表3)。

表2 一级风险评价指标综合影响矩阵(T)

表3 一级风险评价指标中心度、原因度

其次，构建NRM和因果图。确定阀值λ=0.357，综合影响矩阵T中除自身影响外数值小于0.357，则认为其关联度较弱，去掉相关关系(DEMATEL方法中未考虑评价指标自身的影响，保留自身的影响)。得到调整后的综合影响矩阵T′(表4)、NRM(图1)和因果图(图2)。

表4 调整后综合影响矩阵T′

图1 一级风险评价指标NRM

图2 一级风险评价指标因果图

3.2 计算风险评价指标权重

基于ANP方法，根据DEMATEL确定的关系结构通过Super Decision软件构建ANP模型，如图3所示。首先，对一级风险评价指标(建设前期、建设期、运营移交期、市场、政治经济和法律)进行成对比较，根据一级风险评价指标间的关系，可以形成不同的比较矩阵。表5给出了以RM(Risk Management)为准则的各一级风险评价指标的比较，表6给出了以市场B1为准则的相关风险评价指标的比较。其次，对每个一级风险评价指标中所有二级风险评价指标进行成对比较，表7给出了以A22为准则的A2内相关风险评价指标的比较。此外，在整个计算过程中，需对其进行一致性检验。一致性比率CR是一致性的一种度量，CR≤0.10时，具有较强一致性，本研究中CR均小于0.10，符合要求。

表5 RM准则下一级风险评价指标判断矩阵

图3 ANP模型

进一步对各风险评价指标进行分析，由表5可以看出，建设期A2与运营移交期A3权重分别为0.2683和0.2503，是该交通设施PPP项目风险评价指标中最为重要的两个指标。由表6可以看出，建设前期A1权重为0.3279，是市场B1准则下最为重要的指标，与RM准则下的重要程度比较有所不同，其反应的是在市场B1准则下相互关联的一级风险评价指标间重要程度的比较。由表7可以看出，在工程变更A22准则下，除自身外，建设成本A24为最重要的指标。

表6 B1准则下一级风险评价指标判断矩阵

表7 A22准则下A2中风险评价指标判断矩阵

通过对风险评价指标矩阵的运算得到极限超矩阵(表8)。并通过Super Decision软件输出最终风险评价指标权重排序(表9)。其次在风险评价指标排序的基础上，通过计算累计权重，运用排列图法对风险评价指标等级进行分类：A类指标累计权重范围为0～0.8，应予以重点管理；B类指标累计权重范围为0.8～0.9，应予以加强管理；C类指标累计权重范围为0.9～1，应予以适度管理。

表8 极限超矩阵

表9 风险评价指标权重

续表9

3.3 结果分析

DEMATEL分析表明，各风险评价指标中，在宏观层面市场中心度最高，与其它指标有很高的相互关系。且市场、政治经济、法律等原因度均大于0，为原因要素。在微观层面运营移交期中心度最高，与其它指标有很高的相互关系。且建设前期原因度大于0，为原因要素；建设期、运营移交期原因度小于0，为结果要素。

ANP分析表明：在宏观层面，市场需求、政府信用及法规政策分别为市场、政治经济、法律中最为重要的指标。在微观层面，项目审批、工程变更、产品服务质量分别为建设前期、建设期、运营移交期中最为重要的指标。且产品服务质量、市场需求、项目融资、工程变更、法规政策、完工、运营成本、建设成本、项目审批、工程质量、经营管理、设施可用性、定价风险、合同文件等属于本项目的A类指标，应予以重点管理；土地获取、政府信用、项目残值等属于本项目的B类指标，应予以加强管理；市场竞争、利率、税收、配套设施、物价等属于本项目的C类指标，应予以适度管理。因此，为了成功实施风险管理，交通设施PPP项目的各参与方有必要结合指标特点及指标权重对风险加以防范。

4 结 论

基于交通设施PPP项目在PPP领域中的重要地位及项目本身风险复杂等特点，实际项目中有必要在项目前期对项目所面临的重大风险进行评价。本研究基于文献及财政部现有案例，从宏观和微观两个层面确定了22个交通设施PPP项目风险评价指标。以东营港疏港铁路PPP项目为例，利用DEMATEL方法建立各风险评价指标间的内部联系，运用ANP方法确定权重，提出基于DEMATEL-ANP风险评价模型并评价风险。

研究表明，DEMATEL-ANP方法可以为管理者提供两种有效的信息类型：风险评价指标之间的因果关系和风险评价指标权重[11]。因果关系向管理者概述了风险评价指标的影响关系、影响程度和被影响程度。风险评价指标权重反映了交通设施PPP项目风险管理中应注意和应对的重要风险。

DEMATEL-ANP作为一种新的促进风险评价科学、有效的方法，将有助于项目决策者全面清楚地了解评价指标间的内部联系及风险评价指标的重要程度，以确保资源的有效供应。有利于项目风险管理人员对项目潜在风险做出适当反应，避免或降低关联风险的发生水平。这对于风险管理工作极其重要。