基于改进熵权-DEMATEL的综合管廊PPP项目风险因素权重分析

朱 琛，申建红,2，王 迪，贾格淋

基于改进熵权-DEMATEL的综合管廊PPP项目风险因素权重分析

朱 琛1，申建红1,2，王 迪1，贾格淋1

（1.青岛理工大学 管理工程学院，山东 青岛 266520；2.山东省高校智慧城市建设管理研究中心，山东 青岛 266520）

考虑综合管廊PPP项目的顺利开展受到多重风险因素影响，建立改进熵权法&DEMATEL的综合管廊PPP项目风险因素组合权重分析模型，对其风险因素进行分析。首先,结合理论分析及案例研究，建立综合管廊PPP项目风险指标体系；其次,利用改进熵权法获得各个风险因素的熵权值，应用DEMATEL法进行修正，得到组合权重；最后根据权重大小排序并进行因素分析，通过实例分析表明：如期完成融资，利率变动，入廊费收入不足，政府信用，政府审批延误风险为综合管廊PPP项目实施过程中风险考虑的重点。

综合管廊；PPP；DEMATEL；风险因素

建设综合管廊项目能够消除架空线“蜘蛛网”的视觉污染，美化地面景观，同时能够降低对管线的维修次数，减少对城市交通的干扰，保证道路交通畅通。综合管廊初期资金投入巨大，综合建设费用高，仅靠政府投资建设会提高政府财政赤字，PPP模式引入综合管廊建设中，可降低政府财税开支，减轻政府财政压力，稳步推进综合管廊项目进行。但综合管廊PPP项目实施过程受多重风险因素影响，实施过程复杂且充满不确定性，准确识别项目实施过程中的关键风险因素并加以控制，能够有效减少损失，使得参与各方利益最大化。

PPP项目的风险研究一直是建筑行业内各学者的研究热点。有学者采用问卷调查和案例分析法[1]、风险源清单[2]、WBS-RBS法及风核对表法[3]识别风险，还有学者采用故障树法[4]、层次全息模型法[5]和结构方程法[6]等量化风险；有学者采用熵权物元可拓理论[7]、云模型[8]和熵权法[9]评价风险，还有学者建立网络层次模型[10]、决策试行及其评价实验室法[11]对风险排序；有学者通过案例研究、利益均衡原理[12]对风险进行分配，还有学者使用博弈论[13]、实物期权方法等对风险进行合理分担。上述研究无论风险识别、风险评价还是风险分担，科学合理的风险因素权重确定具有重要意义。

基于此，本文对综合管廊PPP项目中存在的风险因素采用主客观方法相结合的方式，基于改进熵权 & DEMATEL组合权重进行分析。首先用激活函数对经典熵权法改进，消除调查数据因存在异变的情况，采用激活熵权法求得风险因素的权重，其次引入DEMATEL方法修正熵权权重，两种方法权重结合确定组合权重得出风险因素的重要程度，并针对这些因素进行分析。

1 建立综合管廊PPP项目风险因素指标体系

综合管廊PPP项目具有经营周期长、投资环境不健全、回收资金慢的特点，使得项目参与方将考虑更多潜在的风险因素，减少风险损失。本文通过文献案例研究并结合社会资本与政府PPP项目库分析，初步识别综合管廊PPP项目45个风险因素指标，通过专家讨论，从宏观、中观和微观3个层面，政治、法律、市场等8个方面构建综合管廊 PPP 项目风险因素指标体系，最终确定31个风险因素指标，如表1所示。

表1 PPP管廊风险因素指标

2 基于改进熵权 & DEMATEL的风险因素权重分析模型构建

针对综合管廊PPP项目风险因素，采用激活熵算法对熵权法改进，结合 DEMATEL方法，确定风险因素权重，使风险因素分析结果更加客观有效。

2.1 改进熵权法模型

熵权法能够通过样本数据对各个因素计算信息熵和指标权重，从而根据权重大小判断各个因素的重要程度。在多因素指标评价中，一般熵权越大则指标变异程度越小，但因基础数据中可能存在数据异变的情况，熵本身并不能完全反应指标在解决实际问题的重要性，为防止部分指标数据异变影响对应指标的权重，提高准确率，本文对传统熵权法改进，采用激活函数logistics对信息熵计算，降低数据差异，防止数据异变对结果造成的影响。具体步骤如下：

(1)单指标评价矩阵建立

邀请专业领域的专家进行独立打分，将各个风险因素对综合管廊PPP项目的重要程度记为1~5，从低到高代表低、较低、中等、较高、高5个等级，得到单指标评价矩阵。

(2)矩阵归一化处理

式中：x为综合管廊PPP项目风险因素标准化值；P为某个风险因素指标占该风险指标总值的比重；为专家评价数。

(3)求指标信息熵

式中:E为综合管廊PPP项目对应风险指标的基础熵值。

(4)求激活-熵

(5)求指标权重

式中：W为综合管廊PPP项目的第项风险因素指标的熵权值。

2.2 DEMATEL模型

DEMATEL（decision-making trial and evaluation laboratory），是一种用影响度和被影响度2个参数来表示要素之间相互影响程度和重要度的矩阵分析方法。具体步骤如下：

(1)建立直接影响矩阵B。建立综合管廊PPP项目中各风险因素的直接影响矩阵，邀请PPP领域的资深专家对直接影响矩阵中的各个因素影响程度进行打分，判断因素之间的影响关系，确定其作用程度。分值为0~4，从低到高分别表示为“无直接影响关系”“基本没有关系”“关系一般”“关系中等”“关系很强”。

(2)规范直接影响矩阵。依据公式(5)

式中：a为矩阵B第个方案第个指标的数值；为方案个数。

(3)求综合影响矩阵。

式中：为单位矩阵。

(4)求中心度和原因度。计算综合管廊PPP项目第个风险因素的影响度f和第个风险因素的被影响度e。

由f+e可得因素在系统评价中的重要性排序,记为m=f+e，称为中心度，这里用M表示所有中心度值，f-e为该第个因素与第个因素的因果关系，记为n=f-e，称为原因度，对于原因度有两种可能性，具体如表2所示。

表2 原因度解释

2.3 改进熵权 & DEMATEL组合权重

依据激活函数改进的熵权值W、DEMATEL 获得的中心度M，综合两者采用乘积法[15]，获得综合管廊PPP项目风险因素指标组合权重。

3 案例分析

3.1 项目概况

某市为改善城市管网建设状况、提高人民生活水平，拟规划建设全长4.6 km的双舱管廊，用于容纳市政基础管线。其中由政府方出资人代表出资 1 223.4 万元，剩余部分由中选的社会资本方自行出资，根据PPP项目模式运作特点、项目运营状况，结合该区财政承受能力及测算结果综合分析，本项目暂定15年，建设期原则上不超过1年，运营期固定14年，合作期间，项目公司根据项目运营情况，依法获得合法收益。

3.2 指标因素赋权

通过调研分析，邀请从事城市综合管廊PPP项目建设及投资研究的10位专家对风险因素的重要程度进行独立打分，获得如下10×31的评价矩阵：

（1）计算指标激活熵权，通过式（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)

同时要求该10位专家对各个因素指标的相互影响程度赋值，获得平均矩阵M，因篇幅有限，此处不再罗列平均矩阵。

（2）利用MATLAB2016a，对公式（5）～（8）进行处理，得到综合管廊PPP项目风险因素的影响度和被影响，并计算出各个元素的中心度和原因度，如表3所示。

表3 项目风险中心度与原因度

（3）由于DEMTAEL考虑指标间的影响程度，中心度表示指标在系统中的重要程度，所以通过式（9）用中心度结合激活熵权值，得到最终组合权重值并根据权重大小并对各个因素进行排序，得到如表3所示。

表4 熵权及组合权重值

3.3 风险因素分析

表4中根据各风险因素组合权重大小对风险因素进行了排序，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

为了找出影响程度比较大的风险因素以便于实施过程中得到有效控制，减小风险损失，对组合权重排名前五的风险因素进行分析。

（1）通过表4的组合权重大小及排序可以得出在31个风险因素中，如期完成融资风险因素的组合权重最大，这说明综合管廊PPP项目该风险因素的关键重要程度很高，在实施过程中需要重视该因素；返回到表3中，该因素的影响度为1.88984，在所有风险因素的影响度中是最高的，说明此风险因素的出现在项目的实施过程中会干扰其他风险因素的发生，从而起到联动作用，因此控制如期完成融资风险的发生，减少该风险因素的负面作用就尤为重要。PPP项目实施过程中需要大量资金投入，而社会资本大部分的资金来源于融资，融资的成功与否决定了项目能否有充足的资金继续推进下去。

（2）利率变动风险因素的组合权重仅次于如期完成融资风险因素，影响度排名第二，说明该风险因素在项目中不仅很重要对其他风险因素的作用也很大。对于投资额巨大的PPP项目，难免会涉及到融资贷款来解决项目公司资金周转问题，整个债权周期里利率波动无处不在，甚至包括在融资交割之前也会涉及利率问题，因此无论是政府方还是社会资本方都会充分考虑该风险的变动，洞察市场利率风险波动，减少各自的财政资金损失。

（3）入廊费收入不足风险在组合权重排序中排名第三，这意味着该风险因素也是综合管廊PPP项目实施过程中比较重要的因素。入廊单位入廊前需要向项目公司交纳入廊费用和部分日常维护费用，初期入廊费用较高，很多入廊单位不愿意入廊，会导致项目公司成本回收困难，管廊难以持续运营，为保障管廊持续运作，防止变成“空廊”，政府可相应采取强制措施，强制管线单位按期入廊，并适当对项目公司以财政补贴方式予以经济援助。

（4）政府信用风险组合权重在入廊收入不足风险之下，说明该风险的重要性，政府信用问题归根到底是政府行为的不确定性，政府因问题处理不当或者内部人员的工作疏忽都会导致政府的信任出现危机，通过研究PPP项目案例可以看出PPP项目成功落地和持续运营会很大受到政府行为的影响并影响到项目的收益。

（5）政府审批延误风险组合权重排名第五，在所有风险因素中排名位居前列，PPP项目中政府审批是很关键的一步，由于项目的复杂性以及PPP项目在我国发展的不成熟性，政府缺乏一定的经验，审批流程过于复杂，消耗过多的时间导致审批延误，因此该风险因素也是极需要关注的风险，控制该风险的发生对项目实施的周期缩短以及降低成本具有很好的作用。

4 结论

本文对综合管廊PPP项目风险因素研究，从宏观、中观、微观方面建立综合管廊PPP项目风险因素指标，为了降低评价方法偏于主观化和客观化带来的影响偏差，建立改进熵权&DEMATEL的综合管廊PPP项目风险因素模型并进行组合权重分析。分析结果表明，如期完成融资，利率变动，入廊费收入不足，政府失信，政府审批延误风险权重比较大，应该为综合管廊PPP项目实施过程中风险考虑的重点，利用该结论为减少PPP项目存在的风险提供了更好的依据。

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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

国家自然科学基金资助项目（71471094）

朱 琛(1995-)，女，山东济南人，硕士生。

申建红(1970-)，男，山东青岛人，教授，博士。

责任编辑：刘亚兵