基于層次分析法的高速公路項目風險及不確定性研究

柏青

(河海大學，江蘇 南京 210044)

0 引言

從20 世紀90 年代起，我國開始實施對公路網絡的全面升級計劃。高速公路作為一類高等級高質量項目，在公路網絡中占據極其重要的地位。“十二五”規劃指出，到2015 年年末，預計10 萬km 的國家高速公路網主干線將基本建成。在高速公路快速發展的背景下，我國高速公路項目吸引了國內外眾多企業參與到項目的建設中來。此外，隨著我國高速公路建設企業實力的增強和自身發展的需要，越來越多的國內企業積極參與到國際高速公路項目的建設中。

高速公路項目在為建設方創造更多的經濟利益的同時，也存在許多風險和不確定性因素。因此，本文建立風險評估模型來研究高速公路項目存在的風險，并驗證該模型的適用性。

1 高速公路項目風險和不確定性因素的識別

Dias 和Ioannou［1］指出，項目融資時需要識別和分析項目不同階段的風險和不確定性因素。一些學者對項目融資風險進行分類和定義，得出風險分配是項目融資擔保獲得成功的關鍵。識別可能的風險來源在項目管理過程中尤為重要，因為它允許各方認識到項目中不確定性的存在，由此，可以分析其潛在影響，并采用適當的策略來緩解。根據已有的文獻資料和高速公路建設專家們的意見，本文將從宏觀(企業管理層級)和微觀(項目管理層級)兩個層次來討論這些潛在的風險和不確定性因素［2］。以下Level 1、Level 2、Level 3 分別表示層次分析法研究對象的第一、二、三層的具體內容。

1.1 宏觀(企業)層面風險及其子風險

在宏觀層面(Level 1)，主要存在四種風險類型，分別是:金融風險、政治風險、市場風險和文化風險(Level 2)。

(2)政治風險包括政權影響力以及與周邊國家或地區的關系(Level 3)。如果政權不穩，經濟就會波動，從而導致材料、設備、勞動力價格和可獲得性的波動。

(3)市場風險包括當前和未來的市場容量和競爭者(Level 3)。市場容量小，競爭就會激烈，失去項目的風險就會加大，反之亦然。大量的競爭者加大了項目中標的難度，因此，風險與競爭者的數量直接相關。

(4)文化風險也是高速公路建設項目的一個重要風險，如果企業與項目利益相關者溝通不善(Level 3)，將損失很多特權，從而增加了成本，并導致風險增加。

1.2 微觀(項目)層面風險及其子風險

在微觀層面(Level 1)，有許多種類的風險，主要包括:新型技術應用、合同和法律問題、資源、設計、施工、質量和其他風險等(Level 2)。

(1)在過去十年里，新型技術普遍應用于高速公路建設領域。技術的轉移和實現，以及先進技術的保留是其重要組成部分(Level 3)。高速公路建設企業不應用這些新興技術將損失大量機會，而且也會增加項目的風險。

(2)很多高速公路項目風險來自于合同糾紛和法律問題(Level 3)，因為合同中存在大量的法律條款，并且很難管理。除了問題爭端解決條例外，潛在的合同糾紛和索賠(Level 3)都受制于國家法律，這加劇了合同管理的難度。

(3)資源(材料、勞動力、設備)也是高速公路建設項目風險的主要來源。熟練技工短缺、特種設備難求以及材料供應延遲(Level 3)都需要小心管理，只有這樣才能緩解資源風險。

西方文明發展演進邏輯是生產力發展的結果，受到西方歷史條件、地緣條件和文化傳統的影響。中國文明自信演進邏輯也是生產力發展的結果，也受到中國歷史文化傳統和地緣條件的影響。二者不是天然對立的，而是人類社會發展演進的邏輯展開。

(4)設計階段的風險包括設計延遲、錯誤、返工、訂單改變，以及不可預見的不利條件(Level 3)。

(5)施工階段的風險有項目經理的技能，項目的安全性，以及由于業主、分包商或者顧問導致的延遲等(Level 3)。

(6)材料和工藝的質量(Level 3)也是影響高速公路項目建設的主要因素。

(7)天氣條件和物理損傷(Level 3)也會增大項目的風險，因為它們會影響勞工和設備的生產率，從而增加項目工期和費用。

2 風險評估模型的建立

根據前述的風險因素，設計一個風險(R)指數模型來評估風險和不確定性因素對高速公路建設項目的影響。該模型根據潛在的風險和不確定性因素，提供了一個可靠一致的方法來評估項目的潛在風險，排列其優先級，并能為企業在高速公路項目的選擇上提供建議。R 指數模型由兩部分構成:風險和子風險的權重，以及它們的影響得分。使用層次分析法來確定風險的權重，而影響得分則采用效用函數或模糊邏輯方法進行評估。通過比較R 指數模型的結果和高速公路建設專家的整體評價，來對這一模型進行驗證。R 指數模型有三層結構(含宏觀和微觀)，后兩層為主要的風險和子風險。R 指數模型用以下的模型(1)和模型(2)表示

式中，Rk表示高速公路項目風險指數，k=1 指宏觀層面，k =2 指微觀層面;Wi表示用特征值的方法計算的每個風險項i 的權重;Ei(xi)表示每個風險項(xi)的影響得分;xi表示不同風險項i，i=1，2，3，…，n，n 表示風險項的數量。

這個模型是在Zayed，Chang［3］以及Zayed，Halpin［4］研究的基礎上建立的。每個風險項的總體貢獻是用它的影響得分Ei(xi)乘以組合權重Wi。模型中的xi用來表示子風險項。一個風險項的影響得分Ei(xi)表示一個特定的高速公路項目中風險項績效水平的一維值。一個風險項的分解權重Wi反映了它相對于其他風險項的重要性，而不考慮任何特定的高速公路項目。

確定一維風險項的影響得分Ei(xi)，需要評估給定項目的第i 個風險項的績效水平xi，然后使用值函數Ei(xi)將它轉化為一個等價的影響得分。由于可用的宏觀和微觀風險項本質上是定性的，因此第一步是風險度量——評估給定的項目對給定的風險項i 是如何判斷的;第二步是偏好度量——將定性操作轉化為一維影響得分(從0 ～1)，其結果取決于分析人員的偏好和判斷。

風險和子風險的權重通過以下步驟來獲得［5］:首先，高速公路項目的風險項采用成對比較的方式進行。專家評估所有宏觀和微觀的風險和子風險因素，為每個風險因素針對其他風險因素(也包括本身)估計一個相對重要權重。其次，采用特征值的方法計算每個判斷矩陣的特征向量(權向量)Wi。最后，將每個風險項的權重Wi應用于Rk模型中。

3 高速公路項目風險模型的應用

通過向高速公路專家發放問卷來收集數據，共收集到4 份有效問卷。每個專家都為每個風險因素針對其他風險因素進行了評估(成對比較)。同時，在考慮項目特征的情況下，依據個人判斷，以1.0 為滿分對該高速公路項目整體的風險進行了評價(整體評估)。該整體評估用來驗證所開發的風險模型R。R 指數模型由以下兩部分Wi和Ei(xi)決定。

3.1 Ei (xi)決定項

將收集的數據分析處理，得到高速公路項目潛在風險因素的影響得分。表1、表2 列出了專家對高速公路項目風險的主觀評估(根據操作量表中1-9 的標度打分)以及它們的平均影響得分。在宏觀層面的風險因素中，外國管理者與當地承包商的互動關系(IMWLC)在A，B，C，D四個項目中分別得到了0.3，0.45，0.48 和0.38的最高分，而且其平均影響得分也最高。在微觀層面的風險因素中，合同糾紛，材料供應延遲，設計錯誤和返工，以及訂單變更均獲得了0.4 的平均影響得分;而天氣條件、安全性和技術優勢對高速公路建設項目風險的影響較小(平均影響得分為0.1)。

表1 宏觀層面子風險項影響得分

表2 微觀層面子風險項影響得分

3.2 Wi決定項

通過從專家收集到的成對判斷矩陣，比較了每個風險因素與其他風險因素(包括本身)的相對重要性。本文共收集到了24 組成對矩陣(每個項目收集到了6 組不同維度的矩陣)，如表3所示。首先，列出了不同項目的不同矩陣維度和一致性指數(CI)，使用Matlab 數學軟件得到了每個判斷矩陣的特征值。其次，根據最大特征值計算得出一致性指數(CI)。查表可知不同維度下，矩陣的隨機一致性指數(RI)，用CI 的值除以RI 的值，可以得到一致性比率(CR)。CR ＜0.1，表明矩陣具有一致性，此判斷矩陣能被接受，而由此得出的特征向量也能被接受。判斷矩陣的特征向量，即為權向量，代表了每個風險因素相對于其他風險因素(包含本身)的相對權重，其權重之和為1.0。每個風險因素的平均權重就是R 指數模型中的Wi。

表3 判斷矩陣CI、CR 計算結果

3.3 R 指數決定項

以項目A 為例，首先計算宏觀層面各子風險項的風險指數:根據式(1)，將每一風險項權重分別乘以相對應的子風險項權重，得到分解權重Wi，再乘以該子風險項的影響得分Ei(xi)，就得到了這一子風險項的風險指數。由此，計算可得子風險項 CMR、CER、CED、IMP、HNC、IMWLC、CMV、FMV 的風險指數依次分別為0.014 0、0.011 5、0.008 5、0.023 2、0.046 4、0.014 5、0.033 1、0.008 0。求和得到A 項目宏觀層面的風險指數R1=0.193 0。再以相同的方法，計算得到微觀層面子風險項TTI、RTA、PCDC、 DSFL、 SSW、 ASE、 DMS、 DDRA、DDER、 WCO、 DMCS、 UAGC、 BQM、 BQW、PM、TPD、SAF、WNCD、PD 的風險指數依次分別為 0.024 3、0.004 0、0.028 1、0.007 0、0.021 2、0.010 1、0.020 0、0.008 8、0.011 7、0.006 5、0.004 4、0.003 6、0.010 0、0.013 4、0.002 5、0.003 7、0.000 9、0.009 1、0.003 6。求和得到項目A 微觀層面的風險指數R2=0.193 0。最后根據式(2)，則項目A 的R 指數值就是0.030 7 (3.07%)。其他的B，C，D 項目均以相同的方式計算，圖1a 和圖1b 就是根據所有項目的子風險項的R1和R2值繪制出的折現圖。從圖中可以看出，項目D 的目前市場容量和項目C的與周邊國家或地區的敵對關系都屬于較高的風險，而技術轉讓、合同糾紛和熟練技工短缺在所有項目中都是較高的風險因素。將R1和R2相乘，得到了四個項目的風險指數R，將其繪制成圖2。從圖2 可以看出項目C 具有最高的風險指數(R=8.15%)，項目A 的風險指數最低(R =3.07%)，所有項目的平均風險指數為5.33%。

4 模型的驗證過程

聚合效度被用來檢測所設計的模型，并驗證其預測高速公路建設項目風險的穩健性。根據專家對高速公路建設項目的整體評估，將模型結果和這個整體評估值使用模型(3)的因素檢測法進行比較

式中，TF 是檢測因素;RMR 是風險模型計算結果;RHE 是風險整體評估值。

經計算，項目A、B、C、D 的TF 值分別為79.2%、106.7%、96.4%、89.5%，四 個 項 目的平均TF 值為93.3%。圖3 是所開發的模型結果和整體評估(平均值，平均值+標準差，平均值-標準差，模型評估值)的對比情況。從圖3可以看出，所開發模型的計算結果在整體評估平均值±標準差范圍內，這表明模型結果和整體評估的平均值很接近。從而可以認為，所開發的模型在很大程度上是合理適用并且穩健的，其計算結果和專家的經驗高度吻合。因此，建議將所開發的模型概念用于未來高速公路項目的風險評估。

圖3 模型驗證圖

5 R 指數的意義

從風險的角度來看，所開發的指數模型可以用來優化高速公路建設項目。例如，如果一個企業打算推進四個項目中的一個，R 指數將為它們的選擇提供一個參考值。一方面，由于R 指數代表的是與項目相關的風險，因此，R 指數值越低，項目等級越好。四個項目按照風險來排優先級分別為:A，D，B 和C;另一方面，通過子風險項的R 指數也可以識別哪些因素對項目會產生較大影響。因此，高速公路建設企業就能靈活地根據項目工作量和必要性選擇合適項目，并為項目中潛在的高風險因素做出合理的規劃與管理。

6 結語

本文設計了一個風險(R)指數模型用以實現兩個功能:識別并評估風險和不確定性因素，以及由此優化高速公路建設項目。基于風險的角度，為高速公路建設項目的實際開展提供了一個可行的研究工具，包括風險及其子風險項、評估風險的模型，以及量化定性因素的方法。開發的模型被應用于四個案例研究(項目A ～D)，并且模型計算的結果得到了專家整體評估的驗證，證明了其在風險評估中的準確性和穩健性(平均TF 值為93%)。因此，所開發的模型可以基于風險來給高速公路項目排序，以幫助企業決定哪個項目更具優先級，并能幫助識別所選擇的項目本身存在的各種潛在風險影響的大小。

［1］ Dias A，Ioannou P. Company and project evaluation model for privately promoted infrastructure projects ［J］ . Constr. Eng.Manage，ASCE，1996，122 (1):71-82.

［2］ 何文炯. 風險管理［M］ . 大連:東北財經大學出版社，1999:22-28.

［3］ Zayed TM，Chang LM. Prototype model for build operate transfer(BOT)risk assessment ［J］ . Manage. Eng. ASCE，2002，18 (1):7-16.

［4］ Zayed TM，Halpin DW. Quantitative assessment for piles productivity factors ［J］. Constr. Eng. Manage，ASCE，2004，130 (3):405-414.

［5］ 崔鋼，黃玨. 高速公路改擴建工程定額測定現場的優選方法［J］. 項目管理技術，2013 (6):37-42. PMT