基于系統動力學的PPP項目穩定性研究

段世霞++孫樹婷++劉紅葉

【摘 要】 PPP項目越穩定，項目合作成功概率越大。為獲知PPP項目在合作周期內的穩定性狀況，文章在界定PPP項目穩定性影響因素的基礎上，基于系統動力學原理，建立PPP項目穩定性影響因素系統動力學模型，運用Vensim軟件仿真分析了各影響因素對PPP項目穩定性的動態影響，旨在減小內外部各因素對項目的不利影響，為PPP項目的可持續發展提供決策依據。研究表明：（1）外部環境變化及項目復雜程度對PPP項目穩定性具有減弱、抑制作用，合作主體效率及合作機制完善程度對PPP項目穩定性具有加強、促進作用；（2）各影響因素在作用力度和作用時間方面存在差異。

【關鍵詞】 PPP項目； 穩定性； 系統動力學； 仿真分析

【中圖分類號】 F294 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1004-5937（2017）07-0042-05

一、引言

近年來，PPP（Public-Private-Partnership）模式以其較高的關注度被廣泛應用于基礎設施項目的建設運營中。PPP模式是政府部門和私營企業基于某一合作契機，為實現基礎設施項目目標，結合彼此資源或優勢而建立的一種優勢互補、風險共擔、利益共享、協同發展的合作伙伴關系，其核心理念在于強調參與方的合作共贏。該模式一方面能夠分擔政府的財政負擔，提高基礎設施的建設、運營效率和運營服務質量，另一方面為私營企業發展業務進入公共基礎設施領域提供一條可行的途徑[ 1 ]。相對于其他一般項目，PPP項目具有長期性、復雜性、參與方眾多、外部環境敏感性等特點，在建設和運營過程中，經濟市場波動、合作機制不完善、特許價格變動等因素的發生都會對公私雙方的項目合作產生影響，進而危及PPP項目穩定性，造成極大的損失[ 2 ]。影響PPP項目穩定性的因素有很多，正確識別并界定各因素及因素間的關系能夠有效降低或避免項目損失，這成為項目實施者亟需解決的問題。

目前，國內外學者對PPP模式的研究多集中于風險管理、政府監管體制、特許權期、特許價格、殘值等方面，從中可以發現，項目評估越脆弱，合作效率越低，穩定性也越差，這些成果為研究PPP項目穩定性奠定了相應的理論基礎[ 3-7 ]。原毅軍等[ 8 ]從匹配性、互動性和共贏性三個方面研究聯盟穩定性，分析認為信任、投機行為、利益分配合理度對聯盟穩定性有較大影響。葉曉甦和熊含夢[ 9 ]利用結構方程模型研究影響PPP項目合作效率的關鍵因素，為提高項目合作效率及穩定性提供了決策依據。湯果等[ 10 ]基于委托—代理與博弈理論對PPP模式下的合作效率及穩定性提出了優化分析。季闖等[ 11 ]結合PPP項目案例從6個維度提取了27個脆弱性影響因素，并通過可靠度函數研究PPP項目脆弱性的大小，為研究PPP項目穩定性提供了定量計算依據。在PPP項目穩定性領域，暫時還未形成系統的研究，缺少項目穩定性因素界定和反應機理。實際上，PPP項目穩定性的演化是一個復雜的多變量動態反饋過程，各因素間相互聯系、相互影響，鑒于此，本文基于動態視角討論PPP項目穩定性問題，結合系統動力學（SD，System Dynamics）原理構建PPP項目穩定性的系統動力學模型并運用Vensim軟件進行仿真模擬，對仿真結果進行分析和探討，以期為PPP項目穩定性研究提供新的切入點和思路。

二、PPP項目穩定性分析及因果關系構建

（一）PPP項目穩定性分析

穩定性通常用來描述一個物體或系統受到外界或內部作用時的狀態，不同的主體具有不同的穩定性[ 12 ]。一個系統穩定性越大，說明系統本身結構完善、環境較好，在運行過程中受到影響時能夠很好地將不利因素緩解釋放出去，造成的損失較小，運行時間會更長久。反之，系統穩定性越小，則反映系統本身越脆弱，結構或機制設計較差，運行中受到影響時釋放不利因素的能力較弱，造成的損失較大，運行時間就相對短暫。

就PPP項目而言，參與主體眾多，合作期限較長，合作期間內外部影響因素較多，項目穩定性可以定義為在實現項目合作目標的過程中，伙伴聯盟受內外部因素影響且能穩步前進，實現既定目標，保持伙伴關系正常波動的均衡狀態。PPP項目穩定性是PPP項目與其所處環境相互作用的一種表現狀態，是一種動態的、相對的穩定。PPP項目是否穩定，一方面要看伙伴成員隨時間推移能否維持事前形成的均衡狀態，另一方面要看這種均衡在受到內外部因素擾動時，項目內外部的協調管理機制能否使其繼續保持穩定[ 13 ]。

進一步從系統的角度分析，PPP項目穩定性是PPP項目客觀屬性，達到不穩定狀態往往是由影響穩定性的因素誘發的，系統本身及其所處的環境是不穩定因素主要來源，也就是說PPP項目的穩定性既受到系統自身（如項目合作主體、項目特征等）的擾動，又受到項目與外部環境相互作用的影響，如圖1所示，PPP項目系統自身并不能觸發造成項目損失的事件或不良影響，但是系統通過與這些事件相互作用，產生波動，進而影響項目結果。

本文在分析國內外PPP項目案例與文獻研究的基礎上，結合PPP項目特點，從外部環境、合作主體、項目特征和合作機制四個方面研究PPP項目穩定性波動成因，并識別出穩定性影響因素，如表1所示。

（二）因果關系構建

PPP模式下建立的合作伙伴關系是通過優勢互補、風險共擔、利益共享來實現項目和個體的發展需求，其表現形式是公私雙方之間的信息、物質、資金等的流動，而PPP項目穩定性的變動可以看作信息流、物質流、資金流等路徑的變化。這種路徑發生變化是項目內外部因素相互作用的結果，必須對其中紛繁復雜的關系進行梳理，系統動力學就是一種比較理想的分析工具[ 14-15 ]。基于上述界定的穩定性影響因素和SD反饋原理，可以建立PPP項目穩定性的因果關系圖，如圖2所示。圖2中包括6條反饋回路：

（1）外部環境變化↑→PPP項目穩定性↓→項目風險量↑→外部環境變化↑

（2）合作主體效率↑→PPP項目穩定性↑→項目維穩成本↓→項目收入↑→財務狀況↑→建設—運營能力↑→合作主體效率↑

（3）PPP項目穩定性↑→特許價格穩定性↑→特許期限合理性↑→合同合理程度↑→合作機制完善程度↑→PPP項目穩定性↑

（4）PPP項目穩定性↑→項目風險量↓→利益分配合理性↑→合同合理程度↑→合作機制完善程度↑→PPP項目穩定性↑

（5）PPP項目穩定性↑→特許價格穩定性↑→特許期限合理性↑→合同合理程度↑→合作機制完善程度↑→合作主體效率↑→PPP項目穩定性↑

（6）項目復雜程度↓→PPP項目穩定性↑→特許價格穩定性↑→項目復雜程度↓

三、PPP項目穩定性的系統動力學模型

系統動力學從系統內部著手分析各因素之間的因果關系，利用反饋控制原理與信息論構造系統動力學模型，并借助計算機模擬技術分析、推理系統結構功能與動態行為之間的聯系，是一種定性與定量相結合的方法。它著重于系統結構反饋路徑的建立，雖依賴收集的數據進行模擬分析，但對數據精度要求不高。

（一）PPP項目穩定性的系統流圖

PPP項目穩定性的因果關系圖描述了系統要素間的相關關系和反饋路徑，卻無法定量反映系統結構隨著要素積累而產生的變化。因此，需要在因果回路圖的基礎上構建PPP項目穩定性的存量流量圖，即系統動力學模型，如圖3所示。

（二）仿真方程構建

根據SD原理，借助計算機軟件Vensim進行系統仿真之前需要設定變量之間的數學邏輯關系，按照建立的PPP項目穩定性系統動力學模型中變量之間的邏輯關系，運用一階線性函數、表函數、隨機變化函數等構建系統仿真方程，相關方程如下：

PPP項目穩定性=外部環境變化*外部環境變化影響系數+合作主體效率*合作主體效率影響系數+合作機制完善度*合作機制影響系數+項目復雜程度*項目復雜程度影響系數

外部環境變化=INTEG（外部環境穩定性增加速率-外部環境穩定性減少速率，30）

外部環境穩定性增加速率=（公眾對項目態度+法律法規完善程度+經濟市場狀況）*外部環境穩定性增加率

外部環境穩定性減少速率=（外部環境+項目風險量）*外部環境穩定性減少率

其他 3個狀態方程與之類似。

法律法規完善程度（Time）=look up（[（0，2）-（20，7）]，（0，2），（2，2.446），（4，2.869），（6，3.482），（8，

3.998），（10，4.552），（12，4.906），（14，5.573），（16，

5.911），（18，6.127），（20，6.738））

公眾支付能力、項目經驗、項目技術需要等變量表函數與之類似。

四、模型仿真與分析

（一）模型仿真數據輸入

利用系統動力學模型進行仿真模擬的價值在于加深對系統結構發展趨勢的預測及內外部各變量間關系的理解，對模型數據的要求并不嚴格。本文以北京地鐵四號線為研究范例，從中提取仿真運行所需要的基礎數據，部分初始數據采用問卷調查法獲得，剔除不良數據后結合熵權法確定各變量值，整理得到狀態變量初值為（外部環境變化，合作主體效率，合作機制完善程度，項目復雜程度）=（30，50，50，30），無量綱，各因素對PPP項目穩定性的影響系數依次為（0.198，0.396，0.254，

0.152）。仿真初始時間為0，結束時間為20，步長為1，單位為年。

（二）模型仿真結果輸出與分析

1.基礎仿真結果輸出

通過Vensim軟件仿真之后導出圖形，得到PPP項目穩定性的基礎趨勢運行圖，如圖4所示。可以看出：（1）在PPP項目20年的合作期限內，項目穩定性隨著時間推進不斷發生變化。（2）穩定性曲線變化歷程為三個階段，先是上升狀態，達到一定程度后緩慢上升達到最高點，然后開始下降直至最低狀態，表明PPP項目穩定性的變化具有一定的趨勢，這是由項目內外部因素相互作用的結果。仿真結果與現實中PPP項目穩定性變化有極大的相似吻合性，可以真實、有效地反映現實情況，說明模型合理。

2.對比結果分析

（1）合作主體效率與合作機制完善程度促進作用對比分析。為檢驗合作主體效率與合作機制完善程度對PPP項目穩定性的促進作用，保持其他變量不變，將合作主體效率與合作機制完善程度輸入值分別增加10%，仿真運行結果如圖5所示。

可以看出，兩因素等比例增加時，PPP項目穩定性都有所提高。說明合作主體效率與合作機制完善程度對PPP項目穩定性均有促進作用，且前者在項目合作前期有明顯促進作用，后者在后期比較明顯。原因在于：PPP項目合作前期項目復雜程度大，環境變化快，對項目伙伴主體建設—運營能力要求較高，需要公私雙方齊心合力，而合作后期PPP項目步入正軌，完善的合作機制能夠有效促進項目合作伙伴團結合作，對項目穩定性效用會體現得更明顯。

合作主體效率是由合作伙伴的財務狀況、建設—運營能力、對項目的態度以及溝通有效性四因素共同決定的，為進一步探析建設—運營能力通過合作主體效率對PPP項目穩定性的促進作用，將建設—運營能力與合作主體效率輸入值分別增加10%，其他數值保持不變，模擬結果如圖6所示。可以發現，單獨將建設—運營能力提高10%對項目穩定性的促進作用是顯著的，運行數值也顯示合作前期建設—運營能力提高對PPP項目穩定性的正向作用略大于合作主體效率的提高，合作后期建設—運營能力的正向作用有所下降，合作主體效率的促進作用開始凸顯，這是由合作主體效率的四要素模塊在項目合作期限內隨著時間推移發揮作用不同決定的。合作前期，合作主體財務狀況良好，為達成項目目標及取得既定收益，合作主體會對項目持極大的支持態度，盡一切努力履行各方職責和任務，溝通有效性也較大，建設—運營能力在這段時間的作用就會比較重要；合作后期，項目運營常態化，面臨更多潛在問題，使得多數PPP項目都處于虧損狀態，需要政府提供財政補貼或優惠政策彌補運營虧損，利益協商不一致或不合理會影響合作主體對項目的態度，此時合作主體的財務狀況、對項目態度及溝通有效性對PPP項目穩定性的促進作用會較突出。

（2）外部環境變化與項目復雜程度抑制作用對比分析。為考察外部環境變化與項目復雜程度對PPP項目穩定性的抑制效果，保持其他變量不變，將外部環境變化與項目復雜程度輸入值分別增加10%，仿真運行結果如圖7所示。這兩個因素對PPP項目穩定性的抑制效果比較接近，但依然能看出，合作前期外部環境變化對穩定性的減弱作用較突出，合作后期項目復雜程度的抑制作用突出。這是因為合作前期不確定因素較多導致項目環境變化較大，公私雙方尚未適應，對項目穩定性的減弱作用較大，到項目中后期公私雙方已經適應環境變化，找到應對措施，而項目復雜程度隨著時間積累越來越高，對穩定性的減弱作用也會越來越明顯。

五、結論與建議

本文定義了PPP項目穩定性概念，識別了PPP項目穩定性影響因素，運用系統動力學模型仿真分析了各影響因素對PPP項目穩定性的作用效果。研究表明：

（1）PPP項目穩定性的變化是一個非線性的動態過程。該系統受到內外部四個方面因素的影響，外部環境變化和項目復雜程度對PPP項目穩定性具有減弱、抑制作用，合作主體效率及合作機制完善程度對PPP項目穩定性具有加強、促進作用。

（2）PPP項目穩定性影響因素作用力的大小存在差異。當促進作用力大于抑制作用力時，項目穩定性水平呈上升趨勢，反之則是下降趨勢。

（3）PPP項目穩定性影響因素發揮作用的時間不同。合作前期外部環境變化和合作主體效率對PPP項目穩定性的影響較大，尤其要注意建設—運營能力的發揮；合作后期項目復雜程度和合作機制完善程度對PPP項目穩定性的作用較大。

穩定性水平是不同影響因素不同階段相互作用的結果。因此，為維持PPP項目穩定性的均衡狀態，使項目順利實施，項目合作伙伴需要在項目的不同階段采取不同的控制措施。

項目前期，合作伙伴對外部環境比較陌生，為了順利達成合作目標，伙伴成員首先需要密切關注外部環境變化，根據自身優勢制定相應的防范應對措施。其次，不同的合作伙伴對項目的合作結果產生不同的影響，在選擇合作伙伴時要著重考察合作伙伴的建設—運營能力是否能夠滿足項目的正常生產與運營。此外合作伙伴之間應及時溝通，增加信息流通性和團隊信任感，消除信息不對稱，有效發揮合作伙伴的能力，達到提高合作效率的目的。

項目后期，設施設備老化，技術需求加大，長期運營累積的項目虧損及設施設備維護費用造成運營成本增加，這時需要政府提供適當的財政補貼或優惠政策來彌補虧損，并且加強監管的執行力度，嚴格監控補貼發放的金額和過程，堅決做到專款專用，杜絕腐敗，使政府財政補貼發揮其最大作用。與此同時，可以適時調整利益分配機制，增加合作伙伴的公平感，促進伙伴之間的有效合作及協調，實現各利益相關者的均衡，保證PPP項目的順利實施。此外，制定合理的監督措施監控私營單位的運營，定期對項目進行質量檢查維護，發現問題及時糾正，做到防微杜漸，私營單位也應當積極進行技術創新、節能降耗，從而降低運營成本，使項目保持平穩、健康運行。

PPP項目穩定性變化的過程是系統內外部因素擾動的結果，在一定程度上予以區別對待能夠有效地延續項目的均衡狀態，維持項目的可持續發展。因此，本研究能夠為項目實施者提供一定的啟發和幫助，同時為深入研究PPP項目穩定性奠定了相應的理論基礎。

【參考文獻】

[1] 史青春，王平心.工程項目合作伙伴的分工收益分配[J].西安交通大學學報（社會科學版），2008（4）：56-59.

[2] CHAN A， LAM P， CHAN D， et al. Critical success factors for PPPs in infrastructure developments：Chinese perspective[J]. Journal of Construction Engineering and Management，2010，136（5）：484-494.

[3] 葉曉甦，周春燕.PPP項目動態集成化風險管理模式構建研究[J].科技管理研究，2010（3）：129-132.

[4] 張偲.地方政府投融資公私合作制的監管體制創新研究[J].當代經濟管理，2015（4）：79-84.

[5] 吳孝靈，周晶，洪巍.基于有效運營期的BOT項目特許權期決策模型[J].系統工程學報，2011（3）：373-378.

[6] 段世霞，謝芳.基于系統動力學的城市軌道交通PPP項目價格影響因素研究[J].工業技術經濟，2014（7）：117-122.

[7] 袁競峰，季闖，熊偉，等.基于SEM的基礎設施PPP項目殘值風險評估[J].技術經濟，2013（1）：75-84.

[8] 原毅軍，田宇，孫佳.產學研技術聯盟穩定性的系統動力學建模與仿真[J].科學學與科學技術管理，2013（4）：3-9.

[9] 葉曉甦，熊含夢.我國西部地區PPP項目合作效率關鍵因素研究[J].工程管理學報，2013（6）：81-86.

[10] 湯果，田一淋，雷妮.PPP融資模式的合作效率與穩定優化分析：一個簡單框架[J].建筑經濟，2007（S1）：43-45.

[11] 季闖，黃偉，袁競峰，等.基礎設施PPP項目脆弱性評估方法[J].系統工程理論與實踐，2015（1）：1-10.

[12] 蔡繼榮，郭春梅.戰略聯盟的穩定性邊界研究[J].管理工程學報，2007（2）：103-105.

[13] 陳菲瓊，范良聰.基于合作與競爭的戰略聯盟穩定性分析[J].管理世界，2007（7）：102-110.

[14] 許光清，鄒驥.系統動力學方法：原理、特點與最新進展[J].哈爾濱工業大學學報（社會科學版），2006（4）：72-77.

[15] 張波，虞朝暉，孫強，等.系統動力學簡介及其相關軟件綜述[J].環境與可持續發展，2010（2）：1-4.