基于系统动力学的PPP项目稳定性研究

段世霞++孙树婷++刘红叶

【摘 要】 PPP项目越稳定，项目合作成功概率越大。为获知PPP项目在合作周期内的稳定性状况，文章在界定PPP项目稳定性影响因素的基础上，基于系统动力学原理，建立PPP项目稳定性影响因素系统动力学模型，运用Vensim软件仿真分析了各影响因素对PPP项目稳定性的动态影响，旨在减小内外部各因素对项目的不利影响，为PPP项目的可持续发展提供决策依据。研究表明：（1）外部环境变化及项目复杂程度对PPP项目稳定性具有减弱、抑制作用，合作主体效率及合作机制完善程度对PPP项目稳定性具有加强、促进作用；（2）各影响因素在作用力度和作用时间方面存在差异。

【关键词】 PPP项目； 稳定性； 系统动力学； 仿真分析

【中图分类号】 F294 【文献标识码】 A 【文章编号】 1004-5937（2017）07-0042-05

一、引言

近年来，PPP（Public-Private-Partnership）模式以其较高的关注度被广泛应用于基础设施项目的建设运营中。PPP模式是政府部门和私营企业基于某一合作契机，为实现基础设施项目目标，结合彼此资源或优势而建立的一种优势互补、风险共担、利益共享、协同发展的合作伙伴关系，其核心理念在于强调参与方的合作共赢。该模式一方面能够分担政府的财政负担，提高基础设施的建设、运营效率和运营服务质量，另一方面为私营企业发展业务进入公共基础设施领域提供一条可行的途径[ 1 ]。相对于其他一般项目，PPP项目具有长期性、复杂性、参与方众多、外部环境敏感性等特点，在建设和运营过程中，经济市场波动、合作机制不完善、特许价格变动等因素的发生都会对公私双方的项目合作产生影响，进而危及PPP项目稳定性，造成极大的损失[ 2 ]。影响PPP项目稳定性的因素有很多，正确识别并界定各因素及因素间的关系能够有效降低或避免项目损失，这成为项目实施者亟需解决的问题。

目前，国内外学者对PPP模式的研究多集中于风险管理、政府监管体制、特许权期、特许价格、残值等方面，从中可以发现，项目评估越脆弱，合作效率越低，稳定性也越差，这些成果为研究PPP项目稳定性奠定了相应的理论基础[ 3-7 ]。原毅军等[ 8 ]从匹配性、互动性和共赢性三个方面研究联盟稳定性，分析认为信任、投机行为、利益分配合理度对联盟稳定性有较大影响。叶晓甦和熊含梦[ 9 ]利用结构方程模型研究影响PPP项目合作效率的關键因素，为提高项目合作效率及稳定性提供了决策依据。汤果等[ 10 ]基于委托—代理与博弈理论对PPP模式下的合作效率及稳定性提出了优化分析。季闯等[ 11 ]结合PPP项目案例从6个维度提取了27个脆弱性影响因素，并通过可靠度函数研究PPP项目脆弱性的大小，为研究PPP项目稳定性提供了定量计算依据。在PPP项目稳定性领域，暂时还未形成系统的研究，缺少项目稳定性因素界定和反应机理。实际上，PPP项目稳定性的演化是一个复杂的多变量动态反馈过程，各因素间相互联系、相互影响，鉴于此，本文基于动态视角讨论PPP项目稳定性问题，结合系统动力学（SD，System Dynamics）原理构建PPP项目稳定性的系统动力学模型并运用Vensim软件进行仿真模拟，对仿真结果进行分析和探讨，以期为PPP项目稳定性研究提供新的切入点和思路。

二、PPP项目稳定性分析及因果关系构建

（一）PPP项目稳定性分析

稳定性通常用来描述一个物体或系统受到外界或内部作用时的状态，不同的主体具有不同的稳定性[ 12 ]。一个系统稳定性越大，说明系统本身结构完善、环境较好，在运行过程中受到影响时能够很好地将不利因素缓解释放出去，造成的损失较小，运行时间会更长久。反之，系统稳定性越小，则反映系统本身越脆弱，结构或机制设计较差，运行中受到影响时释放不利因素的能力较弱，造成的损失较大，运行时间就相对短暂。

就PPP项目而言，参与主体众多，合作期限较长，合作期间内外部影响因素较多，项目稳定性可以定义为在实现项目合作目标的过程中，伙伴联盟受内外部因素影响且能稳步前进，实现既定目标，保持伙伴关系正常波动的均衡状态。PPP项目稳定性是PPP项目与其所处环境相互作用的一种表现状态，是一种动态的、相对的稳定。PPP项目是否稳定，一方面要看伙伴成员随时间推移能否维持事前形成的均衡状态，另一方面要看这种均衡在受到内外部因素扰动时，项目内外部的协调管理机制能否使其继续保持稳定[ 13 ]。

进一步从系统的角度分析，PPP项目稳定性是PPP项目客观属性，达到不稳定状态往往是由影响稳定性的因素诱发的，系统本身及其所处的环境是不稳定因素主要来源，也就是说PPP项目的稳定性既受到系统自身（如项目合作主体、项目特征等）的扰动，又受到项目与外部环境相互作用的影响，如图1所示，PPP项目系统自身并不能触发造成项目损失的事件或不良影响，但是系统通过与这些事件相互作用，产生波动，进而影响项目结果。

本文在分析国内外PPP项目案例与文献研究的基础上，结合PPP项目特点，从外部环境、合作主体、项目特征和合作机制四个方面研究PPP项目稳定性波动成因，并识别出稳定性影响因素，如表1所示。

（二）因果关系构建

PPP模式下建立的合作伙伴关系是通过优势互补、风险共担、利益共享来实现项目和个体的发展需求，其表现形式是公私双方之间的信息、物质、资金等的流动，而PPP项目稳定性的变动可以看作信息流、物质流、资金流等路径的变化。这种路径发生变化是项目内外部因素相互作用的结果，必须对其中纷繁复杂的关系进行梳理，系统动力学就是一种比较理想的分析工具[ 14-15 ]。基于上述界定的稳定性影响因素和SD反馈原理，可以建立PPP项目稳定性的因果关系图，如图2所示。图2中包括6条反馈回路：

（1）外部环境变化↑→PPP项目稳定性↓→项目风险量↑→外部环境变化↑

（2）合作主体效率↑→PPP项目稳定性↑→项目维稳成本↓→项目收入↑→财务状况↑→建设—运营能力↑→合作主体效率↑

（3）PPP项目稳定性↑→特许价格稳定性↑→特许期限合理性↑→合同合理程度↑→合作机制完善程度↑→PPP项目稳定性↑

（4）PPP項目稳定性↑→项目风险量↓→利益分配合理性↑→合同合理程度↑→合作机制完善程度↑→PPP项目稳定性↑

（5）PPP项目稳定性↑→特许价格稳定性↑→特许期限合理性↑→合同合理程度↑→合作机制完善程度↑→合作主体效率↑→PPP项目稳定性↑

（6）项目复杂程度↓→PPP项目稳定性↑→特许价格稳定性↑→项目复杂程度↓

三、PPP项目稳定性的系统动力学模型

系统动力学从系统内部着手分析各因素之间的因果关系，利用反馈控制原理与信息论构造系统动力学模型，并借助计算机模拟技术分析、推理系统结构功能与动态行为之间的联系，是一种定性与定量相结合的方法。它着重于系统结构反馈路径的建立，虽依赖收集的数据进行模拟分析，但对数据精度要求不高。

（一）PPP项目稳定性的系统流图

PPP项目稳定性的因果关系图描述了系统要素间的相关关系和反馈路径，却无法定量反映系统结构随着要素积累而产生的变化。因此，需要在因果回路图的基础上构建PPP项目稳定性的存量流量图，即系统动力学模型，如图3所示。

（二）仿真方程构建

根据SD原理，借助计算机软件Vensim进行系统仿真之前需要设定变量之间的数学逻辑关系，按照建立的PPP项目稳定性系统动力学模型中变量之间的逻辑关系，运用一阶线性函数、表函数、随机变化函数等构建系统仿真方程，相关方程如下：

PPP项目稳定性=外部环境变化*外部环境变化影响系数+合作主体效率*合作主体效率影响系数+合作机制完善度*合作机制影响系数+项目复杂程度*项目复杂程度影响系数

外部环境变化=INTEG（外部环境稳定性增加速率-外部环境稳定性减少速率，30）

外部环境稳定性增加速率=（公众对项目态度+法律法规完善程度+经济市场状况）*外部环境稳定性增加率

外部环境稳定性减少速率=（外部环境+项目风险量）*外部环境稳定性减少率

其他 3个状态方程与之类似。

法律法规完善程度（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））

公众支付能力、项目经验、项目技术需要等变量表函数与之类似。

四、模型仿真与分析

（一）模型仿真数据输入

利用系统动力学模型进行仿真模拟的价值在于加深对系统结构发展趋势的预测及内外部各变量间关系的理解，对模型数据的要求并不严格。本文以北京地铁四号线为研究范例，从中提取仿真运行所需要的基础数据，部分初始数据采用问卷调查法获得，剔除不良数据后结合熵权法确定各变量值，整理得到状态变量初值为（外部环境变化，合作主体效率，合作机制完善程度，项目复杂程度）=（30，50，50，30），无量纲，各因素对PPP项目稳定性的影响系数依次为（0.198，0.396，0.254，

0.152）。仿真初始时间为0，结束时间为20，步长为1，单位为年。

（二）模型仿真结果输出与分析

1.基础仿真结果输出

通过Vensim软件仿真之后导出图形，得到PPP项目稳定性的基础趋势运行图，如图4所示。可以看出：（1）在PPP项目20年的合作期限内，项目稳定性随着时间推进不断发生变化。（2）稳定性曲线变化历程为三个阶段，先是上升状态，达到一定程度后缓慢上升达到最高点，然后开始下降直至最低状态，表明PPP项目稳定性的变化具有一定的趋势，这是由项目内外部因素相互作用的结果。仿真结果与现实中PPP项目稳定性变化有极大的相似吻合性，可以真实、有效地反映现实情况，说明模型合理。

2.对比结果分析

（1）合作主体效率与合作机制完善程度促进作用对比分析。为检验合作主体效率与合作机制完善程度对PPP项目稳定性的促进作用，保持其他变量不变，将合作主体效率与合作机制完善程度输入值分别增加10%，仿真运行结果如图5所示。

可以看出，两因素等比例增加时，PPP项目稳定性都有所提高。说明合作主体效率与合作机制完善程度对PPP项目稳定性均有促进作用，且前者在项目合作前期有明显促进作用，后者在后期比较明显。原因在于：PPP项目合作前期项目复杂程度大，环境变化快，对项目伙伴主体建设—运营能力要求较高，需要公私双方齐心合力，而合作后期PPP项目步入正轨，完善的合作机制能够有效促进项目合作伙伴团结合作，对项目稳定性效用会体现得更明显。

合作主体效率是由合作伙伴的财务状况、建设—运营能力、对项目的态度以及沟通有效性四因素共同决定的，为进一步探析建设—运营能力通过合作主体效率对PPP项目稳定性的促进作用，将建设—运营能力与合作主体效率输入值分别增加10%，其他数值保持不变，模拟结果如图6所示。可以发现，单独将建设—运营能力提高10%对项目稳定性的促进作用是显著的，运行数值也显示合作前期建设—运营能力提高对PPP项目稳定性的正向作用略大于合作主体效率的提高，合作后期建设—运营能力的正向作用有所下降，合作主体效率的促进作用开始凸显，这是由合作主体效率的四要素模块在项目合作期限内随着时间推移发挥作用不同决定的。合作前期，合作主体财务状况良好，为达成项目目标及取得既定收益，合作主体会对项目持极大的支持态度，尽一切努力履行各方职责和任务，沟通有效性也较大，建设—运营能力在这段时间的作用就会比较重要；合作后期，项目运营常态化，面临更多潜在问题，使得多数PPP项目都处于亏损状态，需要政府提供财政补贴或优惠政策弥补运营亏损，利益协商不一致或不合理会影响合作主体对项目的态度，此时合作主体的财务状况、对项目态度及沟通有效性对PPP项目稳定性的促进作用会较突出。

（2）外部环境变化与项目复杂程度抑制作用对比分析。为考察外部环境变化与项目复杂程度对PPP项目稳定性的抑制效果，保持其他变量不变，将外部环境变化与项目复杂程度输入值分别增加10%，仿真运行结果如图7所示。这两个因素对PPP项目稳定性的抑制效果比较接近，但依然能看出，合作前期外部环境变化对稳定性的减弱作用较突出，合作后期项目复杂程度的抑制作用突出。这是因为合作前期不确定因素较多导致项目环境变化较大，公私双方尚未适应，对项目稳定性的减弱作用较大，到项目中后期公私双方已经适应环境变化，找到应对措施，而项目复杂程度随着时间积累越来越高，对稳定性的减弱作用也会越来越明显。

五、结论与建议

本文定义了PPP项目稳定性概念，识别了PPP项目稳定性影响因素，运用系统动力学模型仿真分析了各影响因素对PPP项目稳定性的作用效果。研究表明：

（1）PPP项目稳定性的变化是一个非线性的动态过程。该系统受到内外部四个方面因素的影响，外部环境变化和项目复杂程度对PPP项目稳定性具有减弱、抑制作用，合作主体效率及合作机制完善程度对PPP项目稳定性具有加强、促进作用。

（2）PPP项目稳定性影响因素作用力的大小存在差异。当促进作用力大于抑制作用力时，项目稳定性水平呈上升趋势，反之则是下降趋势。

（3）PPP项目稳定性影响因素发挥作用的时间不同。合作前期外部环境变化和合作主体效率对PPP项目稳定性的影响较大，尤其要注意建设—运营能力的发挥；合作后期项目复杂程度和合作机制完善程度对PPP项目稳定性的作用较大。

稳定性水平是不同影响因素不同阶段相互作用的结果。因此，为维持PPP项目稳定性的均衡状态，使项目顺利实施，项目合作伙伴需要在项目的不同阶段采取不同的控制措施。

项目前期，合作伙伴对外部环境比较陌生，为了顺利达成合作目标，伙伴成员首先需要密切关注外部环境变化，根据自身优势制定相应的防范应对措施。其次，不同的合作伙伴对项目的合作结果产生不同的影响，在选择合作伙伴时要着重考察合作伙伴的建设—运营能力是否能够满足项目的正常生产与运营。此外合作伙伴之间应及时沟通，增加信息流通性和团队信任感，消除信息不对称，有效发挥合作伙伴的能力，达到提高合作效率的目的。

项目后期，设施设备老化，技术需求加大，长期运营累积的项目亏损及设施设备维护费用造成运营成本增加，这时需要政府提供适当的财政补贴或优惠政策来弥补亏损，并且加强监管的执行力度，严格监控补贴发放的金额和过程，坚决做到专款专用，杜绝腐败，使政府财政补贴发挥其最大作用。与此同时，可以适时调整利益分配机制，增加合作伙伴的公平感，促进伙伴之间的有效合作及协调，实现各利益相关者的均衡，保证PPP项目的顺利实施。此外，制定合理的监督措施监控私营单位的运营，定期对项目进行质量检查维护，发现问题及时纠正，做到防微杜渐，私营单位也应当积极进行技术创新、节能降耗，从而降低运营成本，使项目保持平稳、健康运行。

PPP项目稳定性变化的过程是系统内外部因素扰动的结果，在一定程度上予以区别对待能够有效地延续项目的均衡状态，维持项目的可持续发展。因此，本研究能够为项目实施者提供一定的启发和帮助，同时为深入研究PPP项目稳定性奠定了相应的理论基础。

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