王 娜,候嫚嫚

(河海大學 工程管理研究所，江蘇 南京 211100)

基于隨機合作博弈的水電工程EPC項目風險分擔研究

王 娜,候嫚嫚

(河海大學 工程管理研究所，江蘇 南京 211100)

水電工程EPC項目具有工程大型性、施工復雜性、影響全局性等特點，直接決定了參與方在項目實施過程中必然面臨眾多風險。合理的風險分擔不僅能滿足各參與方效用最大，還可提高項目的風險管理水平。鑒于此，應用隨機合作博弈理論，構建參與方之間的最優(yōu)合作博弈模型，在基于參與方風險偏好的基礎上，實現(xiàn)雙方之間的風險轉移。結果分析表明，該模型既可確定各參與方最優(yōu)風險分擔的比例，又可使風險轉移后的項目總風險降低，實現(xiàn)了合作效率。

水電工程；EPC項目；風險分擔；隨機合作博弈

我國現(xiàn)行《建筑法》在第二十四條規(guī)定：“提倡對建筑工程實行總承包，禁止將建筑工程肢解發(fā)包。建筑工程的發(fā)包單位可以將建筑工程的勘察、設計、施工、設備采購一并發(fā)包給一個工程總承包單位，也可以將建筑工程勘察、設計、施工、設備采購的一項或者多項發(fā)包給一個工程總承包單位。”這一規(guī)定，在法律層面為項目總承包模式(engineering procurement construction,EPC)在我國建筑市場的推行提供了具體法律依據(jù)。但水電工程EPC項目往往具有工程情況復雜、操作周期長、投資規(guī)模大、施工作業(yè)環(huán)境惡劣的特點，使得項目在執(zhí)行過程中潛在風險增加[1-2]。顯然，風險的合理分配成為項目各參與方在簽訂合約時關注的重點和焦點，而合理的風險分擔方式不僅能節(jié)約投資費用和資本成本，還能改善項目的收益，提高項目組的管理水平，獲取較高的項目質量[3-4]。大量事實表明，水電項目在合約談判過程中，花費在風險分擔談判上的成本和精力占很大部分，這大大增加了水電項目各參與方的參與成本。因此如何設計合理的風險分擔方案，既滿足各參與方個體理性又滿足集體理性，成為水電工程EPC項目研究的關鍵問題[5]。

目前這方面研究主要集中在管理模式和風險評估兩方面。①管理模式方面，如吳云良等[6-8]針對水電工程EPC項目的管理模式做了相關研究；王騰飛等[9]在國際工程的背景下，基于伙伴關系構建水電EPC項目的設計管理模型，通過實證分析指出伙伴關系可以改善項目績效；劉納兵等[10]針對水電工程EPC項目設計、采購和施工階段中的關鍵問題，基于系統(tǒng)論的觀點構建了總承包商設計管理的集成模式，并提出有效的設計管理方法；陶自成等[11]則研究了以施工為主導的企業(yè)如何在國際EPC水電工程中具有較大的競爭實力，并提出一系列設計管理思路。②風險評估方面，如張建成等[12]從總承包商的視角，利用全面風險管理理論分析水電 EPC 項目的總承包商風險，并提出全面風險集成模式；李超娟[13]綜合應用熵權、灰色系統(tǒng)理論及模糊綜合評價方法構建中小型水電工程EPC項目的風險評價模型；劉東海等[14]針對水電工程EPC項目的自身特點，運用熵權的風險綜合評價方法，對風險因素進行排序，從而為總承包商采取相應的風險措施提供依據(jù)；陳志鼎等[15]基于水電工程EPC項目中風險發(fā)生的影響程度和發(fā)生概率，構建了水電工程 EPC 項目采購風險評價體系；李卉[16]在前人研究的基礎上，充分考慮專家判斷的模糊性，引入三角模糊數(shù)對傳統(tǒng)的模糊層次分析法進行改進；趙美玲等[17]利用TOC(約束理論)和SPA(集對分析理論)，提出關于水電工程EPC 工作流程的內(nèi)部風險預報和外部管理程序相結合的風險管理動態(tài)循環(huán)模型，實現(xiàn)全方位、全系統(tǒng)的優(yōu)化管理。

上述研究雖然是通過定性或定量的方法構建風險分擔模型，但大多數(shù)研究局限于風險評價方法或風險因素的分析上，卻鮮有研究考慮到工程項目風險因素的不確定性和風險在各參與方之間的轉移而影響合作的實現(xiàn)問題。因此，筆者在上述研究的基礎上，充分考慮參與方的風險偏好并研究風險在彼此之間轉移問題，構建基于隨機合作博弈的政府部門和總承包方之間最優(yōu)風險分擔決策模型。結果表明，最優(yōu)隨機合作博弈模型不僅能確定各參與方的風險最優(yōu)分配比例，還能使風險轉移后的總項目風險降低，提高了水電工程EPC項目各參與方間的合作效率。

1 隨機合作博弈模型

合作博弈理論主要研究當一部分人達成聯(lián)盟和在他人聯(lián)盟決策的影響下，各參與方之間的收益分配問題，主要涉及聯(lián)盟的結構和聯(lián)盟之間的收益分配比例的確定。由于參與方是否聯(lián)盟是一個隨機事件，聯(lián)盟之后的收益分配又是一個隨機比例，屬于多種隨機事件的結合。對此早在1973年，CHARNES等[18]首次研究了含有隨機特征函數(shù)的合作博弈問題，隨后SUIJS等[19]在前人研究的基礎上對模型進行了改進，假設各參與方屬于不同的風險偏好類型，而不同的風險偏好態(tài)度會導致不同的聯(lián)盟收益。由于水電工程EPC項目中，系統(tǒng)風險具有很強的不確定性，很可能造成各參與方的收益隨機性，用隨機合作博弈解決水電工程EPC項目中的收益分配問題具有先天優(yōu)勢。

假設2若{?i}i∈N表示參與各方的偏好關系集，則每一種風險的收益偏好可假定為A?iB，表示相對于水電工程EPC項目系統(tǒng)風險B，參與者更偏好于A。若存在效用函數(shù)ui∶R→R，使得A?iB當且僅當E(ui(A))≥E(ui(B))，則稱參與方i具有馮·紐曼-摩根斯坦(VonNeumann-Morgenstern)偏好。

2 隨機合作博弈的Shapley值

假設水電工程EPC項目中，各參與方的風險偏好水平確定風險行為，從風險偏好考慮，風險的態(tài)度分為風險喜好、風險中性和風險厭惡3種類型，采用Arrow-Pratt絕對風險規(guī)避度量ρ(ρ>0)定義風險偏好程度，其效用函數(shù)滿足u=e(-ρiy)，其中ρi為參與方i的絕對風險規(guī)避系數(shù)，ρi越大表示參與方i風險厭惡的程度越大，各參與方越保守。

各參與方在假定風險偏好條件下也滿足Shapley值。該值要求水電工程EPC項目各參與方在最大可能保證集體理性的基礎上，滿足各參與方的個體理性行為，以確保風險分擔存在最優(yōu)解。因而，在水電工程EPC項目系統(tǒng)風險利益不確定的前提下，先要構建隨機合作博弈的Shapley值模型。

(1)

由此確定水電工程EPC項目隨機合作博弈的Shapley值為:

(2)

根據(jù)水電工程EPC項目收益分配的隨機博弈模型，項目風險分擔比例的確定是一個多次討價還價談判的過程，在滿足各參與方效用水平的基礎上，為能夠實現(xiàn)水電工程EPC項目的效益最大化，筆者分析各參與方風險偏好水平和談判能力兩個因素，用權重向量p={p1,p2,…,pn}替代平均權重(n！)-1，于是政府部門和總承包商方的Shapley值為：

y1=p1H1(R(1),R(N) )R(N)+

p2(1-H2R(2),R(N))R(N)

(3)

y2=p2H2(R(2),R(N))R(N)+

p1(1-H1R(1),R(N))R(N)

(4)

3 水電工程EPC項目最優(yōu)風險分擔模型構建

3.1 建立模型

p1+p2=1

(5)

3.2 模型求解

為了確定各參與方風險分擔的最優(yōu)比例，根據(jù)風險溢價函數(shù)，構建關于政府部門和總承包商間的拉格朗日方程：

L=ρ1Var(y1)/2+ρ2Var(y2)/2+γ(1-p1-p2)

(6)

根據(jù)上述方程獲得水電工程EPC項目風險溢價對概率的一階最優(yōu)條件：

p2ρ2(1-H1)]λ2(N)-γ=0

(7)

(8)

(9)

用非齊次線性方程組表示關于水電工程EPC項目風險溢價對概率的一階最優(yōu)條件為：

(10)

根據(jù)水電工程EPC項目風險溢價非齊次線性方程組特征，在滿足Q=f1+f2-2f3≠0的條件下，方程有唯一解，即：

Q=f1+f2-2f3=ρ1(1-H1)2+

ρ2(1-H2)2+ρ2(1-H1)2+ρ1(1-H2)2+

(ρ1+ρ2)(2H1H2-1)

(11)

結合f1,f2,f3的公式，上式可表示為：

ρ1H1(1-H2)-ρ2H2(1-H1)]

(13)

4 結論

我國是世界上水電工程最多的國家，特別是大型水電工程，由于其會遭受到如自然災害風險、政治風險、經(jīng)濟風險和技術風險等多種系統(tǒng)性風險，因此水電工程的設計、建設和運行會對國家、社會和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。只有實現(xiàn)水電工程EPC項目最優(yōu)風險策略組合，才能使項目的潛在損失降到最低。之前關于水電工程EPC項目風險的決策工具和方法研究，雖也考慮了這些潛在風險，但我國較多水電工程EPC項目開發(fā)后，仍伴隨如工期拖延、成本超支和索賠糾紛等問題。筆者基于隨機合作博弈理論，充分考慮風險分擔時風險在政府、總承包方之間的轉移，構建了最優(yōu)的風險分擔比例模型，該模型有效降低了風險溢價，在滿足集體理性的基礎上，有效提高了水電工程EPC項目各參與方的收益，從而提高項目的風險管理水平，提升總承包項目的質量，有利于市場和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

但由于水電工程EPC項目風險分擔是一個各參與方討價還價的博弈過程，并非一次性事件，且各參與方擁有不同的風險偏好水平和效用函數(shù)，因此在水電工程EPC項目實施中，風險的分擔不會像理論模型那樣理想，而且最終談判結果也需要各參與方多次、全面地溝通協(xié)商，這就使得水電工程EPC項目各個參與者在談判前，合理確定可接受的風險程度和范圍，明確階段目標與期望效用，只有這樣，水電工程EPC項目各參與方才可以通過科學合理的決策，從全局出發(fā)，對水電工程EPC項目風險進行轉移、減輕和接受。

[1] 宋洪蘭.面向總承包商的水電EPC項目風險分析[D].天津：天津大學,2010.

[2] 王振強,鐘登華.基于模擬技術的大型水電項目財務風險分析[J].土木工程學報,2005，38(5):122-126.

[3] LAM K C, WANG D, LEE P T K, et al. Modeling risk allocation decision in construction contracts[J]. International Journal of Project Management,2007,25(5):485-493.

[4] HAMEED A, WOO S. Risk importance and allocation in the Pakistan construction industry: a contractors′ perspective[J]. Journal of Civil Engineering,2007,11(2):73-80.

[5] 蔡紹寬,李玉欽,宋洋.基于全壽命周期的水電工程項目風險管理[J].天津大學學報(社會科學版),2008,10(4):298-302.

[6] 吳云良,何武全,劉智.水電工程EPC總承包管理模式及應用[J].水資源與水工程學報,2011,22(6):155-157.

[7] 蔡紹寬.水電工程EPC總承包項目管理的理論與實踐[J].天津大學學報(自然科學與工程技術版),2008,41(9):1091-1095.

[8] 曾露.基于價值管理的水電工程EPC模式項目團隊管理研究[D].宜昌：三峽大學,2012.

[9] 王騰飛,唐文哲,漆大山,等.基于伙伴關系的國際EPC水電項目設計管理[J].清華大學學報(自然科學版),2016,56(4):360-364.

[10] 劉納兵,陳曉霞.基于總承包商角度水電工程EPC項目設計管理研究[J].水電能源科學,2012,30(1):180-181.

[11] 陶自成,何彥舫.大型國際EPC水電工程項目設計管理實踐探討[J].中國水利,2015(12):29-31.

[12] 張建成,彭反霸.水電工程EPC項目總承包商全面風險管理研究[J].水電能源科學,2011,29(9):141-143.

[13] 李超娟.中小型水電工程EPC項目風險分析及對策研究[D].西安：西安建筑科技大學,2013.

[14] 劉東海,宋洪蘭.水電工程EPC項目總承包商風險分析與綜合評價[J].水科學與工程技術,2010(1):74-76.

[15] 陳志鼎,劉豪,肖芳.水電工程EPC項目采購風險評估[J].人民長江,2015,46(5):109-112.

[16] 李卉.基于三角模糊數(shù)的水利水電EPC項目投標風險評價模型研究[J].水利水電技術,2016,47(11):55-60.

[17] 趙美玲,陳進,易欣.基于TOC和SPA的水電EPC項目風險管理[J].土木工程與管理學報,2017,34(3):103-107.

[18] CHARNES A, GRANOT D. Prior solutions: extensions of convex nucleus solutions to chance-constrained games[C]∥Proceedings of the Computer Science and Statistics Seventh Symposium at Iowa State University.[S.l.]:[s.n.], 1973:323-332.

[19] SUIJS J, BORM P, WAEGENAERE A D, et al. Cooperative games with stochastic payoffs[J]. European Journal of Operational Research, 1995,113(1):193-205.

[20] TIMMER J, BORM P, TIJS S. On three shapley-like solutions for cooperative games with random payoffs[J]. International Journal of Game Theory,2004,32(4):595-613.

[21] TANIMOTO K, OKADA N, TATANO H.Project risk allocation through contingent cost allocation[C]∥2000 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics.[S.l.]:[s.n.],2000:512-517.

ResearchonRiskSharingofEPCProjectofHydropowerProjectBasedonRandomCooperativeGame

WANGNa,HOUManman

The EPC project of hydropower project has the characteristics of large engineering, construction complexity and influence of the overall situation, which directly determines the risk that the participant will face many risks in the project implementation process. Reasonable risk sharing can not only meet the maximum effectiveness of the participants, but also improve the level of risk management. In view of this, the stochastic cooperative game theory is used to construct the optimal cooperative game model among the participants, and the risk transfer between the two sides is realized on the basis of the risk preference of the participant. The results show that the model can determine the proportion of the optimal risk sharing among the participants, and reduce the total risk of the project after the risk transfer, and realize the cooperation efficiency.

hydropower project; EPC project; risk sharing; random cooperation game

2095-3852(2017)06-0695-05

A

2017-07-13.

王娜(1993-)，女，河北邢臺人，河海大學工程管理研究所碩士研究生，主要研究方向為風險管理.

國家自然科學基金項目(71402045).

F283

10.3963/j.issn.2095-3852.2017.06.010

WANGNa:Postgraduate; Institute of Engineering Management,Hohai University, Nanjing 211100, China.