褚曉琳，王家晨

（北京物資學(xué)院 經(jīng)濟學(xué)院，北京 101149）

一、引言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代通信技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合形成的產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用生態(tài)，是第四次工業(yè)革命的重要基石。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國的應(yīng)用發(fā)展正處于探索、培育與推廣期，需要深入研究如何促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)體系的深度融合。目前國內(nèi)學(xué)者主要從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助推制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的路徑、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)的發(fā)展模式、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的價值共創(chuàng)模式等方面進行了研究。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和工業(yè)企業(yè)合作共建項目的實施中，目前制約雙方融合發(fā)展的一個較為突出的情況是：雙方企業(yè)只了解各自擅長的專業(yè)領(lǐng)域，不熟悉對方的專業(yè)領(lǐng)域，因此在項目建設(shè)中有時雙方會對另一方專業(yè)領(lǐng)域的問題產(chǎn)生疑慮，以致較難達成共識。比如，平臺企業(yè)會擔憂市場需求的變化，而工業(yè)企業(yè)擔心項目價值能否合理實現(xiàn)。而這會延緩工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目的實施，甚至降低項目的落地率。導(dǎo)致雙方不熟悉對方專業(yè)領(lǐng)域的主要原因在于：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展、應(yīng)用時間較短，由于該領(lǐng)域?qū)I(yè)知識門檻較高，且中國目前已落地的成熟的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案不多、示范效應(yīng)不強，因此工業(yè)企業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值存在認知不足等問題。而短期內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在工業(yè)領(lǐng)域難以形成專業(yè)的知識積累，因此較難準確把握工業(yè)行業(yè)特性與需求難點[1]。要解決上述情況，文章認為可以把出自對方專業(yè)領(lǐng)域的問題看成風(fēng)險，如市場需求風(fēng)險與項目價值風(fēng)險等，這些風(fēng)險由項目雙方共同承擔，在合作前運用一定的方法進行科學(xué)的風(fēng)險分擔，通過合理的風(fēng)險分擔，使雙方對各自的風(fēng)險控制和承受能力有合理的預(yù)估，有助于各方做好防范規(guī)避，推進項目的順利實施。文章以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目實施中的市場需求風(fēng)險為例，研究了風(fēng)險分擔方法在該領(lǐng)域的應(yīng)用。

有關(guān)風(fēng)險分擔方法的應(yīng)用領(lǐng)域，以往的文獻較多涉及PPP項目與供應(yīng)鏈等領(lǐng)域，國內(nèi)還沒有文獻研究風(fēng)險分擔方法在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用；有關(guān)風(fēng)險分擔方法的研究，國內(nèi)外學(xué)者主要采用統(tǒng)計學(xué)和博弈理論的定量研究方法，近年來國內(nèi)學(xué)者運用博弈論的方法較多。一些學(xué)者基于討價還價理論、演化博弈等理論建立博弈模型研究風(fēng)險分擔問題[2，3]。合作博弈Shapley值因其在處理合作中收益及成本的分配時具有天然優(yōu)勢，較多學(xué)者也將其應(yīng)用于合作主體的風(fēng)險分擔分析[4，5]。然而，由于合作博弈Shapley值假設(shè)各合作方?jīng)]有個體差異，但實際上各合作方通常存在一些因素上的明顯差異，這些差異會影響各方對風(fēng)險的控制，為了把這些因素差異考慮在內(nèi)，有學(xué)者通過用因素的權(quán)重去修正合作博弈的初始分擔，采用修正Shapley值的方法開展研究[6，7]。由于合作博弈Shapley值的計算結(jié)果是基于準確的風(fēng)險損失估計值，然而在風(fēng)險發(fā)生之前，各合作方經(jīng)常無法準確預(yù)估風(fēng)險損失的實際值，因此合作博弈的計算方案可能有失準確。針對風(fēng)險損失的不確定性特征，國內(nèi)外學(xué)者已拓寬經(jīng)典Shapley值的假設(shè)條件[8，9]，用區(qū)間模糊Shapley值給出了風(fēng)險分擔與收益分配等相關(guān)領(lǐng)域的解決方案[10]。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目的市場需求受行業(yè)相關(guān)政策及標準的調(diào)整等外部因素影響，其風(fēng)險損失值通常難以準確估計，因此文章用區(qū)間模糊Shapley值給出了風(fēng)險損失在各合作方的初始分配。一般各主體的風(fēng)險控制能力、承擔能力以及承擔意愿會影響其對風(fēng)險的控制，而互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)和制造企業(yè)在這些方面有顯著差異，豐富的從業(yè)經(jīng)驗使制造企業(yè)更容易洞察行業(yè)需求的變化，因而制造企業(yè)較強的風(fēng)險控制能力以及較好的盈利能力使平臺企業(yè)的風(fēng)險承受能力較強，平臺企業(yè)的風(fēng)險承擔意愿也略高，因此需要綜合考慮各主體在這些因素上的差異。由于這些因素之間具有交互影響關(guān)系，而ANP法適合計算具有交互影響的因素權(quán)重，因此可用ANP法計算各主體關(guān)于這些因素的權(quán)重，用該權(quán)重修正區(qū)間模糊Shapley值的初始分配。綜上所述，文章運用修正Shapley值的框架，構(gòu)建了ANP-區(qū)間模糊Shapley值的風(fēng)險分擔方法，并將該方法應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目的市場需求風(fēng)險分擔，以提高各方的合作效率。

二、風(fēng)險分擔方法的構(gòu)建

1.區(qū)間模糊Shapley值方法計算初始風(fēng)險分擔

（1）構(gòu)造風(fēng)險損失模糊數(shù)

設(shè)n人合作博弈用二元組(N，ν(S))表示，N={1，2，…，n}是參與人的集合，n=|N|是參與人的個數(shù)，聯(lián)盟S是N的任意子集，ν(S)是支付函數(shù)，ν(S)∶P(N)→R，ν(φ)=0，P(N)是N的全部子集組成的集合。ν(S)可以作為項目的各合作方在不同聯(lián)盟S的風(fēng)險損失值，由于在風(fēng)險發(fā)生之前，聯(lián)盟S的風(fēng)險損失值ν(S)經(jīng)常無法準確估計，具有不確定性，這種不確定性可以用模糊數(shù)表示，進而將合作博弈擴展到模糊支付合作博弈。設(shè)模糊支付合作博弈用二元組(N，ν~(S))表示，ν~(S)∶P(N)→FR+，ν~(φ)=0，F(xiàn)R+是取值為非負的模糊數(shù)的集合。ν~(S)可以作為聯(lián)盟S的不確定的風(fēng)險損失值。因三角模糊數(shù)具有模糊信息易表示、易處理的優(yōu)勢，可以用三角模糊數(shù)構(gòu)造模糊數(shù)ν~(S)。為了計算方便，進一步用對稱三角模糊數(shù)構(gòu)造。記對稱三角模糊數(shù)ν~(S)的隸屬函數(shù)為f(x)，f(x)∶X→[0，1]，x∈X，X為論域。其表達式為：

其中，a是三角模糊數(shù)ν~(S)的下限，b是三角模糊數(shù)ν~(S)的上限，為隸屬函數(shù)的峰值。三角模糊數(shù)ν~(S)的下限可以用ν(S)的下限替代，若可以用作為ν(S)的下限，其中，m為所有可能的聯(lián)盟數(shù)，三角模糊數(shù)的上限可以用ν(S)的上限替代，若S?Si，則可以用作為ν(S)的上限。

（2）計算風(fēng)險分擔

文章用區(qū)間模糊Shapley值求解模糊合作博弈。因為區(qū)間模糊Shapley值和經(jīng)典Shapley都是按照合作方對風(fēng)險損失減少的貢獻分配風(fēng)險，因此在實際計算中，的含義應(yīng)是風(fēng)險損失減少值的模糊數(shù)，它的構(gòu)造可以參照前述風(fēng)險損失模糊數(shù)的構(gòu)造。對于α∈[0，1]，模糊數(shù)的α截集記作分別為該α截集的左右端點。按照區(qū)間模糊Shapley值的概念，參照Wan等(2016)的做法[11]，對α∈[0，1]，區(qū)間模糊Shapley值可以表示為

2.ANP方法計算合作方關(guān)于風(fēng)險控制影響因素的權(quán)重

ANP方法是對層次分析法的擴展。該方法允許同層次的元素之間存在相互影響關(guān)系。ANP方法確定合作方關(guān)于風(fēng)險控制影響因素的權(quán)重主要有以下幾個步驟：

（1）構(gòu)建風(fēng)險控制影響因素的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

風(fēng)險控制影響因素的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由控制層和網(wǎng)絡(luò)層兩部分構(gòu)成。控制層只有一個目標準則，即風(fēng)險控制、減少風(fēng)險損失。網(wǎng)絡(luò)層由受控制層支配的所有元素集Ci構(gòu)成，元素集由若干元素組成，這些元素就是風(fēng)險分擔的眾多影響因素。元素集之間及元素集內(nèi)部的各元素之間一般都不獨立，可能存在相互影響，網(wǎng)絡(luò)結(jié)果如圖1所示。

圖1 風(fēng)險控制影響因素的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（2）計算元素集內(nèi)各影響因素的相對權(quán)重

設(shè)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型網(wǎng)絡(luò)層的元素集Ci有元素Ci1，Ci2，…，Cin，i=1，2，…，N。以控制層的風(fēng)險控制為準則，以Cj中元素Cjl為次準則，根據(jù)1~9標度法比較元素集Ci中各元素的重要性，以得到各元素的判斷矩陣，通過計算得到歸一化特征向量該特征向量即為Ci中各元素的C1，C2，…，CN排序向量，可以作為元素集內(nèi)各影響因素的相對權(quán)重，然后進行一致性檢驗，若C.R.<0.1，則通過檢驗，否則不通過一致性檢驗，需要對判斷矩陣的元素進行調(diào)整，直到滿足一致性檢驗的要求。當l=1，2，…，nj時，可以得到一個矩陣Wij：

Wij的列向量是Ci中元素的權(quán)重向量，列向量代表了Ci中的元素關(guān)于Cj中的對應(yīng)元素影響程度的相對重要性，Cj中的對應(yīng)元素用列向量的上標表示。如果Cj中元素不受Ci中元素的影響，則Wij=0。最終可以得到一個在Ps準則下，由Wij(i=1，2，…，N；j=1，2，…，N)組成的未加權(quán)超矩陣W。

（3）計算所有影響因素的權(quán)重

在風(fēng)險控制準則下，運用1~9標度法比較Ci(i=1，2，…，N)個元素集對元素集Cj的相對重要性，通過判斷矩陣計算得歸一化特征向量(aij，…，aNj)T，當j=1，2，…，N時，得到一個加權(quán)矩陣A：

（4）計算合作方關(guān)于風(fēng)險控制影響因素的權(quán)重

以元素集內(nèi)所有的影響因素分別作為準則，運用1~9標度法得到各合作主體的判斷矩陣，計算得到各合作主體的排序向量，再結(jié)合上一步計算出所有影響因素的風(fēng)險權(quán)重，運用層次分析法可以計算出各主體關(guān)于風(fēng)險控制影響因素的權(quán)重。ANP模型的計算借助SD軟件進行分析處理。

3.初始風(fēng)險分擔方案的修正

由于區(qū)間模糊Shapley值假設(shè)各合作方關(guān)于影響因素無差異，因此需要修正最初的風(fēng)險分擔方案，以使最終的風(fēng)險分擔方案更合理。修正的過程如下：

設(shè)qi是運用ANP法算出的各合作方有關(guān)風(fēng)險分擔影響因素的權(quán)重，計算Δqi=(qi-1/i)，若Δqi>0時，說明考慮風(fēng)險控制影響因素后，合作方i控制風(fēng)險的能力增強，適合增加對其分配的風(fēng)險；若Δqi<0時，說明考慮影響因素后，對其分配的風(fēng)險應(yīng)適當減少。

調(diào)整公式是：

修正后的風(fēng)險分擔是：

三、案例分析

文章以某工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)與某工程制造企業(yè)合作共建智能制造項目為例，分析了風(fēng)險分擔方法在市場需求風(fēng)險中的應(yīng)用。該項目原始合同中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)的投資比重高于制造企業(yè)的投資比重。當雙方對現(xiàn)有生產(chǎn)計劃的市場需求進行研判時，雙方意見不一致，平臺企業(yè)認為現(xiàn)有生產(chǎn)計劃的產(chǎn)量過高，平臺企業(yè)因不了解制造行業(yè)的特點，而把握不好現(xiàn)有產(chǎn)品的市場需求，擔心一旦市場需求出現(xiàn)變化，現(xiàn)有的生產(chǎn)計劃未來可能產(chǎn)生較高的風(fēng)險損失。若按照投資比重承擔風(fēng)險，較高的風(fēng)險承擔比重會導(dǎo)致其承擔的風(fēng)險損失進一步增加。而制造企業(yè)由于其承擔風(fēng)險的比重較低，制造企業(yè)可能不會過多地關(guān)注風(fēng)險損失，而是關(guān)注較高產(chǎn)量所帶來的較高市場占有率和影響力等因素。因此平臺企業(yè)推進項目的積極性受到影響。因此，可以考慮構(gòu)建一個公平合理的風(fēng)險分擔方案，促使雙方積極合作，達成一致意見，進而推進項目的順利實施。

1.計算初始分擔

如果市場需求變化出現(xiàn)了風(fēng)險，根據(jù)專家評估，若制造企業(yè)獨立管理該需求風(fēng)險，可使項目損失值降低820萬元。若工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)獨立管理該風(fēng)險，可使項目損失值降低200萬元。若制造企業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)合作共同管理該風(fēng)險，可使項目損失值降低1100萬元。

設(shè)制造企業(yè)1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)2及雙方合作時的風(fēng)險損失減少值的三角模糊數(shù)為：根據(jù)式(1)，可寫出它們的三角隸屬函數(shù)，分別是：

根據(jù)三角隸屬函數(shù)，可寫出三角模糊數(shù)的α截集，見表1。由公式(2)、(3)可得到不同α對應(yīng)的區(qū)間模糊Shapley值區(qū)間，見表2。

表2 區(qū)間模糊Shapley值的取值區(qū)間 （單位：萬元）

若工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造項目實際減少的市場需求風(fēng)險損失值為1074萬元，由表1可知，風(fēng)險損失值減少1074萬元位于α截集中心的右側(cè)，范圍在1072～1076萬元之間，與其對應(yīng)的顯著水平α*位于0.6～0.7之間，由三角隸屬函數(shù)的性質(zhì)可計算得出α*=0.65。當α*=0.65時，對求α截集，根據(jù)公式(2)、(3)可算出制造企業(yè)1的區(qū)間模糊Shapley值為[833，847]，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)2的區(qū)間模糊Shapley值為[213，227]。因為所以將區(qū)間模糊Shapley值取值的右端點作為制造企業(yè)1與平臺企業(yè)2的風(fēng)險分擔值，分別為847萬元與227萬元。

表1 三角模糊數(shù)α截集 （單位：萬元）

2.運用ANP方法計算權(quán)重

文章運用ANP方法計算工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造項目各合作方關(guān)于影響因素的權(quán)重。構(gòu)建市場需求風(fēng)險控制影響因素的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)層有3個元素集，分別是：合作方的風(fēng)險控制能力C1、風(fēng)險損失承擔能力C2與風(fēng)險承擔意愿C3，3個元素集Ci各由3個元素組成，這9個元素就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造項目風(fēng)險控制總的影響因素，如圖2所示。

圖2 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造項目風(fēng)險控制影響因素

風(fēng)險控制能力C1是指項目各參與方采取相應(yīng)舉措降低風(fēng)險損失的能力。風(fēng)險損失的承受能力C2是指項目參與方具有的承擔及補償項目損失的能力。風(fēng)險承擔意愿C3是反映項目參與者具有的承擔損失意愿程度的指標。

由圖2可以看出，3個元素集之間及元素集內(nèi)部的各元素之間存在相互關(guān)系。首先，分析元素集之間的關(guān)系。當參與者具備風(fēng)險承擔意愿，參與者才愿意承擔風(fēng)險，并能夠采取措施控制風(fēng)險。因此風(fēng)險承擔意愿C3是元素集C1與C2的前提條件。反過來，只有參與者對風(fēng)險有一定的控制能力和承擔能力，才會有較強的承擔意愿，因此C1與C2這2個元素集也影響C3，故風(fēng)險控制能力、風(fēng)險承擔能力和風(fēng)險意愿這3個元素集之間相互影響。其次，分析元素集內(nèi)部各元素之間的關(guān)系，以風(fēng)險控制能力C1為例，設(shè)C1由風(fēng)險管理者素質(zhì)、風(fēng)險管理技術(shù)和風(fēng)險管理經(jīng)驗3個元素組成。風(fēng)險管理者素質(zhì)決定了其管理技術(shù)和管理經(jīng)驗的高度與深度，而管理技術(shù)和管理經(jīng)驗的提高會提升管理者的素質(zhì)，管理技術(shù)與管理經(jīng)驗之間也相互促進。因此風(fēng)險管理技術(shù)、風(fēng)險管理者素質(zhì)和風(fēng)險管理經(jīng)驗3個元素之間相互影響。其他的元素集內(nèi)元素之間的關(guān)系也類似。

文章對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者進行了問卷調(diào)查。按照1~9標度法對3個元素集Ci之間及各元素集內(nèi)部元素之間的重要性打分，在專家打分的基礎(chǔ)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層元素集之間和元素之間的判斷矩陣，并對判斷矩陣進行一致性檢驗，所有的判斷矩陣均通過檢驗C.R.＜0.1，計算過程中得到未加權(quán)超矩陣W和加權(quán)超矩陣為：

最后計算極限超矩陣，得到九個影響因素的權(quán)重見式(6)：

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造項目中存在兩個風(fēng)險分擔方：制造企業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)。以九個影響因素分別作為準則，結(jié)合式(6)，并采用層次分析法計算出兩個合作方關(guān)于九個影響因素的權(quán)重，分別為0.54、0.46。從這兩個參與方的綜合權(quán)重看，兩者相差不多，制造企業(yè)的權(quán)重略高。制造企業(yè)在風(fēng)險控制能力這個指標上取值更大些，而平臺企業(yè)在風(fēng)險損失承擔能力這個指標上取值更大。整體而言，制造企業(yè)的權(quán)重略高于平臺企業(yè)。

3.修正初始風(fēng)險分擔值

由式(4)可以修正初始的風(fēng)險分擔方案，修正結(jié)果如下：

由式(7)可以得到制造企業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)承擔的風(fēng)險損失減少值分別為889.96萬元與184.04萬元。對比初始風(fēng)險分擔結(jié)果，制造企業(yè)承擔的風(fēng)險損失比重增加了，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)承擔的比重減少了。從最終的計算結(jié)果看，制造企業(yè)承擔的比重高于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)。對于由市場需求變化帶來風(fēng)險的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造項目，制造企業(yè)更了解項目的市場需求，對市場需求變化的信息更敏感，更容易辨識引起市場需求變動的因素，而平臺企業(yè)因在制造業(yè)領(lǐng)域缺少知識積累，較難全面準確把握市場需求變化，因此制造企業(yè)屬于風(fēng)險管控較強的一方，對制造企業(yè)分配較多的風(fēng)險可以促進其積極控制風(fēng)險，提出合理可行的生產(chǎn)計劃，以降低風(fēng)險發(fā)生的可能性并減少成本，避免其因項目投資比重較低而疏于對風(fēng)險的防范。而平臺企業(yè)由于在項目中投資比重較高，如果按照投資占比分配風(fēng)險會增加其控制風(fēng)險的難度，一旦發(fā)生風(fēng)險，其損失較高，便會阻礙其投資項目的積極性。因此較公平合理的風(fēng)險分擔方案可以有效促進雙方規(guī)避風(fēng)險，鼓勵雙方積極合作共建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造項目，有助于平臺企業(yè)為制造業(yè)數(shù)字化、智能化改造升級提供更全面的解決方案，提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)的賦能作用。

四、結(jié)論

由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目在中國發(fā)展和應(yīng)用的時間較短，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目的實施中，當各合作方因不熟悉對方專業(yè)領(lǐng)域的知識，以致有時較難對另一方相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的問題達成共識而影響項目推進時，可以借鑒風(fēng)險管理知識，將出自對方專業(yè)領(lǐng)域的問題看成共擔風(fēng)險，用一定的風(fēng)險分擔方法對風(fēng)險進行科學(xué)量化預(yù)估，有助于各方防范風(fēng)險，有效解決相關(guān)問題，促進項目的順利實施。

文章以項目市場需求風(fēng)險為例，構(gòu)建了ANP-區(qū)間模糊Shapley值的風(fēng)險分擔方法，該方法主要有三個步驟：第一，用區(qū)間模糊Shapley值計算風(fēng)險在各方之間的初始分擔。第二，用ANP法對風(fēng)險分擔影響因素賦權(quán)，計算各方關(guān)于風(fēng)險分擔影響因素的權(quán)重。第三，用該權(quán)重修正初始風(fēng)險分擔，得到各方最終的風(fēng)險分擔方案。案例分析結(jié)果說明了該方法在實踐中的可行性，提高了參與方的合作效率。