大型水利工程项目投资风险分析方法

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水
2004 年 7 月 文章编号: 0559 9350( 2004) 07 0092 06 -

利
SHUILI

学
XUEBAO

报
第7期

大型水利工程项目投资风险分析方法
王振强
1, 2

, 钟登华
1 300191)

( 1 天津大学 建工学院, 天津 300072; 2 天津理工大学 经济与管理学院, 天津

摘要: 本 文以项目风险分析理论为基础, 结合大型水利工程项 目投资风险 的特点, 研究了基 于工作分 解结构( WBS) 与风险分解结构( RBS) 进行项目投资风险辨识的方法。提出了将投资风险模型 CIM 与蒙特卡罗模拟技术 相结合的 项目投资风险估计方法, 并探讨了在风险分析基础上 估计项 目不可预 见费的 方法。以某 大型水 利工程 为背景, 基 于专家经验对该项目投资进行了风险分析 , 取得了预期的结果。 关键词: 工程项目; 风险分析; 投资风险分析; 水利工程 中图分类号: F224 文献标识码: A

风险分析作为一种技术手段, 已经广泛应用于金融、 保险、 工程项目、 工业系统等领域, 近年来, 风险 分析应用于工程项目的决策和管理方面已经取得了很大的发展。无论是我国国内工程项目, 还是国际, 乃至发达国家, 工程项目费用超支、 工期延误都是经常性的事情。世界银行 1984 年第十次年会对工程 项目效能审查结果显示, 项目投资( 成本) 超支达 560% , 工期延期平均达 62% , 这主要是由于项目技术、 环境越来越复杂, 特别是一些超大型项目, 项目的风险性在不断增大, 通货膨胀也是一个主要原因。 大型水利工程项目投资额巨大, 技术复杂, 工期长, 而且工程的经验相对较少, 这样在工程实施过程 中将会存在许多不确定性因素, 也就是说项目中存在巨大风险, 风险是由各种风险因素引起的。大型工 程项目的风险具有以下特点: 第一, 风险存在的客观性和普遍性。第二, 某一具体风险发生的偶然性和 大量风险发生的必然性。第三, 风险的多样性和多层次性。大型项目周期长、 规模大、 涉及范围广、 风险 因素数量多且种类繁杂。目前国内外对风险分析与风险管理的研究非常多, 是工程项目管理和运筹学 领域一个重要的研究分支。投资风险分析已经成为项目风险分析最为重要的方面之一, 项目投资是项 目目标之一, 投资风险分析为投资控制和投资决策提供支持。工程项目风险分析与风险管理已经成为 一个重要的研究领域, 并在不断地应用于工程实践中。

1

工程项目风险与风险分析
对于工程项目来说, 风险可以被描述为/ 任何可能影响项目在预算范围内按期

111 项目风险的定义

完成的因素0, 风险是指预期后果中出现不利因素的不确定性。 工程项目目标指项目的投资( 成本) 、 进度、 质量和安全等, 每个项目风险都包含如下三个基本因素: ( 1) 风险因素的存在性; ( 2) 风险事件发生的不确定性; ( 3) 风险后果的不确定性。风险因素指的是任何 影响项目目标实现的可能发生的事件。风险因素的发生是不确定的, 这是由于项目外部环境的千变万 化以及项目本身的复杂性和人们对于未来时期变化的预测能力有限而导致的。例如人们意识到施工期
收稿日期: 2003 -26 -05 基金项目: 国家自然科学基金( 50179023) ; 高等学校优秀青年教师教学科研资励计划( 200166) ; 高等学校博士学科点专项科研基金 资 助课题( 200300056055) 。 作者简介: 王振强( 1969- ) , 男, 讲师, 博士生, 研究方向: 工程系统分析与管理。

)

92 )

间恶劣的气候是一个值得重视的风险因素, 但这并不一定就意味着恶劣气候就一定会降临, 或者就象人 们所预料的那样来临后会给施工带来预期的影响。 风险因素的发生所造成的对项目目标实现的影响也是不确定的, 它只是一种潜在的损失或收益。 当然, 在工程项目建设中, 项目实施期间大部分的风险因素都是灾难性事件。 对于工程项目来说, 风险可表示为风险因素发生的概率及其后果的函数, 可以描述如下 PR = f ( P, I ) 变量表达( 模糊语言) ; I 为风险因素发生后的影响程度。 112 项目风险分析 11211 项目风险分析定义与一般过程 工程项目风险分析是对影响项目目标的不确定性进行的估计 和评价。项目风险分析一般在项目前期准备阶段进行, 作为项目可行性研究的一部分, 为项目投资决 策、 项目招投标、 项目目标的确定与优化提供技术支持, 当然在整个项目生命周期其他阶段仍然需要进 行风险分析工作, 但其作用没有在前期阶段大。风险分析根据分析方法不同一般分为定性和定量两个 方面。对于一个工程项目进行风险分析的过程, 可以分为三个阶段: 风险辨识、 风险估计、 风险评价。其 具体过程可以用图 1 表示。 ( 1) 式中: PR 为项目可能存在的差异程度, 即项目风险( 风险量) ; P 为风险因素发生的概率, 也可以用语言

图1

项目风险分析的一般过程流程

11212 风险分析方法 风险分析作为风险管理的工具, 是一门技术, 所以英国学者提出/ 风险技术0的 概念 , 风险分析从方法上可以分为定性风险分析和定量风险分析。( 1) 定性风险分析方法。定性风险 分析方法一般不需要对风险进行量化, 主要方法有风险水平矩阵表示法、 风险坐标曲线表示法、 层次分 析法等
[ 2] [ 1]

。( 2) 定量风险分析。定量风险分析方法主要是通过数学方法或分析模型来实现对风险大小

进行测量和估 计。目 前在工 程项目 风险分 析方 面已 经有很 多风 险分 析的 模型, 主要 有: 活动 网络 ( PERT、 GERT 、 VERT 等) , Monte Carlo 模拟, 模糊数学, 影响图, CIM 模型等。

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大型工程项目投资风险分析
对于大型工程项目, 尤其是投资巨大、 工期特别长、 质量要求高的水利工程项目, 其投资风险对整个

工程项目的成败至关重要, 投资风险分析结果可以为选择采购方式、 确定工程不可预见费及高层决策、 制定应对措施提供技术支持。投资风险分析还可以确定财务现金流的投资风险, 对投资风险进行概率 分析, 最终得出项目投资期每年的投资流概率分布, 作为财务风险分析过程的一个随机流。 211 项目投资分解系统 工程项目投资由各个分项工程( 子项目块) 构成, 为了实现目标分解, 一般 通过对整个工程项目进行项目工作分解( WBS) 和对风险进行分解( RBS) 相结合的方法。 ) 93 )
[ 3, 4]

工作分解结构( WBS) 将整个工程项目进行结构分解, 首先对工程项目进行分解( 总工程 子工程 孙 工程 曾孙工程 , 基本活动) , 以分解后的最低层/ 基本活动0, 作为目标投资块, 如图 2 所示。风险进行 - 分解结构( RBS) 是对风险因素按类别进行分解, 其进行投资影响风险因素系统分层分析, 最后分解到基 本风险因素, 如图 3。

图2

工程项目工作分散结构示意

图3

工程项目风险分解

212

项目投资风险分析模型与实现手段

在项目工作分解和风险分解工作的基础上, 用 CIM 模型与蒙

特卡罗模拟方法相结合计算得到工程项目基本活动项目投资的风险分布, 逐层向上进行各投资项的叠 加, 最后可以得到整个工程项目投资的风险分布, 也可以基于活动网络按年度分解, 然后求得各年投资 流的风险分布。CIM 模型与蒙特卡罗模拟方法在许多文章中已经有详细论述
[ 1, 4~ 8]

。该方法不仅能处

理变量之间相互独立的情况, 也可以处理变量相关的情形。投资风险分析结构图如图 4 所示。 针对基本活动项进行风险因素辨识, 主要考虑每项投资受哪些风险因素影响, 将这些风险因素作为 随机变量, 确定其概率分布类型, 一般是采用主观概率, 也就是由项目相关领域专家会同项目组成员一 起来确定各种风险概率分布类型及相关参数。对于某些投资块如果不便于再进行具体风险因素辨识, 也可以将该投资块直接作为随机变量考虑, 对其分布类型和参数进行辨识, 作为随机概率风险分析的输 入变量。一般采用的概率分布类型主要有三角分布、 B分布、 正态分布、 二项分布、 专家经验分布等。 213 工程项目投资概率风险分析用于确定不可预见费方法 传统上, 项目在不同阶段, 往往在基本测 算( 项目基准投资) 的基础上再加上一个固定的百分数( 如 5% ) 作为不可预见费( 风险金) , 得到项目的 概算或预算, 这样得到的投资额只是简单地估计结果, 其不可预见费并不能真正地代表该具体项目风险 的大小。如果应用概率风险分析的方法确定工程项目投资风险, 在此基础上确定不可预见费的大小将 更加科学、 可靠。尤其对于项目前期阶段, 如可行性分析阶段对于项目决策提供技术支持, 或在招投标 阶段, 对于为业主和投标者之间进行有效风险分担, 确定更加可行合理的标价, 为项目今后的投资控制 和使项目参与各方实现各自的目标提供科学依据。目前在国外的一些大型项目中已经开始探索和应 ) 94 )

图4

项目投资风险分析步骤

用, 并取得了较好的效果。 按照前面介绍的概率风险分析, 可以得到项目 的投资累计概率曲线, 如图 5 所示。 根据投资风险累计概率分布图, 就可以求出在 置信水平 A下的总投资额( 总项目预算) X A, 则项目 不可预见费可以按下式进行计算: 不可预见费= A 预算水平( X A) - 项目基准投资( 项目基准成本) 。 其中: ( 1) 式中项目基准投资( 下面基准成本) 是不包括 不可预见 费的预 算额, 是项 目总费 用或 / 业主估计费用0。( 2) A概率指总投资概率分布中, 所有投资值中有 A的可能性( 概率) 小于该值, 1- A 的可能性大于该值。( 3) 该值表示不可预见费的值有 A 的把握项目不会超投资( 项目在预算范围内) , 将该值( 不可预见费) 加入到项目成本中作为最后预算。
图 5 工程项目投资累计频率曲线

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工程项目投资风险分析方法在 SW 水利工程项目中的应用
SW 水电站工程以发电为主, 兼防洪、 拦沙和改善下游航运条件等综合效益, 通过采用专家调查表

的方式对工程项目进行分解, 并对影响项目投资的主要风险因素进行辨识, 通过发调查表进行专家打 分, 最后汇总得出每个风险因素的投资风险经验分布。 311 312 工程分解与风险因素辨识 投资风险分析结果 表 1 为工程分解与风险因素辨识表的一部分。 通过用上述风险分析方法对该项目进行了投资风险分析得到的结果如表 2

所示。 计算得到的 SW 水电站工程投资风险概率分布和累计概率分布图如图 6 所示。 313 314 风险评价 从风险分布结果可以看出, 90% 的概率保证投资膨胀率小于 5% , 对于该项目来说, 如 果不可预见费取 5% 的话, 项目投资风险是可以控制在概算范围内的。 风险防范与控制 进行项目投资风险分析的目的是为了对将来项目投资膨胀情况做出事先估计, 也是为项目决策者投资决策提供技术支持。在风险辨识和分析的基础上, 应该针对主要风险进行有效 的风险管理, 制定风险防范措施, 以便更好地控制项目风险, 实现项目目标。由于作者针对 SW 水电站 项目研究的重点是投资风险分析, 这里针对风险管理仅提出一些看法和建议。 针对本项目影响投资的主要风险因素和对投资风险分析的结果来看, 由于本项目是大型水利工程 项目, 其主要影响因素受项目本身特点的影响, 如地质条件、 水文条件、 施工环境等外部条件对工程项目 ) 95 )

投资不确定性产生重要影响, 其他还有设计不周、 施工管理、 材料供应等风险因素。为了在工程的实施 过程中针对项目进行有效的风险管理, 以进行有效的投资控制, 就需要制定相应的风险管理方法与控制 措施。
表1
分项工程

SW 水电站工程分解与风险因素辨识
子项工程 1 征地 1 风险因素 ( 1) 征地资金变化 ( 1) 环境危害 ( 2) 施工质量 ( 1) 线路架设 ( 1) 地质条件 ( 2) 水文 ( 3) 施工质量 ( 1) 施工管理 ( 1) 地质条件 ( 2) 材料供应 ( 3) 气象条件 ( 4) 施工管理 ( 1) 地质条件 ( 2) 材料供应 ( 3) 气象条件 ( 4) 施工管理 水电站

表 2 SW 水电站投资及风险分布
工程名称 风险分布( % ) 期望 3 62 1 4 74 1 9 80 1 0 75 1 3 52 1 3 75 1 2 73 1 1 88 1 0 21 1 17 29 1 方差 01 01 01 16 01 61 01 02 01 06 01 06 01 06 01 04 01 01 01 50 标准差 1102 4102 7180 1144 2139 2135 2140 1187 1115 7110

筹建工程 2 施工交通 1 3 施工供电和其它 1 准备工程 1 导流工程 1 ( 导流洞和围堰) 2 其它( 临建设施) 1 1 双曲拱坝 1 大坝工程 2 水垫塘和二道坝 1

一、 筹建工程 二、 准备工程 三、 大坝工程 四、 左岸引水发电系统 五、 右岸引水发电系统 六、 泄洪洞 七、 交通工程 八、 水轮发电机组及安装 九、 水库移民

( 1) 地质条件 1 左岸引水发电系统 ( 2) 材料供应 1 ( 3) 施工环境 ( 1) 设计不周 ( 2) 材料供应 2 左岸地下厂房系统 1 ( 3) 施工环境 ( 4) 施工管理 3 左岸主变室 1 ( 1) 设计不周 ( 2) 材料供应 ( 3) 施工环境 ( 4) 施工管理 ( 1) 设计不周 ( 2) 材料供应 ( 3) 施工环境 ( 4) 施工管理

左岸 引 水 发电系统

4 左岸尾调室 1

图6

SW 水电站投资风险分布

对于一般工程项目来说, 进行风险控制就是制订并实施风险处置计划。风险处置的方法包括风险 回避、 风险降低、 风险自留和风险转移。 本项目是大型水利工程项目, 投资额非常巨大, 业主必须积极主动地进行风险控制, 不能也不可能 简单地将项目投资风险转移给承包商或任何单位, 业主应组织项目参与各方和有关专家成立项目风险 控制部门, 针对各种风险因 素的特点分阶段制定不同的风险 管理方案, 也 就是实行全过 程动态风险 管理。

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结论

近 20 多年, 风险分析技术已经广泛应用于国外工程项目领域, 特别是大型工程项目, 但由于工程项 目本身的特点和各种条件的限制, 很难获得以客观数据为基础的主观概率, 这样风险分析还主要依靠基 于专家经验和知识的主观概率, 这样数据的可靠程度就直接影响分析结果的质量。但无论如何, 工程项 目, 特别是大型水利工程项目本身受到来自各种不确定性的影响, 需要通过一定的科学方法去分析这种 不确定性对项目目标的影响。本文通过将工程项目分解, 运用 CIM 模型与 Monte Carlo 模拟相结合的方 法, 进行工程项目投资概率风险分析, 并通过实际项目的实证研究, 取得了预期的结果。

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参

考

文 献:
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[ 1 ] [ 2 ] [ 3] [ 4] [ 5 ] [ 6 ] [ 7] [ 8]

Risk analysis on investment of large scale water project WANG Zhen qiang , ZHONG Deng hua ( 1 Ti anjin Univeristy , Tianjin 1 of Technology , Tianjin 300191, China )
1, 2 1

300072, China ; 2. Tianjin University

Abstract: The risk identification of investment for large scale water project is investigated according to the project Work Breakdown Structure ( WBS) and Risk Breakdown Structure ( RBS ) . The method for estimating the risk by means of integrating the Controlled Interval and Memory Model( CIM) with Monte Carlo simulat ion technique is established. On the basis of risk analysis the method for estimating the contingency cost is also deduced. This method is applied to analyze the risk of a large scale water project based on experts. experiences. Good result is attained. Key words: engineering project ; risk analysis; investment ; large scale water project -

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