金融工程的核心技術(shù)及其應(yīng)用研究報告

1、金融工程的核心技術(shù)及其應(yīng)用研究郭菊娥 邢公奇 郭菊娥系西安交通大學管理學院，邢公奇系西安交通大學經(jīng)濟與金融學院（西安交通大學，西安，710049）摘要 本文從現(xiàn)金流的視角，高度闡述了無套利分析、分解、組合和整合的金融工程技術(shù)，給出了金融工程技術(shù)在套期保值、套利、投機和構(gòu)造組合應(yīng)用方面的典型案例，提出了我國應(yīng)用金融工程技術(shù)解決現(xiàn)實問題的構(gòu)想。關(guān)鍵詞 金融工程技術(shù)；分解；整合1 引言金融工程將工程思維引入金融創(chuàng)新領(lǐng)域，綜合地采用數(shù)學建模、數(shù)值計算、網(wǎng)絡(luò)圖解和仿真摸擬等工程技術(shù)方法，優(yōu)化地設(shè)計、開發(fā)和實施具有特定流動性、收益和風險特性的創(chuàng)新金融產(chǎn)品和金融工具，構(gòu)筑解決實際金融問題的方案。支持金融工程

2、技術(shù)的理論是一種知識體系，該知識體系不僅包括金融理論與經(jīng)濟學理論，而且還包括數(shù)學、統(tǒng)計學、法學、會計學、工程學與計算機技術(shù)等；支持金融工程技術(shù)的金融工具不僅包括基本金融工具：貨幣、外匯、債券與股票，而且還包括衍生工具：遠期、期貨、期權(quán)與互換；支持金融工程技術(shù)的工藝方法是把理論與工具巧妙結(jié)合起來的工程組裝技巧與科學分解的技能，創(chuàng)造性地構(gòu)造解決金融現(xiàn)實問題的手段與方法。金融工程的核心技術(shù)由無套利分析、組合、分解和整合技術(shù)構(gòu)成。2 無套利分析技術(shù)無套利分析技術(shù)，就是對金融市場中的某項“頭寸”進行估值和定價，其采用的基本方法是將這項頭寸與市場中其他金融資產(chǎn)的頭寸組合起來，構(gòu)筑起一個在市場均衡時能承受風

3、險的組合頭寸，由此測算出該項頭寸在市場均衡時的均衡價格。它是諾貝爾經(jīng)濟學獎獲得者莫迪·格里亞尼和金融學家米勒于1956年在資本成本、公司財務(wù)與投資管理一文中提出的，并被后人以兩位作者各自姓氏的第一個字母（ModiglianiMiller）命名為MM定理，它假設(shè)存在一個完善的資本市場，使企業(yè)實現(xiàn)市場價值最大化的努力最終被投資者追求最大投資收益的對策所抵銷，揭示了企業(yè)不能通過改變資本結(jié)構(gòu)達到改變其市場價值的目的。換言之，企業(yè)選擇怎樣的融資方式均不會影響企業(yè)的市場價值，企業(yè)的市場價值與企業(yè)的資本結(jié)構(gòu)是無關(guān)的。如果在一個完善的資本市場上，企業(yè)融資政策和融資方式與企業(yè)的市場價值無關(guān)，那么所有企

4、業(yè)的負債率應(yīng)當呈現(xiàn)隨機分布的狀態(tài)。但現(xiàn)實中企業(yè)債務(wù)分布有明顯的行業(yè)特征（如資本密集型的制造業(yè)，金融業(yè)有較高的負債率，廣告業(yè)，制藥業(yè)等負債率卻很低）。導致這一現(xiàn)象的原因，在于MM定理中舍去了像稅收，企業(yè)破產(chǎn)成本和企業(yè)與投資者之間的利益沖突等一系列現(xiàn)實的復雜因素。因此解決MM定理與現(xiàn)實不符的正確思路，應(yīng)該逐步消除MM定理的假設(shè)。套利活動是對沖原則的具體運用，在市場均衡無套利機會時的價格，就是無套利分析的定價技術(shù)。采用無套利分析技術(shù)的要點，是“復制”證券的現(xiàn)金流特性與被復制證券的現(xiàn)金流特性完全相同。其具體復制方法如下：假設(shè)債券A與B的現(xiàn)價分別為與，未來市場變好時債券A與B的價格分別為與，未來市場變壞

5、時債券A與B的價格分別為與，無風險利率為rf，當無套利機會時，d<1+rf<u， <1+rf<，令1+rf=?，F(xiàn)在用份債券A和份的無風險證券來復制債券B，復制市值為I=+市場看好時： I=+= （1）市場看壞時： I=+= （2）由（1）和（2）兩式可解得： 由復制要點可知： 以上給出了兩種狀態(tài)（好與壞）下用債券A和無風險證券復制債券B的方法，這種方法還可推廣到n種狀態(tài)下。3 組合、分解與整合技術(shù)結(jié)構(gòu)化的組合、分解技術(shù)以及整合技術(shù)是金融工程的核心技術(shù)，它把各種金融工具看作是零部件，采用各種不同的方式組裝起來，創(chuàng)造具有符合特殊需求的流動性和收益與風險特性的新型金融產(chǎn)品來滿

6、足客戶的需要；現(xiàn)有的金融工具又可以通過“剝離”等分解技術(shù)分解其收益與風險，從而在金融市場上實現(xiàn)收益與風險的轉(zhuǎn)移以及重新配置金融資產(chǎn)的功效。（1）分解技術(shù)現(xiàn)有的大多數(shù)金融工具或金融產(chǎn)品，都有其特定的結(jié)構(gòu)形式與要素構(gòu)成，但其共同點就是構(gòu)成要素中具有風險特性。如浮動利率債券，在市場利率不穩(wěn)的情況下，對于風險厭惡的投資人來說，將大大消弱其投資力度。倘若能將風險因子從債券中分離開來，則債券市場交易就會更加活躍起來，使交易雙方在收益和頭寸等方面都能得到滿足，由此引發(fā)從金融工具或產(chǎn)品中分解風險因子的思想。分解技術(shù)就是在原有金融工具或金融產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，將其構(gòu)成因素中的某些高風險因子進行剝離（Stripping

7、），使剝離后的各個部分獨立地做為一種金融工具或產(chǎn)品參與市場交易，達到既消除原型金融工具與產(chǎn)品的風險，又適應(yīng)不同偏好投資人的實際需要。第一，分解技術(shù)是從單一原形金融工具或金融產(chǎn)品中進行風險因子分離，使分離后的因子成為一種新型工具或產(chǎn)品參與市場交易；第二，分解技術(shù)還包括從若干個原形金融工具或金融產(chǎn)品中進行風險因子分離；第三，對分解后的新成份進行優(yōu)化組合，構(gòu)成新型金融工具與產(chǎn)品。從理論上講，在分解技術(shù)的成本低于金融工具或產(chǎn)品變體演化后工具或產(chǎn)品的收益時，絕大多數(shù)現(xiàn)有的金融工具或產(chǎn)品都有可能通過分解技術(shù)進行變體演化，實現(xiàn)既規(guī)避風險，又滿足市場需要的目的。從實踐的角度來看，分解技術(shù)使傳統(tǒng)債券的持有人原本

8、無法消除的諸多風險因素得以化解。傳統(tǒng)債券工具由于絕大多數(shù)是固定收入證券，本身具有不可消除的利率風險、違約風險、再投資風險、贖回風險和購買力風險等，運用傳統(tǒng)的有效組合技術(shù)管理風險，其只能降低風險而不是徹底消除金融工具或產(chǎn)品本身的風險，而分解技術(shù)就是拆開風險、分離風險因素，使一系列風險從根本上得以消除。 (2) 組合技術(shù)組合技術(shù)與分解技術(shù)截然不同，它不是在某一既有金融工具或產(chǎn)品的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)金流分析進行結(jié)構(gòu)分解，而是在同一類金融工具或產(chǎn)品之間進行搭配，使之成為復合型結(jié)構(gòu)的新型金融工具或產(chǎn)品。它主要運用遠期、期貨、互換以及期權(quán)等衍生金融工具的組合體對金融風險暴露（或敞口風險）進行規(guī)避或?qū)_。從理論上

9、來講，組合技術(shù)的基本原理就是根據(jù)實際需要構(gòu)成一個相反方向的頭寸全部沖掉或部分沖銷原有的風險暴露；其主導思想就是用數(shù)個原有金融衍生工具來合成理想的對沖頭寸。由于組合技術(shù)靈活性強，所以可以無限的構(gòu)成新型金融工具或產(chǎn)品，具體采用哪幾種金融工具、哪種組合形式進行組合，取決于原有風險的狀態(tài)以及要達到的頭寸狀況。從技術(shù)上來講，構(gòu)成適當?shù)膶_頭寸取決于兩個因素，其一對原有風險來源、性質(zhì)及其型態(tài)的辨識；其二正確確定對沖目標。從實踐的角度來看，第一搞清楚客戶需要保護的風險部位以及要保護部位的目標是完全對沖還是有限對沖；第二搞清楚客戶對風險的態(tài)度，權(quán)衡客戶實際需要，剪裁金融工具以適應(yīng)客戶需求偏好；第三，做到既能滿

10、足客戶對組合工具收益、風險特性的需要，又能是組合工具的價格被客戶自愿接受，還能適應(yīng)客戶對市場的看法。由于金融風險暴露對于任何從事金融活動的個人、企業(yè)（公司）乃至國家都是普遍存在的，所以組合技術(shù)常被用于風險管理。（3）整合技術(shù)整合是一個系統(tǒng)為實現(xiàn)系統(tǒng)目標將若干部分、要素聯(lián)系在一起使之成為一個整體的、動態(tài)有序的行為過程。整合技術(shù)就是把兩個或兩個以上的不同種類的基本金融工具在結(jié)構(gòu)上進行重新的組合或集成，其目的獲得一種新型的混合金融工具，使它一方面保留原基本金融工具的某些特征，另一方面創(chuàng)造新的特征適應(yīng)投資人或發(fā)行人的實際需要。從理論上講，任意兩類或兩類以上市場的基本金融工具都可以相互整合，形成新的混合

11、金融工具；從實踐的角度來看，混合金融工具主要應(yīng)用于跨利率市場、匯率市場、貨幣市場、股本市場和商品市場等，它是以上幾大市場基本金融工具的部分整合體，它的產(chǎn)生與應(yīng)用來源于投資人或發(fā)行人的需求。從投資人或發(fā)行人的需求方面來講，第一，如果某投資人或發(fā)行人同時操作利率工具、股權(quán)工具和貨幣工具，那么他必須與利率市場、股本市場和貨幣市場的參與人發(fā)生直接關(guān)系，一旦在某個交易環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，可能使投資人暴露出更大的敞口風險，增加了多工具聯(lián)合操作的風險概率。但是，如果該投資人或發(fā)行人應(yīng)用整合好的混合金融工具，只與一個交易方往來，不僅提高了交易效率，而且大大降低了交易風險系數(shù)。第二，一方面由于市場外部規(guī)章制度和內(nèi)部政

12、策的限制，使得投資人或發(fā)行人不可能自由地進入任何市場，這樣就限制了投資人或發(fā)行人的多手操作機會，另一方面，由于投資人或發(fā)行人對所有專門市場知識掌握的程度不同，也制約著投資人或發(fā)行人采用多種金融工具聯(lián)合操作策略的運用。因此，整合新型的混合金融工具替代多手操作來不斷滿足投資人或發(fā)行人的實際需求將是金融工具整合技術(shù)發(fā)展的動力。綜上所述，分解技術(shù)主要在既有金融工具的基礎(chǔ)上，通過拆開風險對其進行結(jié)構(gòu)分解，使那些風險因素與原工具分離，創(chuàng)造出若干新型金融工具，以滿足不同偏好投資人的需求；組合技術(shù)主要在同一類金融工具或產(chǎn)品之間進行搭配，通過構(gòu)造對沖頭寸規(guī)避或抑制風險暴露，以滿足不同風險管理者的需求；整合技術(shù)主

13、要在不同種類的金融工具之間進行融合，使其形成具有特殊作用的新型混合金融工具，以滿足投資人或發(fā)行人的多樣化需求。分解、組合和整合技術(shù)都是對金融工具的結(jié)構(gòu)進行變化，其技術(shù)方法的共同優(yōu)點就是靈活、多變和應(yīng)用面廣。4 金融工程技術(shù)的應(yīng)用金融工程技術(shù)主要應(yīng)用于套期保值、投機、套利和構(gòu)造組合這四個方面。(1) 套期保值套期保值是指一個已存在風險暴露的實體，力圖通過持有一種或多種與原有風險頭寸相反的套期保值工具來消除或規(guī)避該風險。它通過將現(xiàn)貨頭寸與用各種期貨、期權(quán)和掉換組成的套期保值頭寸相疊加，并對交割月份和成交價格加以變化，就能以許多種方式調(diào)整風險暴露狀況。一般先用作圖法或數(shù)學方法給出目前風險暴露狀況的圖

14、像描述，再把這一圖像和考慮采用各種期貨、期權(quán)和掉換組成的套期保值頭寸的現(xiàn)金流疊加，然后再考察凈現(xiàn)金流狀況。(2) 投機投機是指一些人希望利用對市場某些特定走勢的預(yù)期來對市場未來的變化進行賭博，并因此而制造出一個原先并不存在的風險暴露。投機往往采用較為直接的方式，買入預(yù)期價格將上漲的資產(chǎn)或賣出預(yù)期價格將下跌的資產(chǎn)。如果投機者處于多頭地位時價格上升或處于空頭地位時價格下跌，那么他將由于正確的預(yù)測而獲利，否則，他將因錯誤的預(yù)測而遭受損失。顯然，投機的本質(zhì)就是在投機者承擔風險的條件下獲取投機回報。投機者的買賣行為都是對其收集、分析的信息所做的反應(yīng)，它所獲取的利潤被看作是預(yù)測成功的回報和被看作是承擔風險

15、的回報。例如，一個投機者預(yù)測英國的黃金市場將呈上升趨勢，于是他通過倫敦國際金融期貨交易所購買多頭黃金期貨合約來進行投機。他只需支付2萬英鎊便可獲得價值為100萬英鎊的黃金頭寸，且這一交易的初始保證金可以用附息有價證券來存入，而不一定非要存入現(xiàn)金。(3) 套利套利是同時在兩個或更多的市場上構(gòu)筑頭寸來利用不同市場定價的差異。它與投機行為從價格水平變化中牟取利潤不同，它是從價格聯(lián)系的差異中套取利潤。對于套利活動，最關(guān)鍵的是不同風險、不同到期期限、不同時間、不同空間特征的資產(chǎn)價格之間的基本關(guān)系。例如，一個谷物棧倉借款在即期市場購買玉米，同時賣出3個月后交割玉米的遠期合同。到指定時間，玉米從棧倉中取出按

16、合同定價進行交割，將出售所得用來償還借款的本金和利息。如果遠期價格與即期價格的差足以支付3個月的倉儲成本和利息，該套利活動就是有利可圖。(4) 構(gòu)造組合金融工程技術(shù)可以用來對一項特定交易或風險暴露的特性重新進行構(gòu)造。下面闡述運用組合技術(shù)將互換與期權(quán)組合，構(gòu)成具有上、下限的交換合約過程。例：假設(shè)有兩家公司A與B需要籌措10年期的債務(wù)資金，A具有相對便宜的浮動利率融資機會，希望借固定利率債務(wù)；B具有相對便宜的固定利率融資機會，希望借浮動利率債務(wù)，金融工程師建議A發(fā)行浮動利率債務(wù)，B發(fā)行固定利率債務(wù)，使A與B都加入互惠掉換市場。這樣A與B就達成互換協(xié)議，在每年年底A支付浮動利率，收取固定利率；B支付

17、固定利率，收取浮動利率。同時，A與B公司為了規(guī)避利率風險，A希望在利率上升時節(jié)省支付，在利率下降時放棄一些潛在收益，B希望在利率上升時放棄一些潛在收益，在利率下降時節(jié)省支付，于是A與B又達成期權(quán)協(xié)議，只要利率漲幅超過200個基本點（一個基本點是一個百分點的百分之一，從而200個基本點是2%，一般被稱為beep），跌幅超過100個基本點，A與B都支付固定利率也收取固定利率。這樣把A與B的互換協(xié)議與期權(quán)協(xié)議進行組合就獲得A與B具有上下限的互換合約協(xié)議，只要利率漲幅不超過200個基本點，跌幅不超過100個基本點，A支付浮動利率收取固定利率，B支付固定利率收取浮動利率，否則，A與B都收取固定利率也支付

18、固定利率。整個組合過程的現(xiàn)金流結(jié)構(gòu)變化詳見圖4。金融工程技術(shù)的應(yīng)用需要以發(fā)達的金融市場為基礎(chǔ)，在我國金融工程技術(shù)有很好的應(yīng)用背景。第一，我國目前大量存在的銀行貨款利息難以收回的問題，利用金融工程的分解技術(shù)，將貸款本金與利息予以分解并將利息折扣出售，在定價合理的情況下，貸款銀行完全可以實現(xiàn)利息回收并將貸款利息的信用風險轉(zhuǎn)移到甘愿冒風險的投資人身上。顯然，這種技術(shù)也可以擴展到整筆貸款的折扣轉(zhuǎn)讓或貸款證券化等方面。第二，目前我國企業(yè)間依然存在著三角債問題，在整個債務(wù)鏈中有相當一部分應(yīng)收款項并不是呆帳，而是債務(wù)人暫時的資金缺口造成的，導致貸款不能及時回收而構(gòu)成債權(quán)人（銀行）的潛在風險，利用金融工程的組

19、合技術(shù)，創(chuàng)新一種可銷售的“遠期貸款互換”，通過金融市場銷售這種工具，就可以在某一時點上鎖定潛在風險。第三，我國目前實行住房制度改革，允許購房人集資建房，這樣購房人預(yù)先投入建房資金就相當于建房公司發(fā)行了一筆建房債券。假如從集資到入住期間利率攀升且房價上漲，這對集資購房人來說可能蒙受投入資金的利息損失，而建房公司卻在房價上升中獲益，利用金融工程的整合技術(shù)，創(chuàng)新一種混合式債券，用房價升值收益彌補投資人可能的利息損失，剌激集資住房投資的快速發(fā)展。年公司B互換現(xiàn)金流結(jié)構(gòu)圖 R1 2 3 4 5 6 7 8 9 10公司A互換現(xiàn)金流結(jié)構(gòu)（R為固定利率， 為浮動利率）圖R1 2 3 4 5 6 7 8 9

20、10年100 200 基本點現(xiàn)金流公司A與B期權(quán)協(xié)議現(xiàn)金流結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)金流100 200 基本點公司A帶有浮動上下限互換收益形態(tài)曲線圖在約定利率上下限內(nèi)，A收取固定利率支付浮動利率100 200 基本點現(xiàn)金流公司B帶有浮動上下限互換收益形態(tài)曲線圖在約定利率上下限，B收取浮動利率支付固定利率互換與期權(quán)組合圖4 互換與期權(quán)組合構(gòu)成上下限互換合約現(xiàn)金流結(jié)構(gòu)圖參考文獻1 Merton,R.C. "Financial Innovation and the Management and Regulation Institutions" ,Journal of Banking & Finance(19): ,1995,461-4812 Scott Mason ,et al"Financial Engineering-Applied studies of Financial Innovation ,"New Jersey :Prentice Hall,19953 Seck,Oumer. "Financial Engineering ,"Massachusetts :Slogan,19944 Simthson,C.W."Management Financial Risk-Financial Enginee