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二叉树模型在新药项目价值评估的参数分析及应用

柴倩雯1  赵瑞2  李云飞3   杨悦*

1,2沈阳药科大学工商管理学院,沈阳药科大学国际食品药品政策与法律研究中心

3天士力控股集团,创新中药关键技术国家重点实验室

引言

随着医药贸易全球化,我国医药产业正面临着巨大的挑战,同时也遇到了前所未有的机遇。医药企业实现可持续发展的关键是新药创制,即选择出前景较好的新药投资项目,研发出能够真正满足广大群众需求的产品。此外,新药研发项目一般具有阶段性特征,应该对项目的里程碑和结题阶段进行管控,判定项目的潜在价值,以确定是否持续投资该项目。因此,必须借助相应的评估模型和方法对新药研发项目价值进行评估预测,帮助企业做出科学的决断[1]。


我国医药市场总量居于全球第三位,2014年的医药工业总产值达到25798亿元,但新药创制能力远远落后于美欧等制药强国。2015年美国药品审评和研究中心共批准了45个创新药,是过去十年间最多的一年。其中首创新药16个,占比36%;孤儿药21个,再次突破4成比例。


医药行业创新性不足主要源于新药本身具有的高投入、高风险和长周期特点。美国药物研究与生产商协会(Pharmaceutical Research and Manufacturers of America,PhRMA)2014年研究报告显示,过去十年新药研发成本增加了一倍,平均一个新药的研发成本已经达到26亿美元,需要花费超过10 年的时间。新药研发风险则更多地表现在投资本身对复杂多变环境的难于适应以及新药研发的成功率低等方面。EFPIA有数据显示,平均每10000个实验室合成的活性分子中,只有1-2个可以顺利通过研发阶段,成为上市的药品。因此,医药企业在评估新药研发项目价值时,应尽量用数据作参考,科学决策。

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 新药研发项目价值评估方法

国内外常用的新药研发项目评估方法主要包括:成本分析法、市场比较法、折现现金流法和实物期权法。四种评价方法的适用范围和优缺点见表1。


表1  新药研发项目价值评估方法比较

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1.1 成本分析法

成本分析法是通过计算研发项目已经发生的成本来确定项目价值,包括耗材成本、人力成本、管理成本、机会成本和创业激励等。常用的是重置成本法,将被评估资产原来投入成本以现行价格重置。该法操作简单,但评估时未考虑到项目未来的收益、市场的变化、研发风险等因素,因此只有对于那些处于早期的新药研发项目,在其市场前景及商业应用尚不清楚的情况下,适合用成本分析法来估值[2] 。


1.2 市场比较法

市场比较法是以市场上交易过的类似项目为参考进行估值。无论是处于早期还是成熟阶段的新药研发项目,比较法可以很快地使项目管理者形成对项目价值的初步判断,从而指导更科学的价值评估活动。该法优点是使用简单,而缺陷是容易忽略新药研发项目的独特性和差异性。即使是同一类似领域药物的研发,由于时间和地域的不同、研发进展的不同及市场条件的不同、政府政策的导向不同,都会限制该法的应用。


1.3 折现现金流法

折现现金流法(DCF法)是对研发项目成功后形成的产品未来现金流进行预测并折现,得到新药研发项目价值。DCF法是目前新药价值评估的主流方法之一,尤其适用于具有相对确定的未来现金流的投资项目 [3] 。它的缺陷在于假设面对一个投资机会或项目时,管理者必须立刻做出决策,而管理层在真正投资时可根据阶段性的评估结果采取相应决策[4] 。


1.4 实物期权法

实物期权(Real Option)简单来说就是对实物资产选择的所有权(继续、暂停、放弃项目),这种由选择权带来的不确定性能创造价值。实物期权法通常分为B/S 公式法、二叉树模型法、模拟法和有限微分法。其中,蒙特罗卡模拟法与有限微分法由于需要高深的数学和程序能力,难以得到推广[5];B/S 模型法通常在简单期权中应用;二叉树方法因计算过程可视,能直观地展现研发各阶段的期权价值,而得到越来越多的评价者推荐应用[6]。

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 二叉树模型的应用

2.1 模型假设

二叉树模型假设条件:①投资者是价格的接受者;②允许对标的资产进行卖空处理,且交易成本为零;③允许以无风险利率进行款项的借入、借出;④每一时期标的资产价格的变动有上升或下降两种可能,其中一种将是未来标的资产价格[7];⑤以市场为风险中性及价格变动符合布朗运动规律为前提[8],推导出

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二叉树模型在新药项目价值评估的参数分析及应用
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但这儿的P值因为数学计算的方便进行了简化。⑥化药和生物药新药上市后销售额符合产品生命周期曲线,中药销售曲线达到销售峰值后趋于平缓。


2.2 模型原理

假定标的资产初始价格为S,与标的资产对应的期权内在价值为C。假设每一步长标的资产价格变动有上升或下降两种可能,上升和下降的概率分别为Pu 和Pd,上升和下降的幅度分别为u和 d。将 T 时期分为若干时间步长dt,则一个dt结束后,S可能上升至uS,也可能下降至dS,以此类推延伸至多期,由末端S值预算商业化阶段的净现值。最后由末端净现值(Cuu、Cud、Cdd)及概率树逆推至根节点得到项目期权价值(见图1)。

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图1  研发阶段标的资产价格和期权价值变化图


2.3 案例分析

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2.3.1 新药在研项目的基本情况

A公司某新药的注册类别为中药6类。药物组成有丹参、陈皮、三七等8味中药。适应症为冠心病、肺心病等所致的轻、中度慢性充血性心力衰竭。规格为0.68g/片,每日三次,每次2-3片。


根据项目的适应症及新药创新程度,A公司制定项目研发工期与费用计划表(表2)。目前该项目已完成临床申报,进入临床II期试验,故模型分析从临床II期(Ph1)开始直至药品退市的整个生命周期。根据公司提供的数据,在药物发现阶段、临床前研究、申报临床三个阶段各投入400、300和28.4万元,以央行银行利率2%贴现,该项目目前已发生的总成本为906.2万。


表2   A公司某在研新药工期与费用计划表

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数据来源:A公司项目计划表


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2.3.2 模型参数的确定

本模型中许多参数需要大量的尽职调查才能确定,为避免参数选择主观性带来的评价结果偏倚,优选有客观依据的参数,并合理地解释参数计算过程。


(1)运营利润率   运营利润率又叫营业利润率(Operating Profit Ratio)指企业的营业利润与营业收入的比率。它是衡量企业经营效率的指标,反映了在考虑营业成本后,企业获取利润的能力,此参数可通过统计近几年标的公司财务报表中的营业利润率的平均值来得到。


通过统计A医药公司2013-2015年各季度的营业利润率(如图2),得到三年内该企业的平均营业利润率为13.8%。在预测新药上市后各年营业额及公司营业利润率后,可计算出商业化阶段各年的营业利润,贴现结果代表公司净现金流。


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图2 A公司营业利润率分布图


(2)无风险利率  依据中国人民银行公布的2012-2015年居民3个月整存整取的银行存款年利率(%),四年内共调整了8次,分别是2.85,2.6,2.35,2.1,1.85,1.6,1.35和1.1,可计算出无风险利率均值为2.0%。


(3)波动率  波动率在金融经济研究中是非常重要的变量。投资组合、资产定价、风险管理以及货币政策的制定等,都离不开这一关键变量。波动率主要分为两大类:一类是利用历史信息来预测未来的波动率,即历史波动率;另一类则是根据期权价格倒推出市场对未来波动率的预期 ,即隐含波动率法。但是由于目前我国内地没有权证市场,因而无法获得权证价格,也就无法计算隐含波动率。


本案例利用历史波动率作参考,通过统计A公司2013-2015年的股票收盘价,并根据下述步骤计算出年波动率为0.44。计算过程包括:①从市场上获得标的股票在固定时间间隔(如每天、每周或每月等)上的价格。②对于每个时间段,求出该时间段末的股价与该时段初的股价之比的自然对数。公式为

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(Xi是资产的对数收益,Pi是昨天(基期)资产的价格,Pi+1是今天(报告期)资产的价格)。③求出这些对数值的标准差,再乘以一年中包含的时段数量的平方根,即得历史波动率。若将日、周等标准差转化为年标准差,需要乘以以年为单位的频数长度的平方根。计算公式如下:

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N是观察值的数量,σ代表对数收益的平均离差,即波动率。


 (4) 成功率  前瞻产业研究院发布的《中国医药行业深度调研与投资战略规划分析报告》显示,药物研发整体成功率呈明显的下降趋势,新开发项目的药物Ⅱ期临床试验成功率由25%(2002-2007年)降至12%(2008-2013年),新药Ⅲ期临床试验的成功率由62%(2002-2007年)降至40%(2008-2013年),新药申报的成功率由80%(2002-2007年)降至57%(2008-2013年)。


(5)标的资产价格  本文用新药销售峰值作为标的资产价格。销售峰值(Peak Sales)指药物生命周期中的最高年销售额。销售峰值的预测途径通常有两种,一种是查找药物所在治疗领域的销售平均值。二是采用自底而上计算法(Bottom-up  Calculation),该法需要预计药物所在领域的当前市场规模、药物将来所占市场份额以及市场规模增长率。由于该法计算时涉及较多参数,且这些参数没有准确、透明的数据来源供参考,容易导致更大的偏差,不建议采用。实际评价中,销售峰值的确定多采用同类药物历史数据为参考。


本案例中药物属心血管系统用药,由于相应的中成药数量较少只能以化药销售额作参考。通过米内网数据库查询相关数据,2010-2014年我国重点城市公立医院九类心血管系统药物共186种,平均销售额情况如图3所示,可预测该治疗领域药物2015年平均销售额达8000万。另一种方法是统计九类心血管系统药物中最高销售额的平均值为47900万。本文以销售峰值取47900万为例,介绍二叉树模型计算过程。


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图3  我国重点城市公立医院心血管系统药物年均销售额


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2.3.3 评估过程

第一步,构建正向二叉树。二叉树的起点是新药研究所在的阶段,终点通常是获得上市审批。标的资产价格上升和下降的幅度取决于波动率和时间步长,波动率越大,两个分支间的夹角越大。根据上述求得的A公司新药研发项目的相关参数,标的资产价格S以 u=1.55和d=0.65的幅度升降九个时间步长,见表3。


表3   正向二叉树计算结果表

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第二步,模拟新药上市后销售曲线,运用DCF 法计算各分支末端节点净现值。由销售峰值、销售比率、营业利润率、及贴现率计算净现金流(见表4)。需要注意的是,化药新药与中药新药的销售曲线存在明显的区别。由于中药尤其是复方中药成分复杂,以及中药新药保护条例等政策的导向,使得中药仿制难以进行。与化学药相比,中药新药受专利悬崖的冲击影响不大,导致中药新药的销售曲线与化学药新药大相径庭。因此可以假设化学药新药的销售曲线符合产品生命周期曲线,而中药新药的销售曲线则在达到销售峰值后,一直保持不变的态势(见下图4、5)。


表4   A公司某新药的销售预测表

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 图4  化药生药新药预测销售曲线    


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   图5  中药新药预测销售曲线    


第三步,根据商业化阶段的净现值逆推至根节点处,获得项目的期权价值。期权价值为

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其中Pu 为销售峰值上升的概率;Pd是销售峰值下降的概率;Pt为不同阶段的成功率;Cu和Cd分别是前一阶段上升或下降后的期权价值;r 为贴现率;dt 为时间步长;It为t 阶段初期投入的成本。根据上述求得的A公司新药研究项目的相关参数,计算结果如表5所示。


表5  逆向二叉树计算结果表

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计算过程中需要注意以下三点:①除了项目各阶段的最后一个时间步长的转化概率是该阶段的成功率外,该阶段中其它时间步长的成功率均为 100%;②在项目各阶段的期初投入成本,同一阶段的其它时间步长不再考虑成本;③管理者可根据节点上的项目期权价值决定是否值得继续,通常如果项目期权价值为正,则可以继续,如果为负值,则应该放弃,并将期权价值调整为零。


由表可知,当前阶段该项目的期权价值C0=21.21百万,远远大于已发生的投资成本9.06百万,表示该项目具有经济可行性。二叉树模型将负的期权价值调整为零,反映的正是管理的灵活性。管理层可在负值的节点上选择放弃,从而减少继续投资带来的损失,使效益最大化。

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结果与讨论

从有限的企业研发资源考虑,新药研发管理的难点在于能否对一个新药研发项目在技术、市场前景等方面作出准确合理的投资评估[9]。实物期权法中的二叉树模型能够把新药研发的各种管理策略逻辑地表现出来,并对初始决策和后续决策的相互依赖性进行很好的描述[10]。目前我国医药企业对二叉树等实物期权理论的认识才刚刚起步,但可以预测,二叉树模型在新药研发项目价值评估方面的应用将会越来越广。


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参考文献

二叉树模型在新药项目价值评估的参数分析及应用

[1]于光宇.新药研发的价值评估研究[D].北京:中国人民解放军军事医学科学院 ,2004:5一19

[2]李中华,芮国忠. 新药研发项目价值评估的财务分析方法[J]. 中国医药技术经济与管理,2007,02:79-86.

[3]Putten, A.B. and MacMillan,1.C..Making Real Options Really Work[J].Harvard Business Review,2004,(12):134- 141.

[4]陈俊梅. AHP-模糊评价法在京新药业价值评估中的应用研究[D].中南大学,2013.

[5]李认书. 二叉树方法用于新药研发项目及项目许可协议评价的研究[D].天津大学,2012.

[6]倪亚飞. 基于二叉树的实物期权法在新药研发中的应用研究[J]. 技术与创新管理,2009,01:70-74.

[7]郁洪良. 金融期权与实物期权—比较和应用[ M] . 上海财经大学出版社, 2003.

[8]Cox J C, Ross S A, Rubinstein M. Option pricing: a simplified approach[J].Journal of Financial  Economics,1979, 7(3): 229-263.

[9]费嘉,茅宁莹. 实物期权法在新药研发评估与决策中的应用[J]. 中国新药杂志, 2006,10: 756 -759.

[10]柯昌文,王宗军. 基于二叉树模型的新药研发评价[J]. 科技进步与对策,2007,09:74-77.


责任编辑:王宏伟


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