2013年8月16日的光大乌龙指事件一方面为期货投资者、期货监管者敲响了警钟，让他们不得不重新认识风险控制与管理的重要性。我国的四大交易所通过收取高比例保证金这种简单而粗暴的方式实现了对风险的成功防范，但是不遗余力地降低风险似乎不该是期货市场监管的唯一目的，毕竟金融学一直在讨论的并非是风险最小化，而是风险与收益之间平衡点的最优化。
　　期货、期权交易中征收保证金的作用是控制风险。当一个买家和卖家交易一个期权合约时，买家获得了在未来一个特定时间、以一个特定的价格买入或者卖出标的资产的权力，而卖家则需要承担对应的义务。如果两人交易的是期货合约，那么两人都有在未来一个特定时间以一个事先约定好的价格进行交易标的资产的义务。承担义务的一方有可能在到期日并不履行义务，这样对手方就会因此而遭受损失。为了降低投资者对交易对手方违约风险的担忧，清算机构充当起所有交易的对手方，也就是说，对于每一个卖家，它都是买家;对于每一个买家，他又都是卖家。投资者只要信任清算机构不会违约，就应该相信自己不会遭受违约损失。但是，违约风险并非凭空消失了，而是全部转移到了清算机构自身。清算机构为了降低自身所面临的被交易者违约的风险，便向交易者收取一定数额的保证金。
　　保证金的作用是充当清算机构防控风险的工具。一方面，如果保证金收取水平过低，那么保证金就无法覆盖衍生品的价格变动风险，导致投资者违约事件的频频发生，破坏期货市场的信用，降低期货市场活跃度;但是另一方面，如果保证金水平过高，那么期货投资者囿于过高的资金成本，参与期货市场的积极性会大为下挫，那么会有一些投资者远离期货交易，同样也会阻碍期货市场的发展。
　　保证金的设置方法有静态保证金和动态保证金。静态保证金是指保证金数额等于客户的持仓额乘以一定的比例。我国四大期货交易所采用的就是静态保证金，但也会根据常见风险①的增大来提高保证金的比例，这种保证金设置方法也被称为准静态法。这种方法无法动态地度量市场风险，并调整保证金数额，为了安全性，投资者往往需要交纳较高的保证金以应付这种不确定性。而动态保证金是根据市场的每日风险变化情况，动态地调整保证金的数量，比如SPAN系统和TIMS系统。而本文的研究重点就是应用更为广泛的SPAN。
　　SPAN评估一个投资组合(由基础资产、期货、期权等组成)的风险，SPAN计算投资组合的保证金要求，采用的是从合约到商品组合再到商品群的一种自下而上的方式，它假设不同商品群之间风险是相互独立的，所以只要计算出各商品群的风险值，简单加总就能得到整个投资组合的风险值。它计算各商品组合风险值是通过计算各商品组合在未来一段时间内(一般选为一个交易日)有可能遭受的最大损失。计算最大损失则是通过假设不同的市场环境，并分别计算不同情境下的损失，并取各情境下损失的最大值。这种方法的核心是SPAN风险列阵，这个列阵由一系列数值组成，每个数值代表了某合约在一个风险情境下的损益。而风险情境则由价格变动、波动率变动以及到期时间衰减来度量。为了通过实证分析来比较不同保证金设置方法效果的好坏，需要一些评价指标:一类是安全性指标，例如覆盖率、穿透率和保证金不足金额;另一类是资金效率指标，包括资金效率和保证金超收金额。
　　SPAN的特色之一是将期权定价等需要复杂数学计算的部分在交易所或者清算所端完成，然后作为风险参数传送给用户。SPAN目前支持9个期权定价模型，分别是Black、Black-Scholes、Binary LG、Merton、Adesi-Whaley、Cox-Rubinstein-Ross、Bachelier、Intrinsic以及Garman-Kohlhagen模型。其中Binary LG和Bachelier模型的实现方法与常见文献中的实现方法有所不同，本文将其具体细节披露出来。SPAN用户加载了交易所或清算所提供的风险参数文件，就可以计算任意投资组合的保证金要求。
　　SPAN定义了合约期限、delta期限、delta层、delta耗用比率等对于保证金计算必不可少的概念。SPAN在计算某一投资组合的保证金前，首先要进行仓位处理，然后计算各商品组合的扫描风险值，接着计算风险补偿值。SPAN考虑的风险补偿值有超跨商品风险折抵、跨月价差风险补偿、交叉前风险补偿、交叉风险补偿、跨商品风险折抵和跨清算机构(交易所)风险补偿，而本文仅仅考虑较为常见的跨月价差风险补偿和跨商品风险折抵。将扫描风险值加上跨月价差风险值和交割风险值，减去跨商品风险折抵，并与期权空头最低保证金值比较，取较大值为该商品组合的风险值。加总各商品组合的风险值，减去整个投资组合的期权净价值，即得到该投资组合的保证金要求。①针对上述的过程，本文利用芝加哥商品交易所ED和EM的期货、期权合约构造了一个投资组合，并计算了其在2013/2/28的保证金要求值。
　　上面所述的保证金计算流程是在SPAN用户端完成的，而决定保证金风险覆盖程度的过程则是在交易所或者清算所端完成的参数设置与测算。这些参数主要包括商品群的分类、价格扫描区间(PSR)、波动率扫描区间(VSR)、跨月价差风险补偿率、跨商品折抵率、delta耗用比率、极端变动倍数、期权空头最低保证金比率、以及WPR方法的选择、期权模型的选择等。SPAN计算风险参数是基于VaR的思想。本文介绍了比较3中常见的估计VaR的方法:历史模拟法、delta-正态法和Garch模型方法，分别用以分析上海期货交易所的黄金期货数据的风险的大小，并做Kupiec检验来评价三者计算VaR的效果。SPAN计算价格扫描区间以及波动率扫描区间的实质就是计算价格或者波动率序列的一定置信水平下的VaR值。
　　SPAN计算跨月价差风险补偿值是采用的平率(flat rate)方法:用耗用的delta的数量乘以平率即为跨月价差风险补偿值。平率的计算方法是用价格扫描区间PSR乘以某固定比率。而此固定比率等于1减去两合约的相关系数的差的2倍。估计相关系数的方法有:Pearson相关系数、Spearman相关系数、Kendall相关系数。本文比较了三种方法计算出的相关系数的差异。
　　计算跨商品折抵需要计算跨商品折抵率和delta耗用比率。前者的设置方法有两种:相关系数法和头寸价差法。而后者近似等于两个合约的价值比。至于交割风险比率、极端波动倍数和极端波动权重，各交易所多依据惯例设定，并无深究的必要。
　　本文利用上海期货交易所的黄金、银、天然橡胶合约在2012/9/18到2013/6/17的日结算价格数据，构建了包含该三个商品不同到期日的合约的投资组合，分别估算了各风险参数，然后按照SPAN方法计算出了该投资组合共72个交易日的保证金，并将此保证金值与上海期货交易所现行的保证金设置方法所计算出的保证金数额做比较，说明了SPAN计算保证金的巨大优势。
　　本文介绍了SPAN计算保证金的基本原理和关键步骤，并将SPAN算法应用于我国上海期货交易所产品所构建的投资组合的保证金的计算，具有一定的现实意义。我国即将推出个股期权，将进一步推动衍生品市场的繁荣，但是现行的保证金收取方案推高了投资者的资金成本，打压了投资者的积极性，所以我国期货交易所引入SPAN或早或晚、势在必行。本文介绍SPAN计算保证金的基本原理，将为期交所引入SPAN或者让各期货经纪商等了解SPAN提供一定的借鉴意义。本文的创新之处也在于将SPAN方法应用到我国上期所产品构造的投资组合，分别计算SPAN和我国保证金制度下的保证金数量并加以比较，得出最终的结论。
　　本文披露了SPAN系统所支持的期权定价模型的实现方法，而这是引入SPAN须知的细节。本文通过模拟上期所的一个投资组合的保证金要求的计算，说明我国期货交易所现行保证金设置方法对资金效率造成了毫无必要的牺牲，这也为我国期交所引入SPAN提供了一定的支持。
　　本文的结构安排如下:第一部分为选题意义和相关文献综述;第二部分为我国期货交易所保证金设置和SPAN系统原理的简介;第三部分详细介绍SPAN系统计算保证金的具体流程;第四部分介绍SPAN系统输入参数的设置方法;第五部分利用模拟出上海期货交易所的投资组合，用SPAN计算保证金，并与当前上期所设置的保证金水平比较;第六部分为本论文的结论、不足和以后的研究方向。