DB模式中聯合體各方對設計方案更改的行為分析

石峰,吳江寧

(長沙理工大學交通運輸工程學院,湖南長沙 410004)

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DB模式中聯合體各方對設計方案更改的行為分析

石峰,吳江寧

(長沙理工大學交通運輸工程學院,湖南長沙 410004)

摘要:設計施工總承包(DB)模式在目前建筑市場發展還不太成熟,很多DB模式的總承包商由設計單位和施工單位組成的聯合體來承擔,但由于各個成員對利益訴求的不同,導致對設計方案優化數量存在著博弈空間。文中通過構建Stackelberg博弈模型,分析聯合體內部各成員面對設計方案更改所作出的決策,分析認為雙方在該過程中彼此信任和相互溝通程度、各方綜合能力、利益和風險分配比例等都會直接影響雙方博弈行為。

關鍵詞:工程管理;公路;設計施工總承包(DB);Stackelberg博弈;設計變更

與傳統模式相比,設計施工總承包(DB)模式可很大程度降低業主方風險,在降低工程成本、縮短工期、保證質量上也有很大優勢。中國對建筑市場實行資質準入制度,現階段同時兼具設計和施工資質能力的工程總承包企業相當少,國內工程企業在參與設計施工總承包項目投標時,往往由一家企業牽頭,設計、施工等工程企業組成聯合體,以聯合體名義共同參與DB項目投標,之后由聯合體共同實施該DB項目,以適應市場需求。聯合體成員的內部管理成為DB模式下的難點和重點,尤其是雙方在設計變更過程中的聯動機制與利益協調成為DB模式實施中的核心與關鍵問題。

1 博弈論假設與描述

1.1 Stackelberg博弈模型簡介與假設

博弈論也稱為對策論,本質上是局中人利益互動或互斗的決策論。Stackelberg博弈模型是一類動態博弈,由于信息不對稱,其參與者的行動具有先后順序。在博弈中,實力較強的一方首先作出決策,然后另一實力較弱的一方根據對方的決策作出使自己利益最大化或成本最小的最優決策。

由于實施施工總承包模式的項目都較復雜,加之業主對投標企業的資質要求,能中標的總承包商中聯合體居多。推廣DB模式,很大程度上是為了避免設計與施工脫節,施工單位在設計階段就介入,雙方共同合作形成最后的施工方案,最大程度確保方案的可行性和經濟性。但設計單位和施工單位都是獨立的經濟法人,雙方利益訴求不同,有時甚至會發生矛盾。因此,面對設計單位的施工方案,施工單位對方案提出更改的數量和設計單位接受更改的數量之間存在著“討價還價”的余地。

在方案形成過程中,設計單位會根據招標書內容、業主要求、自身能力對工程進行設計,形成初步方案,之后交由施工單位審查分析可行性。DB項目一般采用總價包干形式,施工單位接到設計方案后,會希望設計方案在規范、合同的基礎上越經濟越好。為此,施工單位根據工程實地自然情況、自身能力等提出有利于自己的更改優化方案,再反饋給設計單位。之后設計單位根據施工單位反饋的修改數量和方案進行評價與計算分析,根據自身利益,有選擇性地接受或放棄某些更改方案。對上述聯合體內部的設計方案更改互動可建立一個Stackelberg博弈模型,分析聯合體雙方在該“討價還價”過程中的收益及成本,建立各自最優決策收益函數,在模型基礎上分析雙方的博弈行為。

在雙方互動過程中,由于經濟獨立性,所作決策都遵循利益最大化。其博弈過程如下:1)假設施工單位作為Stackelberg博弈中的實力較強的一方,會根據自身利益和設計方案的可行性,提出更改的數量m,m≥0。2)設計單位接收到施工單位的反饋后,會將更改數量m逐個進行分析,計算更改方案所帶來的成本和利益,最終確定所接受修改方案的數量r,0≤r≤m。3)UE(m,r)、US(m,r)分別代表設計單位和施工單位的收益函數。經過博弈互動,最后的方案更改數量由設計單位確定。

1.2 設計單位收益與成本分析

設計單位根據施工單位提出的更改方案對設計進行優化,不僅可節約施工成本,縮短工期,也可增強自身的設計能力,為將來面對相似的工程項目積累經驗,獲取收益。但對初始方案進行更改,設計單位需重新對方案進行評估,這會產生額外的人力、物力成本,若某些方案設計單位認為成本大于收益,會將該方案舍棄。設計單位的收益會根據聯合體內部的合同協議按一定的比例共享,同樣雙方也要面對跟隨利益而來的風險。聯合體內部成員經驗越豐富,能力越強,無論是施工單位提出的方案更改,還是設計單位優化接受方案更改數量,成功的幾率會更高,產生的風險會更小。設計單位接受方案更改數量r所帶來的收益可表示為:

式中:Qeb(r)為設計單位的收益;ke1為設計單位收益分配系數,ke1≥0;θ為施工單位的綜合能力,θ≥0;λ為設計單位的綜合能力,λ＞0。

設計單位在優化方案的過程中,對一些普通方案的更改投入的成本可能較小,但對于一些重大方案的調整優化,需要重新調研,投入更多的資源,可假設設計單位對接受更改方案數量投入的成本與r2成正相關。此外,設計單位經驗越豐富,其投入的成本可能更低。在方案優化過程中,與施工單位良好的互動溝通,也能很好地降低成本。設計單位因更改方案而增加的成本可表示為:

式中:Reb(r)為設計單位接受更改數量r所產生的成本;T為在聯合體內部互動過程中,由于信息不對稱和交流不暢產生的阻礙因素系數,T≥0。

由于設計單位拒絕接受某些方案的更改,可能會導致后期施工不順暢,產生更多成本,這些成本需設計單位承擔。因拒絕施工單位提出方案更改而給設計單位帶來的損失可表示為:

式中:Leb(m,r)為拒絕施工單位提出方案更改而給設計單位帶來的損失;ke2為拒絕更改某些方案而導致后期成本增加的系數,ke2≥0。

結合式(1)～(3),可知當施工單位提出設計方案更改的數量為m時,設計單位接受更改數量r,其收益函數為:

1.3 施工單位收益與成本分析

設計方案是施工單位組織施工任務的基礎。由于傳統模式帶來的弊端,設計單位對實地勘察較少,加上不了解施工單位的施工設備和施工工藝,其提出的初始方案可行性可能較差。一般采用DB模式的工程均較復雜,有些工程甚至無借鑒性,施工單位若按該初始設計方案施工,可能無法保證DB項目的質量和進度,甚至會產生巨大的成本。因此,施工單位會針對自身設備、現場實際情況對初始方案進行修改優化,以提高設計方案的可行性,減少設備投入費用和施工工法研究費用,提高施工方案的綜合效益。若設計單位接受更改數量r越多,則施工單位產生的收益越高。設計單位接受更改數量r時施工單位的收益可表示為:

式中:Qsb(r)為設計單位接受更改數量r時施工單位的收益;ks1為施工單位收益系數,ks1≥0。

當設計單位將初始設計施工方案提交給聯合體內施工單位時,施工單位對方案的復審會產生相應的成本,包括現場實地勘察、施工工法研究。因此,更改的方案數量越多,與設計單位信任度不夠、溝通不暢都會增加施工單位成本。施工單位提出方案更改數量為m時施工單位產生的成本可表示為:

式中:Rsb(r)為施工單位提出方案更改數量為m時施工單位產生的成本。

設計單位出于降低自己成本的目的,會拒絕某些更改方案,這會迫使施工單位購買與方案匹配的設備、研發相應的施工工法,這些都會使施工單位成本增加。施工單位因設計單位拒絕更改某些方案而導致的成本增加可表示為:

式中:Lsb(m,r)為施工單位因設計單位拒絕更改某些方案而導致的成本增加;ks2為施工單位投入的人力、物力等成本及方案不成功所產生成本的參數,ks2≥0。

結合式(5)～(7),可得出設計單位接受更改設計方案數量r時施工單位的收益函數:

2 模型分析

2.1 設計單位博弈分析

聯合體內部設計單位與施工單位關于方案更改的數量決策互動是一個動態的博弈過程,下面采用逆向歸納法求解,分析聯合體各方的行為決策。

(1)當滿足2mλ-λ2θke1≥0時,r?∈[0,m],r =r?是式(4)的最優解。另外,由式(9)可知:1)若施工單位提出更改方案的數量越多,則設計單位最終接受更改方案的數量也越多;2)施工單位的綜合實力θ越高,設計單位接收更改方案的意愿越強;3)阻礙因素T越大,雙方信息不對稱,則設計單位接受更改方案的數量的意愿越小;4)利益分配系數越高,則設計單位會為了自己的利益更加積極地響應施工單位提出的更改方案。

(2)當2mλ-λ2θke1＜0時,r?＞m,且式(4)在r∈[0,m]單調遞增,故r=m是式(4)的最優解。此時表示設計單位全盤接受施工單位提出的更改數量,這可能是因為施工單位在聯合體中處于絕對領導地位,聯合體中的利益與沖突以行政命令的方式解決,設計單位類似分包單位。這樣雖然有利于改進設計方案,節約施工單位建造成本,但由于施工單位提出的更改方案不盡專業,可能造成施工后期因設計不完善而導致成本增加,也不利于提高設計單位設計方案的獨立性和質量。

2.2 施工單位博弈分析

由式(10)可知:1)施工單位的綜合實力θ越高,經驗越豐富,提出方案更改的數量就越多;2)T越大,即施工單位和設計單位之間存在不信任,溝通困難,會使施工單位不愿意多提出更改方案;3)合理的利益分配,加之想節約成本的動力,會使施工單位更積極地提出更多的更改方案。

將式(10)代入式(9),可得設計單位最終接受更改方案數量為r的最優決策:

根據上述分析,聯合體內部成員在進行決策時,更多的是考慮到如何節約成本,獲取更多利益,這樣會偏離“服務于工程”的原則,會產生很多弊端,不能保證工程質量。

3 案例分析

港珠澳大橋是連接粵、港、澳三地的重要跨海大橋,島隧工程是該橋主體工程中的關鍵工程,包括海底沉管隧道、2個人工島和數百米非通航孔橋。島隧工程采用設計施工總承包模式,總承包聯合體由7家單位組成,中標價131億元。

圖1 港珠澳大橋島隧工程設計施工聯動機制

為了防止出現以上弊端,保證工程質量,對聯合體內部能更好地實施管理,管理局提出“施工驅動設計、設計施工聯動”理念(見圖1),提高設計方案的安全性、可靠性和可施工性。島隧聯合體組織成立由牽頭人擔任的指揮部,建立一系列有效的溝通程序,規范各成員對設計方案更改的管理,提出合理的獎懲機制。還特別邀請丹麥COWI公司對設計方案的更改進行監督,降低因聯合體各方為追求利益對設計方案更改不力產生的弊端。

目前,港珠澳大橋島隧工程設計施工總承包項目已在實施,由于一系列創新管理措施,如加強內部溝通、合理的獎懲機制等,在聯合體內部管理方面取得了顯著成果。

4 結語

港珠澳大橋在設計施工總承包聯合體設計方案更改管理中有很多寶貴經驗值得借鑒和學習,但要更好地實施這種模式,許多方面仍需改進。根據上述分析,提出以下建議:1)聯合體內部要增加相互的信任和溝通,以利于更好、更多設計方案的形成; 2)聯合體成員對各自利益的追求不利于設計方案的更改和優化,聯合體牽頭人需提出合理的利益分配和獎懲機制;3)聯合體中各方的綜合實力會影響設計方案更改提出的數量和接受的數量,業主招標時應多多關注聯合體成員的過往經歷。

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收稿日期:2015-10-27

中圖分類號:U415

文獻標志碼:A

文章編號:1671-2668(2016)02-0227-03