BIM項目業主與設計方公平關切利益分配研究

顏 磊

(上海頂新工程規劃設計有限公司，上海 201315)

1 概述

隨著我國社會經濟和信息技術的迅猛發展，人們對于水利建設工程項目的需求發生了巨大的變化，致使當今的水利建設工程項目規模日趨龐大，內容日漸復雜。傳統的項目管理方式很難再適應時代發展要求，在此背景下，BIM(Building-Information-Modeling)，即建筑信息模型應運而生。BIM是利用數字化的方式表達工程項目功能特性，通過工程項目信息共享，為工程項目全生命周期內各種決策提供有力支持，是一種在三維數字技術基礎上，對項目相關信息進行集成的數據模型[1]。近年來，國家也通過采取積極的措施以推進BIM技術的應用。2015年，住建部印發了《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》以引導工程項目各參建單位積極應用BIM技術。2017年10月，住建部發布《建筑信息模型分類和編碼標準》以規范工程項目建設過程中項目產品信息交換和共享過程，促進建設工程信息化發展[2]。

各級政府已經相繼出臺相關政策來推動BIM技術在我國建設工程領域的應用和發展，但由于BIM技術在我國仍然處于發展階段，大多數水利企業對其仍然抱著觀望態度[3]。在此背景下，采取有效措施提高各水利企業使用BIM技術的積極性就成了進一步推動BIM技術應用的關鍵。相關研究表明，業主方是BIM技術應用的最大受益者[4]，主要表現在提升產品品質、降低項目運營成本等方面。為了實現這種利益的可持續性，業主方可以采用將利益進行合理分配的方式，提高其他參建單位合作使用BIM技術的積極性，從而推動BIM技術在全行業、項目建設各階段的使用。設計一種既能提高其他參建單位使用BIM技術的積極性，又能使得自身利益最大化的利益分配方式則是當前亟待解決的問題。與此同時，其他參建單位作為經濟理性人在利益分配時，不僅會關注自身的利益所得，還會關注他人的利益所得，這也增加了業主方選擇合理分配方式的難度。因此，在考慮其他參建單位公平關切的基礎上，設計一套合理的利益分配方式對于提高各參建單位使用BIM技術的積極性，推動BIM技術的發展具有重要的意義。

2 研究現狀

目前關于BIM項目利益分配的研究還處于探索期，已有研究主要集中在應用BIM技術對于項目進度管理、成本管理、質量管理等方面的貢獻。

2.1 BIM技術進度管理研究現狀

張國慶[5]認為在工程項目建設過程中應用BIM技術來實施項目進度控制，可以大大提高建設工程項目整體的效益；程雨婷等[6]提出將BIM技術應用于項目進度管理，可以優化進度管理流程，降低工程項目建設風險；牛博生[7]認為在建設工程領域引入BIM技術，可以改進項目進度管理流程，并提出了改進后的項目進度管理過程；賈亞鋒[8]認為將BIM技術應用于施工進度管理，不僅可以加快工程信息傳遞的速度，而且有利于提高項目進度管理的效率。

2.2 BIM技術成本管理研究現狀

李波[9]建立了BIM環境下的成本管理流程，并提出BIM技術的應用可以顯著提高工程項目成本管理水平；于景飛等[10]認為BIM技術的應用可以降低施工階段材料損耗，減少現場施工時間，優化施工方案實現成本的降低；拾秋月等[11]構建了BIM項目成本控制的流程，并闡述了BIM技術在項目事前、事中、事后控制方面的優勢；閆文凱等[12]認為BIM技術的應用可以省略傳統工程造價中建模這一過程，將有效提高成本管理效率。

2.3 BIM技術質量管理研究現狀

李亞東等[13]提出基于BIM的質量管理流程，并認為將BIM技術應用于工程項目質量管理的實施重點為材料設備管理等內容；王劍閣等[14]提出了基于BIM的質量控制體系和流程，并提出通過質量信息的傳遞和共享可以提高工程質量；于凱[15]通過研究提出將BIM技術應用于裝配式建筑的質量控制中，可以有效提高工程質量控制水平。

2.4 現有文獻

已有文獻為BIM技術的應用和推廣提供了重要的理論依據，但是目前關于BIM項目利益分配問題的研究還比較少，且鮮有考慮其他參見單位公平關切的研究。業主方如何與其他參建方進行合理的利益分配將是BIM環境下工程項目建設能否順利完成的關鍵。為此，本文基于公平關切理論，以設計方為例，建立業主方與設計方的利益分配模型，研究影響雙方利益分配的影響因素以及最優的利益分配策略，最后根據研究結果為業主方和設計方的利益分配選擇提出對策建議。

3 問題描述與模型構建

3.1 問題描述

在水利工程項目建設過程中應用BIM技術業主方獲得的利益要遠遠大于設計方獲得的利益，同時雙方都將因為使用BIM技術而付出額外的技術、人力等成本，但這些信息對方無法獲知。直接導致業主方和設計方在應用BIM技術的過程中產生雙邊道德風險問題。為此，需要將公平關切理論引入到利益分配模型中，用公平關切效用函數來反應設計方的利益分配效用。

3.2 基本假設

(1)在水利工程項目的全生命周期中，業主方和設計方都是風險中性的，并且設計方具有風險厭惡特性。業主方是公平中性的，而設計方是公平關切的。

(2)業主方和設計方將BIM技術應用于水利工程項目建設所投入的知識技術等成本是不可測的，且為私人信息。但是可以通過項目價值增值的多少來體現。

(3)業主方分配給設計方的利益為項目價值增值的一定比例，且最佳的分配比例可以同時滿足業主方和設計方的投資收益要求。

3.3 模型構建

在BIM項目中，業主方的項目收益主要包括項目基本收益以及采用BIM技術帶來項目增值(包括節約的成本、工期等)。因此，業主方投資項目的收益函數可以表示為：

R=p1+φp1(b1x1+b2x2+θ)

(1)

式中，R—業主方的總收益；p1—項目基本收益；φp1(0≤φ≤1)—通過采用BIM技術獲得的項目增值收益；b1，b2(0≤b1，b2≤1)—業主方和設計方的努力水平；x1，x2(0≤x1，x2≤1)—業主方和設計方的效率系數；θ—外部環境的不確定性的影響，θ～(0，σ2)。

在BIM項目中，設計方獲得的收益包括固定合同價及業主分配的額外收益，因此，設計方的收益函數可以表示為：

S=p2+δφp1(b1x1+b2x2+θ)

(2)

式中，p2—設計合同約定的合同價格，δ(0≤δ≤1)—設計單位的利益分配比例。

水利工程項目建設過程中的成本包括一般的建設成本以及采用BIM技術所投入的知識技術成本，因此成本函數表示為：

c=cj+cy

(3)

由此可以分別得到整體、業主方以及設計方三者的期望收益函數：

(4)

(5)

(6)

3.4 模型分析

現代經濟學通過研究發現決策者并不是理性自利的而是有限自利的，對于現實生活中的利益分配問題，決策者不僅會關注自身利益收入，同時還會關注他人的利益收入。根據假設(1)業主方和設計方分別具有公平中性和公平關切的特點，通過公平關切系數λ的引入，再結合式(5)、(6)，就可以得到關于設計方的公平關切效用函數：

L2(r)=r2-λ(r1-r2)=(λ+1)r2-λr1

(7)

由于設計方是公平關切的，所以λ>0。

(1)當r2≥r1時，隨著設計方和業主方利益差異的不斷增加，設計方的實際效用將隨之不斷增加。

(2)當r2

水利工程項目采用BIM技術的利益分配問題可以看作是業主方和設計方之間的動態博弈問題，其中，第一階段為業主方確定設計合同，第二階段為確定業主方和設計方為采用BIM技術而投入的知識技術數量。

因此，公平關切條件下，業主方和設計方采用BIM技術的利益分配模型可表示為：

s.t.b1∈arg maxr1

b2∈arg maxL2

(8)

通常采用回溯法對兩階段動態博弈進行求解，即先假定設計合同的各項參數給定，以求出第二階段業主方和設計方雙方的最優努力程度，求解過程如下。

將式(5)對b1求導，將(7)對b2求導，得到：

(9)

(10)

令?r1/?b1=0，?L1/?b2=0，可以得到：

(11)

(12)

(13)

由此，業主方和設計方各自的最優努力程度可表示為：

(14)

(15)

將式(13)和(14)分別對λ求導，可以得到：

4 數值仿真

為了檢驗研究結果，本文運用MATLAB軟件對研究結果進行數值模擬，通過相關數據的假設，來分別對最優分配比例與設計方公平關切系數以及業主方的最佳努力程度與設計方公平關切系數之間的關系進行分析。

(1)假設，x1=0.6，x2=0.7，η1=η2=0.5，b1=0.8，p1=1，φ=0.5，則可以得到業主方和設計方最優分配比例與設計方公平關切系數之間的關系如圖1所示。

圖1 最優利益分配比例δ*與設計方公平關切系數λ關系圖

通過觀察圖1可以發現，最優利益分配比例δ*隨著設計方公平關切系數λ的增大而不斷增大，即業主方與設計方的最優利益分配比例δ*是關于設計方公平關切系數λ的單調遞增函數，與研究結果所得的結論相符。

(2)假設，x1=0.6，x2=0.7，η1=η2=0.5，δ=0.7，p1=1，φ=0.5，則可以得到業主方的最佳努力程度與設計方公平關切系數如圖2所示。

圖2 業主方的最佳努力程度與設計方公平關切系數λ關系圖

5 結論

在水利工程項目建設管理過程中應用BIM技術，不僅能夠顯著提高我國水利工程建設管理水平，同時也符合時代發展的要求。根據本文研究結果可以得到如下啟示：合理的利益分配有利益實現水利工程項目整體利益最大化，為此業主方在進行利益分配時既要考慮其他參與方的貢獻程度，還要考慮其公平關切特點，通過公正合理的利益分配，來維持與其他參建單位穩定的合作關系；為保證業主方的積極性，不使合作破裂，設計方也不能無限的要求更多的利益分配，要根據最有利益分配比例索取合理利益，以促成雙方合作的順利進行。