基于區塊鏈的建筑工程質量協同治理博弈分析

鐘波濤，李晨希，丁烈云，唐 冰

（華中科技大學土木與水利工程學院，湖北武漢 430074）

1 研究背景

我國建筑業的年規模逐年擴大、總產值逐年升高，截至2020 年年底總產值已達72 995.7 億元［1］，實現了高速發展目標，但在質量方面仍存在建造方式粗放、建筑產品性能欠佳等問題。如何實現從粗放式建造向高質量發展的轉變是我國建筑業持續健康發展的關鍵因素之一。近年來，我國著手完善工程質量相關的管理制度和法律法規，強調企業負責、政府監管、社會監督，調動建筑工程各利益相關方參與建筑工程質量協同治理［2］。

區塊鏈技術具有數據安全可靠、過程透明公開、信息可查可溯等特點［3］，以區塊鏈技術為基礎搭建的平臺可以提供具有真實性、時效性和可追溯性的信息，有助于重塑質量治理各方的信任、加速質量協同治理局面的形成［4］。曹洋等［5］構建了基于區塊鏈的建筑供應鏈信息管理系統，以期突破參與方缺乏信任、信息不透明現狀，構建相互信任的建筑供應鏈聯盟。Li 等［6］利用區塊鏈、物聯網等技術建立了預制建筑智能平臺，集成業主、政府及設計、生產、運輸和施工等單位提高合作共享效率。Wang等［7］構建了一個基于區塊鏈的預制構件施工信息管理框架，以增強參與者之間的實時信息交流，從而促進各方協同。當前相關研究提出了基于區塊鏈的質量協同治理的技術解決方案，但并未涉及到區塊鏈平臺上參與方之間質量協同治理行為策略選擇，無法從管理角度為建筑工程質量協同治理體系構建提供有效思路及建議。

在運營與管理層面上，已有相關研究表明，區塊鏈平臺的引入對公眾、企業、政府等利益主體同時具有正面和負面的影響作用［8］。公眾可以從區塊鏈平臺更好地感知產品的質量［9］，對區塊鏈平臺上產品的信任度更高、支付意愿更強烈［10］。企業憑借可靠的信息披露吸引消費者［11］，在得到高效短期收益的同時建立起良好的企業聲譽［12］，為后續發展奠定堅實基礎；此外，通過基于區塊鏈的智能合約實現業務高效運轉［13］，降低企業損失。對于政府監管部門，區塊鏈有助于加速政府組織結構扁平化［14］，降低監管成本［15］，提高治理和服務流程的透明度，促進形成新的治理模式［16］。然而，區塊鏈高昂的建設成本以及使用過程中存在的隱私風險等［17］，給其在質量協同治理中的應用帶來不確定性。區塊鏈會改變建筑工程質量協同治理背后的成本及收益，形成新的治理模式，政府監管、企業上鏈、公眾評價的質量協同治理行為將受到影響［18］，但現有研究并未揭示區塊鏈下政府、建筑相關企業以及公眾的質量協同治理策略，區塊鏈如何影響三方質量協同治理行為問題尚不清晰［19］。

已有學者運用動態且有限理性的演化博弈方法對質量行為、監管、補貼與激勵等多方面進行了一定的研究，如汪玉亭等［18］基于演化博弈理論探討了在現行政府質量監管模式下質量行為演化系統的穩定性；Song 等［20］構建起工程多方演化博弈模型，研究了監管、獎懲力度等對利益鏈中各方行為選擇的影響；Li 等［21］利用系統動力學對高鐵工程的監管系統演化博弈模型進行了仿真分析，探索最佳監管策略。以上研究為探究區塊鏈對政府、建筑企業和公眾質量協同治理策略選擇的影響提供了理論基礎，但關于區塊鏈環境中政府、建筑相關企業及公眾在彼此制約前提下的質量協同治理策略，以及在質量協同治理中引入區塊鏈造成的成本及效用的變化如何影響三方協同治理行為選擇有待進一步深入研究。

綜上，本研究梳理建筑工程質量協同治理主要參與方，即政府、建設方、施工方、材料供應商等建筑相關企業（作為整體考慮，以下簡稱“建筑企業”）與公眾的價值訴求與相互關系，建立基于區塊鏈的三方演化博弈模型，分析質量協同治理演化穩定策略，探究區塊鏈對三方質量治理行為的影響作用，為促進建筑工程質量治理主體合作協調、構建質量協同治理體系、提高建筑工程質量水平提供思路參考。

2 質量協同治理價值訴求分析與模型假設說明

2.1 質量協同治理各方價值訴求

建筑工程質量協同治理系統中，假定政府出資建立區塊鏈平臺并對建筑工程質量進行監管，建筑企業可以付費加入區塊鏈平臺進行產品質量信息披露使得產品質量可追溯，公眾可以通過區塊鏈平臺進行反饋評價，三者各自追求不同的利益目標，具有相異的價值訴求，對各方價值訴求進行分析，如圖1 所示。

圖1 建筑工程質量協同治理系統中各方價值訴求分析框架

圖2 建筑工程質量協同治理系統各方行為動態演化趨勢

（1）政府。出于社會責任，政府積極參與到建筑工程質量協同治理中并主導治理，除投資區塊鏈外，還進一步制定質量治理相關政策，對建筑企業進行監管和激勵，鼓勵公眾進行社會監督，從而獲得社會認可。政府在監督的過程中結合公眾反饋結果對建筑企業不當行為進行懲罰和糾正，期望提高區域經濟效益和政府的社會公信力，提升建筑工程質量水平和社會福利水平。

（2）建筑企業。建筑企業一方面受到政府的約束與管制，另一方面接受來自公眾的社會監督。政府對建筑企業行為進行干預，如對招投標過程不規范、施工操作不當企業進行罰款，對技術領跑企業給予補貼；公眾通過評價反饋影響建筑企業聲譽。在雙重監督下，建筑企業以利益為驅動，控制建筑成本，打造優良口碑，追求經濟效益、企業聲譽、品牌形象等。

（3）公眾。在建筑工程質量協同治理中，公眾既是消費者又是監督者，在購買產品之后通過對建筑產品進行評價，提出建筑產品中存在的質量問題，形成由公眾提出、政府整合并監督整改、建筑企業整改提升的質量反饋過程，暴露建筑產品質量問題并糾正，由此得到質量安全保障，避免因建筑質量低劣對自身健康造成的危害。

2.2 演化博弈模型假設

假定政府、建筑企業和公眾三方彼此作用、相互制約，為便于研究進行，作出以下假設：

2.3 演化博弈模型說明

根據政府監管策略選擇、建筑企業上鏈策略選擇和公眾評價策略選擇的不同，得到8 種策略組合并分別計算收益，建立三方收益矩陣，如表1 所示。

表1 建筑工程質量協同治理系統各方收益矩陣

3 工程質量協同治理系統均衡策略分析

依據收益矩陣，計算不同策略選擇的期望收益，分別構建政府、建筑企業、公眾的演化博弈復制動態方程。

3.1 政府監管策略的復制動態方程及其均衡點

政府監管策略的復制動態方程為：

3.2 建筑企業上鏈策略的復制動態方程及其均衡點

建筑企業上鏈策略的復制動態方程為：

3.3 公眾評價策略的復制動態方程及其均衡點

3.4 工程質量協同治理系統均衡策略分析

通過以上分析可得本研究演化博弈模型的三維動力系統為：

在信息不對稱的背景下，演化博弈方因無法預知他方行為而采取混合策略，然而，混合策略納什均衡一旦受到微小干擾就會向純策略納什均衡演化［23］，因此，只討論8 個純策略均衡點的穩定性。演化穩定策略可由系統的雅可比矩陣的局部穩定性分析得出，三維雅可比矩陣表達式為：

計算關于x、y、z的偏導數得雅可比矩陣，求得8 個純策略均衡點的特征值，如表2 所示。

表2 建筑工程質量協同治理系統各方純策略均衡點特征值

表3 建筑工程質量協同治理SD 模型參數初始值

4 工程質量協同治理系統數值仿真和分析

4.1 系統動力學（SD）模型的構建

基于上述演化博弈模型，引入系統動力學方法，對相關參數進行數值仿真，找出影響建筑工程質量協同治理系統穩定性的關鍵因素，并提出相應對策。借助Vensim PLE 軟件建立政府、建筑企業和公眾工程質量協同治理演化博弈的SD 模型，如圖3 所示，涉及政府積極監管（x）、建筑企業上鏈（y）和公眾評價滿意（z）3 個狀態變量，監管力度變化率、上鏈意愿變化率和滿意度變化率3 個速率變量，9個中間變量和31 個外部變量。

圖3 建筑工程質量協同治理系統各方演化博弈模型

圖4 初始策略為低水平時建筑工程質量協同治理系統仿真分析

圖5 初始策略為中水平時建筑工程質量協同治理系統仿真分析

圖6 初始策略為高水平時建筑工程質量協同治理系統仿真分析

4.2 仿真分析

4.2.1 初始策略變化仿真分析

4.2.2 區塊鏈平臺成效變化仿真分析

區塊鏈平臺的建設需付出相應的成本，同時平臺的使用會提升政府的監管效用、提高建筑產品的價格、降低負面情況下的建筑企業損失、為公眾帶來更高的質量安全收益等，本研究將區塊鏈平臺使用帶來的成本和收益變化統稱為“區塊鏈平臺成效”。

圖7 區塊鏈平臺建設成本降低70%時建筑工程質量協同治理系統仿真分析

圖8 區塊鏈平臺建設成本不變時建筑工程質量協同治理系統仿真分析

圖10 區塊鏈平臺建設成本增加150%時建筑工程質量協同治理系統仿真分析

另外，由于政府致力于提升社會福利，可進一步將政府收益與社會福利（消費者剩余與生產者剩余之和）合并作為政府方函數進行演化分析，結果顯示，若區塊鏈對社會福利提升具有顯著作用，即使區塊鏈平臺建設成本較高，政府仍會通過建設區塊鏈平臺加強信息公開、積極規制建筑市場，為建筑工程質量協同治理創造一個公平、公正、公開的環境，引導建筑企業和公眾共同開展質量協同治理，有利于建筑工程整體質量的提升。

圖11 政府監管效用系數對建筑工程質量協同治理中政府監管影響的仿真分析

圖12 建筑產品增值系數對建筑工程質量協同治理中建筑企業上鏈影響的仿真分析

圖13 公眾不滿意的企業損失對建筑工程質量協同治理中建筑企業上鏈影響的仿真分析

圖14 上鏈質量安全收益提升系數對建筑工程質量協同治理中公眾評價影響的仿真分析

5 結論

本研究運用演化博弈理論，構建政府、建筑企業、公眾在區塊鏈環境下的建筑工程質量協同治理模型，并結合系統動力學仿真手段對區塊鏈平臺效用變化下各主體的質量治理策略選擇進行分析。研究發現，在政府出資建設區塊鏈平臺的情境下，其建設成本的增加會削弱政府監管的積極性，然而政府除自身利益之外，還追求社會福利水平的提高，若區塊鏈能大幅提升社會福利水平，政府可忽略區塊鏈平臺建設成本的影響；建筑企業上鏈時的損失對其采取上鏈策略的影響較弱，但企業在堅持高質量生產、加強信息披露來降低上鏈損失的同時，能在市場中創造聲譽價值、樹立良好的企業形象，為未來發展奠定基礎；建筑產品增值系數、監管效用系數和質量安全收益提升系數與系統演化收斂速度呈正反饋趨勢，但由于建筑企業產品售賣收益遠大于政府監管收益和公眾質量安全收益，因此對后二者影響較小，因此建筑產品增值系數是應聚焦的關鍵因素，區塊鏈技術帶來的建筑產品增值有利于建筑企業規范施工、加強信息披露，降低損害工程質量的風險。

根據研究結論，對建筑工程質量協同治理提出以下建議：（1）政府在建筑工程質量協同治理中占主導地位，既要推動其他利益相關者進行質量治理，又承擔著治理方的責任，因此應加快區塊鏈技術在建筑行業的應用；考慮實行政企聯合建設區塊鏈平臺，政府與企業之間簽訂成本分擔條約，實現成本轉移；健全完善基于區塊鏈的建筑產品質量追責和索賠制度，提高質量監管力度，促進實現質量協同治理。（2）建筑企業積極開展信息技術宣傳培訓，將區塊鏈作為企業發展的必要工具，提高信息披露水平；在加入區塊鏈平臺的同時應嚴格質量管控，保證建筑產品的質量水平、降低質量安全風險；通過提供高質量水平的產品，樹立起良好的企業形象、維護企業聲譽，主動參與到質量協同治理中來，促進企業的社會可持續發展。（3）公眾在建筑工程質量協同治理中處于被動地位，政府應加強補貼與宣傳力度，充分調動公眾參與的主動性與積極性；在政府政策的支持下，公眾應提高反饋與評價的意識，主動參與質量治理，充分發揮社會監督的作用。

由于建筑工程的多樣性，本研究中的模型參數為相對數值而非現實中的實際發生值，存在一定偏差；此外，博弈假設將質量協同治理各參與方的關系以及交易過程抽象化，而實際活動中參與方可能存在更復雜的貨幣交易關系和其他交往關系等，可能會引發演化系統的變動。對這些問題，在未來研究中可進一步加以考量。