丁繼勇,孫 夢
(1.河海大學商學院,江蘇南京 210098;2.河海大學工程管理研究所,江蘇南京 210098)
工程總承包模式(engineering-procurementconstruction,EPC)是目前國際主流的總承包模式[1]。趙越等[2]、武菲菲等[3]的研究均指出,與傳統模式相比較,EPC 模式在縮短工期、促進設計施工等階段深度融合等方面優勢顯著。特別是對于重大工程項目而言,該類型項目復雜程度高、建設難度大、協調關系繁雜,傳統平行發包模式下容易設計施工分離,產生對業主不利的情況,故而業主方越來越多采用EPC 模式,例如楊房溝水電站、卡拉水電站等工程項目皆是EPC 模式。然而,目前重大工程EPC 項目中仍存在諸多弊端。
目前關于EPC 項目的管理困境研究成果較為豐富,如Rankin 等[4]通過案例分析得出當前施工管理中面臨信息集成管理的巨大挑戰;蔣建林等人[5]指出裝配式建筑中的三大組織間壁壘,其中之一即為信息流的壁壘,項目各參與方間信息交流閉塞導致整體目標把握困難;朱欣[6]研究指出了當前國際項目的設計溝通存在信息化程度低的問題,致使項目的質量、風險等管控難度大。面對上述問題,業主方致力于尋求管理便捷的方法以增大自身收益,其中一項重要舉措便是搭建智能建管平臺。例如,楊房溝水電站工程即綜合運用云計算、物聯網等現代信息技術,建立了統一的工程云數據中心,構建覆蓋全工程、全要素、全過程和全參建方、多層級的智能建管平臺,并要求各方積極應用平臺共享信息,減少信息不對稱現象。智能建造作為數字經濟時代的衍生品,是建筑行業內一種新型工程建造模式,其融合了信息技術和工程建造技術,是建筑業實現轉型升級的重要科技手段[7]。智能建管平臺作為實現智能建造的工具,目前業內尚未對其形成統一的理解。有學者認為智能建造是一種新型建筑生產方式,能夠通過信息技術賦能建設過程實現全生命周期內的信息集成和協同[8];也有學者指出智能建造作為工程建設創造新模式,其目的在于交付綠色可持續化的工程產品[9]。綜合學者們的觀點,本研究認為智能建管平臺是以建筑信息模型(BIM)技術為基礎,結合云計算、人工智能、物聯網等技術,在項目全生命周期內對項目成本、進度、質量、安全等多方面進行有效的數字化管控平臺。其通過強大的數據處理能力優化相關方的管理決策,站在宏觀的角度上提升工程項目全生命周期內的管理效率,達到降本增效的目的[10]。在此背景下,業主方為降低信息不對稱水平,同時方便運維階段的管理工作,主動搭建智能建管平臺,要求總承包商積極在平臺內信息共享,實現信息透明,并將信息應用于運維階段,實現全生命周期內數字化管理。然而,智能建管平臺能夠發揮價值的前提是各參建方能夠積極主動地將相關信息(如基本信息、工程進度、建設數據等)共享到平臺上,由平臺統一存儲和處理并最終運用到運維階段[11]。但是對于總承包商來說,信息不對稱意味著獲得機會收益[12],因此,他們常刻意隱瞞或滯后傳遞項目真實信息,拒絕或有選擇地進行信息共享,該行為會直接影響到智能建管平臺信息共享的整體水平,導致其數據協同機制失效。因此,業主方如何制定激勵策略使得總承包商積極信息共享是業主方亟需解決的問題。
近年來,國內外諸多學者研究了信息共享對EPC 項目的影響。有部分學者從EPC 的某一階段出發探討該問題,如,Moreau 等[13]提出在EPC 項目的設計過程中應用信息管理策略可以顯著提高項目的總體績效;Lin 等[14]指出業主方和總承包商之間缺乏溝通和協調是造成施工界面問題的主要因素。也有學者從EPC 項目的全生命周期角度論證信息共享的意義,如Back 等[15]認為通過改善內部信息交流和跨組織邊界,整合基于項目的信息可以大幅降低項目成本和縮短項目工期;鐘登華等[16]提出要建立EPC 項目的集成化管理信息系統,從而提高EPC項目的整體管理水平,從全局上對項目參建各方進行組織和協調、控制與管理,以達到保證質量、節省工期、降低工程費用的目的。當前關于智能建管的研究尚在探索階段。針對智能建管,Dave 等人[17]的研究表明,物聯網技術在工程項目的整個生命周期內有助于改善信息流、實現實時反饋,提高信息平臺的可交互性;Chen 等人[18]構建了基于BIM 的施工質量管理模型并應用于實踐,有效解決了項目中“信息孤島”現象。該類研究僅將某一技術應用于工程項目中,尚未實現信息技術的集成應用,而后學者開始關注技術的集成應用,如豐景春等[19]研究發現,BIM 信息平臺的應用使得信息溝通方式由層級式轉向扁平化式,降低了信息利用成本和信息不對稱,實現了EPC 項目績效的增值;王紅衛等人[20]提出,智能建造技術改變了傳統工程項目中信息獲取、處理、分析的方式,形成了以數據驅動的智能化建造。
理論上,智能建管平臺的應用可以有效改善EPC 項目中信息不對稱現象,但是工程實踐中因總承包商信息共享的積極性不高,導致智能建管平臺應用程度較低,為改善這一情況,業主方需要采取措施或構建機制以激勵工程總承包商積極在智能建管平臺上進行信息共享。針對目前EPC 項目中激勵機制的問題,諸多學者也展開了研究。有研究指出,激勵機制可以從經濟和心理兩個層面使得博弈雙方產生相互依賴性[21],一些必要的措施如獎勵計劃等可以減少總承包商的機會主義行為[22];王德東等[23]研究了總承包商的機會主義行為對EPC 項目的影響,構建了業主方和總承包商共贏的激勵相容約束模型;李丹[24]構建了基于酬金的激勵計劃,以降低總承包商的機會主義行為。但當前相關研究未將重點放在信息共享上,關于如何激勵EPC 項目中總承包商積極信息共享的研究還較為匱乏,與此類似領域研究成果卻已較為豐富,例如,Li[25]研究了兩級供應鏈中企業縱向共享信息的激勵問題,指出縱向信息共享的直接效應和間接效應,其中直接效應會阻礙零售商共享其需求信息;Ezhei 等[26]研究了企業共享信息的條件,并設計了兩種轉移支付機制來激勵企業共享信息,從而實現社會福利最優。此外,同樣是企業的信息共享激勵問題,馮楠等[27]提出信息共享補貼和信息增值服務兩種策略以激勵企業在互聯網平臺內的信息共享,并用Agent 模型仿真驗證了策略的有效性;黃仁輝等[28]為解決環境污染第三方治理中信息不對稱問題,設計了獎懲分配機制提高信息共享。
從以往研究來看,EPC 項目中信息共享是提高項目管理效率的關鍵因素之一,但是傳統EPC 項目的信息管理方式有待改善。智能建管平臺的構建及應用給EPC 項目的信息共享提供了更為科學的工具,而目前關于智能建管平臺內信息共享問題的研究,多數僅從技術層面研究智能建造在工程建設過程中的應用,關于信息共享激勵問題的研究尚未成熟,對業主方而言,如何激勵總承包商積極信息共享,以推動智能建管平臺的深度應用,進而提升EPC 項目價值,是值得深入研究的重要課題。
鑒于此,本研究以業主方主導構建的智能建管平臺為特定情境,運用演化博弈理論,建立智能建管平臺下業主方與總承包商之間信息共享激勵演化博弈模型,分析博弈雙方策略選擇的演化路徑,利用MATLAB 軟件進行仿真分析,探究影響雙方策略選擇的關鍵因素,以期為業主方制定激勵策略提供理論依據。
業主方和總承包商是EPC 項目中的兩個核心主體。業主方從全生命周期收益出發,主導構建智能建管平臺,通過該平臺的應用,期望在施工階段提升項目績效、在運維階段降低管理成本。為達到上述目的,業主方可以采取激勵策略,例如改善雙方的合作環境、營造共享氛圍等措施,以激勵總承包商積極信息共享,此時業主方的收益提高,但其采取激勵措施會產生相應措施成本。總承包商作為實施階段的主要參與方,其是否積極在智能建管平臺上進行信息共享對于平臺價值的發揮具有重要影響,而共享信息的成本和收益會影響其策略選擇:當采取消極信息共享策略時,其可獲得信息不對稱帶來的機會收益,但是也會產生諸如聲譽降低的潛在成本;當采取積極信息共享策略時,其可獲得業主方的共享補貼及諸如聲譽提升的潛在收益,同時會因共享行為產生共享成本,但該共享成本會隨著平臺應用成熟度的提高而降低。
假設1:EPC 項目的兩個核心主體,即業主方和總承包商,均為有限理性人。
假設2:業主方采取激勵策略的概率為x,則采取不激勵策略的概率為1-x;總承包商采取積極信息共享策略的概率為y,采取消極信息共享策略的概率為1-y。其中0 ≤x≤1,0 ≤y≤1。
假設3:業主方采取激勵策略時收益為W1,業主方采取不激勵策略時收益為W2,通常情況下,W1>W2;總承包商的基本收益為R1,采取消極信息共享策略時機會收益為R2,采取積極信息共享策略時潛在收益為G1。
假設4:業主方采取激勵策略時措施成本為C;總承包商積極信息共享時獲得業主方對其共享補貼為K,智能建管平臺應用成熟度為a,在a無限趨于0 時共享成本為Q1,不妨假設其采取積極信息共享的成本為(1-a)Q1,其中0 <a≤1,而采取消極信息共享策略時潛在成本為Q2。
基于EPC 項目中業主方和總承包商之間信息共享的博弈關系及相關定義,得到博弈過程中雙方的支付矩陣如表1 所示。

表1 業主方與總承包商信息共享的博弈支付矩陣
業主方采取激勵策略和不激勵策略的期望收益分別為Ex1、Ex2,平均收益為Ex;總承包商采取積極信息共享策略和消極信息共享策略的期望收益分別為Ey1、Ey2,平均收益為Ey。具體計算如下:
業主方激勵的期望收益為
業主方不激勵的期望收益為
業主方的平均收益為
總承包商積極信息共享的期望收益為
總承包商消極信息共享的期望收益為
總承包商的平均收益為
由式(1)~(3)可得,業主方策略選擇的復制動態方程為
由式(4)~(6)可得,總承包商策略選擇的復制動態方程為
聯立方程(7)(8)得到:
系統的局部點是否演化穩定策略點需要依據雅克比矩陣J的穩定性判定準則來進行判斷,J的表達形式如下所示:

表2 均衡點處J 中元素的取值結果

表3 情況一各均衡點狀態分析結果
由表3 可知,不論從何種狀態出發,最終系統的狀態都會演化至A(0,0),即業主方采取不激勵策略、總承包商采取消極信息共享策略。因為對于業主方來說,其采取激勵策略時獲得的收益小于其措施成本,因此,從利益最大化的角度出發,其更傾向于采取不激勵策略;對于總承包商來說,其采取積極信息共享策略的總收益小于采取消極信息共享策略的總收益,因此,從其利益最大化的角度出發,總承包商也傾向于采取消極信息共享策略。在該策略組合下無法實現EPC 項目和智能建管平臺的協同發展。因此,一方面需要加強業主方與總承包商之間的相互信任程度,從而提高業主方的激勵意愿及總承包商的信息共享意愿;另一方面,需要提高業主方的數據應用能力和總承包商的平臺應用成熟度,從而提高業主方的收益并降低總承包商的共享成本,促使雙方朝激勵和積極信息共享策略演化。此外,政府層面也可以從促進建筑業轉型的角度出發,制定智能建管平臺應用的一些補償政策,以補償業主方的措施成本,也可以補償總承包商的信息共享成本。

表4 情況二各均衡點狀態分析結果

表5 情況三各均衡點狀態分析結果

表6 情況四各均衡點狀態分析結果
為了更為直觀驗證上述模型以及穩定性分析的正確性,運用MATLAB 軟件進行數值仿真,以直觀呈現業主方和總承包商策略選擇的動態演化過程。

圖1 均衡點(0,0)仿真分析結果
(3)當滿足W1-W2>C且K+G1-(1-a)Q1<R2-Q2時,C(1,0)即為演化均衡點。為了滿足上述條件,假設各參數的取值如下:W1=8,W2=6,C=1.5,G1=2,a=0.5,Q1=2,R2=2.5,Q2=0.8,K=0.5。結果如圖3 所示,表明博弈雙方策略選擇演化結果為(激勵,消極信息共享),這與情況三中的結論相一致,此時總承包商向消極信息共享策略選擇的收斂速度更快。

圖3 均衡點(1,0)仿真分析結果
(4)當滿足W1-W2>C+K且R2-Q2<K+G1-(1-a)Q1時,D(1,1)即為演化均衡點。為了滿足上述條件,假設各參數的取值如下:W1=9,W2=6,C=1.5,G1=1.5,a=0.5,Q1=2,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。結果如圖4 所示,業主方與總承包商的策略選擇演化結果為(激勵,積極信息共享),這與情況四中的結論相一致,此時業主方向激勵策略選擇的收斂速度更快。

圖4 均衡點(1,1)仿真分析結果
為了能夠進一步探究參數的變化對系統演化結果的影響,結合EPC 項目信息共享激勵的實際情況,以情況四的演化均衡點D(1,1)為例,在滿足的條件下,運用MATLAB 軟件進行數值仿真,主要探究業主方采取激勵策略下的額外收益、業主方采取激勵策略的激勵成本、智能建管平臺應用成熟度,總承包商采取積極信息共享的補貼、潛在收益和消極共享信息時機會收益及潛在損失成本差值等參數的敏感性。在數值仿真中,皆假設業主方采取激勵策略的初始比例是0.5,總承包商采取積極信息共享策略的初始比例為0.5。

圖5 E 對業主方策略選擇演化路徑的影響

圖6 E 對總承包商策略選擇演化路徑的影響
(2)C對系統演化路徑的影響。設W1-W2=4.0,G1=1.5,a=0.5,Q1=2.0,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。業主方采取激勵策略時的措施成本和業主方采取激勵策略的意愿成反比,保持其他參數不變,業主方隨著措施成本的增加(C=1.0,C=1.5,C=2.0,C=2.5),其采取激勵策略的意愿不斷降低。圖7 和圖8 表明,隨著業主方的措施成本不斷增加,業主方采取激勵策略和總承包商采取積極信息共享政策比例的變化率都背離于1,系統達到(1,1)的時間逐漸增大,但是較業主方而言,業主方的措施成本對總承包商策略選擇的影響較小。因此,采取怎樣的激勵措施對業主方來說是至關重要的。當前工程領域內平臺共享問題研究較為匱乏,業主方可以借鑒互聯平臺信息共享激勵策略,結合項目本身情況合理規劃激勵策略。

圖8 C 對總承包商策略選擇演化路徑的影響
(3)a對系統演化路徑的影響。設W1-W2=3.0,C=1.5,G1=1.5,Q1=1.0,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。總承包商在智能建管平臺上進行信息共享時,其平臺應用成熟度對其采取積極信息共享策略有顯著影響,與其采取積極信息共享策略的意愿成正比;而對于業主方而言,由于總承包商應用智能建管平臺的成熟度上升、共享信息的成本降低,采取積極信息共享的意愿增加,此時業主方出于利益最大化的考慮,其采取激勵策略的意愿降低,因此總承包商的智能建管平臺應用成熟度和業主方采取激勵策略的意愿成反比。保持其他參數不變,隨著智能建管平臺應用成熟度的增加(a=0.2,a=0.5,a=0.8),總承包商采取積極信息共享策略的意愿不斷增加。圖9 和圖10 表明,隨著總承包商智能建管平臺應用成熟度的不斷提高,在業主方采取激勵策略下,系統達到(1,1)的時間逐漸增大;而總承包商則相反,在其采取積極信息共享策略下,系統達到(1,1)的時間逐漸減小。因此,總承包商智能建管平臺應用成熟度的不斷提高會使得業主方演化穩定速度變慢,而總承包商演化穩定速度變快,且對總承包商影響更加明顯。對于總承包商來說,智能建管平臺應用成熟度越高,其信息共享成本越低,而智能建管是建筑業的必然趨勢,因此,總承包商應不斷提升自身應用成熟度,增大自身在行業內的競爭優勢。

圖9 a 對業主方策略選擇演化路徑的影響

圖10 a 對總承包商策略選擇演化路徑的影響
(4)K對系統演化路徑的影響。設W1-W2=4.5,C=1.5,G1=1.5,a=0.5,Q1=2.0,R2=2.0,Q2=1.5,K=1.0。總承包商在智能建管平臺上進行信息共享時可獲得的共享補貼對其采取積極信息共享策略有顯著影響,補貼的大小與其采取積極信息共享策略的意愿成正比;對于業主方而言,對總承包商的補貼亦是業主方的成本之一,因而補貼的大小與業主方采取激勵策略的意愿成反比。保持其他參數不變,隨著補貼的增加(K=1.0,K=1.5,K=2.0,K=2.5),總承包商采取積極信息共享策略的意愿不斷增加,而業主方采取激勵策略的意愿不斷降低。圖11 和圖12 表明,隨著對總承包商積極信息共享的補貼不斷增加,在業主方采取激勵策略下,系統達到(1,1)的時間逐漸增大;而總承包商則相反,在其采取積極信息共享策略下,系統達到(1,1)的時間逐漸減小。因此,對總承包商積極信息共享的補貼不斷提高會使得業主方演化穩定速度變慢,而總承包商演化穩定速度變快,且對總承包商的影響更加明顯。可見,積極信息共享補貼對于雙方皆存在影響,且對雙方的作用力相反,因而尋求雙方認可的補貼值是業主方工作的重點,未來的研究也可圍繞該點進行深入探討。

圖11 K 對業主方策略選擇演化路徑的影響
(5)G1對系統演化路徑的影響。設W1-W2=3.0,C=1.5,a=0.5,Q1=1.0,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。總承包商在智能建管平臺上積極進行信息共享時可獲得聲譽提升等潛在收益,這對其采取積極信息共享策略有顯著影響,因而其潛在收益的大小與其采取積極信息共享策略的意愿成正比;而對于業主方而言,總承包商的潛在收益越高,總承包商采取積極信息共享策略的概率越高,出于利益最大化的角度考慮,業主方更傾向于減少其措施成本,采取不激勵策略,因此,總承包商潛在收益的大小與業主方采取激勵策略的意愿成反比。保持其他參數不變,隨著總承包商潛在收益的增加(G1=1.0,G1=1.2,G1=1.5,G1=1.8),總承包商采取積極信息共享策略的意愿不斷增加,業主方采取激勵策略的意愿不斷降低。圖13 和圖14 表明,總承包商積極信息共享潛在收益的不斷增加對業主方策略選擇影響較小,并不斷減緩業主方趨于穩定點的速率;而總承包商則相反,其采取積極信息共享策略比例的變化率隨著其潛在收益的增加而快速增長。因此,總承包商積極共享信息的潛在收益不斷提高會使得業主方演化穩定速度變慢,而總承包商演化穩定速度變快,且對總承包商影響更加明顯。

圖13 G1 對業主方策略選擇演化路徑的影響

圖14 G1 對總承包商策略選擇演化路徑的影響
(6)總承包商消極共享信息時機會收益和潛在損失成本差值(R2-Q2)(令L=R2-Q2)對系統演化路徑的影響。設W1-W2=3.0,C=1.5,G1=1.5,a=0.5,Q1=2.0,K=1.0。總承包商在智能建管平臺上消極信息共享時,一方面其會獲得信息不對稱帶來的機會收益,另一方面也存在如聲譽降低等的潛在損失,而這差值即為總承包商進行消極信息共享時所能獲得的收益。該收益的大小與總承包商采取積極信息共享策略的意愿成反比;而對于業主方而言,總承包商消極信息共享所能獲得收益越高,總承包采取積極信息共享策略的概率越低,出于智能建管平臺長期運行效率的考慮,業主方更傾向于采取激勵策略鼓勵總承包商積極進行信息共享,因此,總承包商消極信息共享收益的大小與業主方采取激勵策略的意愿成正比。保持其他參數不變,隨著總承包商消極信息共享收益的增加(L=0.5,L=0.8,L=1.0,L=1.3),總承包商采取積極信息共享策略的意愿不斷降低,業主方采取激勵策略的意愿不斷增加。圖15 和圖16 表明,隨著總承包商消極信息共享收益的不斷增加,在業主方采取激勵策略下,系統達到(1,1)的時間逐漸縮短;而總承包商則相反,在其采取積極信息共享策略下,系統達到(1,1)的時間逐漸變長。因此,總承包商消極信息共享收益的不斷提高會使得業主方演化穩定速度變快,而總承包商演化穩定速度變慢,且對總承包商影響更加明顯。

圖15 L 對業主方策略選擇演化路徑的影響

圖16 L 對總承包商策略選擇演化路徑的影響
智能建管平臺作為一項新的工程建造的要素,在工程項目的信息共享方面發揮著重要的作用。在智能建管平臺情境下,傳統EPC 項目的信息傳遞效率得到提升,信息的不對稱性降低。智能建管平臺的運行離不開總承包商積極主動的信息共享,但是在實施過程中,總承包商往往會逃避信息共享以獲得機會收益。為了解決以上問題,需要業主方設計合理的激勵機制以激勵總承包商積極參與信息共享。本研究運用演化博弈理論,考慮EPC 項目的實際應用,構建業主方、總承包商雙方的演化博弈模型,從整個分析仿真過程可以看出,總承包商對智能建管平臺應用成熟度、對總承包商積極信息共享的補貼和總承包商積極信息共享的潛在收益越大,系統越傾向于(不激勵,積極信息共享)的路徑;總承包商消極信息共享時的收益越大,系統越傾向于(激勵,消極信息共享)的路徑;業主方的激勵成本越大,系統越傾向于(不激勵,消極信息共享)的路徑;業主方采取激勵策略時所能獲得的收益越大,系統越傾向(激勵,積極信息共享)的路徑。
基于上述結論,結合智能建管平臺在實際應用中可能出現的情境,在EPC 項目中,業主方若想提高自身收益、增大項目效益,可以從以下兩個層面出發制定相應策略:一方面,從自身入手,最大程度控制成本、提升自身收益,在與總承包商合作的過程中保證自身利益的同時加強與其合作關系,及時察覺可能產生的變更索賠等問題,從這個層面降低自身的潛在成本;另一方面,還需要設計合理的激勵機制,促進總承包商積極信息共享,降低信息不對稱、減少機會主義行為,增大項目收益。此外,業主方還可以從以下幾個方面制定對總承包商的激勵策略:
(1)采取物質激勵和聲譽激勵相結合的方式。一方面,給予總承包商合理的物質激勵,主要是增加其收益,對于其信息共享行為給予獎勵,并根據其共享信息有效性適度提高獎勵程度,從增大其收益角度促進其積極信息共享;另一方面,給予總承包商一定程度的聲譽激勵,對于總承包商的積極信息共享行為給予鼓勵和獎勵,并公開承認總承包商的貢獻,提升總承包商的聲譽,促進其積極信息共享。
(2)在智能建管平臺應用的不同時期,激勵策略重心也需要及時調整。在總承包商的平臺應用成熟度較低的時期,為了減少總承包商的共享成本,業主方在平臺創建時應注意完善相關技術及標準,創建易用便捷的平臺,減少總承包商信息共享的成本,并主動為總承包商開展相關培訓,提高其應用成熟度;在總承包商的平臺應用成熟度較高的時期,業主方可以從增加總承包商收益角度出發對其進行激勵,例如增大補貼的力度,提高總承包商積極信息共享的收益,從而促進其積極信息共享。
(3)可以適當建立一些投機行為懲罰機制。在EPC 項目建設過程中,總承包消極信息共享的主要原因在于信息不對稱意味著可以有投機行為、獲得機會收益,且本研究結論表明機會收益越大則總承包商的信息共享意愿越低,因此業主方在與總承包商簽訂協議時可適當設定對于投機行為的懲罰機制,從該層面增大總承包商消極信息共享時的成本,抑制其對消極信息共享策略的采納,促使其采納積極信息共享行為。
然而,本研究仍存在如下兩個主要方面不足:第一,仿真建模中的參數設定并非通過實證的方式獲得,這在一定程度上降低了結論的有效性;第二,基于業主方已構建好的智能建管平臺研究該平臺應用有效性的激勵策略問題,但未考慮業主方構建該平臺的成本,且業主方如何構建智能建管平臺沒有提及,后續可以結合這兩個方面進行更深層次研究。