BIM情境下工程交易参与方行为演化研究

乔 然，王卓甫，吴 凡，李慧敏

（1. 河海大学 商学院，江苏 南京 211100，E-mail：qiaoran@hhu.edu.cn； 2. 华北水利水电大学 水利学院，河南 郑州 450000）

为促进建筑业持续健康发展，推动工程建设行业提质增效，政府颁布相关政策鼓励在工程项目中应用BIM技术[1]。BIM技术的深入应用常伴随着数字平台的建设[2]，在BIM情境下，BIM平台承担着信息载体和交换的重任，其改善并提升了工程项目交易过程/管理活动的信息传递方式与效率[3]，使信息不对称程度得到改善[4]。但是在现阶段工程项目建设过程中，“BIM平台”的建设管理和工程交易模式无法匹配[5]，由于工程项目参与方之间利益不同，工程项目管理/治理问题依然存在[6]。传统情境下建设单位负责项目的具体实施并作为委托方，在招投标完成后处于信息劣势，而处于信息优势下的监理和承包方在利益驱使下存在机会主义动机[7]。BIM情境下，工程信息通过BIM平台流通分享，信息不对称程度得到改善[8，9]，工程参与方围绕工程BIM平台开展管理工作，此时工程项目参与方的关系及行为策略的选择会如何改变，影响其行为策略选择的因素又有哪些，这些问题值得关注。

当前已有文献在工程项目参与方关系及行为策略方面的研究取得了显著的研究成果。樊兴菊等[10]基于演化博弈理论分析我国公共文化设施项目参建方之间博弈关系。尹贻林等[11]通过分析公共项目中承包商机会主义行为的策略与方法，指出在短期和长期合作情境下，业主应对承包商的机会主义行为需采取不同的策略。乐云等[12]利用演化博弈研究方法建立了业主与咨询方合作过程中双方合作学习的支付矩阵，揭示了双方的行为策略对双方合作学习的影响。这些文献均是基于博弈模型，研究工程项目两个乃至多个主体的行为策略，证明了演化博弈理论在研究利益相关主体行为的适用性。在此基础上，不少学者从协同管理、风险分担等角度来研究BIM情境下工程项目参与方的关系，刘枬[13]立足于BIM-IPD项目情境下，建立基于参与方利益分配模型，揭示了合理的协同管理体系和利益分配方式能促进合作的成功。Miettinen等[14]和Eastman[15]提出BIM技术推动了建设单位、设计和施工之间协同交流，进而为工程项目参与方创造了新的合作关系。钟炜等[16]和马辉等[17]通过分析BIM情境下项目特征得出项目利益相关者风险分担的12个核心影响因素。上述研究集中在BIM技术应用与项目利益方间关系，却忽视工程项目参与方之间因利益冲突而存在的博弈关系。虽然BIM情境对工程项目协同管理和团队化有正向影响[18]，但是事实上项目参与方是具有不同利益诉求的主体。徐韫玺等[19]指出BIM情境下的工程项目需要设计、施工等单位提前参与，并且基于BIM平台实现资源、信息共享、协同管理及项目绩效最优，这与传统的项目利益相关者追求自身利益最大化相矛盾。乜凤亚[20]从BIM情境下建设项目业主和承包商的利益均衡角度，分析双方行为的均衡策略。这些文献多数针对工程参与方行为策略的研究都是建立在传统工程建设情境下，并没有探索BIM情境下工程参与方关系和行为演化。未对DBB模式下工程项目三方的博弈中，工程参与方行为策略的影响因素进行细致分析，通常只注重参与方的收益和惩罚成本，未将BIM情境下信息不对称程度的变化纳入模型中。

鉴于此，本文以工程参与方作为博弈模型的主体，考虑BIM情境下信息不对称程度的变化对工程参与方行为策略的影响。借助演化博弈理论，构造包含收益和处罚的支付矩阵，建立三方行为演化博弈模型，研究BIM情境下，工程项目参与方行为之间的交互作用。根据均衡点探讨建设单位、工程监理方和工程承包方的行为演化稳定策略，并通过分析探究工程项目参与方行为演化策略的影响因素。

1 BIM情境下工程交易参与方行为演化模型

1.1 工程交易参与方行为交互情境再现及假设

BIM情境下，我国工程建设项目参与方的关系依然处于委托-代理的框架下[21]，工程交易参与方包括具有理性经济的三方：建设单位、工程监理方、工程承包方。建设单位负责项目具体实施，从工程项目的实现获取收益，并对工程监理方和工程施工方进行监管，同时将BIM平台应用后降低的部分交易成本以奖金激励的形式分配给工程监理方和承包方[22]，其也可在对工程监理和承包方监管过程中以处罚形式获取工程质量安全保证等相对收益。在工程交易的过程中工程交易参与三方以契约形式明确三方的收益和责任[23]，工程监理方和承包方在工程交易中均存在机会主义动机，通过单独违规或者合谋行为来实现自身利益最大化。而建设单位由于存在自身专业能力不足或工作懈怠等原因，导致其对代理人的监督存在不同选择。由此得出，工程监理方的行为选择集合S1：{违规合谋，履职监管}；工程承包方的行为选择集合S2：{违规，遵规}；建设单位的行为集合S3：{强监督，弱监督}。为便于分析作如下假设。

假设1：BIM平台在工程交易中应用后，可以使工程交易双方信息不对称程度降低，工程交易治理结构简化，交易成本比使用该平台前降低w0；按工程交易合同约定，建设单位分配给工程监理方和承包方奖励金w，分配比例分别为α1和α2，且0<α1+α2<1。

假设2：工程承包方具有机会主义动机，其违规并与工程监理方合谋，通过“偷工减料”等手段，获得违规收益期望值为e（e

假设3：BIM平台应用情境下，建设单位为遏制“道德风险”，在合同中设立惩罚机制，在对违规行为处罚后，其可以获得罚款及工程质量安全保证等相对收益r。

联立式（1），式（2）和式（3）建立动态复制微分方程组：

工程监理方不与工程承包方合谋，依据监理合同对工程承包方进行监管时，其交易合同价款收益为I1，监管成本为C1；工程监理方对工程承包方履职监管的概率p1。工程承包方的合同价款收益为I2，工程承包方违规被工程监理方发现并受到惩罚的款项为b1，同时工程承包方所在企业也会受到相应的信誉损失Rm。建设单位因工程目标的实现，而获得相对收益为I3。当建设单位认真监督时，能发现所有的违规行为，但是需支付监督成本为C2；当建设单位不认真监督，倾向于协同工作时，工程承包方单独违规被发现的概率为p2；工程监理方单独的违规行为被发现的概率为p3；工程监理方与承包方合谋违规被发现的概率为p4；工程承包方被建设单位发现后所受处罚为b2，工程监理方所受处罚为b3。

假设4：工程监理方与工程承包方违规行为被发现的概率与BIM平台应用程度成正比。

各方策略选择：工程监理方选择遵规监管的概率为x，选择违规合谋的概率为1-x；工程承包方遵守合同约定的概率y，不遵守合同约定的概率为1-y。建设单位选择强监督的概率为z，选择弱监督的概率为1-z。x，y，z∈[0，1]。则在演化博弈下，BIM情境工程参与主体三方共有8个策略组合。基于上述假设，工程监理方、承包方和建设单位不同行为策略的收益支付矩阵如表1所示。

表1 工程监理方、承包方和建设单位三方收益及支付

1.2 工程交易参与方行为演化博弈模型

根据表1可得出工程监理方、工程承包方和建设单位在不同策略下的期望收益和动态复制方程。

（1）工程监理方。当工程监理方选择履职监督策略的期望收益为：

则该方程组即为工程项目参与方行为演化博弈模型。

1.3 工程交易参与方行为演化与稳定性分析

依据Friedman[24]提出的方法，微分方程系统的演化稳定策略（ESS）可由该系统的雅克比矩阵（Jacobian）的局部稳定性分析得到。故由式（4）求关于x，y，z的偏导数得到雅克比矩阵J：

令方程F(x，y，z)=0，G(x，y，z)=0，L(x，y，z)=0。求解动态复制微分方程组式（4）的均衡点，方程组的解为：

当局部均衡点E1(0，0，0)时，雅克比矩阵为：

从J1中可以得出，局部均衡点E1(0，0，0)对应矩阵的3个特征值为θ1+p4b3；μ1+p4μ3；r-C2。

同理将余下的均衡点带入式（5）中，分别求得均衡点所对应的雅克比矩阵的特征值，如表2所示。

表2 雅克比矩阵的特征值

为让BIM情境下工程项目参与方的收益较为符合实际情况，设置约束条件为：

（1）在建设单位强监督或弱监督的情形下，工程监理方和承包方均存在机会主义行为动机，故假设工程监理方和承包方合谋违规的收益大于遵守规矩的收益，即对工程监理方和承包方存在约束条件（IR1）和（IR2）：

（2）在建设单位强监督的情形下，工程监理方和承包方单独违规的收益小于遵守规矩的收益，即对工程监理方和承包方存在约束条件（IR3）和（IR4）：

（3）从建设单位面临的“道德风险”角度来考虑，在工程监理方和承包方存在机会主义动机的前提下，建设单位强监督的收益大于弱监督的收益，即对建设单位存在约束条件（IR5）：

根据上述实际约束条件可以判断均衡点的局部稳定性，如表3所示。

表3 均衡点局部稳定性

由表3可知，系统存在全局唯一稳定平衡点（0，0，1)，对应的BIM情境下工程项目参与方行为的演化稳定策略是工程监理方和承包方违规、建设单位强监督。

BIM情境下，信息不对称程度得以降低。在BIM平台应用程度逐渐提升的基础上，工程监理方和承包方违规行为被发现的概率p1、p2、p3和p4呈正相关[25]。p1、p2、p3和p4即为信息不对称程度的体现，概率pi越高说明工程项目中BIM技术的应用越深入和功能越多，BIM平台的应用程度越高，信息不对称程度越低。

当p1、p2、p3和p4不断增大到一定值，使得工程监理方和承包方违规的收益等于遵守规矩的收益，工程监理方和承包方选择违规行为策略和遵规 行为策略的收益是一样的，此时的p1、p2、p3和p4值是临界值，其代表的BIM平台应用程度是影响工程项目参与方行为策略选择的关键。

当p1、p2、p3和p4趋近于1，必有-(θ2+p4b3)<0和-(μ2+p2μ3+p1b1)<0，则该系统存在另一稳定平衡点（ESS）：（1，1，0），对应的BIM情境下工程项目参与方行为的演化稳定策略是工程监理方和承包方遵规、建设单位弱监督。这说明在BIM情境下，随着BIM平台应用程度逐渐提升，工程交易信息不对称程度降低，结果能有效地遏制工程监理方和承包方的违规行为。

2 工程交易参与方行为演化数值仿真

由工程交易参与方行为演化趋势分析得出，BIM情境下工程参与方的行为演化存在不同策略选择。根据工程交易实际情况和约束条件，对支付矩阵中的参数赋值，通过数值仿真，以图形方式展示参与方行为的不同演化趋势。

假设建设单位、工程监理方和承包方初始行为选择策略的概率为x=0.4，y=0.4，z=0.6，根据前文假设条件选择两组模拟参数条件，分别代表情形一：BIM应用程度较低，建设单位较难发现工程监理方和承包方的违规及不遵守合同的行为；情形二：BIM平台应用程度较高，建设单位可以很容易发现其他两方的违规现象。仿真结果如图1所示（参数见表4）。

表4 不同情形下参数设置

图1 BIM情境下工程交易参与方行为演化仿真

通过仿真结果可以看出，在BIM情景下，工程监理方和承包方为使自身利益最大化，将会选择违规行为策略，建设单位为保证自身利益，必然选择强监督；然而随着BIM技术应用的深入和平台应用程度提高，信息不对称程度降低，工程监理方和承包方的违规行为被发现的概率提升，当违规行为的期望收益低于被发现后接受的惩罚时，监理方和承包方将放弃机会主义行为，选择遵守合同规定的行 为，而此时建设单位将不会在监督上花费太多精力，最终达到“无为而治”。

BIM应用能够有效解决工程实施过程中的信息不对称问题[26]。BIM情境下，信息不对称程度得以降低，导致代理人利用信息优势牟取利润的空间被压缩[27]；原有利益均衡状态被打破，工程参与方的行为策略必然会受到BIM应用程度的影响。信息不对称是行为策略选择的重要影响因素[28]，而p1、p2、p3和p4即为信息不对称程度的体现。在工程参与方的演化博弈模型中，概率反映了信息不对称性对参与方行为策略的影响。随着BIM应用逐渐深入，违规行为将得到有效遏制，建设单位面临的“道德风险”则会下降。

3 结语

BIM的应用改变了传统工程交易流程和交易信息特性，BIM情境下工程参与方行为策略选择与信息不对称程度相关。这一现象主要体现在当工程监理方和承包方违规行为被发现的概率提升，使其违规成本不断增大最终超过违规获益时，工程项目参与方行为策略将会由工程监理方和承包方违规、建设单位强监督转化到工程监理方和承包方遵规、建设单位弱监督。这说明在BIM情境下，随着BIM平台功能逐渐加强和深入应用，工程交易信息逐渐透明，工程监理方和承包方的机会主义行为将被有效遏制。因此建设单位应当积极推动BIM技术在项 目上的应用，充分利用BIM平台的信息传递和交流，发挥监管作用，营造良好的工程交易环境。

成本是限制BIM应用的主要原因，故工程建设行业主管部门应出台相应文件，将应用BIM的取费标准列入项目概算，以有效降低成本；同时BIM情境下，工程交易模式应进行适当的变革，构建合理的激励惩罚制度促进其形成以项目为核心的协同组织形式，真正实现BIM应用的价值。此外根据不同类型工程的特点，构建多种交付和考核标准的工程交易模式，降低建设单位面临的“道德风险”，从根本上防微杜渐。