智能建管平台下工程总承包项目信息共享激励研究

丁继勇，孙 梦

（1.河海大学商学院，江苏南京 210098；2.河海大学工程管理研究所，江苏南京 210098）

0 引言

工程总承包模式（engineering-procurementconstruction,EPC）是目前国际主流的总承包模式［1］。赵越等［2］、武菲菲等［3］的研究均指出，与传统模式相比较，EPC 模式在缩短工期、促进设计施工等阶段深度融合等方面优势显著。特别是对于重大工程项目而言，该类型项目复杂程度高、建设难度大、协调关系繁杂，传统平行发包模式下容易设计施工分离，产生对业主不利的情况，故而业主方越来越多采用EPC 模式，例如杨房沟水电站、卡拉水电站等工程项目皆是EPC 模式。然而，目前重大工程EPC 项目中仍存在诸多弊端。

目前关于EPC 项目的管理困境研究成果较为丰富，如Rankin 等［4］通过案例分析得出当前施工管理中面临信息集成管理的巨大挑战；蒋建林等人［5］指出装配式建筑中的三大组织间壁垒，其中之一即为信息流的壁垒，项目各参与方间信息交流闭塞导致整体目标把握困难；朱欣［6］研究指出了当前国际项目的设计沟通存在信息化程度低的问题，致使项目的质量、风险等管控难度大。面对上述问题，业主方致力于寻求管理便捷的方法以增大自身收益，其中一项重要举措便是搭建智能建管平台。例如，杨房沟水电站工程即综合运用云计算、物联网等现代信息技术，建立了统一的工程云数据中心，构建覆盖全工程、全要素、全过程和全参建方、多层级的智能建管平台，并要求各方积极应用平台共享信息，减少信息不对称现象。智能建造作为数字经济时代的衍生品，是建筑行业内一种新型工程建造模式，其融合了信息技术和工程建造技术，是建筑业实现转型升级的重要科技手段［7］。智能建管平台作为实现智能建造的工具，目前业内尚未对其形成统一的理解。有学者认为智能建造是一种新型建筑生产方式，能够通过信息技术赋能建设过程实现全生命周期内的信息集成和协同［8］；也有学者指出智能建造作为工程建设创造新模式，其目的在于交付绿色可持续化的工程产品［9］。综合学者们的观点，本研究认为智能建管平台是以建筑信息模型（BIM）技术为基础，结合云计算、人工智能、物联网等技术，在项目全生命周期内对项目成本、进度、质量、安全等多方面进行有效的数字化管控平台。其通过强大的数据处理能力优化相关方的管理决策，站在宏观的角度上提升工程项目全生命周期内的管理效率，达到降本增效的目的［10］。在此背景下，业主方为降低信息不对称水平，同时方便运维阶段的管理工作，主动搭建智能建管平台，要求总承包商积极在平台内信息共享，实现信息透明，并将信息应用于运维阶段，实现全生命周期内数字化管理。然而，智能建管平台能够发挥价值的前提是各参建方能够积极主动地将相关信息（如基本信息、工程进度、建设数据等）共享到平台上，由平台统一存储和处理并最终运用到运维阶段［11］。但是对于总承包商来说，信息不对称意味着获得机会收益［12］，因此，他们常刻意隐瞒或滞后传递项目真实信息，拒绝或有选择地进行信息共享，该行为会直接影响到智能建管平台信息共享的整体水平，导致其数据协同机制失效。因此，业主方如何制定激励策略使得总承包商积极信息共享是业主方亟需解决的问题。

近年来，国内外诸多学者研究了信息共享对EPC 项目的影响。有部分学者从EPC 的某一阶段出发探讨该问题，如，Moreau 等［13］提出在EPC 项目的设计过程中应用信息管理策略可以显著提高项目的总体绩效；Lin 等［14］指出业主方和总承包商之间缺乏沟通和协调是造成施工界面问题的主要因素。也有学者从EPC 项目的全生命周期角度论证信息共享的意义，如Back 等［15］认为通过改善内部信息交流和跨组织边界，整合基于项目的信息可以大幅降低项目成本和缩短项目工期；钟登华等［16］提出要建立EPC 项目的集成化管理信息系统，从而提高EPC项目的整体管理水平，从全局上对项目参建各方进行组织和协调、控制与管理，以达到保证质量、节省工期、降低工程费用的目的。当前关于智能建管的研究尚在探索阶段。针对智能建管，Dave 等人［17］的研究表明，物联网技术在工程项目的整个生命周期内有助于改善信息流、实现实时反馈，提高信息平台的可交互性；Chen 等人［18］构建了基于BIM 的施工质量管理模型并应用于实践，有效解决了项目中“信息孤岛”现象。该类研究仅将某一技术应用于工程项目中，尚未实现信息技术的集成应用，而后学者开始关注技术的集成应用，如丰景春等［19］研究发现，BIM 信息平台的应用使得信息沟通方式由层级式转向扁平化式，降低了信息利用成本和信息不对称，实现了EPC 项目绩效的增值；王红卫等人［20］提出，智能建造技术改变了传统工程项目中信息获取、处理、分析的方式，形成了以数据驱动的智能化建造。

理论上，智能建管平台的应用可以有效改善EPC 项目中信息不对称现象，但是工程实践中因总承包商信息共享的积极性不高，导致智能建管平台应用程度较低，为改善这一情况，业主方需要采取措施或构建机制以激励工程总承包商积极在智能建管平台上进行信息共享。针对目前EPC 项目中激励机制的问题，诸多学者也展开了研究。有研究指出，激励机制可以从经济和心理两个层面使得博弈双方产生相互依赖性［21］，一些必要的措施如奖励计划等可以减少总承包商的机会主义行为［22］；王德东等［23］研究了总承包商的机会主义行为对EPC 项目的影响，构建了业主方和总承包商共赢的激励相容约束模型；李丹［24］构建了基于酬金的激励计划，以降低总承包商的机会主义行为。但当前相关研究未将重点放在信息共享上，关于如何激励EPC 项目中总承包商积极信息共享的研究还较为匮乏，与此类似领域研究成果却已较为丰富，例如，Li［25］研究了两级供应链中企业纵向共享信息的激励问题，指出纵向信息共享的直接效应和间接效应，其中直接效应会阻碍零售商共享其需求信息；Ezhei 等［26］研究了企业共享信息的条件，并设计了两种转移支付机制来激励企业共享信息，从而实现社会福利最优。此外，同样是企业的信息共享激励问题，冯楠等［27］提出信息共享补贴和信息增值服务两种策略以激励企业在互联网平台内的信息共享，并用Agent 模型仿真验证了策略的有效性；黄仁辉等［28］为解决环境污染第三方治理中信息不对称问题，设计了奖惩分配机制提高信息共享。

从以往研究来看，EPC 项目中信息共享是提高项目管理效率的关键因素之一，但是传统EPC 项目的信息管理方式有待改善。智能建管平台的构建及应用给EPC 项目的信息共享提供了更为科学的工具，而目前关于智能建管平台内信息共享问题的研究，多数仅从技术层面研究智能建造在工程建设过程中的应用，关于信息共享激励问题的研究尚未成熟，对业主方而言，如何激励总承包商积极信息共享，以推动智能建管平台的深度应用，进而提升EPC 项目价值，是值得深入研究的重要课题。

鉴于此，本研究以业主方主导构建的智能建管平台为特定情境，运用演化博弈理论，建立智能建管平台下业主方与总承包商之间信息共享激励演化博弈模型，分析博弈双方策略选择的演化路径，利用MATLAB 软件进行仿真分析，探究影响双方策略选择的关键因素，以期为业主方制定激励策略提供理论依据。

1 博弈模型构建

1.1 问题描述

业主方和总承包商是EPC 项目中的两个核心主体。业主方从全生命周期收益出发，主导构建智能建管平台，通过该平台的应用，期望在施工阶段提升项目绩效、在运维阶段降低管理成本。为达到上述目的，业主方可以采取激励策略，例如改善双方的合作环境、营造共享氛围等措施，以激励总承包商积极信息共享，此时业主方的收益提高，但其采取激励措施会产生相应措施成本。总承包商作为实施阶段的主要参与方，其是否积极在智能建管平台上进行信息共享对于平台价值的发挥具有重要影响，而共享信息的成本和收益会影响其策略选择：当采取消极信息共享策略时，其可获得信息不对称带来的机会收益，但是也会产生诸如声誉降低的潜在成本；当采取积极信息共享策略时，其可获得业主方的共享补贴及诸如声誉提升的潜在收益，同时会因共享行为产生共享成本，但该共享成本会随着平台应用成熟度的提高而降低。

1.2 模型假设

假设1：EPC 项目的两个核心主体，即业主方和总承包商，均为有限理性人。

假设2：业主方采取激励策略的概率为x，则采取不激励策略的概率为1-x；总承包商采取积极信息共享策略的概率为y，采取消极信息共享策略的概率为1-y。其中0 ≤x≤1,0 ≤y≤1。

假设3：业主方采取激励策略时收益为W1，业主方采取不激励策略时收益为W2，通常情况下，W1＞W2；总承包商的基本收益为R1，采取消极信息共享策略时机会收益为R2，采取积极信息共享策略时潜在收益为G1。

假设4：业主方采取激励策略时措施成本为C；总承包商积极信息共享时获得业主方对其共享补贴为K，智能建管平台应用成熟度为a，在a无限趋于0 时共享成本为Q1，不妨假设其采取积极信息共享的成本为(1-a)Q1，其中0 ＜a≤1，而采取消极信息共享策略时潜在成本为Q2。

1.3 模型构建

基于EPC 项目中业主方和总承包商之间信息共享的博弈关系及相关定义，得到博弈过程中双方的支付矩阵如表1 所示。

表1 业主方与总承包商信息共享的博弈支付矩阵

业主方采取激励策略和不激励策略的期望收益分别为Ex1、Ex2，平均收益为Ex；总承包商采取积极信息共享策略和消极信息共享策略的期望收益分别为Ey1、Ey2，平均收益为Ey。具体计算如下：

业主方激励的期望收益为

业主方不激励的期望收益为

业主方的平均收益为

总承包商积极信息共享的期望收益为

总承包商消极信息共享的期望收益为

总承包商的平均收益为

由式（1）～（3）可得，业主方策略选择的复制动态方程为

由式（4）～（6）可得，总承包商策略选择的复制动态方程为

联立方程（7）（8）得到：

系统的局部点是否演化稳定策略点需要依据雅克比矩阵J的稳定性判定准则来进行判断，J的表达形式如下所示：

表2 均衡点处J 中元素的取值结果

1.4 系统稳定性分析

表3 情况一各均衡点状态分析结果

由表3 可知，不论从何种状态出发，最终系统的状态都会演化至A(0,0)，即业主方采取不激励策略、总承包商采取消极信息共享策略。因为对于业主方来说，其采取激励策略时获得的收益小于其措施成本，因此，从利益最大化的角度出发，其更倾向于采取不激励策略；对于总承包商来说，其采取积极信息共享策略的总收益小于采取消极信息共享策略的总收益，因此，从其利益最大化的角度出发，总承包商也倾向于采取消极信息共享策略。在该策略组合下无法实现EPC 项目和智能建管平台的协同发展。因此，一方面需要加强业主方与总承包商之间的相互信任程度，从而提高业主方的激励意愿及总承包商的信息共享意愿；另一方面，需要提高业主方的数据应用能力和总承包商的平台应用成熟度，从而提高业主方的收益并降低总承包商的共享成本，促使双方朝激励和积极信息共享策略演化。此外，政府层面也可以从促进建筑业转型的角度出发，制定智能建管平台应用的一些补偿政策，以补偿业主方的措施成本，也可以补偿总承包商的信息共享成本。

表4 情况二各均衡点状态分析结果

表5 情况三各均衡点状态分析结果

表6 情况四各均衡点状态分析结果

2 演化仿真分析

为了更为直观验证上述模型以及稳定性分析的正确性，运用MATLAB 软件进行数值仿真，以直观呈现业主方和总承包商策略选择的动态演化过程。

图1 均衡点（0,0）仿真分析结果

（3）当满足W1-W2＞C且K+G1-(1-a)Q1＜R2-Q2时，C(1,0)即为演化均衡点。为了满足上述条件，假设各参数的取值如下：W1=8,W2=6,C=1.5,G1=2,a=0.5,Q1=2,R2=2.5,Q2=0.8,K=0.5。结果如图3 所示，表明博弈双方策略选择演化结果为（激励，消极信息共享），这与情况三中的结论相一致，此时总承包商向消极信息共享策略选择的收敛速度更快。

图3 均衡点（1,0）仿真分析结果

（4）当满足W1-W2＞C+K且R2-Q2＜K+G1-(1-a)Q1时，D(1,1)即为演化均衡点。为了满足上述条件，假设各参数的取值如下：W1=9,W2=6,C=1.5,G1=1.5,a=0.5,Q1=2,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。结果如图4 所示，业主方与总承包商的策略选择演化结果为（激励，积极信息共享），这与情况四中的结论相一致，此时业主方向激励策略选择的收敛速度更快。

图4 均衡点（1,1）仿真分析结果

3 参数分析

为了能够进一步探究参数的变化对系统演化结果的影响，结合EPC 项目信息共享激励的实际情况，以情况四的演化均衡点D(1,1)为例，在满足的条件下，运用MATLAB 软件进行数值仿真，主要探究业主方采取激励策略下的额外收益、业主方采取激励策略的激励成本、智能建管平台应用成熟度，总承包商采取积极信息共享的补贴、潜在收益和消极共享信息时机会收益及潜在损失成本差值等参数的敏感性。在数值仿真中，皆假设业主方采取激励策略的初始比例是0.5，总承包商采取积极信息共享策略的初始比例为0.5。

图5 E 对业主方策略选择演化路径的影响

图6 E 对总承包商策略选择演化路径的影响

（2）C对系统演化路径的影响。设W1-W2=4.0,G1=1.5,a=0.5,Q1=2.0,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。业主方采取激励策略时的措施成本和业主方采取激励策略的意愿成反比，保持其他参数不变，业主方随着措施成本的增加（C=1.0,C=1.5,C=2.0,C=2.5），其采取激励策略的意愿不断降低。图7 和图8 表明，随着业主方的措施成本不断增加，业主方采取激励策略和总承包商采取积极信息共享政策比例的变化率都背离于1，系统达到(1,1)的时间逐渐增大，但是较业主方而言，业主方的措施成本对总承包商策略选择的影响较小。因此，采取怎样的激励措施对业主方来说是至关重要的。当前工程领域内平台共享问题研究较为匮乏，业主方可以借鉴互联平台信息共享激励策略，结合项目本身情况合理规划激励策略。

图8 C 对总承包商策略选择演化路径的影响

（3）a对系统演化路径的影响。设W1-W2=3.0,C=1.5,G1=1.5,Q1=1.0,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。总承包商在智能建管平台上进行信息共享时，其平台应用成熟度对其采取积极信息共享策略有显著影响，与其采取积极信息共享策略的意愿成正比；而对于业主方而言，由于总承包商应用智能建管平台的成熟度上升、共享信息的成本降低，采取积极信息共享的意愿增加，此时业主方出于利益最大化的考虑，其采取激励策略的意愿降低，因此总承包商的智能建管平台应用成熟度和业主方采取激励策略的意愿成反比。保持其他参数不变，随着智能建管平台应用成熟度的增加（a=0.2,a=0.5,a=0.8），总承包商采取积极信息共享策略的意愿不断增加。图9 和图10 表明，随着总承包商智能建管平台应用成熟度的不断提高，在业主方采取激励策略下，系统达到（1,1）的时间逐渐增大；而总承包商则相反，在其采取积极信息共享策略下，系统达到（1,1）的时间逐渐减小。因此，总承包商智能建管平台应用成熟度的不断提高会使得业主方演化稳定速度变慢，而总承包商演化稳定速度变快，且对总承包商影响更加明显。对于总承包商来说，智能建管平台应用成熟度越高，其信息共享成本越低，而智能建管是建筑业的必然趋势，因此，总承包商应不断提升自身应用成熟度，增大自身在行业内的竞争优势。

图9 a 对业主方策略选择演化路径的影响

图10 a 对总承包商策略选择演化路径的影响

（4）K对系统演化路径的影响。设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。总承包商在智能建管平台上进行信息共享时可获得的共享补贴对其采取积极信息共享策略有显著影响，补贴的大小与其采取积极信息共享策略的意愿成正比；对于业主方而言，对总承包商的补贴亦是业主方的成本之一，因而补贴的大小与业主方采取激励策略的意愿成反比。保持其他参数不变，随着补贴的增加（K=1.0,K=1.5,K=2.0,K=2.5），总承包商采取积极信息共享策略的意愿不断增加，而业主方采取激励策略的意愿不断降低。图11 和图12 表明，随着对总承包商积极信息共享的补贴不断增加，在业主方采取激励策略下，系统达到（1,1）的时间逐渐增大；而总承包商则相反，在其采取积极信息共享策略下，系统达到（1,1）的时间逐渐减小。因此，对总承包商积极信息共享的补贴不断提高会使得业主方演化稳定速度变慢，而总承包商演化稳定速度变快，且对总承包商的影响更加明显。可见，积极信息共享补贴对于双方皆存在影响，且对双方的作用力相反，因而寻求双方认可的补贴值是业主方工作的重点，未来的研究也可围绕该点进行深入探讨。

图11 K 对业主方策略选择演化路径的影响

（5）G1对系统演化路径的影响。设W1-W2=3.0,C=1.5,a=0.5,Q1=1.0,R2=2.5,Q2=1.5,K=1.0。总承包商在智能建管平台上积极进行信息共享时可获得声誉提升等潜在收益，这对其采取积极信息共享策略有显著影响，因而其潜在收益的大小与其采取积极信息共享策略的意愿成正比；而对于业主方而言，总承包商的潜在收益越高，总承包商采取积极信息共享策略的概率越高，出于利益最大化的角度考虑，业主方更倾向于减少其措施成本，采取不激励策略，因此，总承包商潜在收益的大小与业主方采取激励策略的意愿成反比。保持其他参数不变，随着总承包商潜在收益的增加（G1=1.0,G1=1.2,G1=1.5,G1=1.8），总承包商采取积极信息共享策略的意愿不断增加，业主方采取激励策略的意愿不断降低。图13 和图14 表明，总承包商积极信息共享潜在收益的不断增加对业主方策略选择影响较小，并不断减缓业主方趋于稳定点的速率；而总承包商则相反，其采取积极信息共享策略比例的变化率随着其潜在收益的增加而快速增长。因此，总承包商积极共享信息的潜在收益不断提高会使得业主方演化稳定速度变慢，而总承包商演化稳定速度变快，且对总承包商影响更加明显。

图13 G1 对业主方策略选择演化路径的影响

图14 G1 对总承包商策略选择演化路径的影响

（6）总承包商消极共享信息时机会收益和潜在损失成本差值（R2-Q2）（令L=R2-Q2）对系统演化路径的影响。设W1-W2=3.0,C=1.5,G1=1.5,a=0.5,Q1=2.0,K=1.0。总承包商在智能建管平台上消极信息共享时，一方面其会获得信息不对称带来的机会收益，另一方面也存在如声誉降低等的潜在损失，而这差值即为总承包商进行消极信息共享时所能获得的收益。该收益的大小与总承包商采取积极信息共享策略的意愿成反比；而对于业主方而言，总承包商消极信息共享所能获得收益越高，总承包采取积极信息共享策略的概率越低，出于智能建管平台长期运行效率的考虑，业主方更倾向于采取激励策略鼓励总承包商积极进行信息共享，因此，总承包商消极信息共享收益的大小与业主方采取激励策略的意愿成正比。保持其他参数不变，随着总承包商消极信息共享收益的增加（L=0.5,L=0.8,L=1.0,L=1.3），总承包商采取积极信息共享策略的意愿不断降低，业主方采取激励策略的意愿不断增加。图15 和图16 表明，随着总承包商消极信息共享收益的不断增加，在业主方采取激励策略下，系统达到（1,1）的时间逐渐缩短；而总承包商则相反，在其采取积极信息共享策略下，系统达到（1,1）的时间逐渐变长。因此，总承包商消极信息共享收益的不断提高会使得业主方演化稳定速度变快，而总承包商演化稳定速度变慢，且对总承包商影响更加明显。

图15 L 对业主方策略选择演化路径的影响

图16 L 对总承包商策略选择演化路径的影响

4 结论与讨论

智能建管平台作为一项新的工程建造的要素，在工程项目的信息共享方面发挥着重要的作用。在智能建管平台情境下，传统EPC 项目的信息传递效率得到提升，信息的不对称性降低。智能建管平台的运行离不开总承包商积极主动的信息共享，但是在实施过程中，总承包商往往会逃避信息共享以获得机会收益。为了解决以上问题，需要业主方设计合理的激励机制以激励总承包商积极参与信息共享。本研究运用演化博弈理论，考虑EPC 项目的实际应用，构建业主方、总承包商双方的演化博弈模型，从整个分析仿真过程可以看出，总承包商对智能建管平台应用成熟度、对总承包商积极信息共享的补贴和总承包商积极信息共享的潜在收益越大，系统越倾向于（不激励，积极信息共享）的路径；总承包商消极信息共享时的收益越大，系统越倾向于（激励，消极信息共享）的路径；业主方的激励成本越大，系统越倾向于（不激励，消极信息共享）的路径；业主方采取激励策略时所能获得的收益越大，系统越倾向（激励，积极信息共享）的路径。

基于上述结论，结合智能建管平台在实际应用中可能出现的情境，在EPC 项目中，业主方若想提高自身收益、增大项目效益，可以从以下两个层面出发制定相应策略：一方面，从自身入手，最大程度控制成本、提升自身收益，在与总承包商合作的过程中保证自身利益的同时加强与其合作关系，及时察觉可能产生的变更索赔等问题，从这个层面降低自身的潜在成本；另一方面，还需要设计合理的激励机制，促进总承包商积极信息共享，降低信息不对称、减少机会主义行为，增大项目收益。此外，业主方还可以从以下几个方面制定对总承包商的激励策略：

（1）采取物质激励和声誉激励相结合的方式。一方面，给予总承包商合理的物质激励，主要是增加其收益，对于其信息共享行为给予奖励，并根据其共享信息有效性适度提高奖励程度，从增大其收益角度促进其积极信息共享；另一方面，给予总承包商一定程度的声誉激励，对于总承包商的积极信息共享行为给予鼓励和奖励，并公开承认总承包商的贡献，提升总承包商的声誉，促进其积极信息共享。

（2）在智能建管平台应用的不同时期，激励策略重心也需要及时调整。在总承包商的平台应用成熟度较低的时期，为了减少总承包商的共享成本，业主方在平台创建时应注意完善相关技术及标准，创建易用便捷的平台，减少总承包商信息共享的成本，并主动为总承包商开展相关培训，提高其应用成熟度；在总承包商的平台应用成熟度较高的时期，业主方可以从增加总承包商收益角度出发对其进行激励，例如增大补贴的力度，提高总承包商积极信息共享的收益，从而促进其积极信息共享。

（3）可以适当建立一些投机行为惩罚机制。在EPC 项目建设过程中，总承包消极信息共享的主要原因在于信息不对称意味着可以有投机行为、获得机会收益，且本研究结论表明机会收益越大则总承包商的信息共享意愿越低，因此业主方在与总承包商签订协议时可适当设定对于投机行为的惩罚机制，从该层面增大总承包商消极信息共享时的成本，抑制其对消极信息共享策略的采纳，促使其采纳积极信息共享行为。

然而，本研究仍存在如下两个主要方面不足：第一，仿真建模中的参数设定并非通过实证的方式获得，这在一定程度上降低了结论的有效性；第二，基于业主方已构建好的智能建管平台研究该平台应用有效性的激励策略问题，但未考虑业主方构建该平台的成本，且业主方如何构建智能建管平台没有提及，后续可以结合这两个方面进行更深层次研究。