EPC模式下总承包项目联合体合作关系的稳定性

2024-05-21胡奇，孙慧

工程建设 2024年4期

胡奇，孙慧

(江西理工大学经济管理学院,江西赣州 341000)

近年来，EPC总承包模式在中国总体上呈现业务量快速上升、工程规模不断扩大的趋势。根据2017年国务院发布的《关于促进建筑业持续健康发展的意见》[1]，中国需要加速发展建设EPC工程总承包模式，进一步推动设计、采购与施工的深度融合，提升行业整体水平。然而，EPC总承包模式在我国的组织方式落后，其综合管理以及合作创新能力亟需解决[2，3]。联合体模式因其合作的深度与便利性，能够有效地利用合作伙伴提供的信息、技术和资金来确保项目的顺利实施[4]，同时分散和降低许多不可预见的项目风险，从而增强项目的应对能力，实现双赢[5]。因此，EPC总承包模式与联合体模式的结合得到了广泛的研究[6]。然而，由于EPC项目常用于投资额大、时间跨度长、项目管理技术复杂等情况，其本质是一次性的合作，易导致联合体内部利益相关者产生冲突，合作关系不稳定[7]。

为促进EPC模式下联合体项目的成功实施并实现创新优化，需关注联合体模式下各利益相关者的合作稳定性问题。当前，对EPC模式下总承包项目合作关系的研究主要分为两类，一类研究主体是建设单位和联合体牵头单位[8]，另一类为设计单位、施工单位和采购单位[9，10]。然而，建设单位、设计单位和施工单位也是EPC联合体的重要组成部分，但对此三者的研究较少，靳颖等[11，12]对模型设置未区分仅一方参与优化合作时项目的稳定情况，同时仿真分析考虑的参数较少。王德东等[13]基于演化博弈研究了EPC联合体内部设计单位和施工单位之间的合作关系，根据仿真结果提供了建议；然而研究并未考虑建设单位。叶晓牡等[10]构建了设计单位、施工单位和采购单位三方演化博奔模型，并通过仿真分析研究了影响联合体内部合作关系的因素，然而为了简化模型，导致结果与实际情况不会完全相同。

因此，本文在此基础上，进一步对建设单位、设计单位及施工单位的合作关系的稳定性展开研究，并分析项目初始合作的8种情况，以及多个外生变量对联合体合作关系稳定性的影响，以期可为提高类似EPC联合体项目合作稳定性提供参考。

1 EPC模式下项目联合体合作关系的博弈分析

EPC模式下的项目联合体涉及多个利益相关方，包括政府、建设单位、设计单位、施工单位、供应商和监理单位等。本研究专注于联合体内部的多主体合作关系，故不考虑政府对联合体内部合作关系的影响。

1.1 博弈模型参数的基本假设

1.1.1 基本假设

(1)假设1：博弈模型的参与主体为建设单位、设计单位和施工单位。建设单位选择“激励”的概率为x，则“不激励”的概率为1-x；设计单位选择“优化”的概率为y，则“维持现状”的概率为1-y；施工单位选择“优化”的概率为z，则“维持现状”的概率为1-z。其中x,y,z∈[0,1]。

(2)假设2：在EPC项目中，建设单位可以选择“激励”策略，即采取激励措施提高项目的质量、收益等，同时，建设单位为节约成本也可以选择“不激励”；设计单位可以选择“优化”策略，从源头节约工程造价，以达到提高项目建设质量的目的，但为减少成本也可以选择“维持现状”；施工单位可以选择“优化”，采用新材料、新工艺和新办法优化施工工艺并节约成本，但为了降低项目风险也可以选择“维持现状”。

1.1.2 相关参数假设

Cq为建设单位激励策略的成本，万元。

Rq为建设单位激励策略的收益，万元。

t为建设单位给总承包商的优化奖励分配比例系数，t∈[0，1]。

Cs为设计单位选择优化额外付出的成本,万元。

Rs为设计单位选择维持现状的净收益，万元。

Es为仅设计单位一方选择优化的收益，万元。

μ为设计单位与施工单位同时优化的收益分配比例系数，μ∈[0，1]。

R为设计单位与施工单位同时优化的总收益，万元。则设计单位为μR，施工单位的收益为(1-μ)R。

Cg为施工单位选择优化时额外付出的成本，万元。

Rg为施工单位选择维持现状的净收益，万元。

Eg为仅施工单位一方选择优化的收益，万元。

1.2 支付矩阵

表1为建设单位、设计单位和施工单位的策略选择集合，共8种情况。

表1 建设单位、设计单位和施工单位的收益矩阵

1.3 复制动态方程

(1)建设单位策略选择的复制动态方程。建设单位采取“激励”和“不激励”策略时的期望收益分别为式(1)和(2)。

(1)

E1-x=R′yz

(2)

式中：Ex和E1-x分别为建设单位采取“激励”和“不激励”策略时的期望，万元。可进一步得到建设单位的复制动态方程：

(3)

(2)设计单位策略选择的复制动态方程。设计单位采取“优化”和“维持现状”策略时的期望收益分别为式(4)和(5)。

Ey=tFxz+(μR-Es)z+Rs+Es-Cs

(4)

E1-v=Rs

(5)

根据公式(4)、(5)，得到设计单位的复制动态方程，如式(6)。

F(y)=y(1-y)[tFxz+(μR-Es)z+Es-Cs]

(6)

(3)施工单位策略选择的复制动态方程。施工单位采取“优化”和“维持现状”策略时的期望收益如式(7)、(8)所示。

Ez=(1-t)Fxy+[(1-μ)R-Eg]y+Rg+

Eg-Cg

(7)

E1-z=Rg

(8)

根据上述公式，施工单位的复制动态方程如式(9)。

Fz=z(1-z){(1-t)Fxy+[(1-μ)R-Eg]

y+Eg-Cg}

(9)

2 系统动力学模型构建与仿真分析

本节将引入SD模型对各参数进行赋值并数值仿真，使各主体的策略选择路径可视化。

2.1 系统动力学模型构建

构建EPC模式下项目联合体合作博弈的SD模型，需确定系统方程中变量之间的关系。在本文1.2中设置的变量和收益方程的基础上，假设x，y和z为状态变量，则建设单位、设计单位以及施工单位的3个速度变量分别为：dx/dt、dy/dt以及dz/dt。

根据上述演化博弈模型的复制动态方程，确认SD模型中的状态变量、速率变量、中间变量以及外生变量之间的函数关系。得到博弈模型系统流图，如图1所示。

图1 建设单位、设计单位与施工单位演化博弈系统的SD仿真模型

2.2 项目实例仿真分析

根据文献[12]、[13]中数值仿真的数据，对SD模型中的参数进行了赋值。为了清晰地表现SD模型中各参数的变化情况，在满足参数大小的情况下，相关参数的赋值均按比例缩小，具体的参数赋值如表2所示。本文借助Vensim PLE软件对EPC模式下项目联合体合作博弈模型进行数值模拟仿真。

表2 SD模型中外生变量的取值

2.3 三方纯策略选择仿真分析

本文分析了各主体的纯策略组合，即建设单位、设计单位和施工单位均选择“0”或“1”的策略，共有8种均衡点以及初始状态。

当建设单位初始选择激励策略时，共有4种情况，如图2所示。图2(a)为三方策略(1，0，0)时的演化路径图，即三方的初始策略为建设单位选择激励策略，设计单位选择维持现状且施工单位也维持现状时的演化路径图。由图2(a)可知，初始状态下建设单位积极激励总承包商优化项目，然而设计单位和施工单位一直消极应对项目联合体的合作，不愿优化项目，最终三方策略在(0，0，0)保持稳定。

(a)(1，0，0)策略；(b)(1，1，0)策略(c)(1，0，1)策略；(d)(1，1，1)策略建设单位激励的概率：1—x；2—y；3—z。

当建设单位激励且设计单位也参与优化后如图2(b)所示，施工单位会为追求高额的优化收益和优化奖励果断地选择优化策略。最终稳定在(1，1，1)策略；由图2(c)可知，当建设单位与施工单位选择积极的策略时，设计单位短暂地选择了优化策略但随即还是选择了维持现状。这是因为当设计单位放弃优化，施工单位和建设单位也无法获取优化收益，故选择了放弃，此时稳定策略为(0，0，0)。根据图2(d)，当个主体初始积极合作意愿均强烈时，各主体获得优化收益可能性更大，故选择积极合作的(1，1，1)策略。

当建设单位初始策略选择不激励时，共有4种情况，如图3所示。图3(a)为各主体选择(0，0，0)策略时的演化路径图，当各主体初始优化意愿很弱时，会导致项目优化失败，最终稳定在(0，0，0)策略。

(a)；(b)；(c)(0，0，1)策略；(d)(0，1，1)策略建设单位激励的概率：1—x；2—y；3—z。

由图3(b)可知，初始策略仅设计单位优化时，设计单位因担心优化失败造成损失会趋于放弃优化而选择维持现状，但此时施工单位会积极配合设计单位，从选择维持现状策略快速转为优化策略，最终带动了设计单位重新选择优化策略，并且在设计单位与施工单位稳定地选择了优化策略后，建设单位为获取优化收益也选择了激励策略，使得三方稳定在(1，1，1)策略。从图3(c)可见，三方最终均选择放弃优化，与(1，0，1)情况类似。图(d)中的策略与(0，1，0)后半段的情况类似，最终稳定在(1，1，1)策略。

通过对比(0，1，0)和(1，0，1)两种初始策略的演化路径图，(0，1，0)是仅设计单位选择优化的情形，但最终个主体均选择了积极的合作策略。与之相反，(1，0，1)策略是建设单位和施工单位初始策略分别是激励策略和优化策略，但最终却因设计单位不配合导致个主体均放弃了优化。由此可见，设计单位的策略选择直接影响着施工单位的选择，并随之影响建设单位的选择。设计单位选择维持现状策略是因为获取的优化收益较施工单位少，故对项目设计优化不积极。因此，总承包单位的优化收益分配比例系数影响联合体合作的稳定性，故下一小节分析外生变量对主体策略选择的影响。

2.4 外生变量对各主体策略选择的仿真分析

外生变量对主体的策略选择有着密切的关系，故本节将建设单位、设计单位和施工单位的初始激励和优化意愿均取0.5，对外生变量进行分析。

(1)建设单位激励成本Cq对各主体策略选择的影响。图4为改变Cq的取值对各主体策略选择的演化路径图，其中，方案一、二和三的Cq值分别取0.9、1.1和1.3。由图4可知，随着建设单位激励成本的增加，建设单位采取激励措施的时间也逐渐迟缓，直到建设单位的财务压力过大致其放弃激励。与此同时，由于建设单位逐渐选择不激励策略，设计单位和施工单位因缺乏优化动力均选择了维持现状策略，放弃项目优化。

(a)建设单位；(b)设计单位；(c)施工单位施工单位优化的概率：1—方案1；2—方案2；3—方案3。

(2)建设单位给总承包商的优化奖励F对各主体策略选择的影响。图5为优化奖励F对各主体的策略选择演化路径图的影响，其中，方案一、二和三的F值分别取0.3、0.5和0.8。由图可知，随着建设单位给予的优化奖励增加，其选择激励策略的速率也明显变慢，但考虑到高额的优化收益仍坚持采取激励策略。但优化奖励到达0.8时，建设单位不堪财务的重负选择不激励策略。与之相反，设计单位和施工单位却因建设单位优化奖励的增加，强化了优化动力，积极选择优化策略且选择优化策略的速率显著加快。

(a)建设单位；(b)设计单位；(c)施工单位施工单位优化的概率：1—方案1；2—方案2；3—方案3。

(3)奖励的分配比例系数t对各主体策略选择的影响。图6为奖励比例分配系数t对各主体策略选择的演化路径图。其中，方案一、二和三的t值分别取0.4、0.5和0.6。由图可见，当建设单位发放适当的优化奖励时，总承包商的奖励比例分配几乎不会影响三大主体合作策略的选择，均选择积极的策略优化项目。同时，随着设计单位优化奖励的增加，设计单位选择优化策略的速率会逐渐增加并带动建设单位和施工单位也更快地加入激励和优化策略，最终保持在(1，1，1)的稳定点。

(a)建设单位；(b)设计单位；(c)施工单位设计单位优化的概率：1—方案1；2—方案2；3—方案3。

(4)优化收益的分配比例系数μ对各主体策略选择的影响。图7为优化收益的分配比例系数μ对各主体策略选择的影响，调整方案中参数μ并展开分析。其中，方案一、二和三的μ值分别取0.4、0.5和0.6。由图7可知，随着收益分配系数的增加，设计单位选择优化策略的速率显著加快，反之，由于施工单位优化收益的降低选择优化策略的速率明显下降，但在可承受的范围内仍会继续配合优化，建设单位则根据另外两个主体的策略选择进行判断。然而，当μ取0.6时，设计单位占了大部分的优化收益时，设计单位初始策略为积极配合优化，但随着施工单位选择维持现状策略及时止损也选择了放弃优化策略，随之建设单位也选择了不激励策略，最终项目联合体优化失败。