基于信息共享的建筑供应链“去中心化”研究

(太原理工大学 经济管理学院, 山西 晋中 030600)

一、引 言

随着供应链管理理论的不断发展,越来越多的学者将其应用于建筑业,提出了建筑供应链管理理论,为建筑业创新发展开辟新的思路。

建筑供应链既是一条以价值增值为核心的工程业务链,也是一条以提高建造效率为目标的多组织关系网链[1]。我国建筑供应链上参与方的合作均是基于合同关系,因而建设项目的各环节相互脱节,导致各参与方仅考虑自身利益,难以实现价值链的整体增值。巨大的竞争压力迫使我国建筑企业从成本优势转向创新优势,寻求能创造更大价值的管理方式。与此同时,去中心化思想的出现无疑为建筑供应链管理的创新发展注入了新的活力。建筑供应链管理的目标是提高各参与企业间的协作程度,实现建设项目一体化和建设项目增值。因此,建筑供应链创新管理模式的关键是对供应链上各参与方的协调管理。学者们普遍认为,去中心化管理模式有助于实现多参与方协调管理[2-4]。

去中心化管理模式的形成离不开信息共享。建筑供应链是根据业主需求设计的拉动式供应链,每一个建设项目的供应链都需要重新构建和组织实施。建设项目各参与方利用专业的信息共享技术进行匹配,从而快速形成符合项目特点的建筑供应链。信息共享不仅关系到能否迅速组成新的建筑供应链,也关系到项目进度的动态化管理。随着建设项目的进行,各参与方必然产生更加丰富的信息,这有助于各参与方的目标管理和实现建筑供应链的高效运转。因此,高度的信息共享状态是建筑供应链去中心化管理模式的基础。

综上所述,信息共享是建筑供应链去中心化管理的核心,且信息共享的程度将会影响该模式的形成。因此,本文在传统管理模式基础上,构建了去中心化管理模式,并对信息共享的过程进行分析,最终提出减少信息共享阻碍的对策,推动去中心化思想在建筑供应链管理中的应用,为现代建筑供应链管理提供借鉴。

二、理论基础

(一)建筑供应链管理模式的相关研究

建筑供应链管理的研究较为丰富,包括信息管理、关系管理、活动管理等。随着建筑信息化的普及,建筑供应链信息管理逐渐成为学者研究的重要方面。学者们认为,有效的信息管理能够提高供应链的建设效率,实现项目增值。现有的研究提出了信息支持系统下的集成化建筑供应链管理框架[5]。该框架作为概念模型,虽未深入探讨如何构建有效的信息管理模式,却表明信息管理是实现建筑供应链管理的先决条件。后续的研究从信息管理角度出发,指出建筑供应链信息共享能够降低其库存成本，从而提高总承包商服务水平[6]。但是,建筑供应链上各参与方之间的信息共享存在着信息传递失真和信息延迟等问题。而建筑信息模型通过互联网技术,使建筑供应链形成以总承包商为核心的功能性链状结构,这在一定程度上解决了信息传递失真的问题[7]。由于链状结构中心节点的存在,若处于核心位置的总承包商信息传递出现问题,则上下游的参与方由于信息来源单一无法核对,必然会产生错误的决策,造成损失。因此,本研究在建筑供应链中引入去中心化思想,提高信息共享过程的容错性。

(二)建筑供应链去中心化研究

建筑供应链去中心化管理是在传统模式上采用去中心化的思想,打破以工程总承包商为核心的结构,使业主、总承包商、分包商、供应商等通过信息共享形成开放平等的供应链模式,从而实现对建筑供应链上信息流、物流、资金流的控制。

建筑供应链去中心化的提出,源于供应链上各参与方间的信任问题。建筑供应链中的信任关系受到业主、承包商、供应商等组织的关注[8]。目前的研究表明,建立在信息共享基础上的信任关系,有助于提升工程建造效率,维持长期合作。同时,去中心化技术在建筑供应链管理方面具有一定的应用潜力,采用去中心化系统有助于建立完全的信任关系[9],有效解决建筑施工过程中信息管理的相关问题,并提高供应链绩效[10]。由于目前的建筑供应链中缺少信息共享,建筑业为去中心化技术的应用所做的准备工作还不足以支撑实践[11]。

(三)基于信息共享的建筑供应链去中心化管理模式

去中心化思想在建筑供应链管理方面的作用主要是基于信息共享这一行为而实现的。信息共享是联系供应链上各参与方之间的纽带,较高程度的信息共享有助于实现去中心化管理模式。本文在现有研究的基础上,根据我国建筑工程实际拓展出建筑供应链去中心化管理模式结构,如图1所示。

图1 建筑供应链去中心化管理模式结构

三、基于信息共享的建筑供应链博弈分析

为了构建去中心化管理模式,需要对建筑供应链各参与方之间的信息共享程度进行研究。建筑供应链信息共享有助于提高供应链效率,但是部分参与方为保护自身利益可能采取不共享的行为,此时进行信息共享的参与方可能会面临一定的损失。因此,各参与方是否选择信息共享的过程符合有限理性条件下的长期演化博弈模型。

(一)演化博弈模型建立

建筑供应链参与方包括业主、设计方、施工方、承包商、分包商和供应商等。为简化研究,将模型描述为建筑供应链上企业群体a和企业群体b之间信息共享双方的博弈,双方群体的博弈策略均为{信息共享,信息不共享}。博弈过程采取在双方群体中随机抽取成员进行一一配对的方式,根据复制动态方程理论,有限理性群体中会有越来越多的企业采取高于平均收益的策略,因此企业群体中进行信息共享或信息不共享的比例会发生动态变化。在企业群体双方经过长时间的博弈之后,最终会演化为系统稳定状态。

基于此，做出如下假设:(1)建筑供应链上的企业群体a和企业群体b实施信息共享的概率分别为x和y,其收益矩阵如表2所示。(2)企业群体双方均进行信息共享时双方的收益均高于原始收益,并且双方均进行信息共享时的收益高于单方进行信息共享时的收益。(3)单方企业群体进行信息共享时,共享的企业群体收益低于原始收益。相关变量说明如表1所示。

表1 变量设置

根据假设和变量设置推得:(1)λaθbIb-Ca>0、λbθaIa-Cb>0;λaθbIb-Ca>φaθbIb、λbθaIa-Cb>φbθaIa。(2)Aa-Caa<0,Ab-Cbb<0。

收益矩阵如表2所示。

表2 收益矩阵

(二)演化博弈模型求解

对演化博弈模型求解过程如下。

企业群体a进行信息共享时的收益为:

Ux=y(Ea+λaθbIb-Ca)+(1-y)(Ea+Aa-Caa)

企业群体a不进行信息共享时的收益为:

U1-x=y(Ea+φaθbIb)+(1-y)Ea

企业群体a的平均收益为:

x(Ea+yλaθbIb+Aa-yAa-yCa+yCaa-Caa)+

(1-x)(Ea+yφaθbIb)

同理可知,企业群体b的平均收益为:

y(Eb+xλbθaIa+Ab-xAb-xCb+xCbb-Cbb)+

(1-y)(Eb+xφbθaIa)

根据有限理性的企业群体双方在博弈的过程中通过不断学习和模仿来改进自己的最优策略,最终使得双方群体都会趋于某个稳定策略的复制动态原理,得到企业群体复制动态方程为:

[y(λaθbIb-φaθbIb-Aa-Ca+Caa)+Aa-Caa]

[x(λbθaIa-φbθaIa-Ab-Cb+Cbb)+Ab-Cbb]

根据复制动态方程得出可能的演化稳定点为:O(0,0)、A(1,0)、B(0,1)、C(1,1)、D(x*,y*)。

(三)演化博弈模型分析

演化系统均衡点的稳定性需要依据雅克比矩阵的局部稳定性进行分析,而雅克比矩阵为:

根据复制动态方程推出:

演化稳定策略(ESS)需要满足以下条件:

trJ=a11+a22<0

当λaθbIb-Ca>φaθbIb、λbθaIa-Cb>φbθaIa、Aa-Caa<0、Ab-Cbb<0时,对雅克比矩阵的局部稳定性分析如表3所示。

表3 系统均衡点的局部稳定性分析结果

系统演化路径如图2所示。

图2 系统演化路径图

根据表3和图2的结果可以看出,该系统的演化稳定策略(ESS)为点O(0,0)和点C(1,1),所对应的分别是企业群体a和企业群体b均不选择信息共享策略和均选择信息共享策略。系统的演化博弈是一个漫长的过程,能否达到点C(1,1)的稳定状态取决于初始状态的影响。当初始点落在图中OADB区域时,系统的演化结果将会趋向于点O(0,0),企业群体a和企业群体b均拒绝信息共享;当初始点落在图中ADBC区域时,系统的演化结果将会趋向于点C(1,1)企业群体a和企业群体b双方均进行信息共享。

四、基于信息共享补偿的建筑供应链博弈分析

(一)演化博弈模型调整

通过以上分析能够看出,企业群体双方的演化结果可能会趋向于信息不共享。建筑供应链去中心化管理模式的形成建立在全面信息共享的基础上,因此考虑各参与方之间进行自我调控,即对选择信息不共享行为的企业群体实施惩罚,用以补偿信息共享企业群体的成本。

基于此,增加如下假设:单方企业群体进行信息共享时,共享企业群体收益高于原始收益,不共享企业群体收益低于原始收益。

增加如下变量:单方企业群体进行信息共享时,不共享企业群体应对共享企业群体给予补偿W。

根据相关假设和变量推得:Aa+W-Caa>0、Ab+W-Cbb>0;φaθbIb-W<0、φbθaIa-W<0。

建筑供应链上各参与方自我调控后的收益矩阵如表4所示。

表4 收益矩阵

(二)演化博弈模型求解

根据演化博弈求解过程对增加补偿机制后的模型求解,得到企业群体a和企业群体b的复制动态方程分别为:

[y(λaθbIb-φaθbIb-Aa-Ca+Caa)+Aa-Caa+W]

[x(λbθaIa-φbθaIa-Ab-Cb+Cbb)+Ab-Cbb+W]

此时系统可能的演化稳定点为:O(0,0)、A(1,0)、B(0,1)、C(1,1)。

(三)演化博弈模型分析

根据复制动态方程和雅克比矩阵可知,当Aa+W-Caa>0、Ab+W-Cbb>0、φaθbIb-W<0、φbθaIa-W<0时,其局部稳定性分析如表5所示。

表5 系统均衡点的局部稳定性分析结果

系统演化路径如图3所示。

图3 系统演化路径图

根据表5和图3的结果可以看出,该系统具有唯一的演化稳定策略(ESS),即点C(1,1),其所对应的是企业群体a和企业群体b均选择信息共享策略。该结果表明经过长时间的博弈,系统的演化结果将会趋向于企业群体双方均进行信息共享。

(四)演化博弈数值仿真结果

基于上述原因,本文进一步讨论各参数对于系统演化结果的影响,采用MATLAB2018a软件模拟各参数不同取值下建筑供应链去中心化管理模式的动态演化过程。本文相关参数值依据文献[12-13]和有关专家的意见而设置,各参数初始值如表6所示。

表6 变量赋值表

企业群体双方信息共享过程中演化稳定状态的形成具有相似性,所以本文仅对企业群体a的共享意愿演化进行分析。当其他参数值不变时,分别取Ca=4,6,8、Caa=5,7,9、Ib=150,250,350、θb=0.2,0.3,0.4、Aa=4,5,6、ka=λa-φa=0.2,0.3,0.4,绘制企业群体a的演化路径,如图4所示。

结果表明: (1)企业群体双方进行信息共享的成本越低,或单方进行信息共享的成本越低,企业群体演化至信息共享稳定状态的速度越快,越有利于提高其共享意愿。

(2)企业群体进行信息共享时贡献的有效信息越多、信息共享率越高、单方进行信息共享时共享方企业群体获得的收益越高,企业群体演化至信息共享稳定状态的速度越快,越有利于提高其共享意愿。

(3)企业群体双方进行信息共享的收益系数与单方进行信息共享的收益系数差值越大,企业群体演化至信息共享稳定状态的速度越快,越有利于提高其共享意愿。

五、结论与展望

(一)结论

在建筑产业化的背景下,建筑企业间的竞争逐步转化为建筑供应链间的竞争。因此,建筑供应链的去中心化管理模式将成为新的发展趋势,而信息共享则是实现去中心化管理模式的基础。本文的研究表明,企业进行信息共享的意愿受信息共享成本、信息不共享方对于信息共享方的补偿、信息量、信息共享率、信息共享收益系数等多种因素的影响,其中信息不共享方对于信息共享方的补偿是最为关键的因素,在一定条件下能够使系统演化为均采取信息共享行为的稳定状态。

图4 各参数对系统演化趋势的影响

本文的主要创新体现在如下两个方面:(1)“去中心化思想”的应用主要集中在金融领域,而本文将其与建筑供应链管理相融合,并以信息共享为切入点拓展了其在建筑领域的研究,为现代建筑供应链管理提供了新的研究视角。(2)通过演化博弈的方法探究影响建筑供应链去中心化管理模式形成的因素。现有的研究仅限于求出演化稳定策略,而本文通过增加补偿机制进一步演化至双方均进行信息共享的唯一稳定策略。

(二)展望

虽然本文在理论方面有所创新,但仍存在一些局限:首先,实现建筑供应链去中心化管理不仅需要理论基础也需要构建融合各参与方信息管理系统的可操作性技术平台,后续的研究可以根据平台构建问题展开;其次,演化博弈的展开离不开必要的假设条件,假设条件能否很好的吻合实际还有待进一步检验;再者,限于研究条件,参数赋值仅能在一定程度上反映问题,未来深入的研究需要实际案例作为支撑。□