装配式EPC 总承包商和设计方的监管博弈研究

孙 磊，李 艳

（吉林建筑大学经济与管理学院，吉林 长春 130118）

2016 年9 月,国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发[2016]71 号)文件, 在八项重点任务中指出装配式建筑发展应推行工程总承包模式, 工程总承包企业应确保工程项目的安全、质量和进度,对工程项目全过程进行统一管理, 意味着我国鼓励装配式建筑采取总承包模式。EPC 总承包模式与现代化管理要求相融合, 推进了建筑业的发展,使其从传统的粗放型逐渐向专业化、现代化、系统化转变。EPC 总承包模式能适应装配式建筑的设计、生产和建造紧密相关的特征，因此将它们组合起来是可行和实用的, 能达到优化组织结构、加快进度、节约成本的效果。虽然国家正在大力推广装配式采用EPC 模式,但是还没有引起建设单位和总承包单位的足够重视, 原因之一就是EPC模式下的利益问题,对此学者们进行了大量研究：李本辉基于博弈论的方法建立了EPC 项目模式下主要参与单位即业主、业主代表及总承包商三者之间的博弈模型,提出在EPC 项目管理模式中建立激励机制的必要性[1]；郑斌在FIDIC 施工合同的约束下运用博弈论,对EPC 国际工程招投标、施工管理、索赔三个阶段中业主、业主代表和总承包商进行了博弈，最终实现三方利益最大化[2]；邹迎辉通过构建基于EPC 模式的装配式建筑多层动态成本控制体系并引用实例论证了应用EPC 能降低成本、提高效率, 促进装配式建筑技术在我国大面积的应用推广[3]；金占勇，邱宵慧等通过建立政府-建设单位-消费者的三方博弈模型指出政府采取恰当的经济激励可推动装配式的发展[4]。学者们站在建设单位和政府的角度对装配式的推广进行了大量研究，但鲜有关注总承包的成本控制问题，而设计正是装配式建筑项目的主导和核心，与总体建设项目成本相比,虽然设计管理成本占比很少，但是它在实际建设中起重要作用，项目总成本的65%～75%用于完成设计结果，而工程设计结果是实现工程利润的关键[5]。承接EPC 工程项目的总承包商大多缺乏设计经验，因而选择将设计委托给具备自行设计能力的单位完成，为了提高设计质量，本文将针对总承包商是否选择对设计方进行监管的问题进行研究。本文采用演化博弈的方法, 在总承包商和设计方皆有限理性的前提下研究双方之间的博弈, 分析不同情况下双方策略的演化方向, 为总承包商与设计方的理想合作提供建议,推进装配式建筑的健康发展。

1 EPC 模式下的装配式建筑设计现状

在EPC 模式下，业主将建设项目的风险转移给总承包商，总承包商因此承担着巨大的责任和风险。从成本控制的角度来看，无论是传统的整体现浇混凝土建筑还是装配式建筑，成本控制的关键都在于设计阶段。当前，“设计过程不符合装配式产业链其他主体需求和EPC 模式的要求”的现象在装配式建筑和EPC 项目中非常普遍。很多时候设计师完成设计图纸后，表面上看来设计合理而完美，但是在后续环节的实际实施中可能存在严重的遗漏。因此，设计人员不仅要负责提供设计图纸，还要与产业链上的相关主体进行及时有效的沟通[6]。同时，装配式建筑对设计的要求相比于传统现浇混凝土建筑更高，设计方需要将设计精细化，设计周期可能比现浇混凝土建筑更长，并且设计师们必须通过不断学习提高自身设计能力，熟悉项目建设中如构件生产、运输、施工等其他主体的需求。但是，在设计成本竞争激烈的环境中，不断增加的设计成本导致设计方通常很少主动采取积极行动，而选择放弃“装配式项目主导”的身份。因此对设计方进行监管，建立奖励或惩罚机制对设计方进行约束来保证设计质量是很有必要的。本文将分析EPC 模式下装配式建筑总承包商对设计方的监管问题，讨论监管博弈视角下超额利润分配和风险分担系数对双方策略的影响，以期通过奖励或惩罚机制提升设计质量，使装配式建筑创造出应有的效益，从而推动其健康发展。

2 装配式总承包商-设计方博弈模型的构建

2.1 基本假设与模型构建

在博弈过程中, 总承包商和设计方均以自身利益最大化来作为决策的依据。总承包商和设计方均为有限理性个体,具有学习模仿能力,在演化过程中不断调整策略实现自身利益最大化。并且总承包商和设计方掌握的都是不完全信息, 因此他们之间的博弈属于不完全信息博弈。

假设一：博弈主体和基本条件

设计方、总承包商为博弈主体，双方均为有限理性主体，初始无法做出最优决策，在博弈过程中不断调整策略实现自己的利益最优。因为总承包商采取监管策略和设计方采取积极策略时均需付出成本，故双方在合同中约定：设计方可共享合作时产生的超额利润，同时承担由于双方工作不配合时造成的风险损失。

假设二：策略

总承包商的可选策略为{监管，不监管}，概率分别为x 和1-x，0≤x≤1。“监管”策略是指总承包商委托第三方机构对设计方进行严格监管；“不监管”策略是指总承包商不委托第三方机构对设计方进行严格监管。

设计方的可选策略为{积极，不积极}，概率分别为y 和1-y，0≤y≤1。“积极”策略是指设计方认真提高装配式设计水平，主动与产业链上的相关主体进行沟通来完善设计；“不积极”是指设计方仅仅以提交设计图为目标, 对装配式产业链上其他主体的工作配合采取不积极策略。

假设三：损益变量

建筑方采取监管手段且设计方采取积极策略时装配式建筑能取得最大的超额利润e1；建筑方不采取监管手段而设计方依然采取积极策略时获得超额利润e2 且e1＞e2；设计方采取不积极策略时，无论总承包商是否监管都不产生超额利润，同时，由于设计方不积极且总承包商不监管时产生的风险损失为z2，如果总承包商进行监管能在一定程度上挽回损失，此时的风险损失为z1，显然z2＞z1；总承包商的超额利润分配系数和风险分担系数分别为a，b。具体损益变量见表1。

基于以上损益变量，构建双方的博弈支付矩阵见表2。

2.2 复制动态方程求解

总承包商选择“监管”策略期望收益为：

表1 损益变量表

表2 总承包商与设计方的博弈收益矩阵

总承包商选择“不监管”策略期望收益为：

总承包商的平均期望收益为：

设计方采取“积极”策略期望收益为：

设计方采取“不积极”策略期望收益为：

设计方的平均期望收益为：

3 总承包商-设计方的博弈演化路径及稳定性分析

3.1 总承包商策略的演化稳定性分析

根据公式（1）～（3），得总承包商的复制动态方程为：

令F（x）=dx/dt=0，解出所有复制动态稳定状态，得x*=0 和x*=1 两个稳定状态。

①当y*=［c1-b（z2-z1）］/［a（e1-e2）-b（z2-z1）］时，F（x）≡0，此时任意 x 都处于稳定状态，即如果设计方以概率［c1-b（z2-z1）］/［（e1-e2）-b（z2-z1）］积极完成设计任务时，业主的状态不随时间变化，始终保持稳定；

②当y＞y*=［c1-b（z2-z1）］/［（e1-e2）-b（z2-z1）］时，F′（0）＞0，F′（1）＜0，由演化稳定策略（ESS）的条件F（x）=0 且 F′（x）＜0 可得 x=1 是唯一的演化稳定策略，即如果设计方以大于概率［c1-b（z2-z1）］/［（e1-e2）-b（z2-z1）］积极完成设计任务时，业主的策略逐渐向“监管”策略转移，“监管”是业主的演化稳定状态；

③当y＜y*=［c1-b（z2-z1）］/［a（e1-e2）-b（z2-z1）］时，F′（0）＜0，F′（1）＞0，由演化稳定策略（ESS）的条件F（x）=0 且F′（x）＜0 可得x=0 是唯一的演化稳定策略，即如果设计方以小于概率［c1-b（z2-z1）］/［a（e1-e2）-b（z2-z1）］积极完成设计任务时，业主的策略逐渐向“不监管”策略转移，“不监管”是业主的演化稳定状态。

3.2 设计方策略的演化稳定性分析

根据公式（4）～（6），得设计方的复制动态方程为：

令G（y）=dy/dt=0，解出所有复制动态稳定状态，得y*=0 和y*=1 两个稳定状态点。

①当x*=［c2-（1-b）z2-（1-a）e2］/［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］时，G（y）≡0，此时任意 y 都处于稳定状态，即如果业主以概率［c2-（1-b）z2-（1-a）e2］/［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］聘请第三方机构对设计方严格监管时，设计方的策略不随时间变化，始终保持稳定；

②当x＞x*=［c2-（1-b）z2-（1-a）e2］/［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］时，G′（0）＜0，G′(1)＞0，由演化稳定策略（ESS）的条件 G（y）=0 且 G′（y）＜0 可得 y=0是唯一的演化稳定策略，即如果业主以小于［c2-（1-b）z2-（1-a）e2］/［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］的概率聘请第三方机构对设计方严格监管时，设计方的策略逐渐向“不积极”策略转移，“不积极”是设计方的演化稳定状态；

③当x＜x*=［c2-（1-b）z2-（1-a）e2］/［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］时，G′（0）＞0，G′（1）＜0，由演化稳定策略（ESS）条件 G（y）=0 且 G′（y）＜0 可得 y=1 是唯一演化稳定策略，即如果业主以大于［c2-（1-b）z2-（1-a）e2］/［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］的概率聘请第三方机构对设计方严格监管时，设计方的策略逐渐向“积极”策略转移，“积极”是设计方的演化稳定状态。

3.3 总承包商和设计方的博弈策略稳定性分析

假设 a（e1-e2）-b（z2-z1）＞0，（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）＞0。由以上分析可得，总承包商-设计方合作的演化博弈模型中存在5 个均衡点：O（0，0），A（0，1），B（1，1），C（1，0），D（x*，y*）。 根 据Ritzberger 和Weibull（1996）提出的结论可知D（x*，y*）为非渐进稳定状态，因此只需要分析其余4 个均衡点的稳定性。又根据LyBpunov 第一法可得,均衡点的特征值符号可以作为判断系统稳定性的依据,若均衡点的特征值均为负，则为系统的稳定点，当其特征值存在正值时，则为系统的不稳定点。将均衡点带入雅克比矩阵J，可得对应的雅克比矩阵特征值，见表3。

表3 均衡点特征根表

该系统的雅可比矩阵

其中 A=（1-2x）｛y［a（e1-e2）-b（z2-z1）］+b（z2-z1）-c1｝，B=（x-x2）［a（e1-e2）］，C=（y-y2）［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］，D=（1-2y）｛x［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］+（1-a）e2+（1-b）z2-c2｝。通过上述思路对系统均衡点分析得出均衡点的局部稳定性，结合概率 x 和 y 的取值范围，对 O （0，0），A（0，1），B（1，1），C（1，0）4 个均衡点的特征值正负情况进行讨论，可以进一步得出均衡点的稳定性，见表4。

表4 均衡点稳定性分析

由表 4 可知，在 a（e1-e2）-b（z2-z1）＞0，（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）＞0 的假设下，当满足条件 a（e1-e2）＞c1，（1-a）e1+（1-b）z1 ＞c2 时 ，（0，0）和（1，1）均为动态复制系统的稳定点，即满足总承包商在监督和不监督2 种策略下获得的利润分配之差＞其聘请第三方机构的成本，并且设计方在积极状态下获得的最大利润分配及不积极状态下承担的最小风险成本之和＞其积极成本时，总承包商和设计方最终会演化至理想状态，而策略组合（0,0）显然不利于装配式建筑的推进，因此要想办法使总承包商和设计方最终共同做出（监管，积极）的策略。总承包商和设计方的动态演化过程如图1 所示。

图1 演化博弈复制相位图

3.4 演化稳定策略的影响因素

由图1 可看出双方的最终演化结果取决于系统的初始状态。若系统的初始状态位于区域AOCD，则总承包商和设计方的最终博弈结果为（不监管，不积极），此结果显然不利于装配式建筑的健康发展；而当初始状态位于区域ABCD 时，总承包商和设计方的最终博弈结果为（监管，积极），因此采取有效措施来增大区域ABCD 的面积是很有必要的。由图1 可得区域SAOCD的面积为：

1）利润分配系数a 对演化结果的影响

区域AOCD 的面积关于利润分配系数a 的一阶偏导∂SAOCD/∂a=1/2｛［e2（1-b）z1+（e1-e2）c2-e1（1-b）z2］/［（1-a）（e1-e2）+（1-b）（z1-z2）］2+｛（e2-e1）［c1-b（z2-z1）］｝/［a（e1-e2）-b（z2-z1）］2｝，显然，超额利润分配系数a 对的影响并非单调，再次进行二阶求导，可得：

因此，区域AOCD 存在最小面积即区域ABCD存在最大面积，此时总承包商和设计方采取（监管，积极）策略的可能性更大。

2）风险分担系数对演化结果的影响

区域AOCD 的面积关于风险分担系数b 的一阶偏导

显然，风险分担系数b 对SAOCD的影响并非单调，再次进行二阶求导，可得：

因此区域AOCD 存在最小面积即区域ABCD存在最大面积。令∂SAOCD/∂b=0 可求得最佳风险分担系数使得总承包商和设计方向（监管，积极）策略演化。

4 结论与建议

4.1 结论

本文针对当前EPC 模式下装配式建筑设计存在的问题，提出在我国装配式建筑处于初期的情况下总承包商应该对设计方进行监管，假设了总承包商和设计方的博弈模型，分别分析了总承包商和设计方在不同情境下的策略选择，得出超额利润分配系数和风险成本分担系数对总承包商和设计方的策略选择具有重要影响。

1）当超额利润分配系数在合理范围内逐步增大时，设计方获得的利益增大，会趋向于采取努力策略，而当其过大时，总承包商获得的利润＜其监管成本，因此总承包商趋向于采取不监管策略，此时，设计方的策略逐渐从积极策略转向不积极策略。

2）当风险分担系数在合理范围内逐步增大时，设计方因承担的风险成本＞其努力成本，趋向于选择积极策略，当风险成本分担系数过大时，总承包商会趋向于不监管策略，此时，设计方的策略逐渐从积极策略转向不积极策略。

4.2 建议

结合研究结论，为了促进总承包商和设计方的理想合作，推动装配式建筑在我国的健康发展，本文提出以下建议。

1）政府应建立健全EPC 模式下装配式建筑管理的相关制度

当前EPC 模式正如火如荼,国务院办公厅及住建部多次明确发文，要求积极推进装配式建筑采取工程总承包模式，不同于传统现浇建筑，装配式建筑具有产业链的显著特点，传统的管理制度已经不再能满足装配式建筑的管理，政府应采取措施，建立适应EPC 工程总承包项目特点的管理体制，并且应突出设计环节的重要性，使工程设计逐步纳入总承包项目管理中，接受EPC 项目负责人的监管，从而充分发挥设计的龙头优势和作用，使工程设计能更好地为项目服务。

2）总承包商应转变管理模式，构建适合发展的管理制度

EPC 总承包模式下的工程项目不仅仅只是设计、生产及装配等各项工作的简单相加，而是一种综合性的集成化新型模式。它将项目层次直接上升至业务发展的水平，因此传统的管理模式已经难以满足这一新型业务的管理目标。总承包单位的相关人员应该及时转换管理策略，综合考虑自身发展规划，制定适合该项目发展的组织管理制度，对内部资源进行合理配置并对各个专业分包实现集成化管理，进而取得更大的管理效益。

3）总承包商应针对设计方合理设置奖惩机制

在总承包商和设计方的博弈分析中可得出过高的超额利润分配系数和风险分担系数都不利于双方的合作效果，因此在实际项目中，总承包商应根据实际情况，结合已知条件，经过反复测算来设置最优的系数，促进设计方在装配式建筑过程中采取积极策略，进而达成双方良好合作来创造最大的收益，最终实现共赢。