基于区块链的建筑工程质量协同治理博弈分析

钟波涛，李晨希，丁烈云，唐 冰

（华中科技大学土木与水利工程学院，湖北武汉 430074）

1 研究背景

我国建筑业的年规模逐年扩大、总产值逐年升高，截至2020 年年底总产值已达72 995.7 亿元［1］，实现了高速发展目标，但在质量方面仍存在建造方式粗放、建筑产品性能欠佳等问题。如何实现从粗放式建造向高质量发展的转变是我国建筑业持续健康发展的关键因素之一。近年来，我国着手完善工程质量相关的管理制度和法律法规，强调企业负责、政府监管、社会监督，调动建筑工程各利益相关方参与建筑工程质量协同治理［2］。

区块链技术具有数据安全可靠、过程透明公开、信息可查可溯等特点［3］，以区块链技术为基础搭建的平台可以提供具有真实性、时效性和可追溯性的信息，有助于重塑质量治理各方的信任、加速质量协同治理局面的形成［4］。曹洋等［5］构建了基于区块链的建筑供应链信息管理系统，以期突破参与方缺乏信任、信息不透明现状，构建相互信任的建筑供应链联盟。Li 等［6］利用区块链、物联网等技术建立了预制建筑智能平台，集成业主、政府及设计、生产、运输和施工等单位提高合作共享效率。Wang等［7］构建了一个基于区块链的预制构件施工信息管理框架，以增强参与者之间的实时信息交流，从而促进各方协同。当前相关研究提出了基于区块链的质量协同治理的技术解决方案，但并未涉及到区块链平台上参与方之间质量协同治理行为策略选择，无法从管理角度为建筑工程质量协同治理体系构建提供有效思路及建议。

在运营与管理层面上，已有相关研究表明，区块链平台的引入对公众、企业、政府等利益主体同时具有正面和负面的影响作用［8］。公众可以从区块链平台更好地感知产品的质量［9］，对区块链平台上产品的信任度更高、支付意愿更强烈［10］。企业凭借可靠的信息披露吸引消费者［11］，在得到高效短期收益的同时建立起良好的企业声誉［12］，为后续发展奠定坚实基础；此外，通过基于区块链的智能合约实现业务高效运转［13］，降低企业损失。对于政府监管部门，区块链有助于加速政府组织结构扁平化［14］，降低监管成本［15］，提高治理和服务流程的透明度，促进形成新的治理模式［16］。然而，区块链高昂的建设成本以及使用过程中存在的隐私风险等［17］，给其在质量协同治理中的应用带来不确定性。区块链会改变建筑工程质量协同治理背后的成本及收益，形成新的治理模式，政府监管、企业上链、公众评价的质量协同治理行为将受到影响［18］，但现有研究并未揭示区块链下政府、建筑相关企业以及公众的质量协同治理策略，区块链如何影响三方质量协同治理行为问题尚不清晰［19］。

已有学者运用动态且有限理性的演化博弈方法对质量行为、监管、补贴与激励等多方面进行了一定的研究，如汪玉亭等［18］基于演化博弈理论探讨了在现行政府质量监管模式下质量行为演化系统的稳定性；Song 等［20］构建起工程多方演化博弈模型，研究了监管、奖惩力度等对利益链中各方行为选择的影响；Li 等［21］利用系统动力学对高铁工程的监管系统演化博弈模型进行了仿真分析，探索最佳监管策略。以上研究为探究区块链对政府、建筑企业和公众质量协同治理策略选择的影响提供了理论基础，但关于区块链环境中政府、建筑相关企业及公众在彼此制约前提下的质量协同治理策略，以及在质量协同治理中引入区块链造成的成本及效用的变化如何影响三方协同治理行为选择有待进一步深入研究。

综上，本研究梳理建筑工程质量协同治理主要参与方，即政府、建设方、施工方、材料供应商等建筑相关企业（作为整体考虑，以下简称“建筑企业”）与公众的价值诉求与相互关系，建立基于区块链的三方演化博弈模型，分析质量协同治理演化稳定策略，探究区块链对三方质量治理行为的影响作用，为促进建筑工程质量治理主体合作协调、构建质量协同治理体系、提高建筑工程质量水平提供思路参考。

2 质量协同治理价值诉求分析与模型假设说明

2.1 质量协同治理各方价值诉求

建筑工程质量协同治理系统中，假定政府出资建立区块链平台并对建筑工程质量进行监管，建筑企业可以付费加入区块链平台进行产品质量信息披露使得产品质量可追溯，公众可以通过区块链平台进行反馈评价，三者各自追求不同的利益目标，具有相异的价值诉求，对各方价值诉求进行分析，如图1 所示。

图1 建筑工程质量协同治理系统中各方价值诉求分析框架

图2 建筑工程质量协同治理系统各方行为动态演化趋势

（1）政府。出于社会责任，政府积极参与到建筑工程质量协同治理中并主导治理，除投资区块链外，还进一步制定质量治理相关政策，对建筑企业进行监管和激励，鼓励公众进行社会监督，从而获得社会认可。政府在监督的过程中结合公众反馈结果对建筑企业不当行为进行惩罚和纠正，期望提高区域经济效益和政府的社会公信力，提升建筑工程质量水平和社会福利水平。

（2）建筑企业。建筑企业一方面受到政府的约束与管制，另一方面接受来自公众的社会监督。政府对建筑企业行为进行干预，如对招投标过程不规范、施工操作不当企业进行罚款，对技术领跑企业给予补贴；公众通过评价反馈影响建筑企业声誉。在双重监督下，建筑企业以利益为驱动，控制建筑成本，打造优良口碑，追求经济效益、企业声誉、品牌形象等。

（3）公众。在建筑工程质量协同治理中，公众既是消费者又是监督者，在购买产品之后通过对建筑产品进行评价，提出建筑产品中存在的质量问题，形成由公众提出、政府整合并监督整改、建筑企业整改提升的质量反馈过程，暴露建筑产品质量问题并纠正，由此得到质量安全保障，避免因建筑质量低劣对自身健康造成的危害。

2.2 演化博弈模型假设

假定政府、建筑企业和公众三方彼此作用、相互制约，为便于研究进行，作出以下假设：

2.3 演化博弈模型说明

根据政府监管策略选择、建筑企业上链策略选择和公众评价策略选择的不同，得到8 种策略组合并分别计算收益，建立三方收益矩阵，如表1 所示。

表1 建筑工程质量协同治理系统各方收益矩阵

3 工程质量协同治理系统均衡策略分析

依据收益矩阵，计算不同策略选择的期望收益，分别构建政府、建筑企业、公众的演化博弈复制动态方程。

3.1 政府监管策略的复制动态方程及其均衡点

政府监管策略的复制动态方程为：

3.2 建筑企业上链策略的复制动态方程及其均衡点

建筑企业上链策略的复制动态方程为：

3.3 公众评价策略的复制动态方程及其均衡点

3.4 工程质量协同治理系统均衡策略分析

通过以上分析可得本研究演化博弈模型的三维动力系统为：

在信息不对称的背景下，演化博弈方因无法预知他方行为而采取混合策略，然而，混合策略纳什均衡一旦受到微小干扰就会向纯策略纳什均衡演化［23］，因此，只讨论8 个纯策略均衡点的稳定性。演化稳定策略可由系统的雅可比矩阵的局部稳定性分析得出，三维雅可比矩阵表达式为：

计算关于x、y、z的偏导数得雅可比矩阵，求得8 个纯策略均衡点的特征值，如表2 所示。

表2 建筑工程质量协同治理系统各方纯策略均衡点特征值

表3 建筑工程质量协同治理SD 模型参数初始值

4 工程质量协同治理系统数值仿真和分析

4.1 系统动力学（SD）模型的构建

基于上述演化博弈模型，引入系统动力学方法，对相关参数进行数值仿真，找出影响建筑工程质量协同治理系统稳定性的关键因素，并提出相应对策。借助Vensim PLE 软件建立政府、建筑企业和公众工程质量协同治理演化博弈的SD 模型，如图3 所示，涉及政府积极监管（x）、建筑企业上链（y）和公众评价满意（z）3 个状态变量，监管力度变化率、上链意愿变化率和满意度变化率3 个速率变量，9个中间变量和31 个外部变量。

图3 建筑工程质量协同治理系统各方演化博弈模型

图4 初始策略为低水平时建筑工程质量协同治理系统仿真分析

图5 初始策略为中水平时建筑工程质量协同治理系统仿真分析

图6 初始策略为高水平时建筑工程质量协同治理系统仿真分析

4.2 仿真分析

4.2.1 初始策略变化仿真分析

4.2.2 区块链平台成效变化仿真分析

区块链平台的建设需付出相应的成本，同时平台的使用会提升政府的监管效用、提高建筑产品的价格、降低负面情况下的建筑企业损失、为公众带来更高的质量安全收益等，本研究将区块链平台使用带来的成本和收益变化统称为“区块链平台成效”。

图7 区块链平台建设成本降低70%时建筑工程质量协同治理系统仿真分析

图8 区块链平台建设成本不变时建筑工程质量协同治理系统仿真分析

图10 区块链平台建设成本增加150%时建筑工程质量协同治理系统仿真分析

另外，由于政府致力于提升社会福利，可进一步将政府收益与社会福利（消费者剩余与生产者剩余之和）合并作为政府方函数进行演化分析，结果显示，若区块链对社会福利提升具有显著作用，即使区块链平台建设成本较高，政府仍会通过建设区块链平台加强信息公开、积极规制建筑市场，为建筑工程质量协同治理创造一个公平、公正、公开的环境，引导建筑企业和公众共同开展质量协同治理，有利于建筑工程整体质量的提升。

图11 政府监管效用系数对建筑工程质量协同治理中政府监管影响的仿真分析

图12 建筑产品增值系数对建筑工程质量协同治理中建筑企业上链影响的仿真分析

图13 公众不满意的企业损失对建筑工程质量协同治理中建筑企业上链影响的仿真分析

图14 上链质量安全收益提升系数对建筑工程质量协同治理中公众评价影响的仿真分析

5 结论

本研究运用演化博弈理论，构建政府、建筑企业、公众在区块链环境下的建筑工程质量协同治理模型，并结合系统动力学仿真手段对区块链平台效用变化下各主体的质量治理策略选择进行分析。研究发现，在政府出资建设区块链平台的情境下，其建设成本的增加会削弱政府监管的积极性，然而政府除自身利益之外，还追求社会福利水平的提高，若区块链能大幅提升社会福利水平，政府可忽略区块链平台建设成本的影响；建筑企业上链时的损失对其采取上链策略的影响较弱，但企业在坚持高质量生产、加强信息披露来降低上链损失的同时，能在市场中创造声誉价值、树立良好的企业形象，为未来发展奠定基础；建筑产品增值系数、监管效用系数和质量安全收益提升系数与系统演化收敛速度呈正反馈趋势，但由于建筑企业产品售卖收益远大于政府监管收益和公众质量安全收益，因此对后二者影响较小，因此建筑产品增值系数是应聚焦的关键因素，区块链技术带来的建筑产品增值有利于建筑企业规范施工、加强信息披露，降低损害工程质量的风险。

根据研究结论，对建筑工程质量协同治理提出以下建议：（1）政府在建筑工程质量协同治理中占主导地位，既要推动其他利益相关者进行质量治理，又承担着治理方的责任，因此应加快区块链技术在建筑行业的应用；考虑实行政企联合建设区块链平台，政府与企业之间签订成本分担条约，实现成本转移；健全完善基于区块链的建筑产品质量追责和索赔制度，提高质量监管力度，促进实现质量协同治理。（2）建筑企业积极开展信息技术宣传培训，将区块链作为企业发展的必要工具，提高信息披露水平；在加入区块链平台的同时应严格质量管控，保证建筑产品的质量水平、降低质量安全风险；通过提供高质量水平的产品，树立起良好的企业形象、维护企业声誉，主动参与到质量协同治理中来，促进企业的社会可持续发展。（3）公众在建筑工程质量协同治理中处于被动地位，政府应加强补贴与宣传力度，充分调动公众参与的主动性与积极性；在政府政策的支持下，公众应提高反馈与评价的意识，主动参与质量治理，充分发挥社会监督的作用。

由于建筑工程的多样性，本研究中的模型参数为相对数值而非现实中的实际发生值，存在一定偏差；此外，博弈假设将质量协同治理各参与方的关系以及交易过程抽象化，而实际活动中参与方可能存在更复杂的货币交易关系和其他交往关系等，可能会引发演化系统的变动。对这些问题，在未来研究中可进一步加以考量。