基于信息共享的建筑供應鏈“去中心化”研究

(太原理工大學 經濟管理學院, 山西 晉中 030600)

一、引 言

隨著供應鏈管理理論的不斷發展,越來越多的學者將其應用于建筑業,提出了建筑供應鏈管理理論,為建筑業創新發展開辟新的思路。

建筑供應鏈既是一條以價值增值為核心的工程業務鏈,也是一條以提高建造效率為目標的多組織關系網鏈[1]。我國建筑供應鏈上參與方的合作均是基于合同關系,因而建設項目的各環節相互脫節,導致各參與方僅考慮自身利益,難以實現價值鏈的整體增值。巨大的競爭壓力迫使我國建筑企業從成本優勢轉向創新優勢,尋求能創造更大價值的管理方式。與此同時,去中心化思想的出現無疑為建筑供應鏈管理的創新發展注入了新的活力。建筑供應鏈管理的目標是提高各參與企業間的協作程度,實現建設項目一體化和建設項目增值。因此,建筑供應鏈創新管理模式的關鍵是對供應鏈上各參與方的協調管理。學者們普遍認為,去中心化管理模式有助于實現多參與方協調管理[2-4]。

去中心化管理模式的形成離不開信息共享。建筑供應鏈是根據業主需求設計的拉動式供應鏈,每一個建設項目的供應鏈都需要重新構建和組織實施。建設項目各參與方利用專業的信息共享技術進行匹配,從而快速形成符合項目特點的建筑供應鏈。信息共享不僅關系到能否迅速組成新的建筑供應鏈,也關系到項目進度的動態化管理。隨著建設項目的進行,各參與方必然產生更加豐富的信息,這有助于各參與方的目標管理和實現建筑供應鏈的高效運轉。因此,高度的信息共享狀態是建筑供應鏈去中心化管理模式的基礎。

綜上所述,信息共享是建筑供應鏈去中心化管理的核心,且信息共享的程度將會影響該模式的形成。因此,本文在傳統管理模式基礎上,構建了去中心化管理模式,并對信息共享的過程進行分析,最終提出減少信息共享阻礙的對策,推動去中心化思想在建筑供應鏈管理中的應用,為現代建筑供應鏈管理提供借鑒。

二、理論基礎

(一)建筑供應鏈管理模式的相關研究

建筑供應鏈管理的研究較為豐富,包括信息管理、關系管理、活動管理等。隨著建筑信息化的普及,建筑供應鏈信息管理逐漸成為學者研究的重要方面。學者們認為,有效的信息管理能夠提高供應鏈的建設效率,實現項目增值。現有的研究提出了信息支持系統下的集成化建筑供應鏈管理框架[5]。該框架作為概念模型,雖未深入探討如何構建有效的信息管理模式,卻表明信息管理是實現建筑供應鏈管理的先決條件。后續的研究從信息管理角度出發,指出建筑供應鏈信息共享能夠降低其庫存成本，從而提高總承包商服務水平[6]。但是,建筑供應鏈上各參與方之間的信息共享存在著信息傳遞失真和信息延遲等問題。而建筑信息模型通過互聯網技術,使建筑供應鏈形成以總承包商為核心的功能性鏈狀結構,這在一定程度上解決了信息傳遞失真的問題[7]。由于鏈狀結構中心節點的存在,若處于核心位置的總承包商信息傳遞出現問題,則上下游的參與方由于信息來源單一無法核對,必然會產生錯誤的決策,造成損失。因此,本研究在建筑供應鏈中引入去中心化思想,提高信息共享過程的容錯性。

(二)建筑供應鏈去中心化研究

建筑供應鏈去中心化管理是在傳統模式上采用去中心化的思想,打破以工程總承包商為核心的結構,使業主、總承包商、分包商、供應商等通過信息共享形成開放平等的供應鏈模式,從而實現對建筑供應鏈上信息流、物流、資金流的控制。

建筑供應鏈去中心化的提出,源于供應鏈上各參與方間的信任問題。建筑供應鏈中的信任關系受到業主、承包商、供應商等組織的關注[8]。目前的研究表明,建立在信息共享基礎上的信任關系,有助于提升工程建造效率,維持長期合作。同時,去中心化技術在建筑供應鏈管理方面具有一定的應用潛力,采用去中心化系統有助于建立完全的信任關系[9],有效解決建筑施工過程中信息管理的相關問題,并提高供應鏈績效[10]。由于目前的建筑供應鏈中缺少信息共享,建筑業為去中心化技術的應用所做的準備工作還不足以支撐實踐[11]。

(三)基于信息共享的建筑供應鏈去中心化管理模式

去中心化思想在建筑供應鏈管理方面的作用主要是基于信息共享這一行為而實現的。信息共享是聯系供應鏈上各參與方之間的紐帶,較高程度的信息共享有助于實現去中心化管理模式。本文在現有研究的基礎上,根據我國建筑工程實際拓展出建筑供應鏈去中心化管理模式結構,如圖1所示。

圖1 建筑供應鏈去中心化管理模式結構

三、基于信息共享的建筑供應鏈博弈分析

為了構建去中心化管理模式,需要對建筑供應鏈各參與方之間的信息共享程度進行研究。建筑供應鏈信息共享有助于提高供應鏈效率,但是部分參與方為保護自身利益可能采取不共享的行為,此時進行信息共享的參與方可能會面臨一定的損失。因此,各參與方是否選擇信息共享的過程符合有限理性條件下的長期演化博弈模型。

(一)演化博弈模型建立

建筑供應鏈參與方包括業主、設計方、施工方、承包商、分包商和供應商等。為簡化研究,將模型描述為建筑供應鏈上企業群體a和企業群體b之間信息共享雙方的博弈,雙方群體的博弈策略均為{信息共享,信息不共享}。博弈過程采取在雙方群體中隨機抽取成員進行一一配對的方式,根據復制動態方程理論,有限理性群體中會有越來越多的企業采取高于平均收益的策略,因此企業群體中進行信息共享或信息不共享的比例會發生動態變化。在企業群體雙方經過長時間的博弈之后,最終會演化為系統穩定狀態。

基于此，做出如下假設:(1)建筑供應鏈上的企業群體a和企業群體b實施信息共享的概率分別為x和y,其收益矩陣如表2所示。(2)企業群體雙方均進行信息共享時雙方的收益均高于原始收益,并且雙方均進行信息共享時的收益高于單方進行信息共享時的收益。(3)單方企業群體進行信息共享時,共享的企業群體收益低于原始收益。相關變量說明如表1所示。

表1 變量設置

根據假設和變量設置推得:(1)λaθbIb-Ca>0、λbθaIa-Cb>0;λaθbIb-Ca>φaθbIb、λbθaIa-Cb>φbθaIa。(2)Aa-Caa<0,Ab-Cbb<0。

收益矩陣如表2所示。

表2 收益矩陣

(二)演化博弈模型求解

對演化博弈模型求解過程如下。

企業群體a進行信息共享時的收益為:

Ux=y(Ea+λaθbIb-Ca)+(1-y)(Ea+Aa-Caa)

企業群體a不進行信息共享時的收益為:

U1-x=y(Ea+φaθbIb)+(1-y)Ea

企業群體a的平均收益為:

x(Ea+yλaθbIb+Aa-yAa-yCa+yCaa-Caa)+

(1-x)(Ea+yφaθbIb)

同理可知,企業群體b的平均收益為:

y(Eb+xλbθaIa+Ab-xAb-xCb+xCbb-Cbb)+

(1-y)(Eb+xφbθaIa)

根據有限理性的企業群體雙方在博弈的過程中通過不斷學習和模仿來改進自己的最優策略,最終使得雙方群體都會趨于某個穩定策略的復制動態原理,得到企業群體復制動態方程為:

[y(λaθbIb-φaθbIb-Aa-Ca+Caa)+Aa-Caa]

[x(λbθaIa-φbθaIa-Ab-Cb+Cbb)+Ab-Cbb]

根據復制動態方程得出可能的演化穩定點為:O(0,0)、A(1,0)、B(0,1)、C(1,1)、D(x*,y*)。

(三)演化博弈模型分析

演化系統均衡點的穩定性需要依據雅克比矩陣的局部穩定性進行分析,而雅克比矩陣為:

根據復制動態方程推出:

演化穩定策略(ESS)需要滿足以下條件:

trJ=a11+a22<0

當λaθbIb-Ca>φaθbIb、λbθaIa-Cb>φbθaIa、Aa-Caa<0、Ab-Cbb<0時,對雅克比矩陣的局部穩定性分析如表3所示。

表3 系統均衡點的局部穩定性分析結果

系統演化路徑如圖2所示。

圖2 系統演化路徑圖

根據表3和圖2的結果可以看出,該系統的演化穩定策略(ESS)為點O(0,0)和點C(1,1),所對應的分別是企業群體a和企業群體b均不選擇信息共享策略和均選擇信息共享策略。系統的演化博弈是一個漫長的過程,能否達到點C(1,1)的穩定狀態取決于初始狀態的影響。當初始點落在圖中OADB區域時,系統的演化結果將會趨向于點O(0,0),企業群體a和企業群體b均拒絕信息共享;當初始點落在圖中ADBC區域時,系統的演化結果將會趨向于點C(1,1)企業群體a和企業群體b雙方均進行信息共享。

四、基于信息共享補償的建筑供應鏈博弈分析

(一)演化博弈模型調整

通過以上分析能夠看出,企業群體雙方的演化結果可能會趨向于信息不共享。建筑供應鏈去中心化管理模式的形成建立在全面信息共享的基礎上,因此考慮各參與方之間進行自我調控,即對選擇信息不共享行為的企業群體實施懲罰,用以補償信息共享企業群體的成本。

基于此,增加如下假設:單方企業群體進行信息共享時,共享企業群體收益高于原始收益,不共享企業群體收益低于原始收益。

增加如下變量:單方企業群體進行信息共享時,不共享企業群體應對共享企業群體給予補償W。

根據相關假設和變量推得:Aa+W-Caa>0、Ab+W-Cbb>0;φaθbIb-W<0、φbθaIa-W<0。

建筑供應鏈上各參與方自我調控后的收益矩陣如表4所示。

表4 收益矩陣

(二)演化博弈模型求解

根據演化博弈求解過程對增加補償機制后的模型求解,得到企業群體a和企業群體b的復制動態方程分別為:

[y(λaθbIb-φaθbIb-Aa-Ca+Caa)+Aa-Caa+W]

[x(λbθaIa-φbθaIa-Ab-Cb+Cbb)+Ab-Cbb+W]

此時系統可能的演化穩定點為:O(0,0)、A(1,0)、B(0,1)、C(1,1)。

(三)演化博弈模型分析

根據復制動態方程和雅克比矩陣可知,當Aa+W-Caa>0、Ab+W-Cbb>0、φaθbIb-W<0、φbθaIa-W<0時,其局部穩定性分析如表5所示。

表5 系統均衡點的局部穩定性分析結果

系統演化路徑如圖3所示。

圖3 系統演化路徑圖

根據表5和圖3的結果可以看出,該系統具有唯一的演化穩定策略(ESS),即點C(1,1),其所對應的是企業群體a和企業群體b均選擇信息共享策略。該結果表明經過長時間的博弈,系統的演化結果將會趨向于企業群體雙方均進行信息共享。

(四)演化博弈數值仿真結果

基于上述原因,本文進一步討論各參數對于系統演化結果的影響,采用MATLAB2018a軟件模擬各參數不同取值下建筑供應鏈去中心化管理模式的動態演化過程。本文相關參數值依據文獻[12-13]和有關專家的意見而設置,各參數初始值如表6所示。

表6 變量賦值表

企業群體雙方信息共享過程中演化穩定狀態的形成具有相似性,所以本文僅對企業群體a的共享意愿演化進行分析。當其他參數值不變時,分別取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,繪制企業群體a的演化路徑,如圖4所示。

結果表明: (1)企業群體雙方進行信息共享的成本越低,或單方進行信息共享的成本越低,企業群體演化至信息共享穩定狀態的速度越快,越有利于提高其共享意愿。

(2)企業群體進行信息共享時貢獻的有效信息越多、信息共享率越高、單方進行信息共享時共享方企業群體獲得的收益越高,企業群體演化至信息共享穩定狀態的速度越快,越有利于提高其共享意愿。

(3)企業群體雙方進行信息共享的收益系數與單方進行信息共享的收益系數差值越大,企業群體演化至信息共享穩定狀態的速度越快,越有利于提高其共享意愿。

五、結論與展望

(一)結論

在建筑產業化的背景下,建筑企業間的競爭逐步轉化為建筑供應鏈間的競爭。因此,建筑供應鏈的去中心化管理模式將成為新的發展趨勢,而信息共享則是實現去中心化管理模式的基礎。本文的研究表明,企業進行信息共享的意愿受信息共享成本、信息不共享方對于信息共享方的補償、信息量、信息共享率、信息共享收益系數等多種因素的影響,其中信息不共享方對于信息共享方的補償是最為關鍵的因素,在一定條件下能夠使系統演化為均采取信息共享行為的穩定狀態。

圖4 各參數對系統演化趨勢的影響

本文的主要創新體現在如下兩個方面:(1)“去中心化思想”的應用主要集中在金融領域,而本文將其與建筑供應鏈管理相融合,并以信息共享為切入點拓展了其在建筑領域的研究,為現代建筑供應鏈管理提供了新的研究視角。(2)通過演化博弈的方法探究影響建筑供應鏈去中心化管理模式形成的因素。現有的研究僅限于求出演化穩定策略,而本文通過增加補償機制進一步演化至雙方均進行信息共享的唯一穩定策略。

(二)展望

雖然本文在理論方面有所創新,但仍存在一些局限:首先,實現建筑供應鏈去中心化管理不僅需要理論基礎也需要構建融合各參與方信息管理系統的可操作性技術平臺,后續的研究可以根據平臺構建問題展開;其次,演化博弈的展開離不開必要的假設條件,假設條件能否很好的吻合實際還有待進一步檢驗;再者,限于研究條件,參數賦值僅能在一定程度上反映問題,未來深入的研究需要實際案例作為支撐。□