預制構件質量監管的演化博弈與仿真

王志強，徐洋洋

(1.青島理工大學 管理工程學院，山東 青島 266520；2.智慧城市建設管理研究中心(新型智庫)，山東 青島 266520)

隨著中國人口紅利的逐漸消失，施工企業已經出現“用工荒”問題，同時傳統現場施工方式存在環境污染、資源浪費等問題[1]。為此，2016年中共中央發布的《中共中央 國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》和國務院辦公廳發布的《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》相繼指出，要大力推廣裝配式建筑。全國各地開始不斷出臺激勵政策，裝配式建筑占新建建筑的比例開始逐步上升[2]。與此同時，預制構件生產企業數量在全國范圍內不斷增多，據初步估計，國內的預制構件生產企業已有100多家。但在構件的生產制作過程中，生產企業的質量管理意識缺失以及政府監管部門監管不力，導致構件在生產制作過程中的質量無法保證，預制構件質量問題頻發，如構件尺寸偏差、觀感體驗差、預埋件偏差、平整度等。作為裝配式建筑的基本組成部分，如果預制構件的質量無法保證，那么裝配式建筑的整體質量和安全也就無從談起[3-4]。

針對預制構件質量管理方面的研究，曹新穎等通過實地調研，指出當前在構件質量管理方面存在的問題，并提出將BIM和RFID技術應用到構件生產過程中，以此來提高構件追蹤管理效率和信息交流準確性[5]；劉杏紅等基于全面質量管理的“PDCA循環理念”，結合BIM技術，建立包括事前指導、事中控制、事后反饋的裝配式建筑質量管理系統[6]；瞿富強等對預制構件在設計生產、施工維護等過程中的質量風險因素進行分類和闡述，建立質量風險評價模型，并根據采集的13家江蘇省構件生產企業的數據，進行質量風險評價[7]；劉敬愛基于預制構件生產企業視角，對預制構件在生產過程中不同階段的質量風險因素進行識別，并根據識別出的主要風險因素，按照不同階段，提出相對應的防范風險的針對性措施[8]。

針對政府監管部門在產品質量監管方面的研究，朱立龍等以政府監管部門和生產企業為參與者，建立質量監管的靜態博弈模型，并通過對模型中不同類型納什均衡的分析，揭示出博弈雙方在產品質量監管博弈的運行規律，并對政府如何有效監督和生產企業如何提升產品質量提出針對性建議[9]；趙熒梅等以企業、經銷商、政府為參與者，建立產品質量監管的不完全信息靜態博弈模型，經過對模型的分析研究，找出影響質量監管的主要因素，得出博弈各方策略選擇與各自監管成本及對方監管力度有關的結論[10]；于濤等基于有限理性條件下，以政府監管部門和第三方監測機構為參與者，構建雙方參與的演化博弈模型，并對模型進行MATLAB仿真，找出影響雙方質量監管行為的關鍵因素，提出了降低監管成本、加大懲罰力度和建立補貼機制等措施[11]。

文中主要有以下兩點不同于以前的研究：

1)以前的研究者主要集中在構件生產企業如何進行質量管理和政府監管部門如何進行質量監管，得出的結論只是針對某一方面；且構建的博弈模型多為靜態博弈模型，這種博弈模型的前提和假設跟現實情況具有很大不一致。文中基于有限理性條件下，建立構件生產企業和政府監管部門為參與者的演化博弈模型，把監管部門和構件生產企業的行為選擇過程當作一個漸進學習的動態調整過程，更符合現實情況，得出的結論對監管部門和企業來說更加切合實際。

2)通過變化政府監管成本b1、構件生產企業建立質量管理體系成本a1、未進行質量管理的罰款額a4等參數，運用Vensim對博弈模型進行仿真分析，更加直觀地反映出質量監管過程的演化趨勢，并根據影響雙方質量管理行為的關鍵因素，提出針對性建議。

1 基本假設與模型構建

1.1 基本假設

對政府監管部門和預制構件生產企業的損益參數進行如表1所示的設定和解釋。

1.2 模型構建

根據以上假設，建立雙方支付矩陣，如表2所示。

表1 博弈雙方損益參數值設定及解釋

表2 博弈雙方支付矩陣

根據復制動態公式，分別建立質量監管部門和預制構件生產企業的復制動態方程，如式(1)、式(2)所示。

x(1-x)[a4+b2+b3-b1-y(a4+b3)],

(1)

y(1-y)[a2-a1+xa4].

(2)

根據式(1)和式(2)可得二維動力系統方程

(3)

2 政府部門與預制構件生產企業質量監管的演化博弈分析

根據式(1)、式(2)可得政府監督部門和預制構件生產企業的博弈均衡點為(0，0)、(1，1)、(0，1)、(1，0)、(α，β)。其中，α=(a1-a2)/a4，β=(a4+b2-b1+b3)/(a4+b3)。下面利用雅克比(Jacobi)矩陣對式(3)均衡點進行穩定性分析[12-13]。對式(3)求雅可比矩陣J，可表示為

如果同時滿足以下兩個條件,則復制動態方程的均衡點就是演化穩定策略(ESS)[14]。

1)trJ=a11+a22(跡條件) 。

因此，可得5個局部均衡點處a11，a12，a21，a22具體取值,如表3所示。

由表3可知，(α,β)一定不是ESS，因為有a11+a22=0，不符合跡條件。系統的ESS必須是同時符合跡條件和行列式條件的均衡點[14]。因此，只需考慮剩余4個均衡點的情況即可。下面利用系統動力學方法(SD)仿真不同參數條件下，均衡點(0，0)，(0，1)，(1，0)，(1，1)的穩定狀態。

表3 均衡點a11，a12，a21，a22取值

3 演化仿真研究

借助系統動力學模型(SD模型)，可以更好地分析博弈過程的均衡點及其穩定性[15]。通過改變外部環境的信息，模擬現實情況下與質量監管有關的費用要素的改變，預測各方的行為變化。

3.1 SD模型的建立與描述

根據所構建的二維動力系統方程，借助Vensim PLE 7.2a建立預制構件質量監管SD模型，如圖1所示。

該SD模型中有2個狀態變量，分別為政府監管(1Y)和企業建立質量管理體系(2Y)；2個速率變量，分別為政府監管速率和企業建立速率；7個外部變量，分別與表2中規定的損益參數一一對應。

3.2 演化仿真研究

系統動力學仿真是以時間為變量進行仿真分析的，模型模擬前需確定時間范圍，根據精度需要，對各參數作如下設置：INITIAL TIME = 0，FINAL TIME = 50，TIMESTEP = 0.007 812 5，Units for Time 為Month。根據現階段預制構件質量監管狀況，令SD模型中政府監管概率x=0.3，預制構件生產企業建立質量管理體系概率y=0.3，外部變量根據上文分別進行參數設置。

情形1：當b2

情形2：當b2+b3

圖1 預制構件質量監管SD模型

圖2 演化博弈仿真結果

情形3：當b2

圖3 穩定點(0，0)的演化仿真結果

圖4 穩定點(0，1)演化仿真結果

情形4：當b2

圖5 穩定點(1，0)演化仿真結果

情形5：當b1

圖6 穩定點(1，1)演化仿真結果

4 結束語

基于有限理性條件，構建以政府監管部門和預制構件生產企業為參與者的構件質量監管博弈模型，并運用SD對模型進行仿真分析，得出政府監管成本b1、上級懲罰額度b2、企業進行質量管理的成本a1、企業進行質量管理的收益a2以及企業未進行質量管理的罰款額度a4是影響雙方演化博弈行為的關鍵因素。

經過對上述關鍵因素分析可知，對于政府監管部門而言，政府監管成本b1和監管失職時繳納的罰款額度b2是兩個關鍵變量，將直接對政府監管部門是否進行監管產生決定性的影響。現實中，政府監管部門可以通過建立企業質量信用等級制度，根據構件生產企業的質量績效對企業類型進行綜合評判，對遵守相關法律、法規和行業質量標準的企業，可以給予政策支持或經濟獎勵，對違反有關法律法規、質量抽查不合格或造成嚴重質量安全問題的企業，及時降低企業信用等級并進行處罰，必要時可吊銷其生產資質。同時，針對政府監管部門失職行為，上級部門要增加懲罰額度，并建立有效的績效評估體系和完善的責任追究制度，避免監管部門玩忽職守，提升政府監管部門的監管積極性。

對于構件生產企業而言，其行為主要受其自身建立質量管理體系的成本a1、建立質量管理體系的收益a2以及未建立質量管理體系時繳納的罰款額a4影響。企業可以通過建立質量管理信息系統(QMIS)來降低質量管理的成本。對于未建立質量管理體系的構件生產企業，政府監管部門要加大懲罰力度，提高罰款額度，結合企業質量信用等級制度降低違規企業的質量等級，限制其生產規模，并利用網絡和媒體來揭露違規企業，并建立構件生產企業激勵機制，對認真施行質量管理行為的構件生產企業，給予一定的政策補貼，增加企業的收益和社會認可度，從而不斷提高企業質量管理的積極性。