基于建筑信息模型的協同建設項目多層次多階段利益分配機制
——設計采購施工模式情景下

豐景春，王 婷，王龍寶

（1.河海大學商學院；2.河海大學項目管理研究所；3.河海大學國際河流研究中心，江蘇南京 211100）

近年來，我國建筑行業成長速度放緩，總產值增速下滑，勞動生產率處于負增長狀態，為此，迫切需要采用先進的技術手段與管理模式來扭轉現狀。作為當前建筑業先進的互補型理念，建筑信息建模（building information modeling，BIM）技術與設計采購施工（engineering procurement construction，EPC）模式正逐步滲透到建筑業全行業，在很大程度上扭轉了當前我國建筑業粗放式的發展狀態［1］。其中，BIM 技術能夠為EPC 模式的推行提供信息化的協作支撐平臺，而EPC 模式能夠為BIM 技術應用組建集成化的項目實施團隊。從兩者之間相輔相成的關系可以看出，BIM 技術與EPC 模式為實現參建各方的協同合作提供了技術與管理支撐［2］。BIM 技術層面與EPC 管理模式層面的協同合作帶來制度層面的利益分配問題，對于在各參建單位高度協作下實施的建設項目（以下簡稱“協同建設項目”）而言，各參建單位參與協同建設項目的直接動力來源于對利益的追求，因此，在EPC 模式下探討如何最大限度地激勵各參建單位協同高效地完成建設項目的利益分配方式已成為亟待解決的問題。

1 文獻綜述

從中國知網（CNKI）數據庫檢索結果中發現，探討建設項目在EPC 模式與BIM 應用雙重背景下的利益分配機制的研究，目前僅有陳旭東［3］探討了基于工程總承包模式下的動態BIM 聯盟組建及利益分配問題，該研究將所分配利益分為了無形利益與有形利益兩大類，但在利益分配方案設置與影響因素選取方面并未突顯出BIM 技術的引入所引發的變化；但專門研究在EPC 模式或BIM 應用單一背景下的利益分配機制的國內學者較多，如劉仁輝等［4］采用委托代理理論在業主與總承包商之間構建了利益分配模型，并在分析影響代理成本相關因素的基礎上為業主謀取了更多的利益；呂俊娜等［5］在引入分包商公平關切行為的基礎上構建了總承包商與各分包商之間的利益分配模型，得出了在公平前提下的雙方最佳分配比例與最優努力水平；許杰峰等［6］探討了基于BIM 的建筑供應鏈合作利益分配原則、模型和方法，認為只有利益分配是公平合理的，供應鏈各節點企業才能形成真正的基于BIM 的合作伙伴關系。上述針對EPC 模式或BIM 應用單一背景下的利益分配研究，多數集中于采用Shapely 值法或委托代理理論，表明該方法在解決關于分配問題上的科學性與合理性，但這些研究所構建的利益分配模型未將業主、總承包商與各分包商同時納入利益分配模型中進行綜合衡量，并且均將利益分配視為了一種一次性的靜態行為，忽略了隨著項目的進展，各參建單位的努力程度與利益需求可能發生變動的情況。因此，本研究在分析總結上述文獻的基礎上，將業主、總承包商及各分包商共同納入利益分配模型中，構建基于三方協作的多階段利益分配模型。

國外學者關于EPC 模式或BIM 應用背景下的利益分配機制的研究較少，對具有一般性質的供應鏈節點企業或聯盟企業的利益分配研究較多，如Parrod 等［7］指出在對供應鏈各節點企業進行利益分配的過程中，必須保證使各方對彼此間的利益分配均滿意，才能最大限度地發揮利益分配對項目績效的激勵作用；Llaria 等［8］通過分析合作企業間的契約設計，從中找出了影響合作利益分配的主要因素，并在此基礎上重新構建了合作博弈的利益分配模型；Gerard 等［9］提出了能夠實現供應鏈整體利益最大化的收益共享合同，該合同通過在利益分配各環節引入分配系數，進而達到協調供應鏈上各成員的風險分擔與收益分配。從國外學者對利益分配的研究成果來看，其采用的方法大多仍是以博弈論思想為研究基礎，輔之以其他必要的利益分配影響因素來對利益分配結果進行調整，因此，上述研究雖然沒有直接針對本研究的對象進行利益分配的探討，但其提出的建模方法、模型影響因素及模型調整思路均對本研究帶來了重要的啟發意義。

2 相關理論分析

EPC 模式與BIM 技術的深度融合能夠有效促使項目各參建單位由各自為政的孤立式發展向高度協作的一體化方向發展轉變。在EPC 模式下，由業主同工程總承包商直接簽訂合同，總承包商按照合同約定對項目全壽命周期實行全過程或若干階段的承包，并可將承包工程中的非核心工程發包給具有相應資質等級的分包單位，由此形成了業主與總承包商之間、總承包商與各分包商之間兩層次的監督與被監督關系［10］。其中，第一層次的利益分配應該是在業主與以總承包商為代表的各參建單位之間進行的；而第二層次利益分配則是在總承包商與各分包商之間進行。

在理清各層次所涉及的利益分配主體后，還需對協同建設項目各層次利益分配主體之間的關系進行分析，進而明確所應采取的利益分配方式。就第一層次利益分配而言，業主并不直接參與到項目建設過程中的BIM 使用，但作為項目建造的資金支持者與BIM 應用的最大受益者，能夠對以總承包商為代表的各參建單位的BIM 應用起到明顯的激勵作用，而以總承包商為代表的各參建單位作為基于BIM 的項目建設的直接參建者，則是在業主的監督下按照業主的意愿開展實質性的建造活動，因此，業主與以總承包商為代表的各參建單位之間形成了典型的委托代理關系，業主為推動BIM 應用的委托方，以總承包商為代表的各參建單位為執行BIM 應用的代理方；就第二層次利益分配而言，所涉及的分配主體為總承包商與各分包商，二者均為項目建設的直接參與者與BIM 使用者，其中雖然總承包商還需擔任對各分包商進行監督與管理的職責，但與各分包商之間不是完全意義上的委托代理關系，更多的是一種合作伙伴關系。

在明確各層次所涉及的利益分配主體及主體間的關系后，還需對協同建設項目各層次的利益分配方式進行分析。就第一層次利益分配方式而言，在EPC 模式下，業主不應過于嚴格地監督與控制以總承包商為代表的各參建單位的BIM 應用行為，因此，可將第一層次的利益分配方式視為在業主與以總承包商為代表的各參建單位之間信息不對稱情形下的靜態行為，即業主只需在與總承包商的合同簽訂階段擬定好利益分配方式即可；就第二層次利益分配方式而言，在EPC 模式與BIM 應用的雙重背景下，總承包商與各分包商能夠實現對項目全壽命周期的協同建設，實現實時的共享建設信息并準確地評估建設效果，這種在各參建方之間信息對稱情形下的建設過程能夠實現利益分配的階段化，即第二層次的利益分配方式可依據總承包商與各分包商在不同階段的行為表現進行多次的利益分配。

3 協同建設項目第一層次利益分配

3.1 單階段靜態模型的假設與構建

在構建上述模型的基礎上，利用逆向歸納法可分別求取參建單位的最佳BIM 應用行為、最優利益分配系數及期望總產出收益，計算方法分別如式（3）（4）（5）：

3.2 單階段靜態模型的結果分析

4 協同建設項目第二層次利益分配

4.1 多階段動態模型的構建原理

在第一層次利益分配完成的基礎上，開展第二層次利益分配。假設以總承包商為代表的各參建單位所得利益為，此時，第二層次的利益分配旨在如何實現在各參建單位之間高效合理分配，確保項目建設目標最終實現。依據項目全壽命周期的特點，可將協同建設項目劃分為3 個階段：準備階段、實施階段與竣工階段。

（1）項目準備階段。主要工作包括對項目進行基于BIM 的初步設計、技術設計以及施工圖設計和簽訂承發包合同等。在此過程中，可逐漸明晰總承包商與各分包商所分別承擔的基于BIM 的項目建設任務，而根據建設任務可測算出各參建單位對BIM應用的價值創造度與風險承擔度。因此，項目準備階段可依據各參建單位基于BIM 的價值創造度與風險承擔度進行利益分配的初步確定與調整。

（2）項目實施階段。主要任務為將構建BIM模型轉變為工程實體。在此過程中，各參建單位需通過彼此間高頻率的互動來完成基于BIM 的協同建設任務，這就要求參建單位需具備一定的BIM 協調能力；同時，在基于BIM 的協同建設過程中，經常會出現某一參建單位未按照合同約定配合其他參建單位的BIM 協調工作，進而對其他參建單位BIM 任務的實施造成不利影響［11］。因此，項目實施階段可依據各參建單位基于BIM 的協調能力度與合作滿意度進行利益分配的協商調整。

（3）項目竣工階段。主要任務為全面考核項目的BIM 應用成果。BIM 技術的應用能夠實時、準確、并完整地記錄各參建單位在項目建設中的BIM 應用貢獻度，使得依據參建單位的BIM 應用貢獻度進行最終利益分配調整成為可能［12］。BIM 應用貢獻度可從基于BIM 的投入與產出兩個角度進行衡量，為此，本研究選取基于BIM 的投入產出有效度即貢獻有效度對利益分配進行最終調整。

基于上述的階段性分析，可構建如圖1 所示的多階段動態利益分配模式圖。

圖1 協同建設項目多階段動態利益分配模式

4.2 多階段動態模型的構建方法

4.2.1 基于重要程度的利益分配初步調整

基于重要程度的利益分配初步調整發生在項目準備階段，衡量該階段重要程度的指標為價值創造度與風險承擔度，為此，可構建基于該兩項指標的利益分配初步調整模型。

（2）風險承擔度系數的確定。如表1 所示為風險承擔度所對應的一級與二級指標，這些指標均屬于定性指標，很難用確切的數值來衡量。為此，本研究采用梯形模糊數層次分析法（trapezium fuzzy analytic hierarchy process，TF-AHP），即采用基于梯形模糊數的判斷標度構造判斷矩陣，能夠更加準確、客觀地反映指標間的相對重要性［14］。

表1 協同建設項目風險承擔度評價指標體系

具體步驟如下：

第一，采用基于梯形模糊數的判斷標度法，由BIM 領域專家對同屬于上一級每個指標的同級指標進行兩兩比較，構建模糊判斷矩陣，進而可得各級指標針對上一級指標的權重值。

第二，計算模糊判斷矩陣中每個梯形模糊數的重心，并將梯形模糊判斷矩陣通過求解重心轉化為普通判斷矩陣，進而在此基礎上采用文獻［15］中的方法做一致性檢驗；在構造模糊判斷矩陣并通過一致性檢驗的基礎上，結合模糊判斷矩陣即可求解各指標的模糊權重。

第三，確定風險性指標的評價等級Y=(很低、較低、一般、較高、很高)與評價等級的標準隸屬度V=（0.1,0.3,0.5,0.7,0.9），進而在此基礎上為各參建單位的風險承擔情況進行打分。由于總承包商在第二層次利益分配中既擔任監督者的角色又擔任直接參與者的角色，為此，其與業主共同進行風險承擔情況的評估工作。其中，業主行使對總承包商的程度的利益分配系數，計算方法為：

4.2.2 基于合作程度的利益分配協商調整

由上述分析可知，基于合作程度的利益分配協商調整發生在項目實施階段，衡量該階段合作程度的指標為協調能力度與合作滿意度，為此，可構建基于該兩項指標的利益分配協商調整模型。

（1）協調能力度系數的確定。在基于BIM 的協同建設項目中，各參建單位的BIM 協調能力可通過其與其他參建單位之間基于BIM 的信息交換頻率來衡量，而社會網絡分析作為探究各成員在網絡中的相對重要性方法，可用來衡量各參建單位基于BIM的協調能力，為此，本研究將協同建設項目視為一個網絡，各參建單位抽象為網絡節點，單位間基于BIM 的信息交換頻率抽象為節點間的連線，進而構建各參建單位間基于BIM 的信息交換關系網絡。在社會網絡分析中，網絡中心度中的點度中心性能夠有效反映節點在網絡中相對重要性程度，為此，借鑒點度中心性的計算方法求解各參建單位在信息交換網絡中的BIM 協調能力，并通過將BIM 協調能力進行歸一化處理，得到各參建單位承擔的基于BIM 的協調能力度系數。計算方法分別如下：

4.2.3 基于貢獻有效度的利益分配最終調整

由上述分析可知，基于貢獻有效度的利益分配最終調整發生在項目竣工階段，衡量該階段貢獻有效度的指標為項目準備階段與實施階段的投入指標以及竣工階段的產出指標。數據包絡分析法（date envelopment analysis，DEA）常用于對多指標投入與多指標產出的經濟系統的效率有效性進行評價，而許多實證研究，如Charnes 等［22］的研究表明，一個經濟系統的效率有效度與其貢獻有效度呈顯著的正相關關系，甚至在某種程度可以相互替代使用，為此，本研究利用DEA 的思想與方法對各參建單位基于BIM 的投入指標與產出指標進行效率分析，進而在此基礎上評價各參建單位的貢獻有效度并進行利益分配的最終調整。

表2 為基于貢獻有效度的投入產出指標評價體系，是筆者通過在Web of Science、CNKI 等數據庫中輸入“BIM”“效益評價”“投入產出指標”等關鍵詞檢索而得。在對表2 中各項投入與產出指標進行量化后，便可利用DEA 方法中的CCR 模型或BCC 模型進行效率測度。考慮到工程建設活動具有規模報酬可變的特征，為此，采用基于規模報酬可變的BCC 模型評價各參建單位在協同建設項目中的貢獻有效度（），進而可求得各參建單位基于BIM 的貢獻有效度系數，即，由此可最終求取各參建單位基于貢獻有效度的利益分配值，計算方法為：

表2 基于貢獻有效度的協同建設項目投入產出指標評價體系

同時，考慮到各參建單位基于BIM 的投入產出指標除受到建設項目本身影響外，還受到自身所處的企業環境因素的影響，為此，筆者采用問卷調查的方式走訪了已具備一定BIM 成熟度水平的16 家建設工程企業。為了使得調查結果更具客觀性與真實性，問卷的設計僅以一道完全開放的主觀題形式呈現，即“您認為企業哪些基于BIM 的環境因素會嚴重影響到企業在參與項目建設過程中的BIM 能力表現？”。通過對問卷的整理與分析，歸納出了如表3 所示的5 個最具影響力的基于BIM 的企業環境影響因素；在此基礎上，邀請參與協同建設項目的各參建單位負責人就這5 個影響因素進行評分，評分規則如表3 所示。

表3 基于BIM 的企業環境影響因素及評分規則

5 模型應用實例分析

5.1 案例背景

5.2 基于重要程度的利益分配初步調整

5.2.1 基于價值創造度的利益分配基數確定

根據Shapely 值法，可計算出總承包商與各分包商在基于BIM 的協同建設項目中所分配到的收益。如表4 所示為總承包商利益分配基數的求解過程，最終求取結果為；同理可計算出各分包商的利益分配結果。由此，可得出各參建單位的利益分配策略為：=（9.00,2.33,5.33,4.33）。

表4 案例協同建設項目總承包商的利益分配結果

5.2.2 風險承擔度系數確定

5.3 基于合作程度的利益分配協商調整

5.3.1 協調能力度系數確定

圖2 案例協同建設項目參建單位間基于BIM 的信息交換關系網絡

5.3.2 合作滿意度系數確定

邀請各參建單位主要負責人依據項目準備階段的初始利益分配方案，從基于BIM 的合作滿意度出發，給出面向自身所在單位與其他3 家參建單位在內的新的利益分配方案，分別為：Q1=（0.53,0.12,0.23,0.12），Q2=（0.47,0.15,0.28,0.10)，Q3=（0.50,0.10,0.20,0.20），Q4=（0.45,0.18,0.22,0.15）；在此基礎上，可得最優利益分配方案為Q+=（0.53,0.18,0.28,0.20），最低利益分配方案為Q-=（0.45,0.10,0.20,0.10）。

5.4 基于貢獻有效度的利益分配最終調整

由上述分析可知，獲取各參建單位基于BIM 的投入產出數據的理想途徑為查詢其BIM 技術實施方案與基于BIM 模型的數據存儲系統，但現實中，由于BIM 技術的應用還未成熟、尚處于探索階段，介于此，本研究采用人工填寫的方法，將基于BIM的投入產出數據由項目經理與各相關單位主要負責人共同填寫完成。在獲取相關數據的基礎上，采用DEAP2.1 軟件對各參建單位基于BIM 的投入產出效率值進行測度，結果為：綜合效率=（0.895,0.822,0.698,1.000），純技術效率=（1.000,1.000,0.720,1.000），規模效率=（0.895,0.822,0.970,1.000）。其中，因綜合效率由純技術效率與規模效率相乘而得，能夠從多個方面對決策單元進行綜合性的效率評估，為此，選取綜合效率值作為各參建單位基于BIM 的貢獻有效度，將其進行歸一化處理，可得各參建單位基于BIM 的貢獻有效度系數，即=（0.262,0.241,0.204,0.293），對應的基于貢獻有效度的利益分配最終調整值為=（11.45,2.18,3.99,3.38）。

表5 為企業環境因素的Tobit 回歸結果，可以看出除BIM 應用規模e4不顯著外，其他4 個影響因素均達顯著性水平。其中，BIM 專職人員的素質e1與基于BIM 的制度與流程的完善程度e3在1%的檢驗水平下與基于BIM 的貢獻有效度顯著正相關，高層領導者對BIM 應用的重視度e2與政府對BIM 應用的支持力度e5在5%的檢驗水平下與基于BIM 的貢獻有效度顯著正相關。

表5 案例協同建設項目參與企業環境因素的Tobit 回歸結果

6 結論與對策建議

本研究探討了EPC 模式下基于BIM 的協同建設項目的利益分配問題，依據EPC 模式下的二元管理制度提出了基于宏觀層面的兩層次利益分配機制，依據BIM 在項目全壽命周期的應用特點提出了基于微觀層面的三階段利益分配機制。主要研究結論如下：

（1）在第一層次利益分配中，以委托代理理論為基礎構建的單階段靜態利益分配模型能夠有效保證在業主與總承包商之間信息不對稱情形下實現基于BIM 的最優利益分配。該層次所構建的單階段靜態利益分配模型使得利益分配僅發生在業主與總承包商的合同簽訂階段，即通過事先約定分配比例的方式確定雙方在項目竣工后的所得收益，而利益分配基數由業主對BIM 應用的支持力度和以總承包商為代表的各參建單位基于BIM 的努力程度與合作程度共同決定，由此充分體現了高付出獲得高收益、高收益給予高分配的效率與公平兼顧的分配原則，避免了因總承包商的道德風險行為給業主帶來的損失。

（2）在第二層次利益分配中，以重要程度為依據在項目準備階段構建的利益分配初步調整模型充分考慮了各參建單位基于BIM 的價值創造度與風險承擔度，以合作程度為依據在項目實施階段構建的利益分配協商調整模型充分考慮了各參建單位基于BIM 的協調能力度與合作滿意度，以貢獻有效度為依據在項目竣工階段構建的利益分配最終調整模型充分考慮了各參建單位基于BIM 的投入產出度。這種在多階段視角下依據多項利益分配指標進行的動態利益分配不僅保證了利益分配的有效性與合理性，同時對于維持和鞏固各參建單位間基于BIM 的協同合作關系發揮著舉足輕重的作用。

針對EPC 模式下基于BIM 的協同建設項目的利益分配問題，提出以下對策建議：

（1）面對運用新技術與新方法的大中型復雜工程項目，業主與總承包商之間應從委托代理關系的視角簽訂“固定總價+項目優化獎勵”合同，方可實現項目總體收益的最優與利益分配的最優；總承包商與各分包商之間應從合作伙伴關系的視角制定柔性的利益分配制度，采用多階段多角度的方式進行利益分配的再調整，避免采取“一刀切”的有違科學性與合理性的剛性利益分配行為。

（2）為提高BIM 應用對項目的貢獻有效度，從國家層面來講，應對采納BIM 技術的項目建設活動給予適當的財政補貼或減免稅收等優惠政策，同時應進一步完善并規范基于BIM 的資質認證考試制度，為建筑信息化技術的發展選拔出合格的專業技能人才；從企業層面來講，高層領導者應重視本企業基于BIM 的制度與流程的完善程度，加大對基于BIM 的流程再造成本的投入力度，從技術、流程與制度層面全面提升企業的BIM 應用能力成熟度。