建設項目業主-設計方合作機制演化博弈與系統仿真分析

*基金項目：國家自然科學基金項目（71942006，72162026）。

摘要：在建設項目中，業主與設計方之間的合作是相互適應的動態演化過程。通過適當的約束激勵機制提高設計方的主觀努力水平是提高設計質量的關鍵。在分析建設項目業主和設計方行為選擇關鍵影響因素的基礎上，采用演化博弈方法對雙方合作行為進行仿真分析，構建行為交互影響演化博弈模型，得到雙邊合作行為動態演化規律并提出雙邊合作策略。在此基礎上，構建系統動力學模型對雙方合作機制進行仿真分析，并提出事后結果激勵與事前成本分擔組合策略。

關鍵詞：建設項目；設計方；合作機制；演化博弈；系統仿真；事后結果激勵；事前成本分擔

0" 引言

建設項目具有規模大、投資大、利益相關方多、技術難度大等特點［1］。在建設項目管理過程中，設計環節對項目質量、成本等目標控制具有決定性作用，是建設項目風險控制的關鍵環節［2］。近年來，隨著我國建設項目管理水平不斷提高，設計管理得到各方重視，但在可建造性、經濟性、設計質量等方面仍存在較大改進空間［3］。建設項目設計質量取決于設計方的技術能力、主觀努力水平、設計周期等。從設計管理的角度看，如何通過有效建立基于設計方的約束激勵機制提高設計方的主觀努力水平，是提高設計質量的關鍵。

工程設計是一個智力創造過程，業主方只能通過階段性設計成果評價進行目標控制，這對業主及委托咨詢單位提出了很高的技術要求，而在設計方缺乏主動性的情況下，控制效果往往并不理想。長期以來，我國實施以建安費為基數、按照一定費率取費的設計計費方式，業主與設計方之間形成了相對固定的行為模式。因此，業主與設計方行為模式的改變是一個動態演化過程，需要經過雙方的反復博弈。由此可見，研究業主與設計方合作行為演化規律對于提高建設項目設計管理水平具有重要的現實意義。

針對提高設計單位工作質量問題，王騰飛等［4］針對伙伴關系中設計管理對工程績效的作用機理開展研究，指出伙伴關系可顯著提升設計管理對項目績效的促進作用。唐文哲等［5］針對國際水電工程EPC項目，研究總承包商與設計方合作聯盟作用機理。鄭海龍等［6］針對總承包模式下核電項目設計管理，提出應采用直接參與和監督檢查相結合的管理手段。龍亮等［7］針對EPC項目設計管理問題展開分析，指出EPC項目兩階段設計管理中存在的利益悖論，并提出應對策略。嚴玲等［8］采用ISM方法，研究發包階段工程總承包項目業主設計比例問題，提出不同設計比例下的招標文件編制策略。張亦博等［9］基于海南陵水“五館”一中心項目管理經驗，提出基于集成思維和整合方法的精細化設計管理模式。楊爽［10］針對油氣工程設計管理面臨的巨大挑戰，提出以一體化協同管控機制為基礎的標準化設計管理模式。

以往研究表明，在EPC項目中，承包商與設計方的伙伴關系能夠有效促進設計管理并提升項目績效。現階段，我國仍有大量工程項目采用傳統的DBB管理模式，相關研究更多關注業主對設計方及設計過程的控制。而演化博弈能夠反映多主體行為選擇的動態演化過程［9］，因此，適用于設計方行為演變過程。基于此，本研究采用演化博弈與系統動力學仿真相結合的方法，針對DBB模式下的設計管理問題，研究業主與設計方合作行為演化規律與管理對策，以期為建設項目設計管理提供理論支撐。

1" 業主與設計方合作行為影響因素

在DBB模式下，業主與設計方之間通過設計委托合同建立合作關系。在典型的設計委托合同中，業主通常依賴技術標準或限額設計等手段約束設計方行為，約定設計方必須通過業主及相關主管部門組織的各類評審。然而，建設項目通常具有較高的復雜性，業主方很難為設計成果設立完備的質量檢驗標準。此外，業主不僅需要設計方拿出高質量的設計方案，還需要根據施工現場的變化及時優化設計方案，服務工程建設，因此設計合同不可能完備。設計方對設計圖樣和技術方案承擔直接責任，而業主對設計圖樣和技術計方案具有審查權和控制權，雙方均希望確保設計方案安全可靠，因此，雙方在安全性和可靠性等方面具有共同的目標。但是，在設計圖樣和技術方案的經濟性方面，雙方具有不同的目標導向：業主希望在確保設計方案安全可靠的前提下盡量提高經濟性，充分發揮設計工作在投資控制中的核心作用；對于設計方而言，在設計方案的安全性與經濟性之間尋優需要付出大量的智力成本。在現行設計費計價模式下，設計方缺乏對設計方案精益求精的動力。對于普通的建設項目而言，技術標準與規范是界定業主與設計方行為合法性的重要依據。但是，一些技術問題尚未被現行標準和規范所覆蓋，容易導致雙方圍繞控制權分配問題產生爭議。

在經濟活動中，決定行動者行為選擇的最終因素是經濟利益，包括短期利益和長期利益。而影響雙邊合作行為的因素則十分復雜，這是因為行動者之間的合作行為具有隱蔽性、模糊性、動態性、因果復雜性等特征。基于交易成本的理論視角，結合上述分析可知，影響業主與設計方行為選擇的因素主要包括以下方面：

（1）雙方目標的一致性。當雙方目標不一致甚至存在沖突時，要實現雙方自主合作十分困難。

（2）雙方行為與結果之間因果關系的清晰性。如果雙方行為與雙方獲得的利益之間難以建立因果關系，顯然不利于雙方合作關系的建立。而工程項目的復雜性與模糊性通常會對雙方行為與結果之間的因果關系產生干擾。

（3）雙方行為的可觀測性。在交易活動中，當雙方的行為難以觀測時很容易滋生機會主義行為，而信息的不對稱性、專業知識的不對稱性都會顯著降低雙方行為的可觀測性。

綜上所述，業主與設計方合作行為影響因素主要包括雙方目標的一致性、工程的復雜性及模糊性、信息的不對稱性、專業知識的不對稱性等。

2" 合作關系演化博弈模型

2.1" 模型基本假定

在業主與設計方的合作過程中，業主是委托方，設計方是代理方。設計方具有專業知識且是設計過程的實施方，而業主在專業知識及設計信息兩個方面都處于劣勢。因此，業主方為了保障自身利益，必然要利用設計委托合同設置在設計方案審查、關鍵技術參數確認、設計過程監督與控制等方面的控制權。業主方的控制權不僅可以體現為對設計過程具有影響力，而且可以基于一些可觀測的結果對設計方設置獎懲措施。而面臨較為復雜的工程項目時，業主往往缺乏明確、可觀測的指標，因此，懲罰措施往往難以找到可靠依據，只能依靠激勵措施促進設計方的合作行為。

對于設計方而言，通常在制定雙方合同條款的過程中處于劣勢，但具有信息優勢與專業知識優勢，這也為設計方的機會主義行為提供了便利條件。通常來說，設計方選擇提高工程的安全性而忽略其經濟性以降低其設計成本，這種行為通常會損害業主的利益而有利于設計方自身。當設計方努力優化設計方案時，在工程的安全性與經濟性之間尋求最優解的過程需要耗費更多的設計成本，但設計方案的優化有利于業主方的利益。根據上述分析，提出以下基本假設：

假設1：在設計過程中，業主不放棄控制權，在加強對設計方案審查與控制的同時，可以選擇以一定的方式激發設計方的積極性，如可以改變傳統的按建安費比例計算設計費的方式，將設計費的計算與建設項目的設計水平及投資控制結果相關聯。即業主存在兩種策略，一種是對設計單位采取激勵分享策略，另一種是常規的獨享控制管理策略。

假設2：在建設項目設計過程中，設計方也存在兩種策略，一種是與業主積極合作的策略，在確保設計方案安全可靠的同時對設計方案精益求精，盡量提高設計方案的經濟性和可施工性，為投資控制提供依據；另一種是與業主消極合作，努力確保設計方案安全可靠，不注重設計方案的經濟性，也不投入精力優化設計。

假設3：雙方策略選擇構成4種策略組合：（激勵分享，積極合作）、（激勵分享，消極合作）、（獨享控制，積極合作）和（獨享控制，消極合作）。業主選擇分享策略的概率為m∈［0，1］，則獨享策略概率為1-m；設計方采用積極合作的概率為n∈［0，1］，則采用消極合作的概率為1-n。

假設4：建設項目績效主要由設計質量決定。當設計方采取積極合作策略時，總投資為Ip；當設計方采取消極策略時，總投資為In；設計方積極合作時產生的優化設計總收益Ingt;Ip，ΔI=In-Ip。

假設5：在（激勵分享，積極合作）情境下，業主通過分享合作剩余激勵設計方。由于業主事先并不知道最佳投資控制水平，雙方通過合同約定考核基數Ib作為參考基準。若設計方積極優化方案，則總投資控制為Ip，業主效用為ΔI-α（Ib-Ip）（績效獎懲系數為0lt;αlt;1），設計方效用為α（Ib-Ip）-Cd（Cd為設計方的努力成本）。在（分享，消極合作）情境下，業主分享合作剩余，而設計方消極合作，此時投資控制水平為In，業主效用為-α（Ib-In），設計方效用為α（Ib-In）+βΔI（ β為設計方的尋租收益率）。在（獨享控制，積極合作）情境下，業主不分享合作剩余，設計方積極配合業主優化設計，業主效用為ΔI，承包商效用為-Cd。在（獨享控制，消極合作）情境下，業主不分享合作剩余，設計方不優化設計，此時業主效用為0，設計方效用為βΔI。

2.2" 演化博弈模型構建

基于上述假設和分析，構建業主和設計方博弈支付矩陣，見表1。

ΔI-α（Ib-Ip）

α（Ib-Ip）-Cd

ΔI-Cd

消極合作（1-n）

-α（Ib-In）α（Ib-In）+βΔI

0βΔI

（1）計算業主平均收益。業主采用激勵分享策略時的收益計算公式如下

Uo1=n［ΔI-α（Ib-Ip）］-α（1-n）（Ib-In）

=n（In－Ip）－α（Ib－In）

業主采用獨享控制策略時的收益計算公式如下

Uo2=n（In－Ip）

業主的平均收益計算公式如下

Uo=mUo1+（1-m）Uo2

（2）設計方的平均收益計算。設計方采用積極合作策略時的收益計算公式如下

Ud1=m［α（Ib-Ip）-Cd］-（1-m）Cd

=mα（Ib-Ip）-Cd

設計方采用消極合作策略時的收益計算公式如下

Ud2=m［α（Ib-In）+βΔI］+（1-m）βΔI

=mα（Ib-In）+β（In-Ip）

設計方的平均收益計算公式如下

Ud=nUd1+（1-n）Ud2

3" 業主與設計方行為選擇演化路徑分析

3.1" 業主行為演化路徑分析

根據Malthusian動態方程原理，得到業主方行為演化的復制動態方程，即

fo（m）=dmdt=m×（uo1-Uo）

=m（1-m）（Uo1-Uo2）

=－αm（1－m）（Ib－In）

f′o（m）=－α（1－2m）（Ib－In）

令fo（m）=0，

求出m=0，m=1兩個穩定狀態。繪制業主行為策略動態相位圖，如圖1所示。

（1）當Ibgt;In時，總有f′o（0）lt;0，如圖1a）所示，所以m*=0是業主的穩定策略，即只要設定的考核目標高于設計方消極合作時的投資控制水平，業主會逐漸向獨享控制策略轉移。

（2）Iblt;In，總有f′o（1）lt;0，如圖1b）所示，所以m*=1是業主的穩定策略，即當考核目標低于設計方消極合作的投資控制水平加上其合作時投資差額之和時，業主會逐漸向激勵分享策略轉移。

3.2" 設計方行為演化路徑分析

同理，得到設計方合作行為演化的復制動態方程表達式，如下

fc（n）=dndt=n×（u11-U1）

=n（1-n）（Ud1-Ud2）

=n（1-n）［（mα-β）（In-Ip）-Cd］

f′c（n）=（1-2n）［（mα-β）（In-Ip）-Cd］

求出n=0，n=1，m*=1αCdIn-Ip+β。繪制設計方行為策略動態演化圖，如圖2所示。

（1）當αlt;β+CdIn-Ip時，總有f′o（0）lt;0，如圖2a）所示，所以n*=0是設計方的穩定策略，即當業主的分享比率低于設計方尋租獲益率與投入產出比之和時，設計方會向消極合作策略轉移。

（2）當αgt;β+CdIn-Ip時，總有f′o（1）lt;0時，如圖2b）所示，所以n*=1是設計方的穩定策略，即當業主分享比率大于設計方尋租獲益率與投入產出比之和時，設計方會向積極合作策略轉移。

3.3" 雙方行為策略系統演化分析

基于上述計算結果，建立系統雅克比矩陣，求得各均衡點的detJ和trJ，結果見表2。

由表2計算結果得到各均衡點的局部穩定性，見表3。

由表3可知，當業主與設計方商定的考核基準目標較低，且基準投資控制目標比設計方消極合作時的投資控制水平高時，業主沒有動機對設計方進行激勵，雙方行為最終會收斂于（獨享控制，消極合作）。當雙方商定的基準投資控制目標低于設計方消極合作的投資控制水平，且業主設定的考核獎懲系數小于設計方積極合作的投入產出比與尋租收益率之和時，業主愿意對設計方進行激勵，但設計方缺乏積極合作的動機，雙方行為收斂于（激勵分享，消極合作）。當雙方商定的基準投資控制目標比低于設計方消極合作的投資控制水平，且業主獎懲系數大于設計方積極合作的投入產出比與尋租收益率之和時，業主愿意對設計方進行激勵，設計方也愿意積極合作，雙方行為最終會收斂于（激勵分享，積極合作）。

4" 結果分析

上述演化博弈分析結果表明，業主在雙方合作行為演化過程中發揮了主動作用，可以通過合理控制設計委托合同設定的考核基準目標和考核獎懲系數影響雙方合作行為演化方向。而設計合同基準考核目標的設定與業主的經驗和能力之間具有密切關系。當業主具備較為豐富的工程設計管理經驗及知識時，有助于其設定合理的基準考核目標。同樣，業主需要綜合設計單位在不同努力水平之下的投入差及其尋租收益率設定合理的考核獎懲系數。如果在業主內部缺乏具有設計經驗的管理人員，通常很難獲得這類信息，這種信息差制約了業主設計管理能力的提升，因此，業主需要引進具有設計工作經驗的管理人員彌補這種信息差。

此外，建設項目的復雜性與模糊性程度越高，業主在設計管理過程中面臨的困難越大。特別是對于具有高度復雜性與模糊性的建設項目而言，業主與設計方雙方事先都難以準確把握合理的基準考核目標。同時，設計方不同努力水平下的投入量、業主的考核獎懲系數等參數都具有高度不確定性。在高度不確定的環境下，依靠契約往往難以有效規制雙方的合作行為 ［11］，而雙方的長期合作關系及信任能夠對契約治理形成有效補充，實現對雙方合作行為的有效規制 ［12］。

5" 結語

本文構建了建設項目業主與設計方合作行為演化博弈模型，分析了影響雙方合作的關鍵因素，對雙方合作行為演化路徑及行為策略組合的局部穩定性進行了博弈分析，并采用系統動力學對雙方合作機制進行仿真，主要結論如下：

（1）通過合理設定設計方考核目標并約定適當的激勵強度，業主與設計方完全能夠達成分享激勵與積極合作的穩定均衡狀態。

（2）影響設計方行為策略選擇的主要因素是設計方的機會成本，設計方的機會成本主要由積極優化設計的投入產出比和消極合作的尋租機會成本所決定。當業主采用事后激勵措施時，需要付出較高的激勵成本才能引導設計方積極合作行為的快速演化；當業主采取事前分擔設計方積極配合成本策略時，通過較低的事后激勵成本就可以達到合作效果。

（3）當建設項目具有高度的復雜性與模糊性時，僅依靠業主與設計方的契約難以對雙方合作行為形成有效制約，有必要建立長期合作關系、信任等其他機制推動雙方形成穩定的合作關系。

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PMT

收稿日期：2023-10-16

作者簡介：

常凱（1990—），男，助理研究員，研究方向：隧道工程、建設管理。

謝洪濤（通信作者）（1974—），男，博士，教授，研究方向：工程管理、創新管理。