石峰,吴江宁

(长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙 410004)



DB模式中联合体各方对设计方案更改的行为分析

石峰,吴江宁

(长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙 410004)

摘要:设计施工总承包(DB)模式在目前建筑市场发展还不太成熟,很多DB模式的总承包商由设计单位和施工单位组成的联合体来承担,但由于各个成员对利益诉求的不同,导致对设计方案优化数量存在着博弈空间。文中通过构建Stackelberg博弈模型,分析联合体内部各成员面对设计方案更改所作出的决策,分析认为双方在该过程中彼此信任和相互沟通程度、各方综合能力、利益和风险分配比例等都会直接影响双方博弈行为。

关键词:工程管理;公路;设计施工总承包(DB);Stackelberg博弈;设计变更

与传统模式相比,设计施工总承包(DB)模式可很大程度降低业主方风险,在降低工程成本、缩短工期、保证质量上也有很大优势。中国对建筑市场实行资质准入制度,现阶段同时兼具设计和施工资质能力的工程总承包企业相当少,国内工程企业在参与设计施工总承包项目投标时,往往由一家企业牵头,设计、施工等工程企业组成联合体,以联合体名义共同参与DB项目投标,之后由联合体共同实施该DB项目,以适应市场需求。联合体成员的内部管理成为DB模式下的难点和重点,尤其是双方在设计变更过程中的联动机制与利益协调成为DB模式实施中的核心与关键问题。

1 博弈论假设与描述

1.1 Stackelberg博弈模型简介与假设

博弈论也称为对策论,本质上是局中人利益互动或互斗的决策论。Stackelberg博弈模型是一类动态博弈,由于信息不对称,其参与者的行动具有先后顺序。在博弈中,实力较强的一方首先作出决策,然后另一实力较弱的一方根据对方的决策作出使自己利益最大化或成本最小的最优决策。

由于实施施工总承包模式的项目都较复杂,加之业主对投标企业的资质要求,能中标的总承包商中联合体居多。推广DB模式,很大程度上是为了避免设计与施工脱节,施工单位在设计阶段就介入,双方共同合作形成最后的施工方案,最大程度确保方案的可行性和经济性。但设计单位和施工单位都是独立的经济法人,双方利益诉求不同,有时甚至会发生矛盾。因此,面对设计单位的施工方案,施工单位对方案提出更改的数量和设计单位接受更改的数量之间存在着“讨价还价”的余地。

在方案形成过程中,设计单位会根据招标书内容、业主要求、自身能力对工程进行设计,形成初步方案,之后交由施工单位审查分析可行性。DB项目一般采用总价包干形式,施工单位接到设计方案后,会希望设计方案在规范、合同的基础上越经济越好。为此,施工单位根据工程实地自然情况、自身能力等提出有利于自己的更改优化方案,再反馈给设计单位。之后设计单位根据施工单位反馈的修改数量和方案进行评价与计算分析,根据自身利益,有选择性地接受或放弃某些更改方案。对上述联合体内部的设计方案更改互动可建立一个Stackelberg博弈模型,分析联合体双方在该“讨价还价”过程中的收益及成本,建立各自最优决策收益函数,在模型基础上分析双方的博弈行为。

在双方互动过程中,由于经济独立性,所作决策都遵循利益最大化。其博弈过程如下:1)假设施工单位作为Stackelberg博弈中的实力较强的一方,会根据自身利益和设计方案的可行性,提出更改的数量m,m≥0。2)设计单位接收到施工单位的反馈后,会将更改数量m逐个进行分析,计算更改方案所带来的成本和利益,最终确定所接受修改方案的数量r,0≤r≤m。3)UE(m,r)、US(m,r)分别代表设计单位和施工单位的收益函数。经过博弈互动,最后的方案更改数量由设计单位确定。

1.2 设计单位收益与成本分析

设计单位根据施工单位提出的更改方案对设计进行优化,不仅可节约施工成本,缩短工期,也可增强自身的设计能力,为将来面对相似的工程项目积累经验,获取收益。但对初始方案进行更改,设计单位需重新对方案进行评估,这会产生额外的人力、物力成本,若某些方案设计单位认为成本大于收益,会将该方案舍弃。设计单位的收益会根据联合体内部的合同协议按一定的比例共享,同样双方也要面对跟随利益而来的风险。联合体内部成员经验越丰富,能力越强,无论是施工单位提出的方案更改,还是设计单位优化接受方案更改数量,成功的几率会更高,产生的风险会更小。设计单位接受方案更改数量r所带来的收益可表示为:

式中:Qeb(r)为设计单位的收益;ke1为设计单位收益分配系数,ke1≥0;θ为施工单位的综合能力,θ≥0;λ为设计单位的综合能力,λ＞0。

设计单位在优化方案的过程中,对一些普通方案的更改投入的成本可能较小,但对于一些重大方案的调整优化,需要重新调研,投入更多的资源,可假设设计单位对接受更改方案数量投入的成本与r2成正相关。此外,设计单位经验越丰富,其投入的成本可能更低。在方案优化过程中,与施工单位良好的互动沟通,也能很好地降低成本。设计单位因更改方案而增加的成本可表示为:

式中:Reb(r)为设计单位接受更改数量r所产生的成本;T为在联合体内部互动过程中,由于信息不对称和交流不畅产生的阻碍因素系数,T≥0。

由于设计单位拒绝接受某些方案的更改,可能会导致后期施工不顺畅,产生更多成本,这些成本需设计单位承担。因拒绝施工单位提出方案更改而给设计单位带来的损失可表示为:

式中:Leb(m,r)为拒绝施工单位提出方案更改而给设计单位带来的损失;ke2为拒绝更改某些方案而导致后期成本增加的系数,ke2≥0。

结合式(1)～(3),可知当施工单位提出设计方案更改的数量为m时,设计单位接受更改数量r,其收益函数为:

1.3 施工单位收益与成本分析

设计方案是施工单位组织施工任务的基础。由于传统模式带来的弊端,设计单位对实地勘察较少,加上不了解施工单位的施工设备和施工工艺,其提出的初始方案可行性可能较差。一般采用DB模式的工程均较复杂,有些工程甚至无借鉴性,施工单位若按该初始设计方案施工,可能无法保证DB项目的质量和进度,甚至会产生巨大的成本。因此,施工单位会针对自身设备、现场实际情况对初始方案进行修改优化,以提高设计方案的可行性,减少设备投入费用和施工工法研究费用,提高施工方案的综合效益。若设计单位接受更改数量r越多,则施工单位产生的收益越高。设计单位接受更改数量r时施工单位的收益可表示为:

式中:Qsb(r)为设计单位接受更改数量r时施工单位的收益;ks1为施工单位收益系数,ks1≥0。

当设计单位将初始设计施工方案提交给联合体内施工单位时,施工单位对方案的复审会产生相应的成本,包括现场实地勘察、施工工法研究。因此,更改的方案数量越多,与设计单位信任度不够、沟通不畅都会增加施工单位成本。施工单位提出方案更改数量为m时施工单位产生的成本可表示为:

式中:Rsb(r)为施工单位提出方案更改数量为m时施工单位产生的成本。

设计单位出于降低自己成本的目的,会拒绝某些更改方案,这会迫使施工单位购买与方案匹配的设备、研发相应的施工工法,这些都会使施工单位成本增加。施工单位因设计单位拒绝更改某些方案而导致的成本增加可表示为:

式中:Lsb(m,r)为施工单位因设计单位拒绝更改某些方案而导致的成本增加;ks2为施工单位投入的人力、物力等成本及方案不成功所产生成本的参数,ks2≥0。

结合式(5)～(7),可得出设计单位接受更改设计方案数量r时施工单位的收益函数:

2 模型分析

2.1 设计单位博弈分析

联合体内部设计单位与施工单位关于方案更改的数量决策互动是一个动态的博弈过程,下面采用逆向归纳法求解,分析联合体各方的行为决策。

(1)当满足2mλ-λ2θke1≥0时,r∗∈[0,m],r =r∗是式(4)的最优解。另外,由式(9)可知:1)若施工单位提出更改方案的数量越多,则设计单位最终接受更改方案的数量也越多;2)施工单位的综合实力θ越高,设计单位接收更改方案的意愿越强;3)阻碍因素T越大,双方信息不对称,则设计单位接受更改方案的数量的意愿越小;4)利益分配系数越高,则设计单位会为了自己的利益更加积极地响应施工单位提出的更改方案。

(2)当2mλ-λ2θke1＜0时,r∗＞m,且式(4)在r∈[0,m]单调递增,故r=m是式(4)的最优解。此时表示设计单位全盘接受施工单位提出的更改数量,这可能是因为施工单位在联合体中处于绝对领导地位,联合体中的利益与冲突以行政命令的方式解决,设计单位类似分包单位。这样虽然有利于改进设计方案,节约施工单位建造成本,但由于施工单位提出的更改方案不尽专业,可能造成施工后期因设计不完善而导致成本增加,也不利于提高设计单位设计方案的独立性和质量。

2.2 施工单位博弈分析

由式(10)可知:1)施工单位的综合实力θ越高,经验越丰富,提出方案更改的数量就越多;2)T越大,即施工单位和设计单位之间存在不信任,沟通困难,会使施工单位不愿意多提出更改方案;3)合理的利益分配,加之想节约成本的动力,会使施工单位更积极地提出更多的更改方案。

将式(10)代入式(9),可得设计单位最终接受更改方案数量为r的最优决策:

根据上述分析,联合体内部成员在进行决策时,更多的是考虑到如何节约成本,获取更多利益,这样会偏离“服务于工程”的原则,会产生很多弊端,不能保证工程质量。

3 案例分析

港珠澳大桥是连接粤、港、澳三地的重要跨海大桥,岛隧工程是该桥主体工程中的关键工程,包括海底沉管隧道、2个人工岛和数百米非通航孔桥。岛隧工程采用设计施工总承包模式,总承包联合体由7家单位组成,中标价131亿元。

图1 港珠澳大桥岛隧工程设计施工联动机制

为了防止出现以上弊端,保证工程质量,对联合体内部能更好地实施管理,管理局提出“施工驱动设计、设计施工联动”理念(见图1),提高设计方案的安全性、可靠性和可施工性。岛隧联合体组织成立由牵头人担任的指挥部,建立一系列有效的沟通程序,规范各成员对设计方案更改的管理,提出合理的奖惩机制。还特别邀请丹麦COWI公司对设计方案的更改进行监督,降低因联合体各方为追求利益对设计方案更改不力产生的弊端。

目前,港珠澳大桥岛隧工程设计施工总承包项目已在实施,由于一系列创新管理措施,如加强内部沟通、合理的奖惩机制等,在联合体内部管理方面取得了显著成果。

4 结语

港珠澳大桥在设计施工总承包联合体设计方案更改管理中有很多宝贵经验值得借鉴和学习,但要更好地实施这种模式,许多方面仍需改进。根据上述分析,提出以下建议:1)联合体内部要增加相互的信任和沟通,以利于更好、更多设计方案的形成; 2)联合体成员对各自利益的追求不利于设计方案的更改和优化,联合体牵头人需提出合理的利益分配和奖惩机制;3)联合体中各方的综合实力会影响设计方案更改提出的数量和接受的数量,业主招标时应多多关注联合体成员的过往经历。

参考文献:

[1]段子珺.基于可控提前期的供需双方Stackelberg博弈与协调问题研究[D].南京:南京理工大学,2009.

[2]刘敏.基于博弈理论的设计施工联合体行为分析[J].西部探矿工程,2008(5).

[3]王文韬,章恒全.基于不完全信息动态博弈的投标联合体组建研究[J].世界科技研究与发展,2015(3).

[4]常燕,卢汝生.我国工程总承包模式的博弈分析[J].经济建筑,2006(9).

[5]何磊.项目联合体总承包模式的收益分配理论及其应用研究[D].长沙:湖南大学,2014.

[6]张劲文,朱永灵,高星林.港珠澳大桥岛隧工程设计施工总承包模式构建[J].公路,2012(1).

[7]李迁,张劲文,李真.DB模式下大型工程设计方案更改的Stackelberg博弈模型分析[J].系统工程,2013(6).[8]唐佼.公路DB模式下参与主体的行为研究[D].长沙:长沙理工大学,2012.

收稿日期:2015-10-27

中图分类号:U415

文献标志码:A

文章编号:1671-2668(2016)02-0227-03