裝配式建筑推進(jìn)多主體協(xié)同演化仿真分析

桑培東， 王延杰， 張 琳

(山東建筑大學(xué) 管理工程學(xué)院， 山東 濟(jì)南 250101)

近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，新建建筑陸續(xù)增多，高耗能的建筑活動(dòng)也帶來(lái)了各種環(huán)境問(wèn)題，如能源短缺、氣候惡化以及環(huán)境污染等，因此需要?jiǎng)?chuàng)新一種更清潔的施工方法。裝配式建筑迎運(yùn)而生，它是可持續(xù)發(fā)展和綠色施工理念在建筑工業(yè)化中的最佳表率，改變了傳統(tǒng)的施工方式，將建造使用的預(yù)制構(gòu)件放至受控的工廠環(huán)境中生產(chǎn)制造，然后再運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)并組裝成建筑物，確保了預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)品質(zhì)量。裝配式技術(shù)的采用是施工技術(shù)的革新，有助于提高工作流程的連續(xù)性和生產(chǎn)力，減少建筑廢料，優(yōu)化施工周期，提高建筑品質(zhì)，降低建筑后期維護(hù)費(fèi)用。與傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)方式相比，裝配式建筑的建設(shè)周期最少縮短25%，碳排放量和建筑垃圾分別減少34%和74%[1]，成本節(jié)省高達(dá)58%[2]，勞動(dòng)力需求減少30%[3]。由此可見(jiàn)推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展不僅能提升產(chǎn)品的品質(zhì)，而且與綠色、循環(huán)與低碳發(fā)展的理念相一致。

為了推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展，政府也出臺(tái)相了關(guān)文件，從2016年2月的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》， 9月的《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》，到2017年3月的《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》及配套管理辦法，以及2018年2月1日正式實(shí)施的《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》等都明確提出大力發(fā)展裝配式建筑，提高裝配式建筑在新建建筑面積中的比例。但由于我國(guó)建筑工業(yè)化水平比較低，裝配式建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效益低，初始成本高，開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者對(duì)于推動(dòng)裝配式建筑發(fā)展的參與度不高，其建設(shè)面積占建筑總面積的比例仍然比較低，因此有必要結(jié)合我國(guó)裝配式建筑發(fā)展的實(shí)際情況，考慮政府、開(kāi)發(fā)商以及消費(fèi)者等參與主體對(duì)裝配式建筑發(fā)展的影響，明確他們?cè)谘b配式建筑發(fā)展過(guò)程中各自擔(dān)任的角色，以便制定合理高效的推進(jìn)措施。

1 文獻(xiàn)綜述

目前，針對(duì)裝配式建筑的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從多個(gè)角度進(jìn)行了一些研究，包括：(1)調(diào)查裝配式建筑開(kāi)發(fā)的機(jī)會(huì)和障礙[4,5]；(2)分析裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀[6,7]；(3)考察裝配式建筑開(kāi)發(fā)在成本、能源、建筑垃圾、生命周期等方面的性能和影響[8,9]；(4)確定裝配式建筑發(fā)展采用的輔助技術(shù)，例如建筑信息模型和射頻識(shí)別技術(shù)[10,11]；(5)制定裝配式建筑開(kāi)發(fā)的決策方法[12]；(6)探索裝配式建筑開(kāi)發(fā)的商業(yè)模式、設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、生產(chǎn)和裝配過(guò)程[13,14]。Jiang等[4]基于SWOT分析法研究了在中國(guó)城市化背景下裝配式建筑發(fā)展的機(jī)會(huì)、障礙、優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。Mao等[8]采用多案例分析法從成本角度對(duì)裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑進(jìn)行比較，研究表明裝配式建筑在預(yù)制構(gòu)件的使用、運(yùn)輸、設(shè)計(jì)以及裝配費(fèi)用等方面比傳統(tǒng)的建筑方法較高；Cao等[9]比較分析了裝配式建筑和傳統(tǒng)建筑對(duì)于環(huán)境效益的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)裝配式建筑的開(kāi)發(fā)可以使能源節(jié)約達(dá)20.49%，資源損耗減少35.82%，健康損害降低6.61%，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞減少3.47%，在一定程度上對(duì)環(huán)境效益是有利的。曹新穎等[10]將建筑信息模型和射頻識(shí)別技術(shù)引入到預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化交換，方便對(duì)構(gòu)件的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)跟蹤，得到及時(shí)反饋，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的全面質(zhì)量管理提供了便捷有效的方法。Yuan等[14]將設(shè)計(jì)制造與裝配(Design for Manufacturing and Assembly，DFMA)與BIM(Building Information Modeling)相結(jié)合，發(fā)展了面向DFMA的參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念和過(guò)程，結(jié)果表明與傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)相比，面向DFMA的參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠使設(shè)計(jì)好的預(yù)制建筑具有良好的可制造性和可裝配性。盡管也有關(guān)于博弈主體方面的研究，但主要是兩群體的演化博弈。齊寶庫(kù)等[15]基于博弈理論，分析了在推廣裝配式建筑過(guò)程中政府、業(yè)主以及預(yù)制構(gòu)件廠等相關(guān)主體的博弈關(guān)系，為相關(guān)激勵(lì)政策的制定提供了理論支撐；叢為一等[16]通過(guò)政府與開(kāi)發(fā)商群體間的博弈激勵(lì)戰(zhàn)略演化模型，評(píng)估了開(kāi)發(fā)商群體間被動(dòng)式住宅開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的選擇和應(yīng)用，并在實(shí)證分析的基礎(chǔ)上提出相關(guān)建議；祁神軍等[17]分析了住宅產(chǎn)業(yè)化模式的經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展，并運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行模擬仿真研究其演化趨勢(shì)，進(jìn)一步分析房地產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)規(guī)模的最優(yōu)決策。

綜合而言，雖然目前有關(guān)裝配式建筑規(guī)模化發(fā)展的研究較多，也頗有成果，但是這些研究大多集中在政府或開(kāi)發(fā)商單個(gè)利益相關(guān)者的視角上，而對(duì)于推動(dòng)裝配式建筑規(guī)?；l(fā)展背景下政府、開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者三者之間的動(dòng)態(tài)演化博弈及策略選擇卻缺少?gòu)V泛的研究。鑒于此，本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上[4～17]，運(yùn)用演化博弈的思想，將政府、開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者三者同時(shí)作為博弈主體，構(gòu)建出“政府-開(kāi)發(fā)商-消費(fèi)者”的演化博弈模型，并用Matlab進(jìn)行情境仿真，分析在裝配式建筑推進(jìn)過(guò)程中三方策略選擇及系統(tǒng)演化的影響因素，確定系統(tǒng)演化至理想穩(wěn)定狀態(tài)的條件，并根據(jù)研究結(jié)果提出相關(guān)建議。

2 裝配式建筑推進(jìn)的三方演化博弈基本假設(shè)及模型建立

2.1 模型基本假設(shè)

假設(shè)1：政府、開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者分別代表三個(gè)不同的博弈群體，他們均為有限理性人。博弈各方的理性是不均等的。政府政策的制定一般以推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展為目標(biāo)，將公共利益及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展放在首位，因而可視為完全理性；開(kāi)發(fā)商以及消費(fèi)者是有限理性的，需要根據(jù)外界條件的變化進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)而調(diào)整自身的戰(zhàn)略選擇，尋求最終的均衡。

假設(shè)2：通過(guò)多主體參與的發(fā)展機(jī)制，政府可實(shí)現(xiàn)自身公信力的提升，獲得社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益；開(kāi)發(fā)商可獲得增量經(jīng)濟(jì)效益(品牌價(jià)值提高、社會(huì)榮譽(yù)增加等)，增加市場(chǎng)份額收入，并獲得政府的額外獎(jiǎng)勵(lì)；消費(fèi)者可以獲得增量效益以及政府的獎(jiǎng)勵(lì)、購(gòu)買(mǎi)的直接優(yōu)惠等。

假設(shè)3：政府可以選擇激勵(lì)和不激勵(lì)兩種行為策略；開(kāi)發(fā)商可以選擇開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑和開(kāi)發(fā)裝配式建筑兩種行為策略；消費(fèi)者可以選擇購(gòu)買(mǎi)和不購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑兩種行為策略。

假設(shè)4：政府選擇激勵(lì)策略的概率為x，則選擇不激勵(lì)策略的概率為 1-x，0≤x≤1；開(kāi)發(fā)商選擇開(kāi)發(fā)裝配式建筑的概率為y，則選擇開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的概率為1-y，0≤y≤1；消費(fèi)者選擇購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的概率為z，則選擇不購(gòu)買(mǎi)的概率為1-z，0≤z≤1。

2.2 相關(guān)變量選取

R1為開(kāi)發(fā)商投資開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的市場(chǎng)收益；R2為開(kāi)發(fā)商投資開(kāi)發(fā)裝配式建筑的市場(chǎng)收益；R3為消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)傳統(tǒng)建筑獲得的收益；R4為消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑獲得的收益；R5為消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑獲得直接的各種優(yōu)惠收益；C1為開(kāi)發(fā)商投資開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑支付的成本；C2為開(kāi)發(fā)商投資開(kāi)發(fā)裝配式建筑支付的增量成本；C3為消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑支付的額外費(fèi)用；C4為政府采取激勵(lì)措施時(shí)，用于政策制定、推廣宣傳等所花費(fèi)的成本；F1為政府采取激勵(lì)措施時(shí)，對(duì)開(kāi)發(fā)裝配式建筑開(kāi)發(fā)商的獎(jiǎng)勵(lì)(財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等)；F2為政府采取激勵(lì)措施時(shí)，對(duì)購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑消費(fèi)者的獎(jiǎng)勵(lì)；S1為政府采取激勵(lì)策略時(shí)，對(duì)開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑開(kāi)發(fā)商實(shí)施的罰款；S2為政府采取激勵(lì)措施時(shí)，所帶來(lái)的政府形象、公信力的提升；G1為開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑時(shí)，政府獲得的環(huán)境效益和社會(huì)效益；G2為開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑時(shí)，自身獲得的額外正收益，如品牌價(jià)值、企業(yè)形象的提升等。

2.3 支付矩陣構(gòu)建

基于以上參數(shù)和假設(shè)，可以得到八種開(kāi)發(fā)商、政府和消費(fèi)者三方選擇不同策略時(shí)的博弈收益矩陣，如表 1 所示。

表1 政府、開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者的演化博弈收益矩陣

3 裝配式建筑推進(jìn)的三方演化博弈均衡分析

3.1 三方演化博弈的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程分析

(1)政府激勵(lì)措施的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程分析

當(dāng)-yzF2+y(-F1-S1)+(S1+S2-C4)=0時(shí)，F(xiàn)1(x)≡0，表明所有水平都處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)開(kāi)發(fā)商群體的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程分析

當(dāng)z(R2-R1)+x(S1+F1)+(G2-C2)=0時(shí)，F(xiàn)2(y)≡0，表明所有水平都處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)消費(fèi)者群體的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程分析

當(dāng)xyF2+y(R4-R3+R5-C3)+R3=0時(shí)，F(xiàn)3(z)≡0，表明所有水平都處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 三方博弈主體的演化策略穩(wěn)定性分析

演化穩(wěn)定策略(Evolutionarily Stable Strategy，ESS)指各博弈主體通過(guò)不斷學(xué)習(xí)模仿、調(diào)整策略以尋求自身利益的最大化，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的演化穩(wěn)定狀態(tài)。聯(lián)立三個(gè)復(fù)制動(dòng)態(tài)方程，令F1(x)=0，F(xiàn)2(y)=0，F(xiàn)3(z)=0，求解此演化博弈的均衡，得到的14個(gè)均衡解，如表2所示。

在14個(gè)均衡解中存在8個(gè)特殊的均衡點(diǎn)A1～A8，它們構(gòu)成演化博弈解域的邊界{(x,y,z)|x,y,z∈[0,1]}，由其組成的空間區(qū)域就是三方博弈的均衡解域。A9～A14符合均衡解域的要求，但這六種狀態(tài)是非漸近穩(wěn)定的，因此只需探討A1～A8的漸近穩(wěn)定性。

表2 三方演化博弈均衡解

求解A1～A8所對(duì)應(yīng)雅克比矩陣的特征值。由李雅普洛夫定理[19]可知，當(dāng)特征值均為小于0的實(shí)數(shù)時(shí)是系統(tǒng)穩(wěn)定點(diǎn)，均為大于0的實(shí)數(shù)時(shí)是不穩(wěn)定點(diǎn)。各平衡點(diǎn)及其特征值如表3所示。

表3 各平衡點(diǎn)及其特征值

由表3可知在推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展過(guò)程中政府、開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者在不同情境下各自最終的演化穩(wěn)定策略，現(xiàn)對(duì)6種情境下的穩(wěn)定策略進(jìn)行分析。

情境1：政府不激勵(lì)，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)傳統(tǒng)建筑，即平衡點(diǎn)A2(0，0，1)是演化穩(wěn)定策略ESS，此時(shí)必須滿足條件①。即S1+S2-C4<0，政府采取激勵(lì)措施時(shí)對(duì)開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的罰金以及為自身帶來(lái)的形象提升之和小于其激勵(lì)成本，且R2-R1+G2-C2<0，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑獲得的市場(chǎng)增量效益以及額外的正收益之和小于其支付的增量成本時(shí)，政府最終趨向于不激勵(lì)，開(kāi)發(fā)商最終趨向于開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑，消費(fèi)者最終趨向于購(gòu)買(mǎi)傳統(tǒng)建筑。

情境2：政府不激勵(lì)，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑，消費(fèi)者不購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑，即平衡點(diǎn)A3(0，1，0)是演化穩(wěn)定策略ESS，此時(shí)必須滿足條件②。即S2-C4-F1<0，政府采取激勵(lì)措施時(shí)自身良好形象的提升小于其激勵(lì)成本以及對(duì)開(kāi)發(fā)商的獎(jiǎng)勵(lì)之和時(shí)，政府的行為最終向不激勵(lì)演化；同時(shí)C2-G2<0，在盡可能增加開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑的額外正收益的同時(shí)，減少其支付的增量成本，最終開(kāi)發(fā)商在利益驅(qū)動(dòng)下會(huì)自發(fā)向開(kāi)發(fā)裝配式建筑方向演化；且R4+R5-C3<0，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑所獲得的收益以及直接優(yōu)惠之和小于其購(gòu)買(mǎi)支付的額外費(fèi)用時(shí)，消費(fèi)者最終趨向于不購(gòu)買(mǎi)。

情境3：政府不激勵(lì)，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑，即平衡點(diǎn)A4(0，1，1) 是演化穩(wěn)定策略ESS，此時(shí)必須滿足條件③。即S2-F1-F2-C4<0，政府采取激勵(lì)措施時(shí)自身良好形象的提升小于其激勵(lì)成本以及對(duì)開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者的獎(jiǎng)勵(lì)之和時(shí)，政府的行為最終向不激勵(lì)演化；-(R2+G2-C2)<0，在增加開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑的市場(chǎng)收益及額外正收益的同時(shí)，盡量降低其開(kāi)發(fā)的增量成本，這有助于開(kāi)發(fā)商向開(kāi)發(fā)裝配式建筑方向演化；-(R4+R5-C3)<0，在提高消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的收益以及獲得的直接優(yōu)惠時(shí)，盡量降低其購(gòu)買(mǎi)支付的額外費(fèi)用，促使消費(fèi)者向購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的方向演化。

情境4：政府激勵(lì)，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)傳統(tǒng)建筑，即平衡點(diǎn)A6(1，0，1) 是演化穩(wěn)定策略ESS，此時(shí)必須滿足條件④。即-(S1+S2-C4)<0， 即政府采取激勵(lì)措施對(duì)開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的罰金以及為自身帶來(lái)的形象提升之和大于其激勵(lì)成本，且S1+F1+G2-C2+R2-R1<0，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑獲得的增量市場(chǎng)收益、額外正收益、來(lái)自政府的獎(jiǎng)勵(lì)以及其開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的罰款四者之和小于其開(kāi)發(fā)裝配式建筑的增量成本。雖然政府最終趨向于選擇激勵(lì)措施，但企業(yè)仍最終趨向于開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑，消費(fèi)者最終趨向于購(gòu)買(mǎi)傳統(tǒng)建筑。

情境5：政府激勵(lì)，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑，消費(fèi)者不購(gòu)買(mǎi)，即平衡點(diǎn)A7( 1，1，0)是演化穩(wěn)定策略ESS，此時(shí)必須滿足條件⑤。即-(S2-C4-F1)<0，在不斷提升政府采取激勵(lì)措施帶來(lái)自身形象及公信力的同時(shí)，政府需盡量減少其激勵(lì)的政策性成本以及對(duì)開(kāi)發(fā)商的獎(jiǎng)勵(lì)，這將有利于政府行為向采取激勵(lì)措施的方向演化；同時(shí)-(S1+F1+G2-C2)<0，在盡量降低開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑的增量成本時(shí)，適當(dāng)增加對(duì)開(kāi)發(fā)商的獎(jiǎng)勵(lì)、額外正收益以及開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的罰款，這有助于提高開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑的積極性；F2+R4+R5-C3<0，當(dāng)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑帶來(lái)的收益以及獲得的獎(jiǎng)勵(lì)、直接優(yōu)惠三者之和小于其購(gòu)買(mǎi)支付的額外費(fèi)用時(shí)，消費(fèi)者最終向不購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的方向演化。

情境6：政府激勵(lì)，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)，即平衡點(diǎn)A8(1，1，1) 是演化穩(wěn)定策略ESS，此時(shí)必須滿足條件⑥。即-(S2-F1-F2-C4)<0，在不斷提升政府采取激勵(lì)措施帶來(lái)自身形象及公信力的同時(shí)，政府需盡量減少其激勵(lì)的政策性成本以及對(duì)開(kāi)發(fā)商，消費(fèi)者的獎(jiǎng)勵(lì)，這將有利于提高政府采取激勵(lì)措施的積極性和主動(dòng)性；-(S1+F1+G2-C2+R2-R1)<0，在盡量減少開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑的增量成本時(shí)，適當(dāng)增加對(duì)開(kāi)發(fā)商的獎(jiǎng)勵(lì)、額外正收益、開(kāi)發(fā)裝配式建筑獲得的增量市場(chǎng)收益以及開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的罰款，這有助于提高開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑的主動(dòng)性；-(F2+R4+R5-C3)<0，降低消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的額外費(fèi)用，同時(shí)盡量增大消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的收益、來(lái)自政府的獎(jiǎng)勵(lì)以及購(gòu)買(mǎi)獲得的直接優(yōu)惠，這有助于促進(jìn)消費(fèi)者積極主動(dòng)地購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑。

以上分析表明，在推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展過(guò)程中，政府群體、開(kāi)發(fā)商群體以及消費(fèi)者群體決策的演化穩(wěn)定狀態(tài)是三方博弈的結(jié)果，各個(gè)博弈主體策略選擇的演化穩(wěn)定狀態(tài)隨演化過(guò)程中另外兩方選擇比例的變化而變化。本文致力于為社會(huì)提供政府激勵(lì)、開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)、消費(fèi)者積極購(gòu)買(mǎi)的裝配式建筑發(fā)展模式，即鼓勵(lì)達(dá)到(x=1，y=1，z=1)的理想策略選擇狀態(tài)。由上文分析得出：要使博弈三方達(dá)到(x=1，y=1，z=1)理想狀態(tài)，需要滿足條件S2>F1+F2+C4，S1+F1+R2-R1+G2>C2，F(xiàn)2+R4+R5>C3。

4 數(shù)值模擬和仿真分析

為了驗(yàn)證所構(gòu)建演化博弈的理想穩(wěn)定狀態(tài)，分析相關(guān)參數(shù)對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的影響，采用數(shù)值模擬和Matlab進(jìn)行情境仿真。給定演化初始時(shí)間t(年)為[0，10]，根據(jù)上述討論的約束條件設(shè)定參數(shù)的初始值為：R2-R1=5，R3=2，R4=4，R5=2，C2=13，C3=5，C4=3，F(xiàn)1=3，F(xiàn)2=2，S1=4，S2=12，G2=3。演化過(guò)程中固定單博弈主體的初值，驗(yàn)證其他兩個(gè)主體策略選擇變化對(duì)演化趨勢(shì)的影響。

4.1 政府演化策略分析

固定政府部門(mén)的初始策略，令x=0.3，在給定條件下，分別隨機(jī)生成10組開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者策略y和z，以此分析開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者群體策略選擇對(duì)政府群體演化策略的影響，得到x值的演化路徑。從圖1可以看出，盡管演化過(guò)程中x的收斂速度會(huì)隨時(shí)間的變化而變化，但最終均會(huì)穩(wěn)定于 1。說(shuō)明隨著開(kāi)發(fā)商以及消費(fèi)者積極參與裝配式建筑開(kāi)發(fā)與購(gòu)買(mǎi)比例的增大，政府群體采取激勵(lì)措施的比例也在增加，最終演化的終點(diǎn)是政府采取“激勵(lì)”措施。

圖1 政府演化策略分析

4.2 開(kāi)發(fā)商演化策略分析

固定開(kāi)發(fā)商群體的初始策略，令y=0.3，在給定條件下，分別隨機(jī)生成10組政府和消費(fèi)者策略x和z，以此分析政府和消費(fèi)者群體策略選擇對(duì)開(kāi)發(fā)商群體演化策略的影響，得到y(tǒng)值的演化路徑。從圖2中可以看出，盡管演化過(guò)程中y的收斂速度會(huì)隨時(shí)間的變化而變化，但最終均會(huì)穩(wěn)定于 1。演化的初期發(fā)生y值下降的情況，說(shuō)明隨著時(shí)間的推移該階段開(kāi)發(fā)裝配式建筑的開(kāi)發(fā)商數(shù)量正在減少，主要原因可能是該階段政府沒(méi)有采取一定的激勵(lì)措施，同時(shí)購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的消費(fèi)者比例也比較低，所以導(dǎo)致部分開(kāi)發(fā)商從開(kāi)發(fā)裝配式建筑向開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑轉(zhuǎn)變；后期隨著時(shí)間的推移，政府開(kāi)始采取激勵(lì)措施，消費(fèi)者主動(dòng)購(gòu)買(mǎi)，開(kāi)發(fā)商最終向開(kāi)發(fā)裝配式建筑演化。

圖2 開(kāi)發(fā)商演化策

4.3 消費(fèi)者演化策略分析

固定消費(fèi)者群體的初始策略，令z=0.3，在給定條件下，分別隨機(jī)生成10組政府和開(kāi)發(fā)商策略x和y，以此分析政府和開(kāi)發(fā)商群體選擇策略對(duì)消費(fèi)者群體演化策略的影響，得到z值的演化路徑。從圖3可以看出，盡管演化過(guò)程中z的收斂速度會(huì)隨時(shí)間的變化而變化，但最終均會(huì)穩(wěn)定于 1，即采取“購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑”策略。說(shuō)明隨著開(kāi)發(fā)商以及政府開(kāi)發(fā)裝配式建筑比例以激勵(lì)力度的增大，消費(fèi)者在三方均衡制約下購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的比例也在增加，最終演化的終點(diǎn)是消費(fèi)者采取“購(gòu)買(mǎi)”措施。

圖3 消費(fèi)者演化策略分析

上述演化考慮的是單個(gè)主體演化策略隨其他主體選擇比例變化而變化的情況，為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文的設(shè)想和模型研究，設(shè)置3組不同的初始群體策略選擇比例，其余假設(shè)不變，以此分析系統(tǒng)的整體演化規(guī)律。博弈主體的初始值設(shè)置為：[x,y,z]={[0.2，0.4，0.5]，[0.8，0.6，0.2]，[0.4，0.4，0.4]}。 得到政府、開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者的演化路徑如圖 4所示。從圖中可以看到初始群體比例的變化不影響系統(tǒng)演化的結(jié)果。這說(shuō)明在推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展過(guò)程中，三方博弈演化到政府激勵(lì)、開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)(x=1，y=1，z=1)時(shí)是最理想的策略選擇狀態(tài)，與上述結(jié)論一致。即隨著政府采取激勵(lì)措施比例的上升，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑的比例以及消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的比例也在逐漸上升。說(shuō)明政府采取激勵(lì)措施時(shí)所帶來(lái)的公信力及自身形象的提升收益高于其激勵(lì)成本及給予消費(fèi)者、開(kāi)發(fā)商獎(jiǎng)勵(lì)之和時(shí)，政府部門(mén)必定會(huì)得到社會(huì)公眾的響應(yīng)，長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，政府激勵(lì)獲得的收益大于其成本；在政府采取激勵(lì)措施時(shí)，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑獲得的獎(jiǎng)勵(lì)、額外正收益、增量市場(chǎng)收益以及開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的罰款之和高于其開(kāi)發(fā)的增量成本，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的收益、來(lái)自政府的獎(jiǎng)勵(lì)以及購(gòu)買(mǎi)獲得的直接優(yōu)惠大于其購(gòu)買(mǎi)支付的額外費(fèi)用。此時(shí)，政府、開(kāi)發(fā)商以及消費(fèi)者在推進(jìn)裝配式建筑規(guī)?；l(fā)展過(guò)程中達(dá)到了帕累托最優(yōu)。

圖4 三方主體演化策略分析

5 結(jié) 論

本文結(jié)合中國(guó)建筑業(yè)發(fā)展概況，針對(duì)裝配式建筑的發(fā)展推進(jìn)，構(gòu)建了政府、開(kāi)發(fā)商以及消費(fèi)者群體的三方演化博弈模型及復(fù)制動(dòng)態(tài)方程，并通過(guò)系統(tǒng)演化均衡狀態(tài)的理論分析和仿真模擬研究參數(shù)變動(dòng)對(duì)系統(tǒng)演化的影響，得出以下結(jié)論：

(1)政府、開(kāi)發(fā)商以及消費(fèi)者群體的系統(tǒng)演化中，單個(gè)博弈主體行為的演化及趨勢(shì)均與其他兩個(gè)博弈主體的策略選擇密切相關(guān)。政府選擇激勵(lì)策略時(shí)，在考慮開(kāi)發(fā)商是否開(kāi)發(fā)裝配式建筑的策略基礎(chǔ)上，還要綜合考慮消費(fèi)者所采取的策略；開(kāi)發(fā)商選擇開(kāi)發(fā)裝配式建筑策略時(shí)，不僅要關(guān)注政府激勵(lì)策略的選擇，而且還要綜合考慮消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)選擇；同時(shí)，消費(fèi)者選擇購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑時(shí)，也要綜合考慮開(kāi)發(fā)商以及政府采取的策略。

(2)當(dāng)滿足政府采取激勵(lì)措施帶來(lái)自身公信力及形象的提升收益高于其激勵(lì)成本及給予消費(fèi)者、開(kāi)發(fā)商獎(jiǎng)勵(lì)之和，開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)裝配式建筑獲得的獎(jiǎng)勵(lì)、額外正收益、增量市場(chǎng)收益以及開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑的罰款之和高于其開(kāi)發(fā)增量成本，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的收益、來(lái)自政府的獎(jiǎng)勵(lì)以及購(gòu)買(mǎi)獲得的直接優(yōu)惠大于其購(gòu)買(mǎi)支付的額外費(fèi)用這三個(gè)條件時(shí)，三方博弈演化到理想均衡狀態(tài)，即政府正向激勵(lì)、開(kāi)發(fā)商積極開(kāi)發(fā)和消費(fèi)者主動(dòng)購(gòu)買(mǎi)的裝配式建筑推進(jìn)理想模式。

(3)任何初始條件下，在14個(gè)均衡點(diǎn)中，只有A8是演化的最終穩(wěn)定狀態(tài)，即政府激勵(lì)、開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)、消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)，隨著時(shí)間的推移，其余的均衡點(diǎn)在后續(xù)的演化過(guò)程均會(huì)繼續(xù)向其他穩(wěn)定狀態(tài)演化。此外，初始群體比例的變化不會(huì)影響系統(tǒng)演化的最終結(jié)果。

針對(duì)結(jié)論本文也提出了一些相關(guān)建議：

(1)在加強(qiáng)政府主導(dǎo)地位的同時(shí)充分發(fā)揮市場(chǎng)以及開(kāi)發(fā)商在發(fā)展中的核心作用，以期達(dá)到三方共贏。在裝配式建筑的發(fā)展初期，政府的激勵(lì)引導(dǎo)固然重要，政府對(duì)開(kāi)發(fā)裝配式建筑的獎(jiǎng)勵(lì)以及反方向行為的懲罰都會(huì)促使開(kāi)發(fā)商選擇開(kāi)發(fā)裝配式建筑。因此對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，當(dāng)開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑消耗過(guò)度能源、資源，對(duì)環(huán)境污染超出限度時(shí)，對(duì)他們征收資源、能源稅，環(huán)境污染罰款等，以此約束企業(yè)，抑制對(duì)傳統(tǒng)建筑的開(kāi)發(fā)。但過(guò)度的獎(jiǎng)勵(lì)或者懲罰不僅會(huì)將政府拖入成本的泥潭，而且會(huì)影響系統(tǒng)演化的最終平衡，若希望開(kāi)發(fā)商選擇開(kāi)發(fā)裝配式建筑，在給與它們獎(jiǎng)勵(lì)及罰款的同時(shí)要給與它們充分的自主能動(dòng)性，結(jié)合市場(chǎng)需求發(fā)揮加強(qiáng)對(duì)供給側(cè)的支持力度，在開(kāi)發(fā)商充分認(rèn)識(shí)到開(kāi)發(fā)裝配式建筑可以獲得較多的額外正收益、增量市場(chǎng)收益時(shí)，在利益的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)發(fā)商最終也會(huì)選擇開(kāi)發(fā)裝配式建筑。

(2)提高消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的效益。通過(guò)情景2、情景3、情景5和情景6這4個(gè)開(kāi)發(fā)裝配式建筑的良好情景分析發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)選擇對(duì)于系統(tǒng)的演化穩(wěn)定有較大影響。由于裝配式建筑在消費(fèi)者的認(rèn)知中是一個(gè)新生的事物，他們短時(shí)間內(nèi)體會(huì)不到裝配式建筑在性能、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì)，因此需要有效推廣宣傳，加強(qiáng)他們的有效認(rèn)知，給與他們直觀的購(gòu)買(mǎi)裝配式建筑的優(yōu)惠效益。隨著消費(fèi)者對(duì)裝配式建筑接受度的增強(qiáng)，他們會(huì)更加積極地相應(yīng)政府的激勵(lì)政策，加大購(gòu)買(mǎi)力度，做促進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的推動(dòng)者。

(3)降低政府的政策性激勵(lì)成本，充分利用媒體、互聯(lián)網(wǎng)及非營(yíng)利性組織進(jìn)行政策宣傳，善于運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制，利用無(wú)形資源進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和政策宣傳等；此外適當(dāng)降低對(duì)開(kāi)發(fā)商及消費(fèi)者的直接補(bǔ)貼，完善其它方式的激勵(lì)，比如優(yōu)化開(kāi)發(fā)商拿地流程、允許分期交納土地出讓金，對(duì)于消費(fèi)者提升貸款額度、降低首付比例等。降低政府激勵(lì)成本有助于提高政府激勵(lì)的積極性。

本文基于演化博弈理論對(duì)裝配式建筑參與主體進(jìn)行仿真模擬，得出了一些重要結(jié)論，為開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者的策略決策以及政府相關(guān)激勵(lì)政策的制定提供了一定的參考依據(jù)。但本文仍然存在一定的不足，由于缺乏數(shù)據(jù)資料的支撐和實(shí)地調(diào)研的局限，在參數(shù)的設(shè)置時(shí)，沒(méi)有把影響裝配式建筑發(fā)展的全部參數(shù)考慮進(jìn)去，同時(shí)模擬仿真的參數(shù)賦值也只能反映大概情況，并不能全面涵蓋，這也是今后需要進(jìn)一步研究的地方。