預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)管的演化博弈與仿真

王志強(qiáng)，徐洋洋

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

隨著中國(guó)人口紅利的逐漸消失，施工企業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)“用工荒”問(wèn)題，同時(shí)傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工方式存在環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問(wèn)題[1]。為此，2016年中共中央發(fā)布的《中共中央 國(guó)務(wù)院關(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)》和國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》相繼指出，要大力推廣裝配式建筑。全國(guó)各地開(kāi)始不斷出臺(tái)激勵(lì)政策，裝配式建筑占新建建筑的比例開(kāi)始逐步上升[2]。與此同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量在全國(guó)范圍內(nèi)不斷增多，據(jù)初步估計(jì)，國(guó)內(nèi)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)已有100多家。但在構(gòu)件的生產(chǎn)制作過(guò)程中，生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量管理意識(shí)缺失以及政府監(jiān)管部門監(jiān)管不力，導(dǎo)致構(gòu)件在生產(chǎn)制作過(guò)程中的質(zhì)量無(wú)法保證，預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)，如構(gòu)件尺寸偏差、觀感體驗(yàn)差、預(yù)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(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量無(wú)法保證，那么裝配式建筑的整體質(zhì)量和安全也就無(wú)從談起[3-4]。

針對(duì)預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量管理方面的研究，曹新穎等通過(guò)實(shí)地調(diào)研，指出當(dāng)前在構(gòu)件質(zhì)量管理方面存在的問(wèn)題，并提出將BIM和RFID技術(shù)應(yīng)用到構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，以此來(lái)提高構(gòu)件追蹤管理效率和信息交流準(zhǔn)確性[5]；劉杏紅等基于全面質(zhì)量管理的“PDCA循環(huán)理念”，結(jié)合BIM技術(shù)，建立包括事前指導(dǎo)、事中控制、事后反饋的裝配式建筑質(zhì)量管理系統(tǒng)[6]；瞿富強(qiáng)等對(duì)預(yù)制構(gòu)件在設(shè)計(jì)生產(chǎn)、施工維護(hù)等過(guò)程中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分類和闡述，建立質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并根據(jù)采集的13家江蘇省構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[7]；劉敬愛(ài)基于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)視角，對(duì)預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)過(guò)程中不同階段的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)識(shí)別出的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，按照不同階段，提出相對(duì)應(yīng)的防范風(fēng)險(xiǎn)的針對(duì)性措施[8]。

針對(duì)政府監(jiān)管部門在產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管方面的研究，朱立龍等以政府監(jiān)管部門和生產(chǎn)企業(yè)為參與者，建立質(zhì)量監(jiān)管的靜態(tài)博弈模型，并通過(guò)對(duì)模型中不同類型納什均衡的分析，揭示出博弈雙方在產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管博弈的運(yùn)行規(guī)律，并對(duì)政府如何有效監(jiān)督和生產(chǎn)企業(yè)如何提升產(chǎn)品質(zhì)量提出針對(duì)性建議[9]；趙熒梅等以企業(yè)、經(jīng)銷商、政府為參與者，建立產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管的不完全信息靜態(tài)博弈模型，經(jīng)過(guò)對(duì)模型的分析研究，找出影響質(zhì)量監(jiān)管的主要因素，得出博弈各方策略選擇與各自監(jiān)管成本及對(duì)方監(jiān)管力度有關(guān)的結(jié)論[10]；于濤等基于有限理性條件下，以政府監(jiān)管部門和第三方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)為參與者，構(gòu)建雙方參與的演化博弈模型，并對(duì)模型進(jìn)行MATLAB仿真，找出影響雙方質(zhì)量監(jiān)管行為的關(guān)鍵因素，提出了降低監(jiān)管成本、加大懲罰力度和建立補(bǔ)貼機(jī)制等措施[11]。

文中主要有以下兩點(diǎn)不同于以前的研究：

1)以前的研究者主要集中在構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)如何進(jìn)行質(zhì)量管理和政府監(jiān)管部門如何進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管，得出的結(jié)論只是針對(duì)某一方面；且構(gòu)建的博弈模型多為靜態(tài)博弈模型，這種博弈模型的前提和假設(shè)跟現(xiàn)實(shí)情況具有很大不一致。文中基于有限理性條件下，建立構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)和政府監(jiān)管部門為參與者的演化博弈模型，把監(jiān)管部門和構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的行為選擇過(guò)程當(dāng)作一個(gè)漸進(jìn)學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)程，更符合現(xiàn)實(shí)情況，得出的結(jié)論對(duì)監(jiān)管部門和企業(yè)來(lái)說(shuō)更加切合實(shí)際。

2)通過(guò)變化政府監(jiān)管成本b1、構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)建立質(zhì)量管理體系成本a1、未進(jìn)行質(zhì)量管理的罰款額a4等參數(shù)，運(yùn)用Vensim對(duì)博弈模型進(jìn)行仿真分析，更加直觀地反映出質(zhì)量監(jiān)管過(guò)程的演化趨勢(shì)，并根據(jù)影響雙方質(zhì)量管理行為的關(guān)鍵因素，提出針對(duì)性建議。

1 基本假設(shè)與模型構(gòu)建

1.1 基本假設(shè)

對(duì)政府監(jiān)管部門和預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的損益參數(shù)進(jìn)行如表1所示的設(shè)定和解釋。

1.2 模型構(gòu)建

根據(jù)以上假設(shè)，建立雙方支付矩陣，如表2所示。

表1 博弈雙方損益參數(shù)值設(shè)定及解釋

表2 博弈雙方支付矩陣

根據(jù)復(fù)制動(dòng)態(tài)公式，分別建立質(zhì)量監(jiān)管部門和預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的復(fù)制動(dòng)態(tài)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(jù)式(1)和式(2)可得二維動(dòng)力系統(tǒng)方程

(3)

2 政府部門與預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量監(jiān)管的演化博弈分析

根據(jù)式(1)、式(2)可得政府監(jiān)督部門和預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的博弈均衡點(diǎn)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(duì)式(3)均衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析[12-13]。對(duì)式(3)求雅可比矩陣J，可表示為

如果同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件,則復(fù)制動(dòng)態(tài)方程的均衡點(diǎn)就是演化穩(wěn)定策略(ESS)[14]。

1)trJ=a11+a22(跡條件) 。

因此，可得5個(gè)局部均衡點(diǎn)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?yàn)橛衋11+a22=0，不符合跡條件。系統(tǒng)的ESS必須是同時(shí)符合跡條件和行列式條件的均衡點(diǎn)[14]。因此，只需考慮剩余4個(gè)均衡點(diǎn)的情況即可。下面利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法(SD)仿真不同參數(shù)條件下，均衡點(diǎn)(0，0)，(0，1)，(1，0)，(1，1)的穩(wěn)定狀態(tài)。

表3 均衡點(diǎn)a11，a12，a21，a22取值

3 演化仿真研究

借助系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型(SD模型)，可以更好地分析博弈過(guò)程的均衡點(diǎn)及其穩(wěn)定性[15]。通過(guò)改變外部環(huán)境的信息，模擬現(xiàn)實(shí)情況下與質(zhì)量監(jiān)管有關(guān)的費(fèi)用要素的改變，預(yù)測(cè)各方的行為變化。

3.1 SD模型的建立與描述

根據(jù)所構(gòu)建的二維動(dòng)力系統(tǒng)方程，借助Vensim PLE 7.2a建立預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)管SD模型，如圖1所示。

該SD模型中有2個(gè)狀態(tài)變量，分別為政府監(jiān)管(1Y)和企業(yè)建立質(zhì)量管理體系(2Y)；2個(gè)速率變量，分別為政府監(jiān)管速率和企業(yè)建立速率；7個(gè)外部變量，分別與表2中規(guī)定的損益參數(shù)一一對(duì)應(yīng)。

3.2 演化仿真研究

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真是以時(shí)間為變量進(jìn)行仿真分析的，模型模擬前需確定時(shí)間范圍，根據(jù)精度需要，對(duì)各參數(shù)作如下設(shè)置：INITIAL TIME = 0，F(xiàn)INAL TIME = 50，TIMESTEP = 0.007 812 5，Units for Time 為Month。根據(jù)現(xiàn)階段預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)管狀況，令SD模型中政府監(jiān)管概率x=0.3，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)建立質(zhì)量管理體系概率y=0.3，外部變量根據(jù)上文分別進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

情形1：當(dāng)b2

情形2：當(dāng)b2+b3

圖1 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)管SD模型

圖2 演化博弈仿真結(jié)果

情形3：當(dāng)b2

圖3 穩(wěn)定點(diǎn)(0，0)的演化仿真結(jié)果

圖4 穩(wěn)定點(diǎn)(0，1)演化仿真結(jié)果

情形4：當(dāng)b2

圖5 穩(wěn)定點(diǎn)(1，0)演化仿真結(jié)果

情形5：當(dāng)b1

圖6 穩(wěn)定點(diǎn)(1，1)演化仿真結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

基于有限理性條件，構(gòu)建以政府監(jiān)管部門和預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)為參與者的構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)管博弈模型，并運(yùn)用SD對(duì)模型進(jìn)行仿真分析，得出政府監(jiān)管成本b1、上級(jí)懲罰額度b2、企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量管理的成本a1、企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量管理的收益a2以及企業(yè)未進(jìn)行質(zhì)量管理的罰款額度a4是影響雙方演化博弈行為的關(guān)鍵因素。

經(jīng)過(guò)對(duì)上述關(guān)鍵因素分析可知，對(duì)于政府監(jiān)管部門而言，政府監(jiān)管成本b1和監(jiān)管失職時(shí)繳納的罰款額度b2是兩個(gè)關(guān)鍵變量，將直接對(duì)政府監(jiān)管部門是否進(jìn)行監(jiān)管產(chǎn)生決定性的影響。現(xiàn)實(shí)中，政府監(jiān)管部門可以通過(guò)建立企業(yè)質(zhì)量信用等級(jí)制度，根據(jù)構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量績(jī)效對(duì)企業(yè)類型進(jìn)行綜合評(píng)判，對(duì)遵守相關(guān)法律、法規(guī)和行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)，可以給予政策支持或經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)違反有關(guān)法律法規(guī)、質(zhì)量抽查不合格或造成嚴(yán)重質(zhì)量安全問(wèn)題的企業(yè)，及時(shí)降低企業(yè)信用等級(jí)并進(jìn)行處罰，必要時(shí)可吊銷其生產(chǎn)資質(zhì)。同時(shí)，針對(duì)政府監(jiān)管部門失職行為，上級(jí)部門要增加懲罰額度，并建立有效的績(jī)效評(píng)估體系和完善的責(zé)任追究制度，避免監(jiān)管部門玩忽職守，提升政府監(jiān)管部門的監(jiān)管積極性。

對(duì)于構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)而言，其行為主要受其自身建立質(zhì)量管理體系的成本a1、建立質(zhì)量管理體系的收益a2以及未建立質(zhì)量管理體系時(shí)繳納的罰款額a4影響。企業(yè)可以通過(guò)建立質(zhì)量管理信息系統(tǒng)(QMIS)來(lái)降低質(zhì)量管理的成本。對(duì)于未建立質(zhì)量管理體系的構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)，政府監(jiān)管部門要加大懲罰力度，提高罰款額度，結(jié)合企業(yè)質(zhì)量信用等級(jí)制度降低違規(guī)企業(yè)的質(zhì)量等級(jí)，限制其生產(chǎn)規(guī)模，并利用網(wǎng)絡(luò)和媒體來(lái)揭露違規(guī)企業(yè)，并建立構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)激勵(lì)機(jī)制，對(duì)認(rèn)真施行質(zhì)量管理行為的構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)，給予一定的政策補(bǔ)貼，增加企業(yè)的收益和社會(huì)認(rèn)可度，從而不斷提高企業(yè)質(zhì)量管理的積極性。