基于區(qū)塊鏈的建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理博弈分析

鐘波濤，李晨希，丁烈云，唐 冰

（華中科技大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，湖北武漢 430074）

1 研究背景

我國(guó)建筑業(yè)的年規(guī)模逐年擴(kuò)大、總產(chǎn)值逐年升高，截至2020 年年底總產(chǎn)值已達(dá)72 995.7 億元［1］，實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展目標(biāo)，但在質(zhì)量方面仍存在建造方式粗放、建筑產(chǎn)品性能欠佳等問題。如何實(shí)現(xiàn)從粗放式建造向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)變是我國(guó)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。近年來(lái)，我國(guó)著手完善工程質(zhì)量相關(guān)的管理制度和法律法規(guī)，強(qiáng)調(diào)企業(yè)負(fù)責(zé)、政府監(jiān)管、社會(huì)監(jiān)督，調(diào)動(dòng)建筑工程各利益相關(guān)方參與建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理［2］。

區(qū)塊鏈技術(shù)具有數(shù)據(jù)安全可靠、過程透明公開、信息可查可溯等特點(diǎn)［3］，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)搭建的平臺(tái)可以提供具有真實(shí)性、時(shí)效性和可追溯性的信息，有助于重塑質(zhì)量治理各方的信任、加速質(zhì)量協(xié)同治理局面的形成［4］。曹洋等［5］構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈的建筑供應(yīng)鏈信息管理系統(tǒng)，以期突破參與方缺乏信任、信息不透明現(xiàn)狀，構(gòu)建相互信任的建筑供應(yīng)鏈聯(lián)盟。Li 等［6］利用區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)建立了預(yù)制建筑智能平臺(tái)，集成業(yè)主、政府及設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工等單位提高合作共享效率。Wang等［7］構(gòu)建了一個(gè)基于區(qū)塊鏈的預(yù)制構(gòu)件施工信息管理框架，以增強(qiáng)參與者之間的實(shí)時(shí)信息交流，從而促進(jìn)各方協(xié)同。當(dāng)前相關(guān)研究提出了基于區(qū)塊鏈的質(zhì)量協(xié)同治理的技術(shù)解決方案，但并未涉及到區(qū)塊鏈平臺(tái)上參與方之間質(zhì)量協(xié)同治理行為策略選擇，無(wú)法從管理角度為建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理體系構(gòu)建提供有效思路及建議。

在運(yùn)營(yíng)與管理層面上，已有相關(guān)研究表明，區(qū)塊鏈平臺(tái)的引入對(duì)公眾、企業(yè)、政府等利益主體同時(shí)具有正面和負(fù)面的影響作用［8］。公眾可以從區(qū)塊鏈平臺(tái)更好地感知產(chǎn)品的質(zhì)量［9］，對(duì)區(qū)塊鏈平臺(tái)上產(chǎn)品的信任度更高、支付意愿更強(qiáng)烈［10］。企業(yè)憑借可靠的信息披露吸引消費(fèi)者［11］，在得到高效短期收益的同時(shí)建立起良好的企業(yè)聲譽(yù)［12］，為后續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；此外，通過基于區(qū)塊鏈的智能合約實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)［13］，降低企業(yè)損失。對(duì)于政府監(jiān)管部門，區(qū)塊鏈有助于加速政府組織結(jié)構(gòu)扁平化［14］，降低監(jiān)管成本［15］，提高治理和服務(wù)流程的透明度，促進(jìn)形成新的治理模式［16］。然而，區(qū)塊鏈高昂的建設(shè)成本以及使用過程中存在的隱私風(fēng)險(xiǎn)等［17］，給其在質(zhì)量協(xié)同治理中的應(yīng)用帶來(lái)不確定性。區(qū)塊鏈會(huì)改變建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理背后的成本及收益，形成新的治理模式，政府監(jiān)管、企業(yè)上鏈、公眾評(píng)價(jià)的質(zhì)量協(xié)同治理行為將受到影響［18］，但現(xiàn)有研究并未揭示區(qū)塊鏈下政府、建筑相關(guān)企業(yè)以及公眾的質(zhì)量協(xié)同治理策略，區(qū)塊鏈如何影響三方質(zhì)量協(xié)同治理行為問題尚不清晰［19］。

已有學(xué)者運(yùn)用動(dòng)態(tài)且有限理性的演化博弈方法對(duì)質(zhì)量行為、監(jiān)管、補(bǔ)貼與激勵(lì)等多方面進(jìn)行了一定的研究，如汪玉亭等［18］基于演化博弈理論探討了在現(xiàn)行政府質(zhì)量監(jiān)管模式下質(zhì)量行為演化系統(tǒng)的穩(wěn)定性；Song 等［20］構(gòu)建起工程多方演化博弈模型，研究了監(jiān)管、獎(jiǎng)懲力度等對(duì)利益鏈中各方行為選擇的影響；Li 等［21］利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)高鐵工程的監(jiān)管系統(tǒng)演化博弈模型進(jìn)行了仿真分析，探索最佳監(jiān)管策略。以上研究為探究區(qū)塊鏈對(duì)政府、建筑企業(yè)和公眾質(zhì)量協(xié)同治理策略選擇的影響提供了理論基礎(chǔ)，但關(guān)于區(qū)塊鏈環(huán)境中政府、建筑相關(guān)企業(yè)及公眾在彼此制約前提下的質(zhì)量協(xié)同治理策略，以及在質(zhì)量協(xié)同治理中引入?yún)^(qū)塊鏈造成的成本及效用的變化如何影響三方協(xié)同治理行為選擇有待進(jìn)一步深入研究。

綜上，本研究梳理建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理主要參與方，即政府、建設(shè)方、施工方、材料供應(yīng)商等建筑相關(guān)企業(yè)（作為整體考慮，以下簡(jiǎn)稱“建筑企業(yè)”）與公眾的價(jià)值訴求與相互關(guān)系，建立基于區(qū)塊鏈的三方演化博弈模型，分析質(zhì)量協(xié)同治理演化穩(wěn)定策略，探究區(qū)塊鏈對(duì)三方質(zhì)量治理行為的影響作用，為促進(jìn)建筑工程質(zhì)量治理主體合作協(xié)調(diào)、構(gòu)建質(zhì)量協(xié)同治理體系、提高建筑工程質(zhì)量水平提供思路參考。

2 質(zhì)量協(xié)同治理價(jià)值訴求分析與模型假設(shè)說明

2.1 質(zhì)量協(xié)同治理各方價(jià)值訴求

建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)中，假定政府出資建立區(qū)塊鏈平臺(tái)并對(duì)建筑工程質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管，建筑企業(yè)可以付費(fèi)加入?yún)^(qū)塊鏈平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量信息披露使得產(chǎn)品質(zhì)量可追溯，公眾可以通過區(qū)塊鏈平臺(tái)進(jìn)行反饋評(píng)價(jià)，三者各自追求不同的利益目標(biāo)，具有相異的價(jià)值訴求，對(duì)各方價(jià)值訴求進(jìn)行分析，如圖1 所示。

圖1 建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)中各方價(jià)值訴求分析框架

圖2 建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)各方行為動(dòng)態(tài)演化趨勢(shì)

（1）政府。出于社會(huì)責(zé)任，政府積極參與到建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中并主導(dǎo)治理，除投資區(qū)塊鏈外，還進(jìn)一步制定質(zhì)量治理相關(guān)政策，對(duì)建筑企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管和激勵(lì)，鼓勵(lì)公眾進(jìn)行社會(huì)監(jiān)督，從而獲得社會(huì)認(rèn)可。政府在監(jiān)督的過程中結(jié)合公眾反饋結(jié)果對(duì)建筑企業(yè)不當(dāng)行為進(jìn)行懲罰和糾正，期望提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益和政府的社會(huì)公信力，提升建筑工程質(zhì)量水平和社會(huì)福利水平。

（2）建筑企業(yè)。建筑企業(yè)一方面受到政府的約束與管制，另一方面接受來(lái)自公眾的社會(huì)監(jiān)督。政府對(duì)建筑企業(yè)行為進(jìn)行干預(yù)，如對(duì)招投標(biāo)過程不規(guī)范、施工操作不當(dāng)企業(yè)進(jìn)行罰款，對(duì)技術(shù)領(lǐng)跑企業(yè)給予補(bǔ)貼；公眾通過評(píng)價(jià)反饋影響建筑企業(yè)聲譽(yù)。在雙重監(jiān)督下，建筑企業(yè)以利益為驅(qū)動(dòng)，控制建筑成本，打造優(yōu)良口碑，追求經(jīng)濟(jì)效益、企業(yè)聲譽(yù)、品牌形象等。

（3）公眾。在建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中，公眾既是消費(fèi)者又是監(jiān)督者，在購(gòu)買產(chǎn)品之后通過對(duì)建筑產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出建筑產(chǎn)品中存在的質(zhì)量問題，形成由公眾提出、政府整合并監(jiān)督整改、建筑企業(yè)整改提升的質(zhì)量反饋過程，暴露建筑產(chǎn)品質(zhì)量問題并糾正，由此得到質(zhì)量安全保障，避免因建筑質(zhì)量低劣對(duì)自身健康造成的危害。

2.2 演化博弈模型假設(shè)

假定政府、建筑企業(yè)和公眾三方彼此作用、相互制約，為便于研究進(jìn)行，作出以下假設(shè)：

2.3 演化博弈模型說明

根據(jù)政府監(jiān)管策略選擇、建筑企業(yè)上鏈策略選擇和公眾評(píng)價(jià)策略選擇的不同，得到8 種策略組合并分別計(jì)算收益，建立三方收益矩陣，如表1 所示。

表1 建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)各方收益矩陣

3 工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)均衡策略分析

依據(jù)收益矩陣，計(jì)算不同策略選擇的期望收益，分別構(gòu)建政府、建筑企業(yè)、公眾的演化博弈復(fù)制動(dòng)態(tài)方程。

3.1 政府監(jiān)管策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程及其均衡點(diǎn)

政府監(jiān)管策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

3.2 建筑企業(yè)上鏈策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程及其均衡點(diǎn)

建筑企業(yè)上鏈策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

3.3 公眾評(píng)價(jià)策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程及其均衡點(diǎn)

3.4 工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)均衡策略分析

通過以上分析可得本研究演化博弈模型的三維動(dòng)力系統(tǒng)為：

在信息不對(duì)稱的背景下，演化博弈方因無(wú)法預(yù)知他方行為而采取混合策略，然而，混合策略納什均衡一旦受到微小干擾就會(huì)向純策略納什均衡演化［23］，因此，只討論8 個(gè)純策略均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性。演化穩(wěn)定策略可由系統(tǒng)的雅可比矩陣的局部穩(wěn)定性分析得出，三維雅可比矩陣表達(dá)式為：

計(jì)算關(guān)于x、y、z的偏導(dǎo)數(shù)得雅可比矩陣，求得8 個(gè)純策略均衡點(diǎn)的特征值，如表2 所示。

表2 建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)各方純策略均衡點(diǎn)特征值

表3 建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理SD 模型參數(shù)初始值

4 工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)數(shù)值仿真和分析

4.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（SD）模型的構(gòu)建

基于上述演化博弈模型，引入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真，找出影響建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，并提出相應(yīng)對(duì)策。借助Vensim PLE 軟件建立政府、建筑企業(yè)和公眾工程質(zhì)量協(xié)同治理演化博弈的SD 模型，如圖3 所示，涉及政府積極監(jiān)管（x）、建筑企業(yè)上鏈（y）和公眾評(píng)價(jià)滿意（z）3 個(gè)狀態(tài)變量，監(jiān)管力度變化率、上鏈意愿變化率和滿意度變化率3 個(gè)速率變量，9個(gè)中間變量和31 個(gè)外部變量。

圖3 建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)各方演化博弈模型

圖4 初始策略為低水平時(shí)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)仿真分析

圖5 初始策略為中水平時(shí)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)仿真分析

圖6 初始策略為高水平時(shí)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)仿真分析

4.2 仿真分析

4.2.1 初始策略變化仿真分析

4.2.2 區(qū)塊鏈平臺(tái)成效變化仿真分析

區(qū)塊鏈平臺(tái)的建設(shè)需付出相應(yīng)的成本，同時(shí)平臺(tái)的使用會(huì)提升政府的監(jiān)管效用、提高建筑產(chǎn)品的價(jià)格、降低負(fù)面情況下的建筑企業(yè)損失、為公眾帶來(lái)更高的質(zhì)量安全收益等，本研究將區(qū)塊鏈平臺(tái)使用帶來(lái)的成本和收益變化統(tǒng)稱為“區(qū)塊鏈平臺(tái)成效”。

圖7 區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)成本降低70%時(shí)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)仿真分析

圖8 區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)成本不變時(shí)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)仿真分析

圖10 區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)成本增加150%時(shí)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理系統(tǒng)仿真分析

另外，由于政府致力于提升社會(huì)福利，可進(jìn)一步將政府收益與社會(huì)福利（消費(fèi)者剩余與生產(chǎn)者剩余之和）合并作為政府方函數(shù)進(jìn)行演化分析，結(jié)果顯示，若區(qū)塊鏈對(duì)社會(huì)福利提升具有顯著作用，即使區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)成本較高，政府仍會(huì)通過建設(shè)區(qū)塊鏈平臺(tái)加強(qiáng)信息公開、積極規(guī)制建筑市場(chǎng)，為建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理創(chuàng)造一個(gè)公平、公正、公開的環(huán)境，引導(dǎo)建筑企業(yè)和公眾共同開展質(zhì)量協(xié)同治理，有利于建筑工程整體質(zhì)量的提升。

圖11 政府監(jiān)管效用系數(shù)對(duì)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中政府監(jiān)管影響的仿真分析

圖12 建筑產(chǎn)品增值系數(shù)對(duì)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中建筑企業(yè)上鏈影響的仿真分析

圖13 公眾不滿意的企業(yè)損失對(duì)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中建筑企業(yè)上鏈影響的仿真分析

圖14 上鏈質(zhì)量安全收益提升系數(shù)對(duì)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中公眾評(píng)價(jià)影響的仿真分析

5 結(jié)論

本研究運(yùn)用演化博弈理論，構(gòu)建政府、建筑企業(yè)、公眾在區(qū)塊鏈環(huán)境下的建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理模型，并結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真手段對(duì)區(qū)塊鏈平臺(tái)效用變化下各主體的質(zhì)量治理策略選擇進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，在政府出資建設(shè)區(qū)塊鏈平臺(tái)的情境下，其建設(shè)成本的增加會(huì)削弱政府監(jiān)管的積極性，然而政府除自身利益之外，還追求社會(huì)福利水平的提高，若區(qū)塊鏈能大幅提升社會(huì)福利水平，政府可忽略區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)成本的影響；建筑企業(yè)上鏈時(shí)的損失對(duì)其采取上鏈策略的影響較弱，但企業(yè)在堅(jiān)持高質(zhì)量生產(chǎn)、加強(qiáng)信息披露來(lái)降低上鏈損失的同時(shí)，能在市場(chǎng)中創(chuàng)造聲譽(yù)價(jià)值、樹立良好的企業(yè)形象，為未來(lái)發(fā)展奠定基礎(chǔ)；建筑產(chǎn)品增值系數(shù)、監(jiān)管效用系數(shù)和質(zhì)量安全收益提升系數(shù)與系統(tǒng)演化收斂速度呈正反饋趨勢(shì)，但由于建筑企業(yè)產(chǎn)品售賣收益遠(yuǎn)大于政府監(jiān)管收益和公眾質(zhì)量安全收益，因此對(duì)后二者影響較小，因此建筑產(chǎn)品增值系數(shù)是應(yīng)聚焦的關(guān)鍵因素，區(qū)塊鏈技術(shù)帶來(lái)的建筑產(chǎn)品增值有利于建筑企業(yè)規(guī)范施工、加強(qiáng)信息披露，降低損害工程質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)研究結(jié)論，對(duì)建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理提出以下建議：（1）政府在建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中占主導(dǎo)地位，既要推動(dòng)其他利益相關(guān)者進(jìn)行質(zhì)量治理，又承擔(dān)著治理方的責(zé)任，因此應(yīng)加快區(qū)塊鏈技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用；考慮實(shí)行政企聯(lián)合建設(shè)區(qū)塊鏈平臺(tái)，政府與企業(yè)之間簽訂成本分擔(dān)條約，實(shí)現(xiàn)成本轉(zhuǎn)移；健全完善基于區(qū)塊鏈的建筑產(chǎn)品質(zhì)量追責(zé)和索賠制度，提高質(zhì)量監(jiān)管力度，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量協(xié)同治理。（2）建筑企業(yè)積極開展信息技術(shù)宣傳培訓(xùn)，將區(qū)塊鏈作為企業(yè)發(fā)展的必要工具，提高信息披露水平；在加入?yún)^(qū)塊鏈平臺(tái)的同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格質(zhì)量管控，保證建筑產(chǎn)品的質(zhì)量水平、降低質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)；通過提供高質(zhì)量水平的產(chǎn)品，樹立起良好的企業(yè)形象、維護(hù)企業(yè)聲譽(yù)，主動(dòng)參與到質(zhì)量協(xié)同治理中來(lái)，促進(jìn)企業(yè)的社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。（3）公眾在建筑工程質(zhì)量協(xié)同治理中處于被動(dòng)地位，政府應(yīng)加強(qiáng)補(bǔ)貼與宣傳力度，充分調(diào)動(dòng)公眾參與的主動(dòng)性與積極性；在政府政策的支持下，公眾應(yīng)提高反饋與評(píng)價(jià)的意識(shí)，主動(dòng)參與質(zhì)量治理，充分發(fā)揮社會(huì)監(jiān)督的作用。

由于建筑工程的多樣性，本研究中的模型參數(shù)為相對(duì)數(shù)值而非現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際發(fā)生值，存在一定偏差；此外，博弈假設(shè)將質(zhì)量協(xié)同治理各參與方的關(guān)系以及交易過程抽象化，而實(shí)際活動(dòng)中參與方可能存在更復(fù)雜的貨幣交易關(guān)系和其他交往關(guān)系等，可能會(huì)引發(fā)演化系統(tǒng)的變動(dòng)。對(duì)這些問題，在未來(lái)研究中可進(jìn)一步加以考量。