政府動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲機(jī)制下基于區(qū)塊鏈的工程信息共享策略演化博弈研究

何壽奎 李 潔 王俊杰

(1 重慶交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,重慶 400074;2 中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司,廣東 深圳 518102)

0 引 言

建筑業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)?！?022—2027年中國(guó)建筑企業(yè)信息化行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及投資策略預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示,2020年建筑業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)值占全國(guó)生產(chǎn)總值的26%,但建筑行業(yè)整體數(shù)字化水平相對(duì)落后,數(shù)字化程度處于各行業(yè)倒數(shù)第二位。工程建設(shè)全過程包含了大量信息,參與主體多且不易管理,項(xiàng)目建設(shè)方利益目標(biāo)各不相同,相互之間缺乏信任且項(xiàng)目管理效率不高,但區(qū)塊鏈技術(shù)為上述問題提供了重要的解決方案。區(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、可追溯性、數(shù)據(jù)透明化、智能合約等技術(shù)營(yíng)造了良好的信任機(jī)制,保護(hù)數(shù)據(jù)不被篡改,消除了項(xiàng)目建設(shè)方之間的信息不對(duì)稱,避免了信息孤島。區(qū)塊鏈對(duì)建筑行業(yè)管理發(fā)揮了積極作用,深圳某區(qū)塊鏈地產(chǎn)有限公司針對(duì)房地產(chǎn)開發(fā)履約管理難、合同糾紛多、數(shù)據(jù)易篡改、監(jiān)管追責(zé)難、數(shù)據(jù)協(xié)同難、隱患追溯難等痛點(diǎn)推出了蘭房鏈和房鏈云。廣東惠州某房地產(chǎn)項(xiàng)目以“區(qū)塊鏈+房地產(chǎn)”成為企業(yè)亮點(diǎn)項(xiàng)目,該項(xiàng)目使用“蘭房鏈+房鏈云+數(shù)據(jù)大屏”組合作為地產(chǎn)開發(fā)全過程的服務(wù)、管理和決策系統(tǒng),招標(biāo)采購(gòu)全過程上鏈企業(yè)的區(qū)塊鏈賬本。此項(xiàng)目借助蘭房鏈平臺(tái)的供應(yīng)商系統(tǒng)發(fā)布信息,鏈上招標(biāo),中標(biāo)后區(qū)塊鏈發(fā)布中標(biāo)通知書;合同方面,鏈上簽訂智能合約,智能合約保障了合同的高效執(zhí)行,推動(dòng)了工程進(jìn)度,為不同企業(yè)協(xié)同管理節(jié)約了時(shí)間和成本;付款申請(qǐng)部分應(yīng)用數(shù)字化管理工具進(jìn)行申請(qǐng)管理、產(chǎn)值確認(rèn)、結(jié)算審批等。

1 文獻(xiàn)綜述

關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)在金融、信息領(lǐng)域應(yīng)用中參與主體博弈研究,周雷等通過動(dòng)態(tài)博弈模型發(fā)現(xiàn),使用區(qū)塊鏈所造成的違約成本、服從規(guī)則的激勵(lì)、違反規(guī)則的懲戒,使金融機(jī)構(gòu)敢貸、愿貸,核心企業(yè)與小微企業(yè)傾向于“守信”[1]。叢雪薇等運(yùn)用演化博弈方法對(duì)區(qū)塊鏈背景下金融機(jī)構(gòu)和物流企業(yè)的監(jiān)管、包庇問題進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈懲罰使博弈系統(tǒng)趨于不包庇、不監(jiān)管策略,并提出政府應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管和支持等建議[2]。張志等通過采用聯(lián)盟區(qū)塊鏈參與節(jié)點(diǎn)博弈分析達(dá)到雙贏的局面,提出了基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的信息協(xié)同架構(gòu)[3]。楊學(xué)成等通過建立供應(yīng)鏈多主體數(shù)據(jù)共享演化博弈模型,得到區(qū)塊鏈技術(shù)能夠提升參與節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)共享意愿,數(shù)據(jù)共享懲罰系數(shù)越大,參與節(jié)點(diǎn)共享的意愿就越高[4]。

關(guān)于建筑業(yè)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的信息管理與行為博弈研究,閆文周等基于博弈分析得出信息共享成本對(duì)新組織模式的形成有不利影響[5]。曹洋等在區(qū)塊鏈背景下構(gòu)建了建筑供應(yīng)鏈信息管理系統(tǒng)架構(gòu),發(fā)現(xiàn)借助區(qū)塊鏈的特點(diǎn)能夠提高信息共享效率[6]。孫建榮基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建建筑市場(chǎng)誠(chéng)信管理平臺(tái),得出該平臺(tái)的建立會(huì)使建筑市場(chǎng)逐步形成不敢失信、不能失信、不愿失信的良好氛圍[7]。盧睿等研究發(fā)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的信息共享在工程驗(yàn)收管理中可以有效解決各參建單位之間缺乏信任、審批過程長(zhǎng)且工作效率低、信息傳播不安全等問題[8]。孫謙認(rèn)為運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)能夠提升審計(jì)效率、把控信息風(fēng)險(xiǎn)、提升建筑項(xiàng)目的整體效益[9]。

綜上所述,區(qū)塊鏈在金融、信息領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟,而在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用、構(gòu)建區(qū)塊鏈平臺(tái)或系統(tǒng)框架方面多為定性分析,定量分析研究較少。本文構(gòu)建政府-項(xiàng)目建設(shè)方不同策略選擇的演化博弈模型,基于對(duì)政府的確定性獎(jiǎng)懲所帶來問題的考慮,設(shè)計(jì)了政府靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰、動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰、靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰、動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰4種獎(jiǎng)懲策略,對(duì)項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息概率的影響進(jìn)行測(cè)算,并通過數(shù)據(jù)仿真選出最優(yōu)獎(jiǎng)懲策略,分析最優(yōu)獎(jiǎng)懲策略下獎(jiǎng)勵(lì)上限值、懲罰上限值、政府成本3種因素對(duì)項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息概率的影響。

2 區(qū)塊鏈下信息共享博弈模型

2.1 模型假設(shè)與參數(shù)說明

博弈主體。博弈主體分別為政府及項(xiàng)目建設(shè)方。政府與項(xiàng)目建設(shè)方皆會(huì)根據(jù)自己所付出的成本和所獲得的收益進(jìn)行策略的實(shí)時(shí)調(diào)整和選擇,因此他們被認(rèn)為是有限理性。

策略選擇。博弈雙方在進(jìn)行信息共享時(shí),項(xiàng)目建設(shè)方的選擇策略為共享真實(shí)信息或不共享真實(shí)信息。共享真實(shí)信息指在區(qū)塊鏈上參與建設(shè)項(xiàng)目的項(xiàng)目建設(shè)方真實(shí)可靠地分享有關(guān)項(xiàng)目的信息,不共享真實(shí)信息指不共享初始信息或共享不真實(shí)的信息。政府的策略選擇為加強(qiáng)信息共享與監(jiān)管或弱化信息共享與監(jiān)管。項(xiàng)目建設(shè)方節(jié)點(diǎn)共享真實(shí)信息的概率為x(0≤x≤1),不共享真實(shí)信息的概率為1-x;政府強(qiáng)信息共享與監(jiān)管的概率為y(0≤y≤1),弱信息監(jiān)管的概率為1-y。

政府采取加強(qiáng)信息共享及監(jiān)管策略的成本為C(C>0);采取弱化信息共享與監(jiān)管策略的成本忽略不計(jì)。E為當(dāng)政府采取加強(qiáng)信息共享及監(jiān)管策略時(shí),若項(xiàng)目建設(shè)方節(jié)點(diǎn)采取共享真實(shí)信息策略,政府將會(huì)給予項(xiàng)目建設(shè)方的獎(jiǎng)勵(lì)。P為當(dāng)政府采取加強(qiáng)信息共享及監(jiān)管策略時(shí),若項(xiàng)目建設(shè)方節(jié)點(diǎn)采取不共享真實(shí)信息策略,政府將會(huì)給予項(xiàng)目建設(shè)方的懲罰。R為項(xiàng)目建設(shè)方節(jié)點(diǎn),選取共享真實(shí)信息策略時(shí)所花費(fèi)的成本。T為項(xiàng)目建設(shè)方節(jié)點(diǎn)采取不共享真實(shí)信息策略時(shí)所獲得的額外收益。

2.2 模型構(gòu)建

依據(jù)上述參數(shù)設(shè)置及說明,構(gòu)建政府-項(xiàng)目建設(shè)方之間的演化博弈支付矩陣,如表1所示。

表1 政府與項(xiàng)目建設(shè)方之間的演化博弈支付矩陣

2.3 演化博弈模型均衡點(diǎn)分析

Wx=y×(E-R)+(1-y)×(-R)

(1)

W1-x=y×(T-P)+(1-y)×T

(2)

(3)

項(xiàng)目建設(shè)方選擇共享真實(shí)信息的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程表示為:

(4)

同理可得,政府選擇強(qiáng)信息監(jiān)管的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程表示為:

(5)

根據(jù)表1演化博弈支付矩陣可知,政府的獎(jiǎng)懲策略要想在政府強(qiáng)信息監(jiān)管策略下能夠發(fā)揮有效作用,應(yīng)確保項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息時(shí)政府給予獎(jiǎng)勵(lì)后的總效益大于項(xiàng)目建設(shè)方不共享真實(shí)信息時(shí)政府給予懲罰后的總效益。即需要滿足條件E-R>T-P,P-C>0,E>0,P>0。本文將以此條件為基礎(chǔ)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

表2 政府靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)與靜態(tài)懲罰下系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

根據(jù)表2可知,區(qū)塊鏈信息監(jiān)管系統(tǒng)在4個(gè)純策略均衡點(diǎn)處不具有穩(wěn)定性,在均衡點(diǎn)(x*,y*)處具有穩(wěn)定性。本文對(duì)均衡點(diǎn)(x*,y*)處的穩(wěn)定性進(jìn)行討論。

根據(jù)求特征根公式得出均衡點(diǎn)(x*,y*)的雅克比矩陣的特征值為一對(duì)純虛根,但Taylor等的研究表明[10],常微分方程系統(tǒng)僅具有穩(wěn)定極限環(huán)而不具備漸進(jìn)穩(wěn)定性,因此項(xiàng)目建設(shè)方與政府的策略選擇路徑是圍繞均衡點(diǎn)(x*,y*)的穩(wěn)定閉環(huán)曲線,雖接近均衡點(diǎn)但無法自動(dòng)穩(wěn)定到該點(diǎn)。即在靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰策略下,政府與項(xiàng)目建設(shè)方之間不存在演化穩(wěn)定策略。

3 政府動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲機(jī)制下工程信息共享策略演化博弈分析

3.1 靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰

由表2及其分析可知,在靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰策略下,政府和項(xiàng)目建設(shè)方之間不存在演化穩(wěn)定策略。

3.2 動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰

表3 政府動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)與靜態(tài)懲罰下系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

由上述分析可知,政府強(qiáng)信息監(jiān)管所付出的成本越高,其監(jiān)管的意愿越低,項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息的概率也就越低;政府獎(jiǎng)勵(lì)的上限值越高,政府的財(cái)政負(fù)擔(dān)越重,則政府實(shí)施激勵(lì)約束政策的意愿就越低,因此項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息的概率也越低;政府對(duì)項(xiàng)目建設(shè)方的懲罰越高,項(xiàng)目建設(shè)方就越傾向于共享真實(shí)信息,政府實(shí)施激勵(lì)約束政策的概率降低,政府所付出的監(jiān)管成本下降。

3.3 靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰

由上述分析可知,項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息的概率與政府強(qiáng)信息監(jiān)管所付出的成本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系、與獎(jiǎng)勵(lì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系、與懲罰上限值呈正相關(guān)關(guān)系;政府強(qiáng)信息監(jiān)管的概率與政府獎(jiǎng)勵(lì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與懲罰上限值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3.4 動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰

由上述分析可知,項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息的概率與政府強(qiáng)信息監(jiān)管所付出的成本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系、與獎(jiǎng)勵(lì)上限值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系、與懲罰上限值呈正相關(guān)關(guān)系;政府強(qiáng)信息監(jiān)管的概率與政府獎(jiǎng)勵(lì)上限值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與懲罰上限值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

通過分析基于區(qū)塊鏈信息共享框架的4種政府動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲機(jī)制可知,增加節(jié)點(diǎn)間的信任是區(qū)塊鏈的本質(zhì),而數(shù)據(jù)量龐大、參與方之間缺乏信任是建筑業(yè)的特點(diǎn)。因此,區(qū)塊鏈具有為建筑業(yè)缺乏協(xié)作、生產(chǎn)力低、法規(guī)執(zhí)行不到位等方面提供解決方案的潛力。

4 信息共享策略演化數(shù)值實(shí)驗(yàn)與仿真

通過對(duì)4種動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲策略進(jìn)行演化穩(wěn)定性分析可知,當(dāng)政府實(shí)施靜態(tài)獎(jiǎng)懲時(shí),區(qū)塊鏈信息監(jiān)管系統(tǒng)不存在演化穩(wěn)定策略,其他3種策略均存在演化穩(wěn)定策略。本文將通過Matlab2016a進(jìn)行仿真分析來測(cè)算何種獎(jiǎng)懲策略最優(yōu)。本文的參數(shù)值來源于相關(guān)文獻(xiàn)并依據(jù)各因素對(duì)博弈系統(tǒng)的敏感程度而設(shè)置。

4.1 最優(yōu)動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲政策分析

本文選用Matlab2016a進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真,演化路徑如圖1至圖4所示由圖1至圖4的數(shù)值實(shí)驗(yàn)與仿真可知,4種動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲機(jī)制下系統(tǒng)演化與前文演化博弈分析所得結(jié)果相符。靜態(tài)獎(jiǎng)懲策略下博弈系統(tǒng)不存在均衡點(diǎn),最優(yōu)獎(jiǎng)懲依次為動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰、動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰、靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰。通過觀察可知,3種動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲策略下政府實(shí)施強(qiáng)信息監(jiān)管的意愿差別不大,所以在區(qū)塊鏈信息監(jiān)管系統(tǒng)中,政府采用動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰方式會(huì)極大提高項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息的意愿,提升信息的真實(shí)可靠性、實(shí)時(shí)性,提高建設(shè)項(xiàng)目的工程質(zhì)量;政府對(duì)區(qū)塊鏈的信息監(jiān)管也極大地促進(jìn)了項(xiàng)目建設(shè)方的正向質(zhì)量選擇行為。

圖1 靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰下信息共享策略演化

圖2 動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰下信息共享策略演化

圖3 靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰下信息共享策略演化

圖4 動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰下信息共享策略演化

5 結(jié)論與建議

本文針對(duì)政府在區(qū)塊鏈下如何采取合適的動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲策略來提高項(xiàng)目建設(shè)各方共享真實(shí)信息的意愿,確保上鏈初始信息的真實(shí)性,避免因欺瞞謊報(bào)或不共享真實(shí)信息獲得額外收益的機(jī)會(huì)主義或搭便車行為。通過對(duì)政府信息監(jiān)管的動(dòng)態(tài)演化過程展開博弈分析,研究得出兩點(diǎn)結(jié)論。

一是系統(tǒng)在靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰策略下不存在演化穩(wěn)定點(diǎn);在動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰、靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰、動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰策略下存在演化穩(wěn)定點(diǎn)。通過Matlab2016a進(jìn)行數(shù)值仿真后發(fā)現(xiàn)3種動(dòng)靜態(tài)獎(jiǎng)懲策略的最優(yōu)性依次為動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰、動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰、靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)態(tài)懲罰,動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰優(yōu)于其他策略。

二是在動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)靜態(tài)懲罰策略下分析影響項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息意愿的動(dòng)力。研究結(jié)果表明,項(xiàng)目建設(shè)方共享真實(shí)信息的概率與政府強(qiáng)信息監(jiān)管成本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與獎(jiǎng)勵(lì)上限值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與懲罰上限值呈正相關(guān)關(guān)系。

由此,本文提出兩點(diǎn)相關(guān)政策建議。

一是打造以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)的建筑業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息化平臺(tái)和應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域的數(shù)字治理高效透明,提高建設(shè)效率。

二是探索適用于區(qū)塊鏈與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的新型組織方式、流程和管理模式,建立健全與智能制造相適應(yīng)的工程質(zhì)量、安全監(jiān)管的模式與機(jī)制。