BIM項(xiàng)目業(yè)主與設(shè)計(jì)方公平關(guān)切利益分配研究

顏 磊

(上海頂新工程規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海 201315)

1 概述

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對于水利建設(shè)工程項(xiàng)目的需求發(fā)生了巨大的變化，致使當(dāng)今的水利建設(shè)工程項(xiàng)目規(guī)模日趨龐大，內(nèi)容日漸復(fù)雜。傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理方式很難再適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，在此背景下，BIM(Building-Information-Modeling)，即建筑信息模型應(yīng)運(yùn)而生。BIM是利用數(shù)字化的方式表達(dá)工程項(xiàng)目功能特性，通過工程項(xiàng)目信息共享，為工程項(xiàng)目全生命周期內(nèi)各種決策提供有力支持，是一種在三維數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上，對項(xiàng)目相關(guān)信息進(jìn)行集成的數(shù)據(jù)模型[1]。近年來，國家也通過采取積極的措施以推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用。2015年，住建部印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》以引導(dǎo)工程項(xiàng)目各參建單位積極應(yīng)用BIM技術(shù)。2017年10月，住建部發(fā)布《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》以規(guī)范工程項(xiàng)目建設(shè)過程中項(xiàng)目產(chǎn)品信息交換和共享過程，促進(jìn)建設(shè)工程信息化發(fā)展[2]。

各級政府已經(jīng)相繼出臺相關(guān)政策來推動(dòng)BIM技術(shù)在我國建設(shè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，但由于BIM技術(shù)在我國仍然處于發(fā)展階段，大多數(shù)水利企業(yè)對其仍然抱著觀望態(tài)度[3]。在此背景下，采取有效措施提高各水利企業(yè)使用BIM技術(shù)的積極性就成了進(jìn)一步推動(dòng)BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。相關(guān)研究表明，業(yè)主方是BIM技術(shù)應(yīng)用的最大受益者[4]，主要表現(xiàn)在提升產(chǎn)品品質(zhì)、降低項(xiàng)目運(yùn)營成本等方面。為了實(shí)現(xiàn)這種利益的可持續(xù)性，業(yè)主方可以采用將利益進(jìn)行合理分配的方式，提高其他參建單位合作使用BIM技術(shù)的積極性，從而推動(dòng)BIM技術(shù)在全行業(yè)、項(xiàng)目建設(shè)各階段的使用。設(shè)計(jì)一種既能提高其他參建單位使用BIM技術(shù)的積極性，又能使得自身利益最大化的利益分配方式則是當(dāng)前亟待解決的問題。與此同時(shí)，其他參建單位作為經(jīng)濟(jì)理性人在利益分配時(shí)，不僅會關(guān)注自身的利益所得，還會關(guān)注他人的利益所得，這也增加了業(yè)主方選擇合理分配方式的難度。因此，在考慮其他參建單位公平關(guān)切的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套合理的利益分配方式對于提高各參建單位使用BIM技術(shù)的積極性，推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。

2 研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于BIM項(xiàng)目利益分配的研究還處于探索期，已有研究主要集中在應(yīng)用BIM技術(shù)對于項(xiàng)目進(jìn)度管理、成本管理、質(zhì)量管理等方面的貢獻(xiàn)。

2.1 BIM技術(shù)進(jìn)度管理研究現(xiàn)狀

張國慶[5]認(rèn)為在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中應(yīng)用BIM技術(shù)來實(shí)施項(xiàng)目進(jìn)度控制，可以大大提高建設(shè)工程項(xiàng)目整體的效益；程雨婷等[6]提出將BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目進(jìn)度管理，可以優(yōu)化進(jìn)度管理流程，降低工程項(xiàng)目建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)；牛博生[7]認(rèn)為在建設(shè)工程領(lǐng)域引入BIM技術(shù)，可以改進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度管理流程，并提出了改進(jìn)后的項(xiàng)目進(jìn)度管理過程；賈亞鋒[8]認(rèn)為將BIM技術(shù)應(yīng)用于施工進(jìn)度管理，不僅可以加快工程信息傳遞的速度，而且有利于提高項(xiàng)目進(jìn)度管理的效率。

2.2 BIM技術(shù)成本管理研究現(xiàn)狀

李波[9]建立了BIM環(huán)境下的成本管理流程，并提出BIM技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提高工程項(xiàng)目成本管理水平；于景飛等[10]認(rèn)為BIM技術(shù)的應(yīng)用可以降低施工階段材料損耗，減少現(xiàn)場施工時(shí)間，優(yōu)化施工方案實(shí)現(xiàn)成本的降低；拾秋月等[11]構(gòu)建了BIM項(xiàng)目成本控制的流程，并闡述了BIM技術(shù)在項(xiàng)目事前、事中、事后控制方面的優(yōu)勢；閆文凱等[12]認(rèn)為BIM技術(shù)的應(yīng)用可以省略傳統(tǒng)工程造價(jià)中建模這一過程，將有效提高成本管理效率。

2.3 BIM技術(shù)質(zhì)量管理研究現(xiàn)狀

李亞東等[13]提出基于BIM的質(zhì)量管理流程，并認(rèn)為將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程項(xiàng)目質(zhì)量管理的實(shí)施重點(diǎn)為材料設(shè)備管理等內(nèi)容；王劍閣等[14]提出了基于BIM的質(zhì)量控制體系和流程，并提出通過質(zhì)量信息的傳遞和共享可以提高工程質(zhì)量；于凱[15]通過研究提出將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的質(zhì)量控制中，可以有效提高工程質(zhì)量控制水平。

2.4 現(xiàn)有文獻(xiàn)

已有文獻(xiàn)為BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供了重要的理論依據(jù)，但是目前關(guān)于BIM項(xiàng)目利益分配問題的研究還比較少，且鮮有考慮其他參見單位公平關(guān)切的研究。業(yè)主方如何與其他參建方進(jìn)行合理的利益分配將是BIM環(huán)境下工程項(xiàng)目建設(shè)能否順利完成的關(guān)鍵。為此，本文基于公平關(guān)切理論，以設(shè)計(jì)方為例，建立業(yè)主方與設(shè)計(jì)方的利益分配模型，研究影響雙方利益分配的影響因素以及最優(yōu)的利益分配策略，最后根據(jù)研究結(jié)果為業(yè)主方和設(shè)計(jì)方的利益分配選擇提出對策建議。

3 問題描述與模型構(gòu)建

3.1 問題描述

在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中應(yīng)用BIM技術(shù)業(yè)主方獲得的利益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)方獲得的利益，同時(shí)雙方都將因?yàn)槭褂肂IM技術(shù)而付出額外的技術(shù)、人力等成本，但這些信息對方無法獲知。直接導(dǎo)致業(yè)主方和設(shè)計(jì)方在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中產(chǎn)生雙邊道德風(fēng)險(xiǎn)問題。為此，需要將公平關(guān)切理論引入到利益分配模型中，用公平關(guān)切效用函數(shù)來反應(yīng)設(shè)計(jì)方的利益分配效用。

3.2 基本假設(shè)

(1)在水利工程項(xiàng)目的全生命周期中，業(yè)主方和設(shè)計(jì)方都是風(fēng)險(xiǎn)中性的，并且設(shè)計(jì)方具有風(fēng)險(xiǎn)厭惡特性。業(yè)主方是公平中性的，而設(shè)計(jì)方是公平關(guān)切的。

(2)業(yè)主方和設(shè)計(jì)方將BIM技術(shù)應(yīng)用于水利工程項(xiàng)目建設(shè)所投入的知識技術(shù)等成本是不可測的，且為私人信息。但是可以通過項(xiàng)目價(jià)值增值的多少來體現(xiàn)。

(3)業(yè)主方分配給設(shè)計(jì)方的利益為項(xiàng)目價(jià)值增值的一定比例，且最佳的分配比例可以同時(shí)滿足業(yè)主方和設(shè)計(jì)方的投資收益要求。

3.3 模型構(gòu)建

在BIM項(xiàng)目中，業(yè)主方的項(xiàng)目收益主要包括項(xiàng)目基本收益以及采用BIM技術(shù)帶來項(xiàng)目增值(包括節(jié)約的成本、工期等)。因此，業(yè)主方投資項(xiàng)目的收益函數(shù)可以表示為：

R=p1+φp1(b1x1+b2x2+θ)

(1)

式中，R—業(yè)主方的總收益；p1—項(xiàng)目基本收益；φp1(0≤φ≤1)—通過采用BIM技術(shù)獲得的項(xiàng)目增值收益；b1，b2(0≤b1，b2≤1)—業(yè)主方和設(shè)計(jì)方的努力水平；x1，x2(0≤x1，x2≤1)—業(yè)主方和設(shè)計(jì)方的效率系數(shù)；θ—外部環(huán)境的不確定性的影響，θ～(0，σ2)。

在BIM項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)方獲得的收益包括固定合同價(jià)及業(yè)主分配的額外收益，因此，設(shè)計(jì)方的收益函數(shù)可以表示為：

S=p2+δφp1(b1x1+b2x2+θ)

(2)

式中，p2—設(shè)計(jì)合同約定的合同價(jià)格，δ(0≤δ≤1)—設(shè)計(jì)單位的利益分配比例。

水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中的成本包括一般的建設(shè)成本以及采用BIM技術(shù)所投入的知識技術(shù)成本，因此成本函數(shù)表示為：

c=cj+cy

(3)

由此可以分別得到整體、業(yè)主方以及設(shè)計(jì)方三者的期望收益函數(shù)：

(4)

(5)

(6)

3.4 模型分析

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)通過研究發(fā)現(xiàn)決策者并不是理性自利的而是有限自利的，對于現(xiàn)實(shí)生活中的利益分配問題，決策者不僅會關(guān)注自身利益收入，同時(shí)還會關(guān)注他人的利益收入。根據(jù)假設(shè)(1)業(yè)主方和設(shè)計(jì)方分別具有公平中性和公平關(guān)切的特點(diǎn)，通過公平關(guān)切系數(shù)λ的引入，再結(jié)合式(5)、(6)，就可以得到關(guān)于設(shè)計(jì)方的公平關(guān)切效用函數(shù)：

L2(r)=r2-λ(r1-r2)=(λ+1)r2-λr1

(7)

由于設(shè)計(jì)方是公平關(guān)切的，所以λ>0。

(1)當(dāng)r2≥r1時(shí)，隨著設(shè)計(jì)方和業(yè)主方利益差異的不斷增加，設(shè)計(jì)方的實(shí)際效用將隨之不斷增加。

(2)當(dāng)r2

水利工程項(xiàng)目采用BIM技術(shù)的利益分配問題可以看作是業(yè)主方和設(shè)計(jì)方之間的動(dòng)態(tài)博弈問題，其中，第一階段為業(yè)主方確定設(shè)計(jì)合同，第二階段為確定業(yè)主方和設(shè)計(jì)方為采用BIM技術(shù)而投入的知識技術(shù)數(shù)量。

因此，公平關(guān)切條件下，業(yè)主方和設(shè)計(jì)方采用BIM技術(shù)的利益分配模型可表示為：

s.t.b1∈arg maxr1

b2∈arg maxL2

(8)

通常采用回溯法對兩階段動(dòng)態(tài)博弈進(jìn)行求解，即先假定設(shè)計(jì)合同的各項(xiàng)參數(shù)給定，以求出第二階段業(yè)主方和設(shè)計(jì)方雙方的最優(yōu)努力程度，求解過程如下。

將式(5)對b1求導(dǎo)，將(7)對b2求導(dǎo)，得到：

(9)

(10)

令?r1/?b1=0，?L1/?b2=0，可以得到：

(11)

(12)

(13)

由此，業(yè)主方和設(shè)計(jì)方各自的最優(yōu)努力程度可表示為：

(14)

(15)

將式(13)和(14)分別對λ求導(dǎo)，可以得到：

4 數(shù)值仿真

為了檢驗(yàn)研究結(jié)果，本文運(yùn)用MATLAB軟件對研究結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬，通過相關(guān)數(shù)據(jù)的假設(shè)，來分別對最優(yōu)分配比例與設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)以及業(yè)主方的最佳努力程度與設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析。

(1)假設(shè)，x1=0.6，x2=0.7，η1=η2=0.5，b1=0.8，p1=1，φ=0.5，則可以得到業(yè)主方和設(shè)計(jì)方最優(yōu)分配比例與設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 最優(yōu)利益分配比例δ*與設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)λ關(guān)系圖

通過觀察圖1可以發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)利益分配比例δ*隨著設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)λ的增大而不斷增大，即業(yè)主方與設(shè)計(jì)方的最優(yōu)利益分配比例δ*是關(guān)于設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)λ的單調(diào)遞增函數(shù)，與研究結(jié)果所得的結(jié)論相符。

(2)假設(shè)，x1=0.6，x2=0.7，η1=η2=0.5，δ=0.7，p1=1，φ=0.5，則可以得到業(yè)主方的最佳努力程度與設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)如圖2所示。

圖2 業(yè)主方的最佳努力程度與設(shè)計(jì)方公平關(guān)切系數(shù)λ關(guān)系圖

5 結(jié)論

在水利工程項(xiàng)目建設(shè)管理過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅能夠顯著提高我國水利工程建設(shè)管理水平，同時(shí)也符合時(shí)代發(fā)展的要求。根據(jù)本文研究結(jié)果可以得到如下啟示：合理的利益分配有利益實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目整體利益最大化，為此業(yè)主方在進(jìn)行利益分配時(shí)既要考慮其他參與方的貢獻(xiàn)程度，還要考慮其公平關(guān)切特點(diǎn)，通過公正合理的利益分配，來維持與其他參建單位穩(wěn)定的合作關(guān)系；為保證業(yè)主方的積極性，不使合作破裂，設(shè)計(jì)方也不能無限的要求更多的利益分配，要根據(jù)最有利益分配比例索取合理利益，以促成雙方合作的順利進(jìn)行。