基于三方博弈建筑綠色供應(yīng)鏈演化路徑與仿真分析

周俊 徐新衛(wèi) 謝尚金 鄧佳佳

(1.廣東科技學(xué)院管理學(xué)院，廣東 東莞 523000；2.安徽工業(yè)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243000；3.中建東方裝飾有限公司，上海 200122)

引言

習(xí)近平總書記在2020年聯(lián)合國(guó)大會(huì)發(fā)表的一般性辯論重要講話,提出中國(guó)的碳中和目標(biāo)“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”,表明我國(guó)對(duì)全球疫情后實(shí)現(xiàn)綠色復(fù)蘇和低碳轉(zhuǎn)型做出積極貢獻(xiàn)[1]。然而,作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一的建筑業(yè),依舊表現(xiàn)為高消耗、高污染的發(fā)展模式。2018年全國(guó)建筑全過(guò)程能耗總量占全國(guó)能源消費(fèi)總量比重為46.5%；全國(guó)建筑全過(guò)程碳排放總量占全國(guó)碳排放的比重為51.3%[2],資源過(guò)度利用、環(huán)境污染等問(wèn)題越來(lái)越制約建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,為了調(diào)整和優(yōu)化建筑產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方式,企業(yè)必須轉(zhuǎn)變建筑生產(chǎn)的管理模式,借鑒制造業(yè)先進(jìn)的供應(yīng)鏈管理思想,結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的理念,實(shí)施建筑綠色供應(yīng)鏈管理模式。建筑綠色供應(yīng)鏈?zhǔn)窃诮ㄖ娜芷趦?nèi),在節(jié)約資源、減少環(huán)境污染的條件下為人們提供環(huán)保舒適、與自然融合的綠色建筑產(chǎn)品。通過(guò)物流、信息流、資金流在綠色建材供應(yīng)商、建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位、消費(fèi)者、回收再處理企業(yè)等的流動(dòng),形成一個(gè)閉環(huán)的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)模式。與其他傳統(tǒng)供應(yīng)鏈不同,除了追求效益最大化、顧客滿意等目標(biāo)外,其更強(qiáng)調(diào)將環(huán)境意識(shí)貫穿于整個(gè)供應(yīng)鏈中[3],注重產(chǎn)品生命周期內(nèi)的綠色運(yùn)作和管理,以經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和環(huán)境綜合利用效益為最優(yōu)目標(biāo)。結(jié)合綠色供應(yīng)鏈管理的基本原理[4],建筑綠色供應(yīng)鏈的框架模型如圖1所示。

圖1 建筑綠色供應(yīng)鏈框架模型

目前演化博弈理論已在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。Shi等[5]建立演化博弈模型來(lái)研究建筑供應(yīng)商之間的合作趨勢(shì),結(jié)果表明,供應(yīng)商的生產(chǎn)能力、業(yè)主與供應(yīng)商的合同、業(yè)主的激勵(lì)機(jī)制直接影響供應(yīng)商的合作傾向。Feng等[6]則在假設(shè)懲罰和激勵(lì)條件,建立預(yù)制件生產(chǎn)商之間的演化博弈模型,得出了在合作和非合作2種情況下都存在穩(wěn)定的演化策略,且演化結(jié)果受2種決策過(guò)程初始比例的影響。政府可以通過(guò)有效的懲罰和激勵(lì)機(jī)制,支持生產(chǎn)企業(yè)建立牢固的合作伙伴關(guān)系,降低預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)鏈的初始成本,實(shí)現(xiàn)雙贏。黃定軒[7]基于收益-風(fēng)險(xiǎn)的角度,建立了綠色建筑項(xiàng)目中開(kāi)發(fā)商與客戶在有限理性下需求側(cè)演化博弈模型。梁喜[8]從綠色建筑供給側(cè)角度出發(fā),構(gòu)建政府動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)懲政策下動(dòng)態(tài)補(bǔ)貼與靜態(tài)稅收、靜態(tài)補(bǔ)貼與動(dòng)態(tài)稅收、動(dòng)態(tài)補(bǔ)貼與動(dòng)態(tài)稅收3種情形下的演化博弈模型,得出動(dòng)態(tài)補(bǔ)貼與靜態(tài)稅收為推動(dòng)綠色建筑發(fā)展的帕累托最優(yōu)解。王荊[9]系統(tǒng)地分析了綠色建筑發(fā)展中的利益相關(guān)者和影響因素,構(gòu)建政府部門、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)和消費(fèi)者的兩兩演化博弈模型并進(jìn)行參數(shù)分析。馮輝紅[10]認(rèn)為,綠色采購(gòu)在很大程度上能減少房地產(chǎn)行業(yè)的能源消耗,從收益、風(fēng)險(xiǎn)與損失的角度分析了建材生產(chǎn)商和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商供需雙方的演化博弈模型以及不同情況下行為決策選擇。通過(guò)對(duì)以上研究結(jié)果的梳理可知,目前運(yùn)用演化博弈理論研究大多集中在政府、開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者兩兩之間的關(guān)系,對(duì)于利益相關(guān)者回收企業(yè)的研究較少,但回收企業(yè)是建筑綠色供應(yīng)鏈能夠閉環(huán),發(fā)揮價(jià)值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；诖?本研究從綠色供應(yīng)鏈微觀層面,構(gòu)建建筑綠色供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群和分解種群的三方演化博弈模型,將三者的決策行為和演化過(guò)程中重要因素的相互關(guān)系更真實(shí)的呈現(xiàn)出來(lái),為建筑綠色供應(yīng)鏈的實(shí)施提供建議和參考支持。

1 基本假設(shè)和模型構(gòu)建

在建筑綠色供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)中,對(duì)運(yùn)行環(huán)境影響較大的利益相關(guān)者主要包括生產(chǎn)建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)種群、一定數(shù)量的消費(fèi)種群和分解種群。其中,生產(chǎn)種群以建設(shè)企業(yè)為核心,雖然不直接參與工程項(xiàng)目的建造過(guò)程,但是建設(shè)單位對(duì)建筑及其生產(chǎn)的綠色性要求決定承包商的施工行為和消費(fèi)者的消費(fèi)行為。面對(duì)建筑的開(kāi)發(fā)問(wèn)題上,房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)的策略集Sx＝{開(kāi)發(fā),不開(kāi)發(fā)}。為了自身長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展、政府的政策措施、市場(chǎng)的供需等,建設(shè)單位會(huì)參與建筑綠色供應(yīng)鏈的合作,投入相應(yīng)的資源提升建筑的節(jié)能環(huán)保水平并采取措施激發(fā)消費(fèi)者購(gòu)買量；也可能由于初期造價(jià)成本過(guò)高、市場(chǎng)不確定性因素而不與建筑綠色供應(yīng)鏈的合作,維持現(xiàn)有的技術(shù)水平開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑。消費(fèi)種群是建筑產(chǎn)品的最終用戶,消費(fèi)者持續(xù)需求量是建筑綠色供應(yīng)鏈管理和運(yùn)作的動(dòng)力。綠色建筑的價(jià)格、消費(fèi)者剩余、環(huán)保理念等因素都會(huì)影響最終產(chǎn)品的消費(fèi)綠色化。面對(duì)建筑的購(gòu)買問(wèn)題上,消費(fèi)種群的策略集為Sy＝{購(gòu)買,不購(gòu)買}。當(dāng)消費(fèi)者有較強(qiáng)的綠色消費(fèi)意識(shí)和購(gòu)買能力時(shí),人們則愿意購(gòu)買綠色建筑參與綠色供應(yīng)鏈的合作；綠色建筑的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益體現(xiàn)具有長(zhǎng)期性和整體性,在消費(fèi)者對(duì)綠色性能的相關(guān)設(shè)計(jì)、未來(lái)效用感知不確定的情況下,消費(fèi)者更愿意選擇風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小的傳統(tǒng)建筑?；厥占庸て髽I(yè)在生態(tài)系統(tǒng)中是對(duì)廢棄物進(jìn)行加工再利用的分解種群,策略集為Sz＝{參與,不參與},選擇接受表示參與綠色供應(yīng)鏈,將上游施工過(guò)程、運(yùn)營(yíng)階段和建筑物報(bào)廢拆除中產(chǎn)生的建筑廢棄物和裝修廢棄物進(jìn)行加工處理；若企業(yè)不接受,則采用填埋、焚燒粗放方式處理垃圾。假設(shè)如下。

1.1 假設(shè)1:生產(chǎn)種群的相關(guān)損益

當(dāng)開(kāi)發(fā)商建設(shè)傳統(tǒng)建筑的收益為Fs,成本為Cs；開(kāi)發(fā)建筑綠色的額外收益為R＋ΔFs(R為品牌效應(yīng)提升、銷售增加等帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益,ΔFs指實(shí)施綠色供應(yīng)鏈資源節(jié)約、廢物處理費(fèi)用減少帶來(lái)的效益),需要承擔(dān)的增量成本為kθ2(建設(shè)成本是綠色水平θ的增函數(shù),同時(shí)隨著綠色水平的提高,投入成本的邊際效用是遞減的)。

1.2 假設(shè)2:消費(fèi)者種群的相關(guān)損益

消費(fèi)者購(gòu)買傳統(tǒng)建筑的收益為Fe,成本為Ce；購(gòu)買建筑綠色的增量收益為Gθ-R＋ΔFe,其中,G為消費(fèi)者偏好系數(shù),R為消費(fèi)者購(gòu)買綠色開(kāi)發(fā)商的建筑產(chǎn)品所付出的增量成本(消費(fèi)者的增量成本全部轉(zhuǎn)為生產(chǎn)者的增量收入),ΔFe為消費(fèi)過(guò)程中節(jié)水節(jié)能、綠色回收帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益以及健康環(huán)保的居住環(huán)境帶來(lái)的長(zhǎng)期收益,這部分可以表示消費(fèi)者剩余,取決于主觀效用價(jià)值。通常情況下建筑業(yè)供應(yīng)鏈成員的信息并不對(duì)稱導(dǎo)致消費(fèi)者成為建筑產(chǎn)品的被動(dòng)接受者,Cds為生產(chǎn)種群不開(kāi)發(fā)綠色建筑時(shí)給綠色消費(fèi)種群帶來(lái)的損失。

1.3 假設(shè)3:分解種群的相關(guān)損益

生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者合作時(shí)的收益系數(shù)分別為Sop和Srp,回收企業(yè)的收益與其綠色分解能力(吸收能力)d成正比,則(Sop＋Srp)d表示博弈三方參與逆向物流分解種群的收益。Cp'和Cp分別為處理廢棄物過(guò)程加工工藝改進(jìn)和填埋焚燒所花費(fèi)的成本。Cdp和Crp分別為回收企業(yè)不參與建筑綠色供應(yīng)鏈合作給生產(chǎn)種群和消費(fèi)種群帶來(lái)的損失。

1.4 假設(shè)4

在建筑市場(chǎng)中,參與主體的行為總能對(duì)社會(huì)其他經(jīng)濟(jì)主體產(chǎn)生影響,包括環(huán)境效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)、社會(huì)效應(yīng)等。所以,假設(shè)生產(chǎn)種群2種策略下所產(chǎn)生的正外部性的概率為βs1和βs2,對(duì)應(yīng)的收益分別為ms1和ms2(βs1ms1＞βs2ms1),消費(fèi)種群的正外部性概率 為βe1和βe2,對(duì) 應(yīng) 的 收 益 分 別 為me1和me2(βe1me1＞βe2me2),分解種群接受和不接受的正外部性概率為βp1和βp2,收益分別為mp1和mp2(βp1mp1＞βp2mp2),分別用貼現(xiàn)因子λi(i＝a,b,c)將外部效應(yīng)的未來(lái)收益進(jìn)行量化,λi越大意味著參與者在采取行動(dòng)時(shí)對(duì)未來(lái)利潤(rùn)和環(huán)境保護(hù)的重視程度越高,越有可能從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā)參與建筑綠色的供應(yīng)鏈。為了方便計(jì)算將其形式簡(jiǎn)化為Uij＝βijmij(i＝s,p,e；j＝1,2)。

基于以上假設(shè)可得三方主體的8種策略組合收益矩陣如表1所示。

表1 生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群和分解種群三方博弈收益矩陣

2 動(dòng)態(tài)博弈模型及穩(wěn)定性分析

在博弈論過(guò)程中,各參與方都是有限理性的且具有不完全信息性,不可能在一開(kāi)始博弈中就能找到最優(yōu)均衡點(diǎn)。但是主體具有學(xué)習(xí)模仿能力,可以在每輪博弈中通過(guò)學(xué)習(xí)比較同類主體策略收益來(lái)調(diào)整自身的策略,最終使各方主體形成演化均衡。因此,基于上述靜態(tài)博弈模型支付矩陣,進(jìn)一步對(duì)三者的決策行為進(jìn)行分析。

2.1 生產(chǎn)種群復(fù)制動(dòng)態(tài)方程及穩(wěn)定性分析

生產(chǎn)種群開(kāi)發(fā)建筑綠色的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程:

由全微分方程局部程穩(wěn)定性定理可知,作為穩(wěn)定策略的x應(yīng)滿足F(x)＝0且F(x)'＜0,令y*＝

當(dāng)y＝y(tǒng)*,則F(x)≡0,此時(shí)生產(chǎn)種群中任何比例的“開(kāi)發(fā)綠色建筑策略”群體都是均衡策略。

當(dāng)y≠y*,令F(x)＝0,得到x＝0或1為2個(gè)均衡點(diǎn)。對(duì)F(x)求導(dǎo)得:

若λaUs1-λaUs2＞kθ2＋Cdp,y*＜0,y＞y*恒成立,則F'(x)｜x＝0＞0,F'(x)｜x＝1＜0,x＝1是穩(wěn)定策略。盡管生產(chǎn)綠色建筑、參與綠色回收會(huì)增加開(kāi)發(fā)成本,但是只要企業(yè)在對(duì)綠色建筑產(chǎn)品未來(lái)外部性收益持樂(lè)觀預(yù)期的情況下仍會(huì)開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保的建筑產(chǎn)品。

若λaUs1-λaUs2＋ΔFs＋R＜kθ2＋Cdp-ZCdp,y*＞1,y＜y*恒成立,則有F'(x)｜x＝0＜0,F'(x)｜x＝1＞0,x＝0為穩(wěn)定均衡點(diǎn)說(shuō)明建筑企業(yè)開(kāi)發(fā)綠色建筑的增量收益小于增量成本和回收企業(yè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)時(shí),開(kāi)發(fā)商傾向不開(kāi)發(fā)綠色建筑。

若λaUs1-λaUs2＜kθ2＋Cdp-ZCdp＜λaUs1-λaUs2＋ΔFs＋R,0＜y*＜1,可分為以下2種情況:當(dāng)y＞y*時(shí),可得F'(x)｜x＝0＞0,F'(x)｜x＝1＜0,x＝1是穩(wěn)定策略,生產(chǎn)種群選擇開(kāi)發(fā)綠色建筑。

當(dāng)y＜y*時(shí),F'(x)｜x＝0＜0,F'(x)｜x＝1＞0,x＝0時(shí)穩(wěn)定策略,生產(chǎn)種群選擇開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)建筑。該情況說(shuō)明生產(chǎn)種群的綠色建筑開(kāi)發(fā)策略的進(jìn)化穩(wěn)定狀態(tài)與消費(fèi)種群、分解種群的決策密切相關(guān),開(kāi)發(fā)商選擇何種策略是三方博弈的結(jié)果。

2.2 消費(fèi)種群復(fù)制動(dòng)態(tài)方程及穩(wěn)定性分析

消費(fèi)種群購(gòu)買綠色建筑的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程:

當(dāng)x≠x*,令F(y)＝0,得到y(tǒng)＝0或1為2個(gè)均衡點(diǎn)。對(duì)F(y)求導(dǎo)得:

F'(y)＝(1-2y)[x(Gθ-R＋ΔFe＋λbUe1-λbUe2

若Gθ-R＋ΔFe＋λbUe1-λbUe2＜Crp-ZCrp,x*＞1,x＜x*恒成立,則有F'(y)｜y＝0＜0,F'(y)｜y＝1＞0,y＝0為演化穩(wěn)定均衡點(diǎn),即消費(fèi)者節(jié)能環(huán)保行為獲得的消費(fèi)者剩余小于超額支出的成本時(shí),無(wú)論生產(chǎn)者是否開(kāi)發(fā)綠色建筑,消費(fèi)者都選擇傳統(tǒng)建筑。

若Crp-ZCrp＜Gθ-R＋ΔFe＋λbUe1-λbUe2,0＜x*＜1,可分為以下2種情況:當(dāng)x＞x*時(shí),可得F'(y)｜y＝0＞0,F'(y)｜y＝1＜0,y＝1是穩(wěn)定策略,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的演化,消費(fèi)種群全部轉(zhuǎn)化為購(gòu)買綠色建筑。

當(dāng)x＜x*時(shí)F'(y)｜y＝0＜0,F'(y)｜y＝1＞0,y＝0是穩(wěn)定策略,消費(fèi)種群將傾向于演化為不購(gòu)買綠色建筑產(chǎn)品。因此,在消費(fèi)者在消費(fèi)綠色建筑產(chǎn)品能滿足其心理需求,同時(shí)也能通過(guò)節(jié)約資源獲得更多經(jīng)濟(jì)效益的情況下,消費(fèi)是否購(gòu)買綠色建筑的行為決策演化方向更多的取決于開(kāi)發(fā)商的供給能力。

2.3 分解種群復(fù)制動(dòng)態(tài)方程及穩(wěn)定性分析

分解種群參與建筑綠色供應(yīng)鏈的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程:

當(dāng)y≠y*,令F(z)＝0,得到z＝0或1為2個(gè)均衡點(diǎn)。對(duì)F(z)求導(dǎo)得:F'(z)＝(1-2z)(xSopd＋ySrpd＋λcUp1-λcUp2＋Cp-Cp')

若Cp-Cp'＞0,y*＜0,y＞y*恒成立,則有F'(z)｜y＝0＞0,F'(z)｜y＝1＜0,z＝1是演化穩(wěn)定均衡點(diǎn)。說(shuō)明在分解種群分垃圾資源化技術(shù)水平的提高,采用傳統(tǒng)方式處理建筑垃圾的成本會(huì)高于綠色回收的成本投入的情況下廢棄物處理企業(yè)傾向選擇綠色環(huán)保處理模式。

若Cp'-Cp＞λcUp1-λcUp2＋Srpd＋xSopd,y*＞1,y＜y*恒成立,則有F'(z)｜z＝0＜0,F'(z)｜z＝1＞0,z＝0是演化均衡點(diǎn)。說(shuō)明分解種群在參與建筑廢棄物的資源回收帶來(lái)的收益不足以中和企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的成本的情況下,更傾向于選擇直接焚燒填埋的模式。

若0＜Cp'-Cp＜λcUp1-λcUp2＋Srpd＋xSopd,0＜y*＜1,可分為以下2種情況:當(dāng)y＞y*時(shí),可得F'(z)｜z＝0＞0,F'(z)｜z＝1＜0,z＝1是穩(wěn)定策略,說(shuō)明選擇購(gòu)買建筑綠色的消費(fèi)者達(dá)到一定規(guī)模,由于進(jìn)行廢棄物再生的經(jīng)濟(jì)效益明顯,分解種群最終演化策略趨向于參與建筑供應(yīng)鏈中。

當(dāng)y＜y*時(shí),F'(z)｜z＝0＜0,F'(z)｜z＝1＞0,z＝0時(shí)穩(wěn)定策略,說(shuō)明消費(fèi)者購(gòu)買建筑綠色的數(shù)量逐漸減少,分解企業(yè)可能很難獲得具有回收利用價(jià)值的建筑廢棄物,因此廢棄物處置企業(yè)會(huì)選擇直接掩埋焚燒的方式。

2.4 三方主體演化策略穩(wěn)定性分析

在非對(duì)稱博弈中,演化博弈均衡點(diǎn)E一定是純策略均衡,因此只需分析純策略E1(0,0,0),E2(0,1,0),E3(0,1,1),E4(0,0,1),E5(1,0,0),E6(1,0,1),E7(1,1,0),E8(1,1,1)這8個(gè)點(diǎn)的漸進(jìn)穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定性的分析可以通過(guò)李雅普諾夫判別法(間接法)進(jìn)行判定,上述微分方程系統(tǒng)的雅可比矩陣如下:

由李雅普諾夫第一法則可知,當(dāng)雅可比矩陣所有特征值λ＜0,該均衡點(diǎn)是漸進(jìn)穩(wěn)定點(diǎn),即為匯；當(dāng)所有特征值λ＞0時(shí),該均衡點(diǎn)是不穩(wěn)定點(diǎn),即為源；當(dāng)特征值λ存在正負(fù)時(shí),該均衡點(diǎn)是不穩(wěn)定點(diǎn),即為鞍點(diǎn)。求其行列式的特征值穩(wěn)定性結(jié)果如表2所示。

由表2可知,生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群和分解種群三方博弈策略動(dòng)態(tài)演化趨勢(shì),可成為本文演化穩(wěn)定策略的是E1(0,0,0)E4(0,0,1)E5(1,0,0)E7(1,1,0)E8(1,1,1)。在發(fā)展起步階段自然推薦狀態(tài)下由于信息的缺乏、市場(chǎng)的封閉、風(fēng)險(xiǎn)的不確定性、政府引導(dǎo)不力因素的影響,建筑綠色供應(yīng)鏈參與主體利益不能得到保證的情況下,構(gòu)成穩(wěn)定的策略組合為(不開(kāi)發(fā),不購(gòu)買,不參與),任何一方都沒(méi)有改變自己行為的動(dòng)力；當(dāng)生產(chǎn)種群對(duì)建筑的綠色適應(yīng)水平、維護(hù)能力、技術(shù)積累不斷提高導(dǎo)致成本減少,同時(shí)政府的政策支持使綠色建筑的正外部性內(nèi)化程度不斷提高,則開(kāi)發(fā)綠色建筑的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)逐步提高,傳統(tǒng)建筑的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)減少?gòu)浹a(bǔ)了市場(chǎng)失靈的缺陷,然而隨著時(shí)間的演進(jìn),當(dāng)生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群和分解種群參與供應(yīng)鏈的收益大于其不合作的收益時(shí),部分選擇非綠色行為的主體在下一輪博弈中將轉(zhuǎn)而選擇綠色節(jié)能行為,經(jīng)過(guò)多輪博弈,系統(tǒng)最終收斂到演化均衡點(diǎn)(開(kāi)發(fā),購(gòu)買、參與)的博弈局勢(shì),這個(gè)是政府部門和社會(huì)所期待的良性結(jié)果。

表2 均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性分析

3 仿真模擬及結(jié)果分析

為更加直觀展現(xiàn)三方均積極采取策略的理想狀況下系統(tǒng)演化路徑情況,參考徐建中[11]文章中構(gòu)建的三主體演化博弈模型仿真思路,采用數(shù)值實(shí)驗(yàn)和MATLAB仿真的方法對(duì)以上設(shè)想進(jìn)行驗(yàn)證。使初始參數(shù)設(shè)定需滿足的演化條件:

根據(jù)前文分析,當(dāng)λaUs2-λaUs1＋kθ2-ΔFs-R＜0時(shí),可得y＞y*,F'(x)｜x＝0＞0,F'(x)｜x＝1＜0,x＝1是穩(wěn)定演化路徑,即生產(chǎn)種群會(huì)參與建筑供應(yīng)鏈的建設(shè)環(huán)節(jié),開(kāi)發(fā)綠色建筑。生產(chǎn)種群的行為選擇會(huì)隨著分解種群概率的變化而變化,當(dāng)分解種群參與建筑供應(yīng)鏈的回收分解環(huán)節(jié)的概率越大,生產(chǎn)種群參與的概率也越大。因此,可以使y*＝盡可能的小,即需要提高生產(chǎn)種群的外部性收益和綠色增量收益,降低綠色增量成本。

當(dāng)Gθ-R＋ΔFe＋λbUe1-λbUe2＞0時(shí),可知x＞x*,F'(y)｜y＝1＜0,y＝1是穩(wěn)定策略,即消費(fèi)者種群會(huì)選擇參與綠色建筑供應(yīng)鏈的運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié),選擇購(gòu)買綠色建筑。因此需要使可能地小,即需要提高消費(fèi)者的未來(lái)價(jià)值感知,提高消費(fèi)者剩余。

當(dāng)Cp'-Cp-(Sopd＋Srpd＋λcUp1-λcUp2)＜0時(shí),可知y＞y*時(shí),可得F'(z)｜z＝1＜0,z＝1是穩(wěn)定策略,即分解種群會(huì)選擇參與建筑供應(yīng)鏈的分解回收環(huán)節(jié)。因此,需使盡可能地小,則需要提高分解種群的外部收益,增強(qiáng)資源回收的能力,密切分解種群和上游生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群的聯(lián)系。

通過(guò)上述分析可知,均衡點(diǎn)(1,1,1)隨著三者的穩(wěn)定條件的變化情況,接下來(lái)給出如表3初值設(shè)定,用MATLAB進(jìn)行數(shù)值模擬,驗(yàn)證在滿足初始條件情況下,混合策略的演化路徑。

表3 參數(shù)賦值表

在以上條件下,當(dāng)固定x的初值x＝0.5,通過(guò)MATLAB隨機(jī)選取16組y、z的策略組合,可得到在y和z的初值變化下任意變化情況下,x隨時(shí)間t的變化情況,見(jiàn)圖2。表明在滿足理想條件的情況下,x的演化規(guī)律是單調(diào)遞增且最終趨近與1,這說(shuō)明在開(kāi)發(fā)綠色建筑的增量收益大于綠色增量成本時(shí),生產(chǎn)者種群開(kāi)發(fā)建筑綠色的人數(shù)會(huì)持續(xù)上升并且全部都會(huì)選擇開(kāi)發(fā)綠色建筑。圖2表明,在保持演化條件不變的情況下,x值隨時(shí)間變化是呈單調(diào)遞增的取值,并且不會(huì)因y和z比例的變化而改變自己的策略。

圖2 y和z變化時(shí)x值演化曲線圖

圖3驗(yàn)證了在變動(dòng)x和z比例時(shí),y值動(dòng)態(tài)演化呈現(xiàn)的規(guī)律。通過(guò)固定y的初始值y＝0.5,得到y(tǒng)值的變化曲線。表明消費(fèi)者對(duì)生產(chǎn)者的購(gòu)買比例和回收企業(yè)的參與呈非單調(diào)性,但其演化最終趨勢(shì)仍是全部購(gòu)買綠色建筑產(chǎn)品和參與回收。在演化過(guò)程中,很可能出現(xiàn)消費(fèi)者購(gòu)買綠色建筑和回收大幅度下降的情況。這說(shuō)明,消費(fèi)者了解和接受綠色產(chǎn)品、樹(shù)立廢棄物資源化利用意識(shí)都需要一個(gè)過(guò)程,開(kāi)發(fā)商和回收企業(yè)要以樂(lè)觀積極的態(tài)度看待給予消費(fèi)者一定時(shí)間轉(zhuǎn)變自己的消費(fèi)觀念。圖4驗(yàn)證了在變動(dòng)x和y的初值,得到z值的變化曲線。

圖3 x和z變化時(shí)y值演化曲線圖

圖4 x和y變化時(shí)z值演化曲線圖

通過(guò)以上算例實(shí)驗(yàn)和仿真,在滿足初始條件下,3個(gè)博弈主體均可以隨時(shí)間單獨(dú)演化到全部采取積極策略。如圖5所示,分別以初始x＝0.4,y＝0.4,z＝0.2；x＝0.4,y＝0.3,z＝0.7；x＝0.6,y＝0.4,z＝0.3為例,演示3個(gè)博弈主體的策略選擇在一個(gè)三維坐標(biāo)中的演化趨勢(shì),仿真結(jié)果表明,以上條件可以使三方主體最終演化至(1,1,1)的理想穩(wěn)定狀態(tài),充分驗(yàn)證了前文推斷趨于穩(wěn)定狀態(tài)條件的可靠性。

圖5 三方博弈系統(tǒng)演化路徑圖

4 結(jié)論

立足建筑綠色供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)的背景下,本文構(gòu)建了生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群、分解種群三方主體綠色行為決策的演化博弈模型,通過(guò)分析三方的決策行為隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程,得到如下結(jié)論。

在建筑綠色供應(yīng)鏈的構(gòu)建中,生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群、分解種群3個(gè)主體的決策行為之間是相互影響的,即生產(chǎn)種群選擇“開(kāi)發(fā)”策略的概率與消費(fèi)種群“購(gòu)買”的比例和分解種群選擇“參與”的比例有關(guān)；同樣地消費(fèi)種群選的“購(gòu)買”比例也與其他兩主體的選擇策略相關(guān)；分解種群選擇“參與”的比例也與其他兩主體的策略選擇有關(guān)。這表明建筑綠色供應(yīng)鏈的構(gòu)建的穩(wěn)定性影響因素是復(fù)雜且多方面的,三主體的行為決策不僅僅需要考慮自身的利益,還需要通過(guò)其他主體的行為決策才能做出判斷。

消費(fèi)種群轉(zhuǎn)變消費(fèi)觀念,樹(shù)立健康環(huán)保的意識(shí)需要一個(gè)過(guò)程,在演化初期,會(huì)出現(xiàn)消費(fèi)種群購(gòu)買綠色建筑、參與綠色回收的比例大幅度減小的情形。因此,企業(yè)需要提高建筑綠色的相關(guān)技術(shù)(包括綠色建材的使用、建筑綠色設(shè)備推廣、BIM等信息技術(shù)的支持),降低綠色建筑的價(jià)格。同時(shí),利用各類媒介加強(qiáng)對(duì)綠色建筑的宣傳推廣,為消費(fèi)者提供更多綠色建筑的信息,減少信息不對(duì)稱的負(fù)面影響。政府也要采取措施將建筑綠色的環(huán)境效益內(nèi)部化,增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)綠色建筑的未來(lái)價(jià)值感知,促進(jìn)消費(fèi)者選擇購(gòu)買綠色建筑。

當(dāng)初始條件滿足R＋ΔFs＋λaUs1-λaUs2＞kθ2,Gθ-R＋ΔFe＋λbUe1-λbUe2＞0,Sopd＋Srpd＋λcUp1-λcUp2＞Cp'-Cp時(shí),才可以推動(dòng)綠色供應(yīng)鏈的有效實(shí)施。具體來(lái)說(shuō),三方最終會(huì)采取哪種策略組合收斂于穩(wěn)定狀態(tài)取決于生產(chǎn)者種群的增量收益、綠色增量成本；消費(fèi)種群的綠色消費(fèi)偏好、增量收益和未來(lái)價(jià)值感知；分解種群的分解能力、分解成本和合作收益系數(shù)。

總之,建筑綠色供應(yīng)鏈將可持續(xù)發(fā)展的理念及供應(yīng)鏈思想相融合,使得貫穿于建筑全生命周期內(nèi)各主體的活動(dòng)要與環(huán)境相容,達(dá)到對(duì)環(huán)境負(fù)影響最小的目的,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的和諧發(fā)展。本文介紹了建筑綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)的社會(huì)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、消費(fèi)系統(tǒng)、回收系統(tǒng)4大系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上建立了有限理性前提下建筑綠色供應(yīng)鏈生產(chǎn)種群、消費(fèi)種群、分解種群三方演化博弈模型,運(yùn)用復(fù)制者動(dòng)態(tài)方程分析參與各方進(jìn)行復(fù)制動(dòng)態(tài)及演化穩(wěn)定均衡,進(jìn)而探尋不同情況下各參與主體的行為選擇,并進(jìn)一步用MATLAB對(duì)滿足(1,1,1)理想狀況下的有效條件進(jìn)行詳細(xì)分析。