基于談判地位不對等的BIM參與方風險分配博弈模型

唐碧秋， 韓 佳， 張 賽

(桂林電子科技大學 建筑與交通工程學院， 廣西 桂林 541004)

BIM在我國的普及和發展受到阻礙，很大原因是BIM的價值沒有得到充分體現，在全壽命周期過程中應用的風險增加，因此有效控制BIM項目中的風險因素，對BIM價值的實現具有重要的推動作用。目前關于BIM風險的研究較多，施慶偉等[1]利用軟件對BIM的施工安全風險預警決策模型進行仿真，指導實際施工；徐駿等[2]從政策、經濟、技術等方面對全生命周期中應用BIM技術面臨的風險進行分析；王愛娟[3]在BIM的進度風險管理中，建立項目進度風險分析模型；Chien等[4]利用決策試驗和評估方法確定風險因素之間的關系；Zou等[5]認為BIM可以作為系統的風險管理工具、核心數據生成器。

但現階段BIM風險研究中還存在以下問題：一是大多數關于BIM風險分配的研究是基于參與方地位對等的情況，沒有考慮到建筑業現狀，即談判雙方地位的不對等性；二是風險分析一般包括風險識別、風險評估和風險管理，風險識別是分析系統的薄弱環節，一般采用定性分析，結果存在不確定性，系統分析BIM風險分配的研究還比較缺乏；三是與發達國家相比，我國關于BIM風險分配的研究處在初級階段，局限在BIM項目風險管理的某一個點或者某一個階段上，沒有針對具體參與方進行風險分配的研究，缺乏全面性、專業性和系統性。

本文探討BIM項目中主要參與方(業主方和施工方)面對的主要風險因素，基于談判地位不對等的情況，依據輪流出價的討價還價博弈理論，考慮完全信息和不完全信息兩種情況建立風險分配博弈模型，并通過實際工程案例進行驗證，為解決BIM參與方的風險分配問題提供可行的思路。

1 BIM參與雙方面臨的風險

業主方在BIM項目中提出目標，談判中處于強勢主導地位；施工方被監督完成任務，在談判中處于弱勢不利地位。雙方應用BIM的風險主要包括以下幾個方面。

(1)成本風險γa：成本風險一般指提高成本所帶來的風險，在建筑全生命周期中運用BIM技術，對硬件設施和軟件條件要求相對較高，投入成本比傳統二維軟件高。BIM項目前期時間、人員、資金投入量大，短期內不會產生顯著收益，投資回報周期長，成本風險增加，需要對BIM建設項目成本進行風險預警和管控[6]。

(2)技術風險γb：BIM作為一項新興的技術，在我國發展時間不長，尚未全面普及。應用較為廣泛的建模軟件主要是Autodesk公司旗下的Revit，國外的系列軟件并不能完全適應中國建筑行情，還需要對軟件進行二次開發或者搭建適合我國的操作平臺。目前BIM一般運用在施工難度大、造型和體量復雜的項目中，需要提供有力的技術支撐。

(3)管理風險γc：BIM全壽命周期中涉及的部門和崗位眾多，包含的資料數據庫龐大，機械和人員消耗量情況復雜，資金流量交錯，管理的內容繁瑣。傳統建筑行業的管理是粗放型的管理模式，BIM技術的出現促進了建筑行業向精細化管理轉變，對于新技術的管理流程還需要一個探索期，亟待加強BIM的監管系統[7]，以實現項目管理的規范化，管理人員的專業化。

(4)人才缺乏風險γd：自BIM引入我國以來就面臨人才緊缺問題，能熟練運用BIM的人才匱乏，不僅缺乏能夠在設計、施工、運維等階段熟練運用BIM的專業技術人員，更缺乏項目管理的復合型高級管理人才。企業對BIM人員的培養成本較高，同時存在人才流失風險。此外，國內缺乏有經驗的專家對BIM的培訓進行專業指導[8]，造成BIM人才缺乏，在實際項目中不能有效地解決技術難題。

(5)信息安全風險γe：BIM作為信息化的產物，過多地依賴工作站、數據庫、云平臺，一旦黑客、病毒攻擊電腦，文件資料丟失或遭到盜取，將給實際工程項目帶來巨大的經濟損失和不可預估的風險，嚴重危及行業信息安全。此外，長期依賴國外的BIM平臺，不利于本國的信息安全。

(6)市場和環境風險γf：隨著信息價的波動以及金融市場的不確定因素，BIM參與方的收益具有不確定性，可能與預期的目標存在較大差距；在施工環境方面，存在不可控的自然災害和氣象條件等環境因素，將增大施工的風險。

(7)合同簽訂和履約風險γg：業主方在合同簽訂中一般處于強勢地位，因此會利用其強勢地位，強迫施工方接受更多的風險條款，使得合同存在缺陷，造成施工方在進度完成、質量保證、安全監督等方面存在一定的違約風險，在竣工結算時，雙方對合同條款可能存在爭議，引發一系列的索賠和反索賠，影響完工進度。

2 BIM參與方輪流出價的過程描述

討價還價是一個不斷出價和還價的過程。在輪流出價的討價還價模型中，假設BIM項目中的業主方和施工方共同承擔上述某一項風險，風險份額之和為100%。一般由業主方先出價，施工方可以拒絕或接受，如果施工方選擇接受則博弈結束，按照業主方的風險分配比例進行，如果施工方選擇拒絕，則博弈繼續；在第二輪談判中，由施工方先出價，業主方可以選擇接受或拒絕，如果業主方接受則博弈結束，如果業主方拒絕則談判繼續；第三輪由業主方先出價，以此反復輪流進行，直到有一方接受，則博弈結束。業主方在第1，3，5，…輪出價，施工方在第2，4，6，…輪出價[9]。

信息在談判過程中起到了至關重要的作用，掌握越多的信息在談判中就處于越有利的地位，雙方博弈分為完全信息和不完全信息兩種動態博弈。

在完全信息動態博弈中，業主方和施工方的行動順序有先后，后行動者可以在行動前觀測到先行動者的行動，并且每一位參與人完全掌握其他參與人的特征、策略等信息。完全信息中業主方相對施工方更有地位優勢，所以由業主方先出價。

不完全信息動態博弈中，一開始參與人根據其他參與人的不同類型以及各類型出現的概率分布，建立自己的初步判斷，博弈開始后根據觀察到的其他參與人的實際行動，不斷修正自己的初步判斷。參與人的行動有先后順序，不完全信息中業主方和施工方并不知道彼此在談判中的強弱地位。

3 BIM參與方風險分配的博弈模型

3.1 模型假設

假設1：在模型中只有業主方與施工方兩個博弈方；

假設2：雙方都是理性人，以追求利益最大化為目的，并且都不希望談判破裂；

假設3：雙方共擔的每一項風險都是相互獨立的，且初始值均為1；

假設4：針對某一風險雙方承擔的風險份額之和為1，γ(0≤γ≤1)表示業主方承擔的風險所占的份額，1-γ表示施工方承擔的風險所占的份額；雙方針對γ的值進行討價還價。

3.2 參數定義

(1)風險系數δ(δ>1)是用具體的數值來表示風險程度，在雙方的博弈過程中，都會消耗一定的時間、精力、成本以及可能錯過的機會收益，因此談判每多進行一輪，雙方需要承擔的風險也相應增加，在實際BIM項目中，由于雙方談判地位不對等，業主方談判的風險系數通常小于施工方，即δ1<δ2。

(2)由于業主方與施工方在BIM項目中的談判地位不對等，業主方通常會利用強勢地位轉移自身的一部分風險給施工方。業主方轉移的風險份額用β(0≤β≤γ≤1)表示。

(3)在不完全信息動態博弈中，需要引入一個虛擬的參與人——“自然”，自然首先行動決定參與人的特征，參與人知道自己的特征，而其他參與人不知道，即海薩尼轉換[10]。

(4)談判不對等系數μ，在不完全信息動態博弈中，業主方與施工方并不知道彼此在談判中的強弱地位，業主方以μ1的概率采取強勢地位向施工方轉移風險，以μ2的概率采取不強勢地位向施工方轉移風險，且μ1+μ2=1。

3.3 模型構建

(1)在第一輪討價還價過程中，業主方提出自己承擔風險的份額為γ1，施工方承擔風險的份額為1-γ1。

1)在完全信息博弈中，雙方都知道彼此談判地位是不平等的，業主方利用其強勢地位向施工方轉移風險份額為β1，則業主方和施工方承擔的風險分別為：

X1=γ1-β1

(1)

Y1=1-γ1+β1

(2)

式中：X為討價還價過程中業主方承擔的風險，Y為施工方承擔的風險。

2)在不完全信息博弈中，雙方并不知道各自在談判中的強弱地位，業主方以μ1的概率采取強勢地位向施工方進行風險轉移，轉移風險份額為β1，以μ2的概率采取不強勢地位向施工方進行風險轉移，每一輪談判分為兩種情況，則業主方和施工方承擔的風險分別為：

業主方以μ1的概率采取強勢地位向施工方進行風險轉移：

(3)

(4)

業主方以μ2的概率采取不強勢地位向施工方進行風險轉移：

X1″=μ2γ1

(5)

Y1″=μ2(1-γ1)

(6)

雙方第一輪承擔的風險為：

(7)

(8)

如果施工方拒絕，則談判進入第二輪。

(2)第二輪討價還價過程中，施工方提出業主方承擔風險的份額為γ2，自己承擔風險的份額為1-γ2，由于在第二輪談判中會增加損耗，隨著談判時間的增加，業主方和施工方承擔的風險系數δ1,δ2都將增加。

1)在完全信息博弈中，施工方還要接受業主方利用強勢地位轉移的風險份額β2，則業主方和施工方承擔的風險分別為：

X2=δ1(γ2-β2)

(9)

Y2=δ2(1-γ2+β2)

(10)

2)在不完全信息博弈中，業主方以μ1的概率采取強勢地位向施工方進行風險轉移，轉移的風險份額為β2：

(11)

(12)

業主方以μ2的概率采取不強勢地位向施工方進行風險轉移：

X2″=μ2δ1γ2

(13)

Y2″=μ2δ2(1-γ2)

(14)

業主方和施工方第二輪承擔的風險為：

(15)

(16)

如果業主方拒絕，則談判進入第三輪。

(3)第三輪討價還價過程中，業主方提出自己承擔風險的份額為γ3，施工方承擔風險的份額為1-γ3，同樣風險系數δ1,δ2都將增加。

1)在完全信息博弈中，業主方利用強勢地位轉移的風險份額為β3，則業主方和施工方承擔的風險分別為：

(17)

(18)

2)在不完全信息博弈中，業主方以μ1的概率采取強勢地位向施工方進行風險轉移，轉移的風險份額為β3。

(19)

(20)

業主方以μ2的概率采取不強勢地位向施工方進行風險轉移：

(21)

(22)

業主方和施工方第三輪承擔的風險為：

(23)

(24)

如果施工方拒絕，則談判繼續，以此反復進行討價還價，直到有一方接受，則博弈結束。

3.4 模型求解

在無限期輪流出價的博弈過程中，子博弈精煉納什均衡解是唯一的，依據薩克德和薩頓提出的方法，參與人一方任何一個出價階段開始的子博弈等價于從第一輪開始的博弈，可以應用有限階段逆向歸納法求得子博弈精煉解[11]。

(1)回到第二輪談判中

1)在完全信息博弈中，施工方最優策略為[12]：

X2=X3

(25)

(26)

γ2=δ1(γ3-β3)+β2

(27)

帶入式(10)得：

Y2=δ2(1-δ1γ3+δ1β3)

(28)

比較Y2與Y3的大小得：

Y2-Y3=δ2[(1-δ2)-(δ1-δ2)(γ3-β3)]

(29)

因δ2>δ1>1，1≥γ3≥β3≥0，所以Y2

2)在不完全信息博弈中，施工方最優策略同樣為：

神經外科類手術具有較大的風險性，情況復雜，對患者造成的創傷比較大，容易出現多種并發癥，需要做好圍手術期的護理工作。近年來，由于糖尿病的發病率逐年上升，神經外科疾病合并糖尿病患者的數量不斷增加，由于糖尿病患者傷口愈合困難，比較容易出現傷口感染等不良情況，因此手術質量的難度增加，更需要在圍手術期配合實施針對性護理干預措施[1-2]。為了探究針對性護理干預的臨床應用價值，該文選取了2016年6月—2018年5月期間該院診治的120例神經外科疾病合并糖尿病患者進行分析，現報道如下。

X2=X3

(30)

(31)

(μ1+μ2)γ2=μ1β2+(μ1+μ2)δ1γ3-μ1δ1β3(32)

μ1+μ2=1

(33)

γ2=μ1β2+δ1γ3-μ1δ1β3

(34)

將γ2帶入式(16)得：

Y2=δ2(1-δ1γ3+μ1δ1β3)

(35)

(36)

比較Y2與Y3的大小得：

Y2-Y3=δ2[(1-δ2)-(δ1-δ2)(γ3-μ1β3)]

(37)

因δ2>δ1>1，1≥γ3≥β3≥0，1≥μ1≥0，所以Y2

即在第二輪談判中，不管是完全信息還是不完全信息，業主方和施工方都不會把談判拖入第三輪談判中。

(2)回到第一輪談判中

1)在完全信息博弈中，業主方最優策略為：

Y1=Y2

(38)

1-γ1+β1=δ2(1-δ1γ3+δ1β3)

(39)

γ1=1+β1-δ2+δ1δ2γ3-δ1δ2β3

(40)

γ3=γ1

(41)

γ3=1+β1-δ2+δ1δ2γ3-δ1δ2β3

(42)

γ3=(1-δ2-δ1δ2β3+β1)/(1-δ1δ2)

(43)

1-γ3=(δ2+δ1δ2β3-β1-δ1δ2)/(1-δ1δ2)

(44)

設業主方轉移的風險份額為βi=β，β為常數，則上式可改寫為：

γ*=(1-δ2)/(1-δ1δ2)+β

(45)

1-γ*=(δ2-δ1δ2)/(1-δ1δ2)-β

(46)

Y1=Y2

(47)

μ1(1-γ1+β1)+μ2(1-γ1)=δ2(1-δ1γ3+μ1δ1β3)

(48)

γ1=1+μ1β1-δ2(1-δ1γ3+μ1δ1β3)

(49)

γ3=γ1

(50)

γ3=1+μ1β1-δ2(1-δ1γ3+μ1δ1β3)

(51)

γ3=[1-δ2-μ1(δ1δ2β3-β1)]/(1-δ1δ2)

(52)

1-γ3=[μ1(δ1δ2β3-β1)-(δ1-1)δ2]÷

(1-δ1δ2)

(53)

設業主方轉移的風險份額為βi=β，β為常數，則上式可改寫為：

γ*=(1-δ2)/(1-δ1δ2)+μ1β

(54)

1-γ*=(δ2-δ1δ2)/(1-δ1δ2)-μ1β

(55)

不完全信息相較于完全信息，引入了關鍵參數μ1，μ1的取值決定了風險轉移份額，當μ1=1時，不完全信息與完全信息的風險分配情況相同，業主方轉移的風險最多，表示業主方一定會利用其強勢地位向施工方轉移風險；當μ1=0時，業主方不會向施工方轉移風險，屬于談判中雙方地位對等的博弈情況；當0<μ1<1時，業主方不能充分利用其強勢地位向施工方轉移風險。

4 實例驗證

某市在某道路基礎設施建設中，運用了BIM技術，解決實際施工難題。通過與業主單位的工程驗收部負責人、建設辦公室主任、普通工作者和施工單位的項目經理、總工程師、財務部部長、施工技術員，共計七人進行面談和問卷調查，了解到本工程項目全壽命周期運用了BIM，并且屬于不完全信息情況?？紤]到總負責人、部門負責人和普通工作人員的問卷結果權威性和可靠度不同，因此對被問卷調查者的影響程度賦予不同的權重，如表1所示。

表1 某BIM項目被調查者影響程度權重

借助SPSS軟件對問卷原始數據進行處理，結合被調查者影響程度的權重分別求出各項風險的加權平均值，數據處理最終結果如表2所示。

表2 某BIM項目討價還價博弈的風險參數值

將風險參數值帶入不完全信息動態博弈模型中求解，對于成本風險γa：

業主方名義承擔的風險份額為：γ*=(1-1.14)/(1-1.10×1.14)+0.88×0.13=0.6656

施工方名義承擔的風險份額為：1-γ*=(1.14-1.10×1.14)/(1-1.10×1.14)-0.88×0.13=0.3344。

業主方實際承擔的風險份額為：γ*-0.88×0.13=0.5512。

施工方實際承擔的風險份額為：1-γ*+0.88×0.13=0.4488。

其他風險求解過程同上，最終求解結果如表3所示。

表3 某BIM項目風險分配份額及轉移份額

業主方實際承擔的風險比最初提出承擔的風險小，在討價還價的談判過程中將一部分風險轉移給施工方，而施工方實際承擔的風險通常會比最初提出承擔的風險大，被迫接受業主方通過強勢地位轉移的風險。

5 結 語

在BIM項目中，業主方和施工方進行討價還價的博弈談判時，針對不同的風險類型業主方轉移的風險不同，對于可控的風險，業主方轉移的風險較多，針對不可控的風險，業主方向施工方轉移的風險較少。雙方的風險分配份額與風險系數、風險轉移份額、談判地位等有關。由于業主方和施工方在談判中地位不對等，在完全信息動態博弈時，業主方掌握施工方的全部信息，因此會利用其強勢地位向施工方轉移更多的風險；在不完全信息時，由于業主方沒有完全掌握施工方的信息，向施工方轉移的風險是不確定的，在一個值域范圍內，掌握的信息越多，轉移的風險越大。因此在BIM項目的討價還價博弈中，施工方應盡量不讓業主方知道自身的底細；業主方應通過多種途徑獲得施工方的全部信息，以便在談判中處于有利地位，減少自身風險，獲得最大收益。業主方和施工方是BIM項目中最重要的參與方，通過構建兩者基于談判地位不對等的風險分配模型，為BIM項目中其他參與方之間的風險分配問題提供借鑒思路。

[1] 施慶偉, 龐永師, 蔣雨含. 基于系統動力學和BIM的建筑施工安全風險預警決策模型仿真[J]. 土木工程與管理學報, 2016, 33(2): 83-89.

[2] 徐 駿, 李安洪, 劉厚強, 等. BIM在鐵路行業的應用及其風險分析[J]. 鐵道工程學報, 2014, (3): 129-133.

[3] 王愛娟. 基于BIM的建設項目進度風險分析模型研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業大學, 2011.

[4] Chien K F, Wu Z H, Huang S C. Identifying and assessing critical risk factors for BIM projects: Empirical study[J]. Automation in Construction, 2014, 45: 1-15.

[5] Zou Y, Kiviniemi A, Jones S W. A review of risk management through BIM and BIM-related technologies[J]. Safety Science, 2017, 97: 88-98.

[6] Sun C, Man Q, Wang Y. Study on BIM-based construction project cost and schedule risk early warning[J]. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, 2015, 29: 469-477.

[7] 李紅兵, 汪運冰. 基于BIM的工程監理管理系統[J]. 土木工程與管理學報, 2016, 33(6): 78-82.

[8] 趙雪媛, 董 娜. BIM在設計階段應用障礙及解決措施[J]. 施工技術, 2015, 44(s1): 667-670.

[9] 朱高明, 王喜軍, 王孟鈞. 博弈論在工程管理中的應用[J]. 長沙鐵道學院學報, 2002, 20(1): 60-63.

[10] 張維迎. 博弈論與信息經濟學[M]. 上海: 格致出版社, 2012.

[11] Li Y, Wang X Y, Wang Y H. Using pargaining game theory for risk allocation of Public-Private Partnership projects: Insights from different alternating offer sequences of participants[J]. Journal of Construction Engineering & Management, 2017, 143(3): 04016102-1-13.

[12] 李 林, 劉志華, 章昆昌. 參與方地位非對稱條件下PPP項目風險分配的博弈模型[J]. 系統工程理論與實踐, 2013, 33(8): 1940-1948.