IPD模式下努力因素对利益分配机制的影响

徐勇戈，王若曦

(西安建筑科技大学 管理学院，陕西 西安710055)

Integrated Project Delivery(简称IPD)即项目集成交付模式，是一种先进的工程交付模式.IPD模式的理念是将项目各方(业主、设计方、施工方、材料供应方、BIM咨询方等)提前纳入建设系统中，各方提前参与、互相信任、利益共享、风险共担、充分合作、毫无保留的贡献自身专业能力，从项目设计、施工方案、材料选取、工程建造、后期运营等方面对项目进行全方面优化[1].根据Kent对IPD项目的调查结果显示，使用IPD交付模式的项目，工程变更减少70.3%、管理费用减少70.3%、工期缩短69.4%，同时降低工程项目风险，提高工程项目质量.IPD模式已经被业内认为是建筑业积极追寻的、高效的项目交付模式[2].

IPD模式在中国尚处于理论研究阶段，目前较多的研究集中在IPD模式的优异性及IPD模式合同种类上，近年来以张连营[3]、罗福周[4]、苏振民[5]等为代表的团队开始对IPD模式核心内容--利益分配机制开展研究.只有公平、合理的利益分配方式才能带动各方的积极性，使各方努力参与到项目建设中去.这是项目能否成功的关键.现阶段关于IPD模式利益分配机制的研究中，以三方(业主、施工、设计)合作的Shapley值法模型为主，且主要考虑Shapley值和风险承担两方面的影响.尚未达到AIA协会(美国建筑师协会)要求的多方参与、多因素协调的利益分配机制[6].且较少考虑各方的努力行为与 IPD模式整体收益提升的关联，导致业主在利益分配机制中忽视各方努力行为，致使各方减少努力行为投入，项目整体风险提升，以至项目最终失败.张连营[7]、李旻[8]认为将努力系数引入Shapley值模型中是必要的，但并未说明如何确定努力系数.马智亮[9]、王茹[10]、苏振民则提出根据虚拟企业经济的内容，根据努力成本与努力收益对努力系数进行设定，但并未明确指出努力行为如何确定及衡量.对此状况，结合国内现有研究，对IPD模式努力系数的重要性进行说明，并分阶段的总结工程中各方的努力行为，并建立努力行为评价指标体系，最终以Shapley值法为骨架，引入努力系数进行修正，完善现有的IPD模式利益分配机制模型.

1 IPD模式下努力系数重要性及努力行为

1.1 努力系数的重要性

在利益分配的过程中，项目各方不仅关注各自的收益，更为注重收益分配的公平性.各方对收益的不公表现极为敏感，影响各方积极性，产生抗拒行为：消极怠工、聚众闹事、干扰其他参与方等[11].因此一个合理的、各方认可的利益分配方式尤为重要.

传统模式(DBB模式、DB模式)下按照初始合同进行利益分配，各方在完成基本任务的情况下付出的努力水平越低，努力成本也就越低，自身获得的收益也就越高，造成各方规避不良事项，将不良事项转移给处理能力较弱的参与方以此维护自身收益，造成总体风险增高，项目变更增大等不良状况.IPD模式与传统模式的区别在于各方收益的一部分来源于努力行为创造的努力收益，即根据各方在整体建设过程中的努力系数进行努力收益的分配，因此一个合理的努力系数的评定方法决定着IPD模式各方努力成本的投入以及努力行为所创造的收益，如果努力系数评定不合理，可能产生搭便车行为(自身不付出努力成本但却享受到其他各方带来的努力收益)，各方依然会减少努力成本以确保自身收益.IPD模式的优异性无法体现出来.项目变更、成本、风险依然无法控制.

1.2 努力系数的概念界定

努力系数即各方努力行为创造的收益占总体努力收益的比值，各方努力行为创造的收益取决于努力行为所需的努力成本与该行为创造效益的差值.即在努力成本一定的情况下，努力水平越高，创造效益越大，努力系数值也就越高.通过文献收集，确定三阶段十六项努力行为后，对十六项努力行为的重要性进行系数化，再分别对各方在十六项努力行为的作用性进行打分，确定各方在整个建设过程中的努力系数.(努力行为的发起方、执行方、任务应承担方)在项目成功的背景下，根据各方通过努力行为创造的收益，按各方努力系数的比列进行二次分配，促使各方积极开展努力行为，使各方保持高效、有序工作状态.从而减少项目的风险及返工情况，提升项目的整体收益[12].

1.3 努力行为及努力成本概念

项目各方在满足自身合同规定任务要求的情况下，额外进行的技术投入、相互协作、精细管理等行为统称为努力行为，即有别于常规的施工水准，经过各方不断配合，深化信息交流，付出管理成本，取得良好效益的过程.努力水平的高低取决与以下4点：①知识投入；②深化合作；③精益管理；④人才投入.针对一个企业来说，努力水平的提高往往伴随着努力成本的提高，努力成本由技术学习经费、人员工资、组织结构优化费用等构成.

2 IPD模式努力行为的评定及系数化

2.1 努力行为的确定

结合国外学者Lauras的KPI评价指标(工期、成本、质量、风险评价)、以及Chan总结近年来项目工程努力行为的13条，Zhang[13]在伙伴关系模式中提出的基于过程、结果、关系的评价方法.结合国内王德东[14]、谭涛、丁继勇[15]、廖阳等提出的建筑工程团队效能评价指标，从建设阶段入手，总结出影响IPD模式成功的十六项努力行为.

表1 努力行为事项表

2.2 努力系数的评定

本文采用模糊层次分析法对努力行为的重要性进行评判，后根据专家打分法确定各方在16项努力行为中的贡献值，为简便计算，将IPD模式的参与方归为四大类，即业主方、施工方、设计方、BIM咨询方.

2.2.1 FAHP模型构建

(1)确定三角模糊数

确定模糊相对重要程度，以此作为努力行为重要性的评判依据，评价结果使用模糊数进行表示，即Mij=(lij,mij,uij),Mij由因素i和j的重要程度之比构成，l、m、u分别代表因素i对j重要程度的最悲观估计、最可能估计和最乐观估计[16].

表2 模糊相对重要程度表

(2)构造模糊评价矩阵

专家首先对努力行为各阶段的重要性进行评判，然后对努力事项进行两两评判.以此构造模糊评价体系，以努力行为阶段作B1、B2的重要程度为例，前期阶段B1较施工阶段B2的努力行为重要性较强(SMI)，则努力评价矩阵的M12的元素为(3/2，2，5/2)，与之相对的M21为(2/5，1/2，2/3)，以此建立各阶段、各努力事项的模糊矩阵.

表3 努力行为阶段的重要系数

(3)计算模糊综合重要程度值

根据得到的模糊矩阵计算各努力事项的重要程度值Si以表4为例进行计算.

(1)

(2)

(3)

(4)

SB1=(4.00、5.50、7.00)⊗(1/22.84、1/17.50、1/13.47)≈(0.175、0.314、0.520)；

SB2=(2.90、3.67、4.67)⊗(1/14.6、1/18.6、1/23.6)≈(0.127、0.210、0.347)；

SB3=(2.40、2.83、3.67)⊗(1/14.6、1/18.6、1/23.6)≈(0.105、0.162、0.272)；

SB4=(4.17、5.50、7.50)⊗(1/14.6、1/18.6、1/23.6)≈(0.183、0.314、0.557)其余类推.

表4 B1阶段努力行为重要性评价表

(4)计算各因素相对权重

S2相对于S1的重要性如下所示

(5)

用上述公式分别计算各阶段各元素努力行为的重要性.并得到权重向量，以表4结果为例，分别比对S1=(l1,m1,u1)和S2=(l2,m2,u2)的值：

V(SB1≥SB2)=1.00，V(SB1≥SB3)=1.00，V(SB1≥SB4)=1.00；V(SB2≥SB1)=0.621，V(SB2≥SB3)=1.00，V(SB2≥SB4)=0.610；V(SB3≥SB1)=0.389，V(SB3≥SB2)=0.753，V(SB3≥SB4)=0.371；V(SB4≥SB1)=1.00，V(SB4≥SB2)=1.00，V(SB4≥SB3)=1.00；

以此类推，分别取以上权重中最小值，以此作为权重向量W.

V(S≥S1,S2…Sk)=minV(S≥Si)
i=1,2,…,k

(6)

(5)合成绝对权重

结合表2、表3、表4将各阶段努力行为的相对权重与表2的阶段权重相结合，得到各阶段的努力行为的绝对权重，以C1为例.

C1绝对权重=0.34×0.325=0.110 5 其余见表5.以此作为IPD模式下努力行为重要性的评定标准.各方应针对重要程度较高的努力行为进行努力活动，投入更多管理成本、时间成本.

表5 努力行为绝对权重表

2.2.2 各方努力行为评定

上一小节可以得到3个阶段16种努力行为的重要程度，选取主要的4个参与方：业主、设计方、施工方、BIM咨询方分别对16种努力行为分别进行打分，打分的过程应该依据各方在该种努力行为中所扮演的角色，即努力行为的发起方、执行方、任务应承担方，相应打分依据以项目现场实际情况为准.以前期阶段(B1)的前期规划(C1)努力行为为例，评定标准见表6，执行程度按照1～5打分(1最低，5最高).

表6 各方努力系数打分表

3 IPD模式Shapley值和修正系数

3.1 Shapley值法及初始系数

Shapley公式如下：

(7)

式中：φi(N,v)表示分配给利益相关者的边际贡献值；s表示s联盟(s⊂n)；N表示项目参与的人数；i表示利益相关者；v(s)表示联盟s的价值[17].

Shapley值法可以较好的衡量各方对项目的贡献量，但由于Shapley值法基于风险中性、重要性均等、且并未考虑各方在建设过程中的努力行为对收益的影响，因此需要引入风险系数、重要性系数、努力系数对各方初始的Shapely值进行系数修正.使用FS表示各方Shapley值系数.

3.2 重要性系数的确定

为简便计算，将各方在整个项目建设过程中投入的人力、物力、财力统一量化为所需资金进行计算，计算各方投入在整个建设过程中投入的资金比，使用FK表示重要性系数，Ci表示参与方i投入的资金.

(8)

3.3 风险系数的确定

将项目风险与IPD模式特有风险结合，并对项目风险进行分类，确定各个风险事件对项目的影响程度，即风险事件权重δ，专家分别对各方在各个风险事件中的重要程度进行评定，结合风险事件权重，构建风险矩阵

(9)

FRi=1-(1-RMi1)(1-Ri2)…(1-RIJ)
(i=1,2,…,n)(j=1,2,…,k)

(10)

式中：Ri表示参与方i风险评定的得分.FRi表示参与方i承担的风险系数.

3.4 努力系数的确定

使用模糊层次分析法、专家打分法确定各方努力系数得分.使用FEi表示参与方i的努力系数得分.

4 案列分析

以中铁二院在甘肃省TXX#路大型工程项目为案列，将该项目商务标和最终结算意见作为数据来源.原定造价143 400.95 万元，其中：工程费用62 950.66 万元，工程建设其他费用63 039.44 万元，预备费用12 599.01万元，贷款利息4 811.84 万元，预计工期720个工作日.最终完工结算造价成本143 636.0514 万元.且工期延误41个工作日.为简便计算，选取主要的四个参与方，施工方(1)，建设方(2)，设计方(3)，BIM咨询方(4).四方承担任务量(施工方、建设方、设计方、BIM咨询方)： 56 747.9 万元、62 950.66 万元、3 613.13 万元、1 905.34 万元.结合已用文献[14-15]，通常认定在IPD模式下，每增加一个合作方，总体利润上升10%.

4.1 数据分析

根据该项目商务标可知，参与方(1)～(4)的利润率P分别为：7%、10%、20%、13%.

各方初始收益值(Y初)为

Y初(1)=4 406.546 万元、Y初(2)=5 674.79 万元、Y初(3)=722.626 万元、Y初(4)=247.694 万元.

由于项目成本超预算，扣除超额成本中的土地征地费、房屋拆迁补偿费后，将超额成本按收入比例分摊后，各方实际收入(Y实)分别为

Y实(1)=4 154.936 万元、Y实(2)=5 448.02 万元、Y实(3)=708.51 万元、Y实(4)= 240.1 万元.

4.2 各方初始Shapley值(Ys)

建立四方参与的Matlab-Shapley模型并代入

Ys(1)～(4)分别为：5 240 万元、6 636 万元、1 189 万元、1 304 万元.

已知Ys(1、2、3、4)=14 368万元.则

Fs(1)～(4)：36.5%、46.2%、8.3%、9.1%.

4.3 重要性FK系数

结合案例中各方承担的任务量，计算重要系数，以施工方(1)的重要系数为列：

FK(2)～(4)分别为46%、3%、2%.

4.4 风险系数FR的确定

参考已有文献，各方风险系数(1)～(4)分别为：0.57、0.33、0.06、0.04.

4.5 努力系数FE的确定

结合表6，各方努力系数(1)～(4)分别为：0.37、0.17、0.37、0.14.

4.6 最终收益值的确认

结合初始分配系数FS.并根据项目属性设定影响系数权重.引入风险系数(权重0.3)、重要性系数(权重0.3)、努力系数(权重0.4)进行修正.得到修正后的Shapley值分配系数F终s.

F终s(1)=36.5%+0.3×(49%-36.5%)+
0.3×(57%-36.5%)+0.4×
(37%-36.5%)=46.55%

(11)

同理F终s(2)：30.5% 、F终s(3)：17.5%、F终s(4)=7.4%.

IPD模式需要首先保证各方可以获得行业平均利润，即4.1中Y初(1～4)的值，因此首先从总体收益抛去各方的初始收益，之后对剩余收益进行分配.计算过程如下所示：

Ys(1～4)-Y初(1～4)=14 368-4 406-
5 675-723-248=3 316 万元

(12)

各方最终受益(Y终)计算过程为：项目初始收益值(Y初)+项目剩余收益×修正后分配系数(F终s).以施工方(1)为例：Y终(1)=4 406+46.55%×3,316=5 949.6 万元.以此类推Y终(2)6 686.4 万元、Y终(3)=1 303.3 万元、Y终(4)=493.4 万元.

4.7 结果分析

各方收益变化过程见表7.在采用Shapley值加权法分配方式的情况下，施工方、设计方的收益分配比列上升.这是由于施工方在风险系数、重要性系数得分较高，获得了较高的风险补贴，有别于传统模式中业主将风险转嫁给施工方却并未对其进行额外收益的补贴的做法，这是导致传统模式工程变更较多的主要原因.设计方收益分配比例提高的主要原因是在努力行为中的优异表现.而BIM方收益的下降主要原因是风险系数、重要性普遍较低造成的.但BIM方收益仍高于传统模式下的收益.建设方的收益分配比列基本保持不变，但收益额度却大幅上升，源于IPD模式各参与方用自身努力换取项目的收益提升，收益提升的份额一部分回馈到建设方的手中.经过优化后的IPD模式收益分配机制可以全面提升各方收益值，并促使各方为了整体项目收益的提升进行紧密合作，充分信任.将各方的目标转变成为项目收益最大化.

表7 各阶段收益变化表

5 结论与展望

(1)结合IPD模式特征，阐述IPD模式中努力行为的作用性以及努力系数在利益分配机制中调节作用，通过对国内外虚拟企业经济研究以及工程团队效能研究，按照项目建设阶段划分，构建3阶段16项努力行为事项.以此作为项目各方在项目建设阶段中的努力方向.

(2)构建努力系数评价指标体系，首先使用模糊层次分析法确定3阶段权重，后对各个阶段努力行为进行重要性评定，确定16项努力行为的绝对重要性，采用专家打分法，从任务发起角度、任务执行程度、责任归属程度三方面进行评定，确定业主方、施工方、设计方、BIM咨询方的最终努力系数.结合案列，使用努力系数对Shapley值进行优化，结果表明努力系数的构建优化了IPD利益分配模式，提升了项目收益，促进IPD模式在中国的发展.

(3)通过专家打分法确定了16项努力行为的权重以及努力系数在整个利益分配中的重要程度，受限于专家对项目的认知程度及技术水平导致结果可能一定程度偏离实际，缺乏一定的准确性.后续研究应从实际出发，评定各方在16项努力行为中贡献程度，以此确立基于实际的各方努力系数权重.针对努力系数的重要程度衡量应使用多目标规划法，构建合理的数学模型，以确定努力系数、重要系数、风险系数等的重要程度.