基于建筑信息模型的协同建设项目多层次多阶段利益分配机制
——设计采购施工模式情景下

丰景春，王 婷，王龙宝

（1.河海大学商学院；2.河海大学项目管理研究所；3.河海大学国际河流研究中心，江苏南京 211100）

近年来，我国建筑行业成长速度放缓，总产值增速下滑，劳动生产率处于负增长状态，为此，迫切需要采用先进的技术手段与管理模式来扭转现状。作为当前建筑业先进的互补型理念，建筑信息建模（building information modeling，BIM）技术与设计采购施工（engineering procurement construction，EPC）模式正逐步渗透到建筑业全行业，在很大程度上扭转了当前我国建筑业粗放式的发展状态［1］。其中，BIM 技术能够为EPC 模式的推行提供信息化的协作支撑平台，而EPC 模式能够为BIM 技术应用组建集成化的项目实施团队。从两者之间相辅相成的关系可以看出，BIM 技术与EPC 模式为实现参建各方的协同合作提供了技术与管理支撑［2］。BIM 技术层面与EPC 管理模式层面的协同合作带来制度层面的利益分配问题，对于在各参建单位高度协作下实施的建设项目（以下简称“协同建设项目”）而言，各参建单位参与协同建设项目的直接动力来源于对利益的追求，因此，在EPC 模式下探讨如何最大限度地激励各参建单位协同高效地完成建设项目的利益分配方式已成为亟待解决的问题。

1 文献综述

从中国知网（CNKI）数据库检索结果中发现，探讨建设项目在EPC 模式与BIM 应用双重背景下的利益分配机制的研究，目前仅有陈旭东［3］探讨了基于工程总承包模式下的动态BIM 联盟组建及利益分配问题，该研究将所分配利益分为了无形利益与有形利益两大类，但在利益分配方案设置与影响因素选取方面并未突显出BIM 技术的引入所引发的变化；但专门研究在EPC 模式或BIM 应用单一背景下的利益分配机制的国内学者较多，如刘仁辉等［4］采用委托代理理论在业主与总承包商之间构建了利益分配模型，并在分析影响代理成本相关因素的基础上为业主谋取了更多的利益；吕俊娜等［5］在引入分包商公平关切行为的基础上构建了总承包商与各分包商之间的利益分配模型，得出了在公平前提下的双方最佳分配比例与最优努力水平；许杰峰等［6］探讨了基于BIM 的建筑供应链合作利益分配原则、模型和方法，认为只有利益分配是公平合理的，供应链各节点企业才能形成真正的基于BIM 的合作伙伴关系。上述针对EPC 模式或BIM 应用单一背景下的利益分配研究，多数集中于采用Shapely 值法或委托代理理论，表明该方法在解决关于分配问题上的科学性与合理性，但这些研究所构建的利益分配模型未将业主、总承包商与各分包商同时纳入利益分配模型中进行综合衡量，并且均将利益分配视为了一种一次性的静态行为，忽略了随着项目的进展，各参建单位的努力程度与利益需求可能发生变动的情况。因此，本研究在分析总结上述文献的基础上，将业主、总承包商及各分包商共同纳入利益分配模型中，构建基于三方协作的多阶段利益分配模型。

国外学者关于EPC 模式或BIM 应用背景下的利益分配机制的研究较少，对具有一般性质的供应链节点企业或联盟企业的利益分配研究较多，如Parrod 等［7］指出在对供应链各节点企业进行利益分配的过程中，必须保证使各方对彼此间的利益分配均满意，才能最大限度地发挥利益分配对项目绩效的激励作用；Llaria 等［8］通过分析合作企业间的契约设计，从中找出了影响合作利益分配的主要因素，并在此基础上重新构建了合作博弈的利益分配模型；Gerard 等［9］提出了能够实现供应链整体利益最大化的收益共享合同，该合同通过在利益分配各环节引入分配系数，进而达到协调供应链上各成员的风险分担与收益分配。从国外学者对利益分配的研究成果来看，其采用的方法大多仍是以博弈论思想为研究基础，辅之以其他必要的利益分配影响因素来对利益分配结果进行调整，因此，上述研究虽然没有直接针对本研究的对象进行利益分配的探讨，但其提出的建模方法、模型影响因素及模型调整思路均对本研究带来了重要的启发意义。

2 相关理论分析

EPC 模式与BIM 技术的深度融合能够有效促使项目各参建单位由各自为政的孤立式发展向高度协作的一体化方向发展转变。在EPC 模式下，由业主同工程总承包商直接签订合同，总承包商按照合同约定对项目全寿命周期实行全过程或若干阶段的承包，并可将承包工程中的非核心工程发包给具有相应资质等级的分包单位，由此形成了业主与总承包商之间、总承包商与各分包商之间两层次的监督与被监督关系［10］。其中，第一层次的利益分配应该是在业主与以总承包商为代表的各参建单位之间进行的；而第二层次利益分配则是在总承包商与各分包商之间进行。

在理清各层次所涉及的利益分配主体后，还需对协同建设项目各层次利益分配主体之间的关系进行分析，进而明确所应采取的利益分配方式。就第一层次利益分配而言，业主并不直接参与到项目建设过程中的BIM 使用，但作为项目建造的资金支持者与BIM 应用的最大受益者，能够对以总承包商为代表的各参建单位的BIM 应用起到明显的激励作用，而以总承包商为代表的各参建单位作为基于BIM 的项目建设的直接参建者，则是在业主的监督下按照业主的意愿开展实质性的建造活动，因此，业主与以总承包商为代表的各参建单位之间形成了典型的委托代理关系，业主为推动BIM 应用的委托方，以总承包商为代表的各参建单位为执行BIM 应用的代理方；就第二层次利益分配而言，所涉及的分配主体为总承包商与各分包商，二者均为项目建设的直接参与者与BIM 使用者，其中虽然总承包商还需担任对各分包商进行监督与管理的职责，但与各分包商之间不是完全意义上的委托代理关系，更多的是一种合作伙伴关系。

在明确各层次所涉及的利益分配主体及主体间的关系后，还需对协同建设项目各层次的利益分配方式进行分析。就第一层次利益分配方式而言，在EPC 模式下，业主不应过于严格地监督与控制以总承包商为代表的各参建单位的BIM 应用行为，因此，可将第一层次的利益分配方式视为在业主与以总承包商为代表的各参建单位之间信息不对称情形下的静态行为，即业主只需在与总承包商的合同签订阶段拟定好利益分配方式即可；就第二层次利益分配方式而言，在EPC 模式与BIM 应用的双重背景下，总承包商与各分包商能够实现对项目全寿命周期的协同建设，实现实时的共享建设信息并准确地评估建设效果，这种在各参建方之间信息对称情形下的建设过程能够实现利益分配的阶段化，即第二层次的利益分配方式可依据总承包商与各分包商在不同阶段的行为表现进行多次的利益分配。

3 协同建设项目第一层次利益分配

3.1 单阶段静态模型的假设与构建

在构建上述模型的基础上，利用逆向归纳法可分别求取参建单位的最佳BIM 应用行为、最优利益分配系数及期望总产出收益，计算方法分别如式（3）（4）（5）：

3.2 单阶段静态模型的结果分析

4 协同建设项目第二层次利益分配

4.1 多阶段动态模型的构建原理

在第一层次利益分配完成的基础上，开展第二层次利益分配。假设以总承包商为代表的各参建单位所得利益为，此时，第二层次的利益分配旨在如何实现在各参建单位之间高效合理分配，确保项目建设目标最终实现。依据项目全寿命周期的特点，可将协同建设项目划分为3 个阶段：准备阶段、实施阶段与竣工阶段。

（1）项目准备阶段。主要工作包括对项目进行基于BIM 的初步设计、技术设计以及施工图设计和签订承发包合同等。在此过程中，可逐渐明晰总承包商与各分包商所分别承担的基于BIM 的项目建设任务，而根据建设任务可测算出各参建单位对BIM应用的价值创造度与风险承担度。因此，项目准备阶段可依据各参建单位基于BIM 的价值创造度与风险承担度进行利益分配的初步确定与调整。

（2）项目实施阶段。主要任务为将构建BIM模型转变为工程实体。在此过程中，各参建单位需通过彼此间高频率的互动来完成基于BIM 的协同建设任务，这就要求参建单位需具备一定的BIM 协调能力；同时，在基于BIM 的协同建设过程中，经常会出现某一参建单位未按照合同约定配合其他参建单位的BIM 协调工作，进而对其他参建单位BIM 任务的实施造成不利影响［11］。因此，项目实施阶段可依据各参建单位基于BIM 的协调能力度与合作满意度进行利益分配的协商调整。

（3）项目竣工阶段。主要任务为全面考核项目的BIM 应用成果。BIM 技术的应用能够实时、准确、并完整地记录各参建单位在项目建设中的BIM 应用贡献度，使得依据参建单位的BIM 应用贡献度进行最终利益分配调整成为可能［12］。BIM 应用贡献度可从基于BIM 的投入与产出两个角度进行衡量，为此，本研究选取基于BIM 的投入产出有效度即贡献有效度对利益分配进行最终调整。

基于上述的阶段性分析，可构建如图1 所示的多阶段动态利益分配模式图。

图1 协同建设项目多阶段动态利益分配模式

4.2 多阶段动态模型的构建方法

4.2.1 基于重要程度的利益分配初步调整

基于重要程度的利益分配初步调整发生在项目准备阶段，衡量该阶段重要程度的指标为价值创造度与风险承担度，为此，可构建基于该两项指标的利益分配初步调整模型。

（2）风险承担度系数的确定。如表1 所示为风险承担度所对应的一级与二级指标，这些指标均属于定性指标，很难用确切的数值来衡量。为此，本研究采用梯形模糊数层次分析法（trapezium fuzzy analytic hierarchy process，TF-AHP），即采用基于梯形模糊数的判断标度构造判断矩阵，能够更加准确、客观地反映指标间的相对重要性［14］。

表1 协同建设项目风险承担度评价指标体系

具体步骤如下：

第一，采用基于梯形模糊数的判断标度法，由BIM 领域专家对同属于上一级每个指标的同级指标进行两两比较，构建模糊判断矩阵，进而可得各级指标针对上一级指标的权重值。

第二，计算模糊判断矩阵中每个梯形模糊数的重心，并将梯形模糊判断矩阵通过求解重心转化为普通判断矩阵，进而在此基础上采用文献［15］中的方法做一致性检验；在构造模糊判断矩阵并通过一致性检验的基础上，结合模糊判断矩阵即可求解各指标的模糊权重。

第三，确定风险性指标的评价等级Y=(很低、较低、一般、较高、很高)与评价等级的标准隶属度V=（0.1,0.3,0.5,0.7,0.9），进而在此基础上为各参建单位的风险承担情况进行打分。由于总承包商在第二层次利益分配中既担任监督者的角色又担任直接参与者的角色，为此，其与业主共同进行风险承担情况的评估工作。其中，业主行使对总承包商的程度的利益分配系数，计算方法为：

4.2.2 基于合作程度的利益分配协商调整

由上述分析可知，基于合作程度的利益分配协商调整发生在项目实施阶段，衡量该阶段合作程度的指标为协调能力度与合作满意度，为此，可构建基于该两项指标的利益分配协商调整模型。

（1）协调能力度系数的确定。在基于BIM 的协同建设项目中，各参建单位的BIM 协调能力可通过其与其他参建单位之间基于BIM 的信息交换频率来衡量，而社会网络分析作为探究各成员在网络中的相对重要性方法，可用来衡量各参建单位基于BIM的协调能力，为此，本研究将协同建设项目视为一个网络，各参建单位抽象为网络节点，单位间基于BIM 的信息交换频率抽象为节点间的连线，进而构建各参建单位间基于BIM 的信息交换关系网络。在社会网络分析中，网络中心度中的点度中心性能够有效反映节点在网络中相对重要性程度，为此，借鉴点度中心性的计算方法求解各参建单位在信息交换网络中的BIM 协调能力，并通过将BIM 协调能力进行归一化处理，得到各参建单位承担的基于BIM 的协调能力度系数。计算方法分别如下：

4.2.3 基于贡献有效度的利益分配最终调整

由上述分析可知，基于贡献有效度的利益分配最终调整发生在项目竣工阶段，衡量该阶段贡献有效度的指标为项目准备阶段与实施阶段的投入指标以及竣工阶段的产出指标。数据包络分析法（date envelopment analysis，DEA）常用于对多指标投入与多指标产出的经济系统的效率有效性进行评价，而许多实证研究，如Charnes 等［22］的研究表明，一个经济系统的效率有效度与其贡献有效度呈显著的正相关关系，甚至在某种程度可以相互替代使用，为此，本研究利用DEA 的思想与方法对各参建单位基于BIM 的投入指标与产出指标进行效率分析，进而在此基础上评价各参建单位的贡献有效度并进行利益分配的最终调整。

表2 为基于贡献有效度的投入产出指标评价体系，是笔者通过在Web of Science、CNKI 等数据库中输入“BIM”“效益评价”“投入产出指标”等关键词检索而得。在对表2 中各项投入与产出指标进行量化后，便可利用DEA 方法中的CCR 模型或BCC 模型进行效率测度。考虑到工程建设活动具有规模报酬可变的特征，为此，采用基于规模报酬可变的BCC 模型评价各参建单位在协同建设项目中的贡献有效度（），进而可求得各参建单位基于BIM 的贡献有效度系数，即，由此可最终求取各参建单位基于贡献有效度的利益分配值，计算方法为：

表2 基于贡献有效度的协同建设项目投入产出指标评价体系

同时，考虑到各参建单位基于BIM 的投入产出指标除受到建设项目本身影响外，还受到自身所处的企业环境因素的影响，为此，笔者采用问卷调查的方式走访了已具备一定BIM 成熟度水平的16 家建设工程企业。为了使得调查结果更具客观性与真实性，问卷的设计仅以一道完全开放的主观题形式呈现，即“您认为企业哪些基于BIM 的环境因素会严重影响到企业在参与项目建设过程中的BIM 能力表现？”。通过对问卷的整理与分析，归纳出了如表3 所示的5 个最具影响力的基于BIM 的企业环境影响因素；在此基础上，邀请参与协同建设项目的各参建单位负责人就这5 个影响因素进行评分，评分规则如表3 所示。

表3 基于BIM 的企业环境影响因素及评分规则

5 模型应用实例分析

5.1 案例背景

5.2 基于重要程度的利益分配初步调整

5.2.1 基于价值创造度的利益分配基数确定

根据Shapely 值法，可计算出总承包商与各分包商在基于BIM 的协同建设项目中所分配到的收益。如表4 所示为总承包商利益分配基数的求解过程，最终求取结果为；同理可计算出各分包商的利益分配结果。由此，可得出各参建单位的利益分配策略为：=（9.00,2.33,5.33,4.33）。

表4 案例协同建设项目总承包商的利益分配结果

5.2.2 风险承担度系数确定

5.3 基于合作程度的利益分配协商调整

5.3.1 协调能力度系数确定

图2 案例协同建设项目参建单位间基于BIM 的信息交换关系网络

5.3.2 合作满意度系数确定

邀请各参建单位主要负责人依据项目准备阶段的初始利益分配方案，从基于BIM 的合作满意度出发，给出面向自身所在单位与其他3 家参建单位在内的新的利益分配方案，分别为：Q1=（0.53,0.12,0.23,0.12），Q2=（0.47,0.15,0.28,0.10)，Q3=（0.50,0.10,0.20,0.20），Q4=（0.45,0.18,0.22,0.15）；在此基础上，可得最优利益分配方案为Q+=（0.53,0.18,0.28,0.20），最低利益分配方案为Q-=（0.45,0.10,0.20,0.10）。

5.4 基于贡献有效度的利益分配最终调整

由上述分析可知，获取各参建单位基于BIM 的投入产出数据的理想途径为查询其BIM 技术实施方案与基于BIM 模型的数据存储系统，但现实中，由于BIM 技术的应用还未成熟、尚处于探索阶段，介于此，本研究采用人工填写的方法，将基于BIM的投入产出数据由项目经理与各相关单位主要负责人共同填写完成。在获取相关数据的基础上，采用DEAP2.1 软件对各参建单位基于BIM 的投入产出效率值进行测度，结果为：综合效率=（0.895,0.822,0.698,1.000），纯技术效率=（1.000,1.000,0.720,1.000），规模效率=（0.895,0.822,0.970,1.000）。其中，因综合效率由纯技术效率与规模效率相乘而得，能够从多个方面对决策单元进行综合性的效率评估，为此，选取综合效率值作为各参建单位基于BIM 的贡献有效度，将其进行归一化处理，可得各参建单位基于BIM 的贡献有效度系数，即=（0.262,0.241,0.204,0.293），对应的基于贡献有效度的利益分配最终调整值为=（11.45,2.18,3.99,3.38）。

表5 为企业环境因素的Tobit 回归结果，可以看出除BIM 应用规模e4不显著外，其他4 个影响因素均达显著性水平。其中，BIM 专职人员的素质e1与基于BIM 的制度与流程的完善程度e3在1%的检验水平下与基于BIM 的贡献有效度显著正相关，高层领导者对BIM 应用的重视度e2与政府对BIM 应用的支持力度e5在5%的检验水平下与基于BIM 的贡献有效度显著正相关。

表5 案例协同建设项目参与企业环境因素的Tobit 回归结果

6 结论与对策建议

本研究探讨了EPC 模式下基于BIM 的协同建设项目的利益分配问题，依据EPC 模式下的二元管理制度提出了基于宏观层面的两层次利益分配机制，依据BIM 在项目全寿命周期的应用特点提出了基于微观层面的三阶段利益分配机制。主要研究结论如下：

（1）在第一层次利益分配中，以委托代理理论为基础构建的单阶段静态利益分配模型能够有效保证在业主与总承包商之间信息不对称情形下实现基于BIM 的最优利益分配。该层次所构建的单阶段静态利益分配模型使得利益分配仅发生在业主与总承包商的合同签订阶段，即通过事先约定分配比例的方式确定双方在项目竣工后的所得收益，而利益分配基数由业主对BIM 应用的支持力度和以总承包商为代表的各参建单位基于BIM 的努力程度与合作程度共同决定，由此充分体现了高付出获得高收益、高收益给予高分配的效率与公平兼顾的分配原则，避免了因总承包商的道德风险行为给业主带来的损失。

（2）在第二层次利益分配中，以重要程度为依据在项目准备阶段构建的利益分配初步调整模型充分考虑了各参建单位基于BIM 的价值创造度与风险承担度，以合作程度为依据在项目实施阶段构建的利益分配协商调整模型充分考虑了各参建单位基于BIM 的协调能力度与合作满意度，以贡献有效度为依据在项目竣工阶段构建的利益分配最终调整模型充分考虑了各参建单位基于BIM 的投入产出度。这种在多阶段视角下依据多项利益分配指标进行的动态利益分配不仅保证了利益分配的有效性与合理性，同时对于维持和巩固各参建单位间基于BIM 的协同合作关系发挥着举足轻重的作用。

针对EPC 模式下基于BIM 的协同建设项目的利益分配问题，提出以下对策建议：

（1）面对运用新技术与新方法的大中型复杂工程项目，业主与总承包商之间应从委托代理关系的视角签订“固定总价+项目优化奖励”合同，方可实现项目总体收益的最优与利益分配的最优；总承包商与各分包商之间应从合作伙伴关系的视角制定柔性的利益分配制度，采用多阶段多角度的方式进行利益分配的再调整，避免采取“一刀切”的有违科学性与合理性的刚性利益分配行为。

（2）为提高BIM 应用对项目的贡献有效度，从国家层面来讲，应对采纳BIM 技术的项目建设活动给予适当的财政补贴或减免税收等优惠政策，同时应进一步完善并规范基于BIM 的资质认证考试制度，为建筑信息化技术的发展选拔出合格的专业技能人才；从企业层面来讲，高层领导者应重视本企业基于BIM 的制度与流程的完善程度，加大对基于BIM 的流程再造成本的投入力度，从技术、流程与制度层面全面提升企业的BIM 应用能力成熟度。