何幫志

(新疆三河建設(shè)工程有限責(zé)任公司，新疆 阿克蘇 843000)

水利工程相對(duì)于其他工程具有規(guī)模大、施工周期長(zhǎng)、施工工藝復(fù)雜以及涉及較多的施工單位等特點(diǎn)，在實(shí)際工程建設(shè)中，工程業(yè)主方、施工單位以及監(jiān)理單位往往只注重利益的獲取，這就為水利工程施工帶來(lái)了極大的安全隱患。因此，通過(guò)進(jìn)化博弈實(shí)現(xiàn)良好的水利工程施工安全監(jiān)督管理，對(duì)于水利工程建設(shè)具有重要的作用及意義。

1 進(jìn)化博弈理論概述

進(jìn)化博弈理論又被稱為演化博弈論(Evolutionary Game Theory,EGT)，最早有據(jù)可查是由生物學(xué)家Lewontin在19世紀(jì)60年代應(yīng)用于生態(tài)問(wèn)題的研究，而進(jìn)化穩(wěn)定策略(Evolutionary Stable Strategy,ESS)則是Smith and Price在1973年首次提出，由此標(biāo)志著進(jìn)化博弈理論的形成。EGT是指由不同參與的主體之間在相互制約的情況下，所得到的符合各方意見(jiàn)的決策。目前，對(duì)于EGT的研究可以分為3個(gè)階段：第一階段是生物學(xué)家在動(dòng)植物研究方面所建立的EGT模型；第二階段是生物學(xué)家通過(guò)研究不斷地完善EGT的相關(guān)界定與內(nèi)容；第三階段是經(jīng)濟(jì)學(xué)家將生物學(xué)中的EGT理論運(yùn)用到經(jīng)濟(jì)行為的研究之中。到目前為止，GET理論已經(jīng)在生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

我國(guó)在EGT方面的研究起步較晚，尤其是將EGT運(yùn)用在水利工程施工安全監(jiān)督管理方面。EGT在決策制定過(guò)程中，主要側(cè)重于多方的平衡協(xié)作，并且在項(xiàng)目全壽命周期中也會(huì)顯示出各方完全信息動(dòng)態(tài)博弈。通常水利工程項(xiàng)目是由不同的施工單位共同承建，而為了能夠保障工程的施工質(zhì)量，工程業(yè)主方將會(huì)采用第三方工程監(jiān)理單位進(jìn)行施工的監(jiān)督、審查。在水利工程中，監(jiān)理方作為一定限制理性組織，是以傾向自身有利條件作為決策的依據(jù)，這種情況將會(huì)造成項(xiàng)目業(yè)主方產(chǎn)生一定的損失，如施工方在建筑過(guò)程中弄虛作假，而監(jiān)理單位若以之營(yíng)私舞弊，則會(huì)嚴(yán)重?fù)p害業(yè)主方的利益。尤其是在水利工程項(xiàng)目中通常具有較多的單位參與，傳統(tǒng)的安全監(jiān)督管理方式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際需求，本研究將根據(jù)EGT的相關(guān)理論，探究水利工程施工中存在的安全監(jiān)督管影響因素以及施工安全監(jiān)督管理進(jìn)化穩(wěn)定策略，以實(shí)現(xiàn)施工中各方的穩(wěn)定行為狀態(tài)，分析項(xiàng)目施工中安全中的博弈狀態(tài)。

2 EGT模型構(gòu)建

2.1 EGT模型中因素的假設(shè)

1) 博弈主體的假設(shè)。EGT中參與的博弈方需要具有一定限制理性，并且他們之間不能具有利益的一致性。水利工程項(xiàng)目是由不同的施工單位共同承建，參與方眾多，經(jīng)過(guò)考慮后，本研究將施工方與監(jiān)理方作為博弈的主體，這由于監(jiān)理方與施工方不會(huì)產(chǎn)生直接的利害關(guān)聯(lián)，二者之間不會(huì)出現(xiàn)尋租之類的問(wèn)題。

2) 策略制定的假設(shè)。由于博弈的雙方具有一定限制理性，因此建設(shè)方與監(jiān)理方各自具有追求利益最大化的目標(biāo)，通過(guò)將雙方的博弈策略轉(zhuǎn)化為具體行為：將監(jiān)理方的策略設(shè)定為A1={實(shí)施監(jiān)督管理/監(jiān)督管理不作為}；施工方策略設(shè)定為A2={正常施工，不正常施工}。

3) 得到利益假設(shè)。參與博弈的各方進(jìn)行活動(dòng)的目標(biāo)以及實(shí)施的方式受博弈結(jié)果導(dǎo)向，也就是在博弈得到的利益。在本次研究中監(jiān)理方得到利益假設(shè)為：若監(jiān)理方正常收入為I1，在實(shí)施有效監(jiān)督管理的條件下施工方的成本投入為C1；若施工方未按照規(guī)范流程進(jìn)行施工時(shí)，監(jiān)理方在實(shí)施有效監(jiān)督管理時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一些失誤率e(監(jiān)理方在有效監(jiān)督管理中未及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工方問(wèn)題造成的處罰，也就是經(jīng)濟(jì)損失F1)；當(dāng)施工方未進(jìn)行正常施工并被監(jiān)理方發(fā)現(xiàn)時(shí)，監(jiān)理方將得到一定的經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)R1。施工方得到利益假設(shè)為：施工方的施工收益I2，按照規(guī)范流程進(jìn)行施工的成本投入C2，監(jiān)理方執(zhí)行監(jiān)督管理期間施工方依照規(guī)范流程施工并無(wú)工程事故發(fā)生將會(huì)得到一定的經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)R2；施工方未按照規(guī)范流程施工并被監(jiān)理方發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是否造成工程事故的發(fā)生均會(huì)受到經(jīng)濟(jì)懲罰F2。在本次研究中,將設(shè)定施工方會(huì)按照規(guī)范流程進(jìn)行施工并未發(fā)生任何的安全事故。

4) 博弈動(dòng)態(tài)過(guò)程。由于本次研究中參與博弈的雙方具有一定限制理性，二者之間隨機(jī)配對(duì)進(jìn)行博弈，并且雙方之間在工程中得到的利益具有顯著的不對(duì)稱性，因此研究中博弈動(dòng)態(tài)過(guò)程為非對(duì)稱博弈分析。

2.2 模型構(gòu)建

根據(jù)EGT模型中因素的假設(shè)，可以得到水利工程監(jiān)理方與施工方所得利益關(guān)系，見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)理方與施工方所得利益關(guān)系

設(shè)定監(jiān)理方能夠?qū)嵤┯行У谋O(jiān)督管理的占比為x，而未進(jìn)行有效監(jiān)督管理的比例為1-x；施工方能夠按照規(guī)范流程進(jìn)行正常施工的占比為y，而未按照規(guī)范流程進(jìn)行的施工占比為1-y。那么監(jiān)理方在實(shí)施有效的監(jiān)督管理情況下獲得的收益為：

u1z=(I1-C1)y+[e(I1-C1-F1)+(1-e)(I1-C1+R1)](1-y)

(1)

監(jiān)理方在未進(jìn)行有效監(jiān)督管理下獲得的收益為：

u1n=I1y+(I1-F1)(1-y)

(2)

監(jiān)理方所獲得的平均收益為：

(3)

建設(shè)方在監(jiān)理方進(jìn)行有效監(jiān)督管理情況下的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程：

(4)

建設(shè)方在監(jiān)理方未進(jìn)行有效監(jiān)督管理情況下的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程：

=y{u2z-[yu2z+(1-y)u2n]}

=y(1-y)[(1-e)(R2+F2)x-C2]

(5)

3 EGT模型分析

3.1 監(jiān)理方ESS分析

若C1

圖時(shí)的ESS

x1=0，x2=1時(shí)F(x)將具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)：

x1=0，x2=1

F(x)的一階導(dǎo)數(shù)計(jì)算為：

(1-2x)[(1-y)(1-e)(R1+F1)-C1]

(6)

F′(x1=0)=(1-y)(1-e)(R1+F1)-C1>0

(7)

F′(x2=1)=-(1-y)(1-e)(R1+F1)+C1<0

(8)

由上可知，當(dāng)F(x)的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)為ESS則會(huì)得到F′(x)<0，因此x2=1可演化為ESS，見(jiàn)圖2。

圖時(shí)的ESS

圖時(shí)的ESS

3.2 施工方ESS分析

若C2

3.3 博弈參與方的聯(lián)合ESS分析

將上述博弈雙方復(fù)制動(dòng)態(tài)方程進(jìn)行聯(lián)立后可得到5個(gè)均衡點(diǎn)。博弈雙方5個(gè)均衡點(diǎn)的ESS分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 博弈雙方5個(gè)均衡點(diǎn)的ESS分析結(jié)果

由于方程中所涉及的系統(tǒng)均衡點(diǎn)無(wú)法判斷是否為系統(tǒng)的穩(wěn)定點(diǎn)，因此均衡點(diǎn)的最終ESS將采用雅克比矩陣進(jìn)行驗(yàn)證：

-x(1-x)(1-e)(R1+F1)(1-2y)[(1-e)(R2+F2)x-C2]

(9)

Tr(J)=(1-2x)[(1-y)(1-e)(R1+F1)-C1]+(1-2y)[(1-e)(R2+F2)x-C2]

(10)

因此可以得到，R1C1,F1>C1,R2>C2,F2>C2。

由上述分析可以得到監(jiān)理方與施工方中3個(gè)ESS：x=0，yi=0；x=0，yi=l；x2=1，y2=0。

4 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證水利工程監(jiān)理方與施工方進(jìn)化博弈過(guò)程的正確性，將利用Matlab對(duì)影響博弈參與方的因素進(jìn)行數(shù)值變量的過(guò)程仿真模擬：

將e=0.2，R1=5，R2=7，C1=3，C2=4，F(xiàn)1=4，F(xiàn)2=5，代入到式(4)、式(5)：

F(x)=x(1-x)[(1-y)(1-0.2)(5+4)-3]=x(1-x)[7.2(1-y)-3]

(11)

F(y)=y(1-y)[(1-0.2)(7+5)x-4]=y(1-y)[9.6x-4]

(12)

1) 監(jiān)理方實(shí)施有效的監(jiān)督管理情況下的比例分別取值為x=0.7、x=0.3，因此施工單位選擇按照流程規(guī)范正常施工策略隨時(shí)間推移的演變過(guò)程見(jiàn)圖4。

圖4 施工方選擇按照流程規(guī)范正常施工策略隨時(shí)間推移的演變

由圖4(a)可以發(fā)現(xiàn)，監(jiān)理方策略選定x>0.5時(shí)，施工方不同按照規(guī)范流程施工策略比例下均會(huì)約束到1，也就是施工方將會(huì)采取按照規(guī)范流程進(jìn)行正常的施工；由圖4(b)可以發(fā)現(xiàn)，監(jiān)理方策略選定x<0.5時(shí)，施工方不同按照規(guī)范流程施工策略比例下均會(huì)約束到0，也就是施工方將會(huì)選擇不會(huì)按照規(guī)范流程進(jìn)行施工。

2) 施工方實(shí)施按照規(guī)范流程正常施工策略比例分別取值為y=0.7、y=0.3，因此監(jiān)理方在不同比例的實(shí)施監(jiān)督管理情況下的動(dòng)態(tài)博弈過(guò)程見(jiàn)圖5。

圖5 監(jiān)理方在不同比例的實(shí)施監(jiān)督管理情況下的動(dòng)態(tài)博弈過(guò)程

由圖5(a)可以發(fā)現(xiàn)，施工方策略選定y>0.5時(shí)，監(jiān)理方不同實(shí)施監(jiān)督管理策略比例下均會(huì)約束到0，也就是監(jiān)理方將會(huì)采取監(jiān)督管理不作為行為；由圖5(b)可以發(fā)現(xiàn)，施工方策略選定y<0.5時(shí)，監(jiān)理方不同實(shí)施監(jiān)督管理策略比例下均會(huì)約束到1，也就是監(jiān)理方將會(huì)采取有效的監(jiān)督管理。

3) 博弈參與方之間產(chǎn)生的進(jìn)化博弈動(dòng)態(tài)過(guò)程見(jiàn)圖6。

圖6 博弈參與方的進(jìn)化博弈動(dòng)態(tài)過(guò)程

根據(jù)圖6可知，水利工程施工中各參與方之間的進(jìn)化博弈是始終處于一種動(dòng)態(tài)的過(guò)程，在此過(guò)程中參與的雙方均會(huì)依據(jù)彼此所選擇的策略來(lái)改變自身策略的選定。

5 安全監(jiān)督管理問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

通過(guò)上述分析后可知，若要確保水利工程中施工項(xiàng)目的施工安全，需要保證施工方與監(jiān)理方進(jìn)行有效的參與，并未有偷工減料、消極怠工、弄虛作假的情況發(fā)生。因此，水利工程施工的安全監(jiān)督可采取下列的措施：

5.1 保證監(jiān)理單位安全監(jiān)督工作的有效性

5.2 有效控制施工方施工現(xiàn)場(chǎng)的施工安全

6 結(jié) 語(yǔ)

進(jìn)化博弈以有限理性的參與人群體作為研究對(duì)象，采用動(dòng)態(tài)分析方法將各類影響因素納入考慮范圍，以系統(tǒng)觀點(diǎn)來(lái)觀察群體行為，從而提出針對(duì)性改善策略，有利于提高水利工程安全監(jiān)督管理水平，杜絕或減少安全事故。