林相龍，王穎林，李煜龍

（福建農(nóng)林大學(xué) 交通與土木工程學(xué)院，福建 福州 350001，E-mail：510057661@qq.com）

裝配式建筑作為建筑行業(yè)向低碳轉(zhuǎn)型的核心手段，引領(lǐng)建筑業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和行業(yè)的變革。傳統(tǒng)建筑與裝配式建筑相比，生產(chǎn)效率、技術(shù)水平、集成化程度都比較低，基本是勞動(dòng)密集型粗放式的發(fā)展[1]，因此大力發(fā)展裝配式建筑是建筑業(yè)綠色、低碳與可持續(xù)發(fā)展的必然要求。裝配式建筑通過(guò)結(jié)合BIM，GPS及VR 技術(shù)構(gòu)建智慧建造體系，幫助建造商做出建造規(guī)劃，提高工作效率，降低工程造價(jià)[2]。作為信息技術(shù)的載體，智慧工廠與裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑生產(chǎn)建造的有機(jī)結(jié)合有益于提升行業(yè)的降碳效能[3]。

智慧工廠是現(xiàn)代工業(yè)結(jié)合信息化的新發(fā)展趨勢(shì)，許多國(guó)際化公司已經(jīng)在公司內(nèi)推廣智慧工廠的建設(shè)。Giacomo 等[4]建立了不同的線性和非線性回歸模型，闡述了智慧工廠在信息化技術(shù)的賦能下大大推進(jìn)了碳中和的進(jìn)度。但是目前在國(guó)內(nèi)智慧工廠的推廣仍存在轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)、安全可控風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)受限等問(wèn)題，這就需要政府在項(xiàng)目管理的過(guò)程中應(yīng)該充分引導(dǎo)并且設(shè)置激勵(lì)機(jī)制來(lái)保證項(xiàng)目的發(fā)展[5]，替企業(yè)打造完善的交流發(fā)展平臺(tái)，并且大力鼓勵(lì)企業(yè)在技術(shù)層面的突破，引入關(guān)鍵減碳技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效降排；企業(yè)應(yīng)統(tǒng)籌全局，充分結(jié)合內(nèi)部因素和外部因素所帶來(lái)影響并以此制定企業(yè)的發(fā)展決策。政府在激勵(lì)的過(guò)程中與企業(yè)存在博弈關(guān)系，Kevin 等[6]提出政府應(yīng)當(dāng)出臺(tái)正確合理的政策激勵(lì)廣大人民投身參加公共產(chǎn)品的提供。Olubunmi 等[7]還劃分了各種激勵(lì)政策，并認(rèn)為應(yīng)當(dāng)實(shí)施以政府主導(dǎo)的外部激勵(lì)政策為主體，多種內(nèi)部激勵(lì)政策共同發(fā)展的戰(zhàn)略。劉娟等[8]論述了政府在商品化住宅的財(cái)稅激勵(lì)政策，從各個(gè)層次研究了政府激勵(lì)政策的最佳方案。齊寶庫(kù)等[9]著重于研究政府及企業(yè)之間的博弈，論述了政府激勵(lì)與企業(yè)努力的博弈機(jī)理。王穎林等[10]構(gòu)建了政府部門與合作方二者之間的“激勵(lì)—努力”博弈模型數(shù)學(xué)模型，說(shuō)明了激勵(lì)與懲罰體系的建立能夠在項(xiàng)目發(fā)展中起到引導(dǎo)作用，為政府制定合理的激勵(lì)政策提供建議。畢然[11]提出監(jiān)督體系也應(yīng)當(dāng)參與博弈平衡中。王曉彥等[12]研究了由于利益主體不同所帶來(lái)的期望收益與預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)?？梢钥闯觯陨涎芯繉?duì)住宅商品化、裝配式建筑激勵(lì)政策設(shè)置的討論較多，亦考慮了企業(yè)與政府作為主體的博弈演化，但在降低碳排放進(jìn)程中智慧工廠的推廣分析尚有待深入。

為完善政府和裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠企業(yè)博弈激勵(lì)機(jī)制，本文通過(guò)建立政府與企業(yè)間的“激勵(lì)—努力”博弈模型分析激勵(lì)力度及傳導(dǎo)機(jī)理，使用演化博弈論來(lái)分析相關(guān)利益主體的互動(dòng)關(guān)系，并利用仿真工具對(duì)理論模型進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)為政府制定碳排補(bǔ)貼節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)系數(shù)與企業(yè)降低成本提供建議。

1 政府與企業(yè)間的“激勵(lì)—努力”博弈模型理論分析

“激勵(lì)—努力”博弈模型建立的目的在于激發(fā)裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠建立過(guò)程的積極性，加速裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠的推廣，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的目標(biāo)。從工廠建設(shè)過(guò)程的角度，政府部門與裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠之間存在著利益的博弈關(guān)系。若政府的激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)適度，那么政策激勵(lì)則可以達(dá)到投入最小化且社會(huì)效益最大化的效果。從裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠的角度，企業(yè)會(huì)依據(jù)自身利益的最大化原則來(lái)做出決策，合理的激勵(lì)策略將促使其積極主動(dòng)運(yùn)營(yíng)智慧工廠。

1.1 模型假設(shè)

博弈的雙方假定為政府部門及裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠，雙方的策略是動(dòng)態(tài)博弈的過(guò)程，雙方在博弈中通過(guò)不斷模仿、學(xué)習(xí)和調(diào)整實(shí)現(xiàn)均衡?；诓┺恼摷肮狡美碚?，做出以下假設(shè)：

假設(shè)1：博弈中政府部門和裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠兩個(gè)有限理性參與人，都尋求自身利益最大化。政府和裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠任何一方的策略調(diào)整，都會(huì)引起另一方對(duì)策略選擇的變動(dòng)。

假設(shè)2：政府策略空間包括對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠的降碳行為進(jìn)行“激勵(lì)”或“不激勵(lì)”。裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠的策略空間包括“低努力”和“高努力”，單純追求經(jīng)濟(jì)效益的行為稱為低努力行為，引入關(guān)鍵減碳技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效降排的稱為高努力行為。裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠選擇“高努力”和“低努力”的比例分別為b和(1-b)。

1.2 博弈矩陣及參數(shù)解釋

政府部門與裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠的博弈支付矩陣如表1 所示。

表1 政府部門與裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠的博弈支付矩陣

相關(guān)參數(shù)解釋如下：R1、C1、S1：裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠基于“高努力”的收益、成本、碳排費(fèi)用。R2、C2、S2：裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠基于“低努力”的收益、成本、碳排費(fèi)用。S3：裝配式鋼結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)工廠制造商生產(chǎn)的碳排費(fèi)用。θ：政府提供的碳排補(bǔ)貼節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)系數(shù)。

1.3 模型求解

（1）政府方。政府在實(shí)行“激勵(lì)”時(shí)的期望效益為E11，政府實(shí)行“不激勵(lì)”時(shí)的期望效益E12政府的平均期望效益為E1、政府的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為F(a)。

（2）企業(yè)方。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑智慧工廠選擇“高努力”獲得的期望獲益為E21、選擇“低努力”獲得的期望獲益為E22、平均期望獲益為E2、對(duì)應(yīng)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為F(b)。

1.4 均衡點(diǎn)和穩(wěn)定狀態(tài)

從已知的式（3）中可以得到政府的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程F(a)。令F(a)=0，F(xiàn)′(a)<0，由此可以得到a*=0，

（1）若(1-θ)(S3-S2)>0，即當(dāng)a=1 時(shí)a=1 為穩(wěn)定點(diǎn)。

同理，從式（6）F(b)可以得出F(b)=0，F(xiàn)′(b)=0，如此可得

（1）若 (R1-C1-S1) - (R2-C2-S2) ＜ 0，即b=0 時(shí)為穩(wěn)定點(diǎn)。

對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠而言，若(R1-C1-S1)-(R2-C2-S2)<0，即進(jìn)行高努力的收益不及低努力的收益，那么即使政府愿意做出補(bǔ)貼行為，裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠仍舊因?yàn)闊o(wú)法產(chǎn)生利潤(rùn)而選擇傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。

當(dāng)進(jìn)行高努力的收益遠(yuǎn)超低努力的收益時(shí)，即便前期需要投入大量資金，裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠為了長(zhǎng)期的收益仍舊會(huì)選擇高努力行為，此時(shí)政府的激勵(lì)與否對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠的選擇并無(wú)太大影響，故此最終裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠將進(jìn)行高努力行為而政府不進(jìn)行激勵(lì)。

2 仿真驗(yàn)證

2.1 規(guī)定初始狀態(tài)并進(jìn)行博弈演化

為研究政府和企業(yè)雙方在決策時(shí)各參數(shù)變化對(duì)博弈演化路徑的影響，更加直觀表現(xiàn)雙方博弈動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，運(yùn)用Matlab 軟件對(duì)影響雙方?jīng)Q策行為動(dòng)態(tài)路徑的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證和分析?；趯?duì)設(shè)計(jì)模型的結(jié)果和穩(wěn)定性仿真分析，參考《中國(guó)環(huán)境年鑒2021》和《環(huán)境保護(hù)稅法》，假設(shè)初始值為：R1=100，R2=100，C1=30，C2=17，S2=10，S1=20，S3=53，θ=0.55，結(jié)果如圖1 所示。隨著演化迭代的進(jìn)行，雙方博弈的趨勢(shì)趨于（1，1）（政府激勵(lì)，企業(yè)高努力）和（0，0）（政府不激勵(lì)，企業(yè)低努力）。

圖1 政府部門與裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑智慧工廠博弈相位圖

2.2 敏感性分析

由上述模擬和分析可知，政府和企業(yè)的博弈演化是有可能達(dá)到最優(yōu)策略（政府激勵(lì)，企業(yè)高努力），同時(shí)也有可能演化至（政府不激勵(lì)，企業(yè)低努力）。那么增加最優(yōu)策略組合的概率就成為了需要解決的問(wèn)題。

（1）對(duì)博弈雙方在不同的初始意愿狀況下進(jìn)行仿真模擬，來(lái)分析不同初始意愿情況下對(duì)博弈演化的影響。假定雙方初始意愿為（0.4，0.4）和（0.5，0.5），其他參數(shù)與初始值相同，仿真結(jié)果如圖2 所示?？梢园l(fā)現(xiàn)當(dāng)政府選擇“激勵(lì)”策略的初始概率為0.4，企業(yè)選擇“高努力”初始概率為0.4 時(shí)，系統(tǒng)最后的博弈演化趨近與（政府不激勵(lì)，企業(yè)低努力）；但是當(dāng)雙方的初始意愿提升至0.5 時(shí)，最終系統(tǒng)的演化策略為（政府激勵(lì)，企業(yè)高努力）。由上述分析可以得出，雙方的初始意愿會(huì)影響系統(tǒng)博弈演化的最終策略。因此，應(yīng)當(dāng)采取相關(guān)措施來(lái)提高政府的初始激勵(lì)意愿和企業(yè)的初始努力意愿，來(lái)確保最終實(shí)現(xiàn)高效的碳減排行為。

圖2 不同初始意愿的演化結(jié)果

（2）為了進(jìn)一步探究企業(yè)高努力情況下碳排放費(fèi)用S1對(duì)雙方博弈演化最終策略的影響，保持其他參數(shù)不變，規(guī)定企業(yè)和政府初始意愿為（0.5，0.5），取S1分別為9、9.5、10.5、11。得到系統(tǒng)演化博弈結(jié)果如圖3 所示。當(dāng)S1=11 時(shí)，政府和企業(yè)最終的演化策略為（政府不激勵(lì)，企業(yè)低努力），但是當(dāng)S1下降至10.5 時(shí)政府和企業(yè)最終的演化策略為（政府激勵(lì)，企業(yè)高努力），而且政府到達(dá)穩(wěn)定策略所需要的時(shí)間比企業(yè)更快。因此可以得出當(dāng)企業(yè)做出高努力的行為時(shí)能帶來(lái)有效的降碳效益，此時(shí)政府會(huì)更加積極地做出激勵(lì)行為來(lái)鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行高努力的降碳行為，以獲得更多的社會(huì)效益。隨著S1的不斷下降，雙方達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間就越短。

圖3 S1 對(duì)演化結(jié)果的影響

（3）對(duì)政府提供的獎(jiǎng)勵(lì)系數(shù)θ與雙方演化的最終策略做出探究。保持其他參數(shù)不變，雙方在初始意愿為（0.5，0.5）的情況下開始進(jìn)行數(shù)值仿真模擬。設(shè)θ分別為0.3、0.4、0.6、0.7。仿真結(jié)果如圖4 所示。當(dāng)補(bǔ)貼系數(shù)為0.3 時(shí)，政府很快達(dá)到穩(wěn)定策略，但是對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)所能獲得的補(bǔ)貼過(guò)少無(wú)法彌補(bǔ)所投入的成本，因此政府的激勵(lì)無(wú)法有效地調(diào)動(dòng)企業(yè)高努力的意愿。當(dāng)補(bǔ)貼系數(shù)提高到0.4 時(shí)，雙方的最終演化策略為（政府激勵(lì)，企業(yè)高努力）的最優(yōu)策略。補(bǔ)貼系數(shù)提高到0.6 時(shí)，企業(yè)達(dá)到穩(wěn)定的速度比補(bǔ)貼系數(shù)為0.4 時(shí)大有提升。因此可以推斷θ在0.4 到0.6 這個(gè)區(qū)間內(nèi)時(shí)補(bǔ)貼系數(shù)越高，對(duì)企業(yè)的激勵(lì)越大。但是當(dāng)θ= 0.70 時(shí)，雙方的最終演化策略為（政府不激勵(lì)，企業(yè)低努力），此時(shí)的補(bǔ)貼成本過(guò)高導(dǎo)致政府的激勵(lì)意向降低，最終也影響企業(yè)的努力意向，使得最終變成（政府不激勵(lì)，企業(yè)低努力）這種不利的狀態(tài)。因此政府在做出補(bǔ)貼的同時(shí)，應(yīng)該把握對(duì)企業(yè)的支持力度。

圖4 θ 對(duì)演化結(jié)果的影響

2.3 激勵(lì)機(jī)制設(shè)置建議

（1）政府可作為引導(dǎo)者以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼支持來(lái)激勵(lì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑智慧工廠進(jìn)行高努力降碳行為，政府設(shè)定的碳排補(bǔ)貼節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)系數(shù)位于區(qū)間為佳。其中，直接補(bǔ)貼（基于企業(yè)的實(shí)際碳排放減少量提供現(xiàn)金補(bǔ)貼）、稅收減免（為符合條件的企業(yè)提供稅收優(yōu)惠或減免）、低息貸款（為需要進(jìn)行技術(shù)改造以降低碳排放的企業(yè)提供低息貸款）都是可借鑒的補(bǔ)貼路徑。另外，從制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系出發(fā)，有必要推進(jìn)構(gòu)建并完善裝配式智慧工廠降碳技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，基于行業(yè)的碳排放基線，隨著技術(shù)進(jìn)步和成本降低，定期審查并調(diào)整補(bǔ)貼系數(shù)。

（2）政府對(duì)企業(yè)的激勵(lì)目標(biāo)應(yīng)采取動(dòng)態(tài)控制的方法，在企業(yè)轉(zhuǎn)型初期承擔(dān)的成本壓力大，即當(dāng)(R1-C1-S1)-(R2-C2-S2)<0 時(shí)，政府可以適當(dāng)提高補(bǔ)貼系數(shù)幫助企業(yè)度過(guò)低碳轉(zhuǎn)型初期；當(dāng)企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型步入正軌后，即當(dāng)時(shí)，政府則可適當(dāng)回調(diào)補(bǔ)貼系數(shù)。如在初創(chuàng)階段，政府可為提供關(guān)于智慧轉(zhuǎn)型的培訓(xùn)課程和專家指導(dǎo)、建立信息交流平臺(tái)，促進(jìn)企業(yè)之間的經(jīng)驗(yàn)分享和合作；在探索階段，則可鼓勵(lì)企業(yè)與高校、研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，共同開展智慧轉(zhuǎn)型項(xiàng)目，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新；在智慧建造實(shí)施階段，可鼓勵(lì)優(yōu)秀的企業(yè)將其成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣，并根據(jù)企業(yè)的智慧轉(zhuǎn)型績(jī)效，為其提供獎(jiǎng)勵(lì)或補(bǔ)貼；在項(xiàng)目成熟階段，則應(yīng)定期與成熟階段的企業(yè)進(jìn)行政策對(duì)話，了解其需要和建議，調(diào)整相關(guān)政策。

總的來(lái)說(shuō)，政府的激勵(lì)政策應(yīng)該根據(jù)企業(yè)的智慧轉(zhuǎn)型階段進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，確保每個(gè)階段的企業(yè)都能得到適當(dāng)?shù)闹С趾凸膭?lì)。

3 結(jié)語(yǔ)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是綠色建筑的重要組成部分，由于其預(yù)制化、模塊化的生產(chǎn)特性，有著巨大的潛力實(shí)現(xiàn)高效、低碳生產(chǎn)，通過(guò)智慧工廠的降碳激勵(lì)，可以推動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)走向低碳、環(huán)保的發(fā)展路徑。本文著眼于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑智慧工廠帶來(lái)的成本增量與降碳效能的博弈關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了政府與企業(yè)之間的“激勵(lì)—努力”博弈矩陣，旨在探索有效政策激勵(lì)與綠色生產(chǎn)之間的動(dòng)態(tài)均衡關(guān)系。研究結(jié)果表明政府企業(yè)雙方存在最優(yōu)策略組合的可能性，即政府和裝配式鋼結(jié)構(gòu)智慧工廠分別選擇“激勵(lì)”和“高努力”策略，此概率將受雙方初始意愿及成本、收益等相關(guān)參數(shù)的影響。有效的政策制定應(yīng)異質(zhì)參照激勵(lì)目標(biāo)的異質(zhì)特性動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而推動(dòng)企業(yè)更積極地引入和研發(fā)新技術(shù)、新工藝，促進(jìn)行業(yè)成功實(shí)現(xiàn)智慧化綠色生產(chǎn)轉(zhuǎn)型。