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摘 要：水利工程總承包企业设计和施工部门间协同增值，是实现EPC项目设计施工融合、发挥EPC建设模式优势的重要前提条件。为了探索总承包企业及其设计与施工部门在水利工程EPC项目中协同增值的积极性和努力水平，在分析设计、施工协同增值实践与理论研究现状的基础上，以合约理论建立部门间协同增值数学模型，结合企业追求利润最大化的价值取向，通过协同增值的增量成本、增量利润等指标，在水利工程行业市场业务饱和与非饱和及其设计、施工部门任务饱和与非饱和情景下，分析总承包企业及其设计、施工部门间协同增值的行为机制，研究影响其行为积极性和努力水平的因子，并得出12个推论。对提升总承包商协同增值服务管理水平和促进水利EPC业务健康发展具有重要意义。
关键词：水利工程;EPC;部门协同;增值服务;行为机制
中图分类号：TV512
文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.09.026
引用格式：翟博文，兰光裕，乐云.水利工程EPC设计施工协同增值行为机制分析[J].人民黄河，2021，43（9）：133-138.
Analysis of the Cooperative Value-Added Behavior Mechanism Among the Design and
Construction Departments of EPC Enterprises
ZHAI Bowen1，2， LAN Guangyu2， LE Yun3
（1.Guizhou Normal University， Guiyang 550001， China;
2.Guizhou Provincial Water Resources and Hydropower Survey and Design Institute， Guiyang 550001， China;
3.Tongji University， Shanghai 200092， China）
Abstract： It is an important prerequisite for realizing the integration of EPC project design and construction and giving full play to the advantages of the EPC construction model that collaborative value-adding between the design and construction departments of water conservancy general contracting enterprises. In order to explore the enthusiasm and effort level of general contracting companies and design and construction departments in synergizing value-added in water conservancy project EPC projects， the paper analyzed the research status of design and construction collaborative value-added practice theoretically. It established a mathematical model of inter-departmental collaborative value-added based on contract theory based on the companys value orientation in pursuit of profit maximization. At the same time， it established a lot of calculation index such as collaborative incremental cost， incremental revenue and incremental benefits. In four different situations such as in the water conservancy engineering industry market business saturated and unsaturated， and the design and construction departments were saturated and unsaturated. It analyzed the behavioral mechanism of synergistic value-added between general contracting enterprises and design and construction departments. It studied the factors that affect their behavior enthusiasm and effort level and drew 12 inferences. It had great significance to improve the general contractors collaborative value-added service management level and promote the healthy development of enterprise EPC business. Key words： water conservancy project; EPC; department collaboration; value added service; behavior mechanism
工程总承包（统称为EPC）起源于20世纪60年代欧美国家私人业主的工业与民用大型复杂工程项目管理实践。在美国，2015年EPC模式已占市场份额的55%，已远超其他传统建设模式。在国内，EPC模式的产值仅占行业总产值的10%左右。2016年2月，中共中央国务院发布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，强调深化建设项目组织实施方式改革，推广工程总承包制，并要求政府投资工程带头采用EPC模式。水利部在2018年、2019年连续两年将推广EPC列入重点工作。未来水利工程EPC市场潜力巨大，水利工程总承包企业建立与EPC模式相适应的设计、施工部门间深度协同增值工作机制，对把握水利EPC发展机遇，促进企业高质量发展具有重要的意义。
1 EPC模式对设计施工协同增值的要求
国外EPC实践经验表明，业主在水利工程EPC项目管理中应坚持“业主基本不干涉承包商工作”的原则[1]，其具体体现在以下3点：①EPC强调满足“业主要求”。业主主要负责编制项目纲要（目的、范围、设计技术标准等）和提出对设备的性能要求，总承包商应尽自己最大的“创造性”建造出满足业主功能性要求的产品[2]。②EPC强调“业主少干预”。业主通常采用“事后监督”的管控模式，较少干预总承包商项目实施过程，但是在项目竣工验收环节要求较为严格。③EPC强调“单一责任”。在EPC项目中，总承包商对建设工程的设计、采购、施工等全过程负总责，是项目的第一责任人[3]。相对于传统的建设管理模式，EPC建设模式赋予了总承包商更多地发挥自身优势的“自由空间”。由于EPC项目往往采用“固定价格”“固定工期”的承发包模式，因此工程总承包商需要承担更大的风险[4]。为了提升水利工程EPC项目总承包商的抗风险能力和盈利能力，总承包商应充分利用EPC“业主基本不干涉承包商工作”原则所赋予的“自由空间”，以满足业主要求为目标，在不降低（或改善）工程项目功能和质量的前提下，通过E+P+C（+O）一体化打通价值链（见图1）[5];通过总承包商设计与施工、采购的深度融合，设计、施工和采购协同增值，利用价值工程工具持续动态优化项目设计，确保项目造价（成本）与功能（质量）处于更优状态，以达到提升项目经济效益、项目价值与合同履约能力。
在国内，理论与实践领域都意识到发挥工程总承包商在设计和施工方面的综合优势，实现EPC设计、采购和施工一体化管理的重要性和必须性[6]。实际上，在EPC项目实施过程中，EPC项目总承包商以及其设计和施工部门间协同增值的现状并不理想[7]。总承包商内部组织身份模糊性、部门知识复杂性、部门目标和文化的差异性等因素导致设计、施工部门间的知识分享和协作难以被完整地、清晰地表述和理解，影响了总承包企业内部跨部门之间的协作水平[8]。同时，水利工程自然条件和工程特征对设计、施工限制性较大，工程建设机制体制导致增值增量收益分配不合理等都影响总承包企业以及设计、施工部门间协同增值的积极性和努力程度[9-10]。目前，大部分学者更多以设计单位、施工单位组成EPC联合体作为研究对象，通过博弈模型分析EPC项目设计和施工单位之间的协作关系和机制[11-12];还有部分学者探索BIM技术和项目管理信息化平台应用，推进设计和施工一体化[13-14]。但是，从水利工程总承包企业内部治理角度研究总承包企业以及其设计、施工部门间协同增值行为的相关文献很少。因此，笔者以协同增值增量成本、增量收益和增量效率等为分析指标，建立相关模型，探索水利工程总承包企业以及企业内部设计、施工部门间协同增值的行为机制。
2 条件假设与基础模型构建
2.1 模型条件假设
根据图1，水利工程EPC业务包括设计、采购和施工三大任务，需要设计与采购、设计与施工以及采购与施工三者之间多部门协同作业。本文选择其中协同增值难度最大、工作量最大、贡献度最大的设计与施工部门间协同作为研究对象。根据水利工程总承包商内部机构设置与管理现状，设计和施工两大部门都有清晰的职责和分工，设置了部门考核指标和绩效分配标准。为了反映和揭示水利工程EPC总承包企业以及企业内部设计、施工部门间的协同增值行为机制，先进行以下假设，并建立相关数学分析模型。
假设一：EPC作为从国外引进的一种建设管理新模式，国内水利工程设计、施工企业为发展EPC业务，在企业内部增设设计或施工管理职能部门负责具体业务。受传统建设模式下设计、施工分离的影响，假设在企业EPC发展初期，企业内部设计和施工部门之间的协同增值水平比较低。
假设二：设计、施工部门间若实施协同增值，需要增加沟通、协调等增量成本，同时也由此产生新的利润;由于企业（部门）有追求利润（绩效）最大化的目标，因此增值收益（增值绩效）是影响EPC企业协同增值的关键决定性因素。
假设三：假設部门间协同增值主要取决于两个层面的因素，一是企业层面，企业部门协同作业的机制体制;二是部门层面，部门之间协同作业的自愿程度。同时，由于企业（部门）有追求利润（绩效）最大化的目标，因此主要分析两个层面在业务（任务）饱和和非饱和下的协同行为机制。
假设四：水利工程设计业务的单位产值利润回报率高于施工业务单位产值利润回报率，由于企业（部门）有追求利润（绩效）最大化的目标，假设水利工程EPC项目施工部门配合设计部门协同增值的自愿和积极性更高，因此不再区分设计和施工部门设计或施工任务饱和的情况。
2.2 设计施工部门间非协同增值利润模型
根据假设一，非协同增值下水利工程EPC项目的合同总价由设计和施工两部分组成，可得EPC项目合同总价P： P=P1+P2（1）
式中：P1为EPC项目设计价格;P2为EPC项目施工价格。
P1=C1+T1（2）
式中：C1为EPC项目设计成本;T1为EPC项目设计利润。
同理，施工价格P2为
P2=C2+T2（3）
式中：C2为EPC项目施工成本;T2为EPC项目施工利润。
假设水利工程EPC项目施工价格占项目合同总价的比重为θ，则设计价格占项目合同总价的比重为1-θ;假设r1表示总承包商承接设计项目的平均利润，r2表示总承包商承接施工项目的平均利润，则水利工程EPC项目设计部门的利润为
T1=（1-θ）r1P（4）
施工部门的利润为
T2=θr2P（5）
则设计和施工两个部门共同创造的利润为（EPC承包商总利润）T：
T=r1P+（r2-r1）θP（6）
设总承包项目总利润率为r0，其中r0=TP，则由式（6）可得
r0=r1+（r2-r1）θ（7）
2.3 设计施工部门间协同增值利润模型
根据假设二，水利工程EPC项目通过设计和施工部门间的协同配合，实施增值服务，持续优化项目设计，会产生部门间配合成本，同时也会产生新的利润，分别计为增量成本ΔC和增量利润ΔT。
假设增量成本ΔC函数为f（αixi）（i=1，2），则设计部门参与协同增值的增量成本为
ΔC1=f（α1x1）（8）
施工部门参与协同增值的增量成本为
ΔC2=f（α2x2）（9）
部门间协同增值优化设计以脑力劳动为主，α1和α2分别表示设计和施工部门在协同增值过程中智力投入成本系数，均为常数且0≤αi≤1（i=1，2）。
函数f（αixi）中的x1和x2分别表示设计和施工部门协同增值中智力投入的努力程度，该函数具有以下两个特征[10]：一是f（αixi）是关于xi的单调增函数，即ΔC′>0;二是f（αixi）的边际成本是递增的，即ΔC″>0。
假设总承包企业通过设计和施工部门协作，应用价值工程优化设计后创造的增量利润为
ΔT=ρωτP（10）
式中：ρ为总承包项目发包方将通过协同增值节省的水利工程造价分配给承包方增量效益的比例，0≤ρ≤1;τ为水利EPC项目可供协同增值优化设计的空间，0≤τ<1;ω为水利工程总承包商协同增值优化设计的实现水平，0≤ω<1。
由式（10）可得，EPC承包商最大可节省的工程造价为τP。
总承包商以及设计、施工部门间协同增值增量成本与总承包项目最大可实现增值效益存在一定的关系，假设其关系可表述为[12]
ΔCi=τP（αixi）2（11）
水利工程EPC项目协同增值优化设计实现水平ω与协同增值过程中设计、施工部门智力投入的强度相关，可表示为
ωi=s（eixi） （i=1，2）（12）
式中：e1和e2分别为设计和施工部门协同增值智力投入的产出系数，0≤ei≤1。
s（eixi）是关于xi的单调增函数，即s′>0;应用价值工程优化设计需要设计和施工部门协同增值作业和共同努力[12]，因此对EPC项目总承包商而言，协同增值优化设计的总体实现水平ω0可假设为
ω0=e1x1+e2x22（13）
将式（13）代入式（10）可得
ΔT=ρτPe1x1+e2x22（14）
3 总承包企业协同增值行为分析
3.1 市场业务饱和情况分析
根据假设二和假设三，在水利工程市场业务饱和的情况下，总承包商承接的项目较多，设计和施工部门的工作强度大，当水利工程EPC项目设计、施工部门协同增值优化设计的增量利润率Δr高于非协同优化设计的利润率时[15]，总承包商才会以更加积极的态度推进部门间协同增值优化设计。
Δr=ΔTΔC（15）
将式（11）和式（14）代入式（15）得
Δr=ρ（e1x1+e2x2）2[α1x12+α2x22]（16）
需要满足Δr≥r0，将式（7）和式（16）代入其中得
ρe1x1+e2x2≥2r1+r2-r1θα1x12+
2r1+r2-r1θα2x22（17）
对不等式（17）两边的x1求导，可得
ρe1≥4r1+r2-r1θα1x′
x′1≤1r1+r2-r1θρe14α1（18）
同样，对不等式（17）两边的x2求导，可得
x′2≤1r1+r2-r1θρe24α2（19）
根据上文的定义，eiαi（i=1，2）表示设计、施工部门间协同增值优化设计智力劳动产出成本系数;同时r1+r2-r1θ為常数，可结合总承包商以前承接的设计和施工项目通过统计分析得到。
根据式（18）和式（19）可得出以下推论。
推论1：在水利工程市场业务饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正相关。
推论2：在水利工程市场业务饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与发包方分配给承包方增值增量效益的比例成正相关。
虽然r=r1+r2-r1θ是一个常数，但分析式（18）和式（19）可知x′i与r成反比，得出推论3。
推论3：在水利工程市场业务饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与水利工程设计、施工传统分包模式下的项目利润率成负相关。 3.2 市场业务非饱和情况分析
根据假设二和假设三，对于水利工程市场业务非饱和情况，总承包商承接的项目数量不足，设计和施工部门的工作量不饱和，当水利工程EPC项目协同增值优化设计的增量利润率Δr大于0时，总承包商就会以更积极的态度更加努力推进设计、施工部门间的协同增值作业，并追求Δr最大化，即max Δr。因此，结合公式（16）可得
max Δr=ρ（e1x1+e2x2）2[α1x12+α2x22]（20）
对式（20）中的x1和x2分别求导，可得
Δrx1=ρe14α1x′1，
Δrx2=ρe24α2x′2
（21）
为了分析水利工程市场业务非饱和情况下水利工程EPC项目总承包商为了实现Δr最大化，在协同增值优化设计中做出最大努力的水平，可令Δrx1=1，则
x′1=ρe14α1（22）
同理可得
x′2=ρe24α2（23）
根据式（22）和式（23）可以得出以下推论。
推论4：在水利工程市场业务非饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正相关。
推论5：在水利工程市场业务非饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与项目发包方分配给承包方增值增量效益的比例成正相关。
同时，式（18）和式（19）的1r1+r2-r1θ>1，因此式（18）的x′1大于式（22）的x′1，式（19）的x′2大于式（23）的x′2，可得出以下推论。
推论6：相对于水利工程市场业务饱和情况而言，市场业务非饱和情况下，总承包商会更加积极且更加努力地推进设计、施工部门间协同增值作业。
4 部门间协同增值行为分析
4.1 部门任务饱和情况分析
在总承包企业内部管理中，绩效分配是调动各职能部门工作积极性的重要措施[16]。为此，假设总承包企业将水利工程EPC项目总收益用于设计和施工部门绩效分配的比例为β（0≤β≤1），其中设计部门分配到的绩效比例为λ，则1-λ为施工部门分配到的绩效比例。
根据式（7），在设计和施工部门间非协同增值情况下，设计部门分配到的绩效为
π1=r1P+（r2-r1）θP]βλ（24）
施工部门分配到的绩效为
π2=r1P+（r2-r1）θP]β（1-λ）（25）
在设计和施工部门协同增值优化设计后，各部门增量绩效为Δπi（i=1，2）：
Δπ1=（e1x1+e2x2）ρτP2βλ（26）
Δπ2=（e1x1+e2x2）ρτP2β（1-λ）（27）
根据假设二，在设计和施工部门任务饱和的情况下，若要实现设计和施工部门自发地通过部门间密切配合协同增值优化设计，应满足协同增值的绩效投入产出率（Ei）高于非协同增值的绩效投入产出率，即
ΔπiΔCi≥βri（28）
将式（11）和式（26）、式（27）代入式（28），对于设计部门：
λ（e1x1+e2x2）≥2r1α1x12（29）
对式（29）两边的x1求导，可得
x′1≤ρλe14r1α1（30）
同理可得
x′2≤（1-λ）ρe24r2α2（31）
根据式（30）和式（31）可得出以下推论。
推论7：在部门任务饱和下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正相关。
推论8：在部门任务饱和下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与企业内部部门绩效分配的比例成正相关，与项目发包方分配给承包方增值增量效益的比例成正相关，与水利工程设计、施工传统分包模式下的项目利润率成负相关。
为了反映设计和施工部门间協同增值的积极性与努力程度的强弱，将式（30）和式（31）的x′1和x′2进行如下处理：
x′1x′2=λe1r2α2（1-λ）e2r1α1（32）
根据相关文献参数取值和企业经验数据统计[10]，r1≈2r2，α1≈1.25α2，e2≈1.2e1，λ≈0.6，故x′1x′2≈0.5<1，可得出以下推论。
推论9：在部门任务饱和情况下，相比施工部门而言，设计部门参与部门间协同增值的积极性和努力程度更低。
4.2 部门任务非饱和情况分析
根据假设二、假设三和假设四，在水利工程EPC项目总承包企业内部设计、施工部门任务非饱和情况下，设计和施工部门为了分配到更多的增量绩效ΔEi，设计和施工部门更愿意付出努力，通过协同增值以追求增量绩效最大化，因此应满足ΔEi>0且实现max ΔEi。对于设计部门：
max ΔE1=max（e1x1+e2x2）ρτP2βλτP（α1x1）2（33）
对式（33）中x1求导得
ΔE1x1=ρe14α1x′1（34）
令ΔE1x1=1，则
x′1=ρe14α1（35）
同理可得
x′2=ρe24α2（36）
根据式（35）和式（36）可以得出以下推论。
推论10：在部门任务非饱和情况下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正比。
推论11：在部门任务非饱和情况下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与总承包发包方分配给承包方协同增值增量效益的比例成正相关。 为了反映设计和施工部门间协同增值的积极性与努力程度的强弱，将式（35）和式（36）的x′1和x′2进行如下处理：
x′1x′2=e1α2e2α1（37）
根据相关文献参数取值和企业经验数据统计[10]，α1≈1.25α2，e2≈1.2e1，故x′1x′2≈0.66<1，可得出以下推论。
推论12：在部门任务非饱和情况下，相比施工部门而言，设计部门参与协同增值的积极性和努力程度更低。但在部门任务饱和情况下，设计部门参与协同增值的积极性和努力程度有所提升。
5 结 论
根据上述12个推论，若要提升水利工程总承包商及其内部设计、施工部门间协同增值的积极性和努力水平，应重点采取以下对策：对于水利工程EPC项目总承包企业，要加强团队专业人才队伍建设，尤其要加强总承包施工管理部门专业人才队伍建设，增强总承包业务中智力与技术服务含量，提升智力投入产出效率。对于水利工程EPC项目发包方，应与总承包商进行科学合理协同增值效益分配，通过“多劳多得”鼓励总承包商开展协同增值服务。对于水利工程总承包企业内部设计、施工部门，建立科学合理的部门绩效分配制度，使设计和施工跨部门协同增值的积极性和努力程度保持一种平衡，并采取岗位提升、职称晋升以及精神鼓励等措施，重点提升设计部门参与协同增值服务的积极性。
同时研究表明，随着水利工程EPC模式的不断发展，总承包企业及其设计、施工部门协同增值的积极性和努力程度会不断提升，这将进一步体现水利工程EPC建设模式的优势，即通过设计、施工、采购三者深度融合，持续优化项目目标，提升项目价值。
本文通过分析得到的12个推论充分反映了设计、施工部门间协同增值行为机制，对提升水利工程总承包企业的设计、施工管理水平，促进水利EPC的健康发展具有重要理论和实践意义。
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【责任编辑 张华岩】
关键词：水利工程;EPC;部门协同;增值服务;行为机制
中图分类号：TV512
文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.09.026
引用格式：翟博文，兰光裕，乐云.水利工程EPC设计施工协同增值行为机制分析[J].人民黄河，2021，43（9）：133-138.
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ZHAI Bowen1，2， LAN Guangyu2， LE Yun3
（1.Guizhou Normal University， Guiyang 550001， China;
2.Guizhou Provincial Water Resources and Hydropower Survey and Design Institute， Guiyang 550001， China;
3.Tongji University， Shanghai 200092， China）
Abstract： It is an important prerequisite for realizing the integration of EPC project design and construction and giving full play to the advantages of the EPC construction model that collaborative value-adding between the design and construction departments of water conservancy general contracting enterprises. In order to explore the enthusiasm and effort level of general contracting companies and design and construction departments in synergizing value-added in water conservancy project EPC projects， the paper analyzed the research status of design and construction collaborative value-added practice theoretically. It established a mathematical model of inter-departmental collaborative value-added based on contract theory based on the companys value orientation in pursuit of profit maximization. At the same time， it established a lot of calculation index such as collaborative incremental cost， incremental revenue and incremental benefits. In four different situations such as in the water conservancy engineering industry market business saturated and unsaturated， and the design and construction departments were saturated and unsaturated. It analyzed the behavioral mechanism of synergistic value-added between general contracting enterprises and design and construction departments. It studied the factors that affect their behavior enthusiasm and effort level and drew 12 inferences. It had great significance to improve the general contractors collaborative value-added service management level and promote the healthy development of enterprise EPC business. Key words： water conservancy project; EPC; department collaboration; value added service; behavior mechanism
工程总承包（统称为EPC）起源于20世纪60年代欧美国家私人业主的工业与民用大型复杂工程项目管理实践。在美国，2015年EPC模式已占市场份额的55%，已远超其他传统建设模式。在国内，EPC模式的产值仅占行业总产值的10%左右。2016年2月，中共中央国务院发布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，强调深化建设项目组织实施方式改革，推广工程总承包制，并要求政府投资工程带头采用EPC模式。水利部在2018年、2019年连续两年将推广EPC列入重点工作。未来水利工程EPC市场潜力巨大，水利工程总承包企业建立与EPC模式相适应的设计、施工部门间深度协同增值工作机制，对把握水利EPC发展机遇，促进企业高质量发展具有重要的意义。
1 EPC模式对设计施工协同增值的要求
国外EPC实践经验表明，业主在水利工程EPC项目管理中应坚持“业主基本不干涉承包商工作”的原则[1]，其具体体现在以下3点：①EPC强调满足“业主要求”。业主主要负责编制项目纲要（目的、范围、设计技术标准等）和提出对设备的性能要求，总承包商应尽自己最大的“创造性”建造出满足业主功能性要求的产品[2]。②EPC强调“业主少干预”。业主通常采用“事后监督”的管控模式，较少干预总承包商项目实施过程，但是在项目竣工验收环节要求较为严格。③EPC强调“单一责任”。在EPC项目中，总承包商对建设工程的设计、采购、施工等全过程负总责，是项目的第一责任人[3]。相对于传统的建设管理模式，EPC建设模式赋予了总承包商更多地发挥自身优势的“自由空间”。由于EPC项目往往采用“固定价格”“固定工期”的承发包模式，因此工程总承包商需要承担更大的风险[4]。为了提升水利工程EPC项目总承包商的抗风险能力和盈利能力，总承包商应充分利用EPC“业主基本不干涉承包商工作”原则所赋予的“自由空间”，以满足业主要求为目标，在不降低（或改善）工程项目功能和质量的前提下，通过E+P+C（+O）一体化打通价值链（见图1）[5];通过总承包商设计与施工、采购的深度融合，设计、施工和采购协同增值，利用价值工程工具持续动态优化项目设计，确保项目造价（成本）与功能（质量）处于更优状态，以达到提升项目经济效益、项目价值与合同履约能力。
在国内，理论与实践领域都意识到发挥工程总承包商在设计和施工方面的综合优势，实现EPC设计、采购和施工一体化管理的重要性和必须性[6]。实际上，在EPC项目实施过程中，EPC项目总承包商以及其设计和施工部门间协同增值的现状并不理想[7]。总承包商内部组织身份模糊性、部门知识复杂性、部门目标和文化的差异性等因素导致设计、施工部门间的知识分享和协作难以被完整地、清晰地表述和理解，影响了总承包企业内部跨部门之间的协作水平[8]。同时，水利工程自然条件和工程特征对设计、施工限制性较大，工程建设机制体制导致增值增量收益分配不合理等都影响总承包企业以及设计、施工部门间协同增值的积极性和努力程度[9-10]。目前，大部分学者更多以设计单位、施工单位组成EPC联合体作为研究对象，通过博弈模型分析EPC项目设计和施工单位之间的协作关系和机制[11-12];还有部分学者探索BIM技术和项目管理信息化平台应用，推进设计和施工一体化[13-14]。但是，从水利工程总承包企业内部治理角度研究总承包企业以及其设计、施工部门间协同增值行为的相关文献很少。因此，笔者以协同增值增量成本、增量收益和增量效率等为分析指标，建立相关模型，探索水利工程总承包企业以及企业内部设计、施工部门间协同增值的行为机制。
2 条件假设与基础模型构建
2.1 模型条件假设
根据图1，水利工程EPC业务包括设计、采购和施工三大任务，需要设计与采购、设计与施工以及采购与施工三者之间多部门协同作业。本文选择其中协同增值难度最大、工作量最大、贡献度最大的设计与施工部门间协同作为研究对象。根据水利工程总承包商内部机构设置与管理现状，设计和施工两大部门都有清晰的职责和分工，设置了部门考核指标和绩效分配标准。为了反映和揭示水利工程EPC总承包企业以及企业内部设计、施工部门间的协同增值行为机制，先进行以下假设，并建立相关数学分析模型。
假设一：EPC作为从国外引进的一种建设管理新模式，国内水利工程设计、施工企业为发展EPC业务，在企业内部增设设计或施工管理职能部门负责具体业务。受传统建设模式下设计、施工分离的影响，假设在企业EPC发展初期，企业内部设计和施工部门之间的协同增值水平比较低。
假设二：设计、施工部门间若实施协同增值，需要增加沟通、协调等增量成本，同时也由此产生新的利润;由于企业（部门）有追求利润（绩效）最大化的目标，因此增值收益（增值绩效）是影响EPC企业协同增值的关键决定性因素。
假设三：假設部门间协同增值主要取决于两个层面的因素，一是企业层面，企业部门协同作业的机制体制;二是部门层面，部门之间协同作业的自愿程度。同时，由于企业（部门）有追求利润（绩效）最大化的目标，因此主要分析两个层面在业务（任务）饱和和非饱和下的协同行为机制。
假设四：水利工程设计业务的单位产值利润回报率高于施工业务单位产值利润回报率，由于企业（部门）有追求利润（绩效）最大化的目标，假设水利工程EPC项目施工部门配合设计部门协同增值的自愿和积极性更高，因此不再区分设计和施工部门设计或施工任务饱和的情况。
2.2 设计施工部门间非协同增值利润模型
根据假设一，非协同增值下水利工程EPC项目的合同总价由设计和施工两部分组成，可得EPC项目合同总价P： P=P1+P2（1）
式中：P1为EPC项目设计价格;P2为EPC项目施工价格。
P1=C1+T1（2）
式中：C1为EPC项目设计成本;T1为EPC项目设计利润。
同理，施工价格P2为
P2=C2+T2（3）
式中：C2为EPC项目施工成本;T2为EPC项目施工利润。
假设水利工程EPC项目施工价格占项目合同总价的比重为θ，则设计价格占项目合同总价的比重为1-θ;假设r1表示总承包商承接设计项目的平均利润，r2表示总承包商承接施工项目的平均利润，则水利工程EPC项目设计部门的利润为
T1=（1-θ）r1P（4）
施工部门的利润为
T2=θr2P（5）
则设计和施工两个部门共同创造的利润为（EPC承包商总利润）T：
T=r1P+（r2-r1）θP（6）
设总承包项目总利润率为r0，其中r0=TP，则由式（6）可得
r0=r1+（r2-r1）θ（7）
2.3 设计施工部门间协同增值利润模型
根据假设二，水利工程EPC项目通过设计和施工部门间的协同配合，实施增值服务，持续优化项目设计，会产生部门间配合成本，同时也会产生新的利润，分别计为增量成本ΔC和增量利润ΔT。
假设增量成本ΔC函数为f（αixi）（i=1，2），则设计部门参与协同增值的增量成本为
ΔC1=f（α1x1）（8）
施工部门参与协同增值的增量成本为
ΔC2=f（α2x2）（9）
部门间协同增值优化设计以脑力劳动为主，α1和α2分别表示设计和施工部门在协同增值过程中智力投入成本系数，均为常数且0≤αi≤1（i=1，2）。
函数f（αixi）中的x1和x2分别表示设计和施工部门协同增值中智力投入的努力程度，该函数具有以下两个特征[10]：一是f（αixi）是关于xi的单调增函数，即ΔC′>0;二是f（αixi）的边际成本是递增的，即ΔC″>0。
假设总承包企业通过设计和施工部门协作，应用价值工程优化设计后创造的增量利润为
ΔT=ρωτP（10）
式中：ρ为总承包项目发包方将通过协同增值节省的水利工程造价分配给承包方增量效益的比例，0≤ρ≤1;τ为水利EPC项目可供协同增值优化设计的空间，0≤τ<1;ω为水利工程总承包商协同增值优化设计的实现水平，0≤ω<1。
由式（10）可得，EPC承包商最大可节省的工程造价为τP。
总承包商以及设计、施工部门间协同增值增量成本与总承包项目最大可实现增值效益存在一定的关系，假设其关系可表述为[12]
ΔCi=τP（αixi）2（11）
水利工程EPC项目协同增值优化设计实现水平ω与协同增值过程中设计、施工部门智力投入的强度相关，可表示为
ωi=s（eixi） （i=1，2）（12）
式中：e1和e2分别为设计和施工部门协同增值智力投入的产出系数，0≤ei≤1。
s（eixi）是关于xi的单调增函数，即s′>0;应用价值工程优化设计需要设计和施工部门协同增值作业和共同努力[12]，因此对EPC项目总承包商而言，协同增值优化设计的总体实现水平ω0可假设为
ω0=e1x1+e2x22（13）
将式（13）代入式（10）可得
ΔT=ρτPe1x1+e2x22（14）
3 总承包企业协同增值行为分析
3.1 市场业务饱和情况分析
根据假设二和假设三，在水利工程市场业务饱和的情况下，总承包商承接的项目较多，设计和施工部门的工作强度大，当水利工程EPC项目设计、施工部门协同增值优化设计的增量利润率Δr高于非协同优化设计的利润率时[15]，总承包商才会以更加积极的态度推进部门间协同增值优化设计。
Δr=ΔTΔC（15）
将式（11）和式（14）代入式（15）得
Δr=ρ（e1x1+e2x2）2[α1x12+α2x22]（16）
需要满足Δr≥r0，将式（7）和式（16）代入其中得
ρe1x1+e2x2≥2r1+r2-r1θα1x12+
2r1+r2-r1θα2x22（17）
对不等式（17）两边的x1求导，可得
ρe1≥4r1+r2-r1θα1x′
x′1≤1r1+r2-r1θρe14α1（18）
同样，对不等式（17）两边的x2求导，可得
x′2≤1r1+r2-r1θρe24α2（19）
根据上文的定义，eiαi（i=1，2）表示设计、施工部门间协同增值优化设计智力劳动产出成本系数;同时r1+r2-r1θ為常数，可结合总承包商以前承接的设计和施工项目通过统计分析得到。
根据式（18）和式（19）可得出以下推论。
推论1：在水利工程市场业务饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正相关。
推论2：在水利工程市场业务饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与发包方分配给承包方增值增量效益的比例成正相关。
虽然r=r1+r2-r1θ是一个常数，但分析式（18）和式（19）可知x′i与r成反比，得出推论3。
推论3：在水利工程市场业务饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与水利工程设计、施工传统分包模式下的项目利润率成负相关。 3.2 市场业务非饱和情况分析
根据假设二和假设三，对于水利工程市场业务非饱和情况，总承包商承接的项目数量不足，设计和施工部门的工作量不饱和，当水利工程EPC项目协同增值优化设计的增量利润率Δr大于0时，总承包商就会以更积极的态度更加努力推进设计、施工部门间的协同增值作业，并追求Δr最大化，即max Δr。因此，结合公式（16）可得
max Δr=ρ（e1x1+e2x2）2[α1x12+α2x22]（20）
对式（20）中的x1和x2分别求导，可得
Δrx1=ρe14α1x′1，
Δrx2=ρe24α2x′2
（21）
为了分析水利工程市场业务非饱和情况下水利工程EPC项目总承包商为了实现Δr最大化，在协同增值优化设计中做出最大努力的水平，可令Δrx1=1，则
x′1=ρe14α1（22）
同理可得
x′2=ρe24α2（23）
根据式（22）和式（23）可以得出以下推论。
推论4：在水利工程市场业务非饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正相关。
推论5：在水利工程市场业务非饱和情况下，总承包商推进部门间协同增值的积极性和努力程度与项目发包方分配给承包方增值增量效益的比例成正相关。
同时，式（18）和式（19）的1r1+r2-r1θ>1，因此式（18）的x′1大于式（22）的x′1，式（19）的x′2大于式（23）的x′2，可得出以下推论。
推论6：相对于水利工程市场业务饱和情况而言，市场业务非饱和情况下，总承包商会更加积极且更加努力地推进设计、施工部门间协同增值作业。
4 部门间协同增值行为分析
4.1 部门任务饱和情况分析
在总承包企业内部管理中，绩效分配是调动各职能部门工作积极性的重要措施[16]。为此，假设总承包企业将水利工程EPC项目总收益用于设计和施工部门绩效分配的比例为β（0≤β≤1），其中设计部门分配到的绩效比例为λ，则1-λ为施工部门分配到的绩效比例。
根据式（7），在设计和施工部门间非协同增值情况下，设计部门分配到的绩效为
π1=r1P+（r2-r1）θP]βλ（24）
施工部门分配到的绩效为
π2=r1P+（r2-r1）θP]β（1-λ）（25）
在设计和施工部门协同增值优化设计后，各部门增量绩效为Δπi（i=1，2）：
Δπ1=（e1x1+e2x2）ρτP2βλ（26）
Δπ2=（e1x1+e2x2）ρτP2β（1-λ）（27）
根据假设二，在设计和施工部门任务饱和的情况下，若要实现设计和施工部门自发地通过部门间密切配合协同增值优化设计，应满足协同增值的绩效投入产出率（Ei）高于非协同增值的绩效投入产出率，即
ΔπiΔCi≥βri（28）
将式（11）和式（26）、式（27）代入式（28），对于设计部门：
λ（e1x1+e2x2）≥2r1α1x12（29）
对式（29）两边的x1求导，可得
x′1≤ρλe14r1α1（30）
同理可得
x′2≤（1-λ）ρe24r2α2（31）
根据式（30）和式（31）可得出以下推论。
推论7：在部门任务饱和下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正相关。
推论8：在部门任务饱和下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与企业内部部门绩效分配的比例成正相关，与项目发包方分配给承包方增值增量效益的比例成正相关，与水利工程设计、施工传统分包模式下的项目利润率成负相关。
为了反映设计和施工部门间協同增值的积极性与努力程度的强弱，将式（30）和式（31）的x′1和x′2进行如下处理：
x′1x′2=λe1r2α2（1-λ）e2r1α1（32）
根据相关文献参数取值和企业经验数据统计[10]，r1≈2r2，α1≈1.25α2，e2≈1.2e1，λ≈0.6，故x′1x′2≈0.5<1，可得出以下推论。
推论9：在部门任务饱和情况下，相比施工部门而言，设计部门参与部门间协同增值的积极性和努力程度更低。
4.2 部门任务非饱和情况分析
根据假设二、假设三和假设四，在水利工程EPC项目总承包企业内部设计、施工部门任务非饱和情况下，设计和施工部门为了分配到更多的增量绩效ΔEi，设计和施工部门更愿意付出努力，通过协同增值以追求增量绩效最大化，因此应满足ΔEi>0且实现max ΔEi。对于设计部门：
max ΔE1=max（e1x1+e2x2）ρτP2βλτP（α1x1）2（33）
对式（33）中x1求导得
ΔE1x1=ρe14α1x′1（34）
令ΔE1x1=1，则
x′1=ρe14α1（35）
同理可得
x′2=ρe24α2（36）
根据式（35）和式（36）可以得出以下推论。
推论10：在部门任务非饱和情况下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与协同增值优化设计智力劳动产出成本系数成正比。
推论11：在部门任务非饱和情况下，总承包企业内部设计和施工部门间协同增值的积极性和努力程度与总承包发包方分配给承包方协同增值增量效益的比例成正相关。 为了反映设计和施工部门间协同增值的积极性与努力程度的强弱，将式（35）和式（36）的x′1和x′2进行如下处理：
x′1x′2=e1α2e2α1（37）
根据相关文献参数取值和企业经验数据统计[10]，α1≈1.25α2，e2≈1.2e1，故x′1x′2≈0.66<1，可得出以下推论。
推论12：在部门任务非饱和情况下，相比施工部门而言，设计部门参与协同增值的积极性和努力程度更低。但在部门任务饱和情况下，设计部门参与协同增值的积极性和努力程度有所提升。
5 结 论
根据上述12个推论，若要提升水利工程总承包商及其内部设计、施工部门间协同增值的积极性和努力水平，应重点采取以下对策：对于水利工程EPC项目总承包企业，要加强团队专业人才队伍建设，尤其要加强总承包施工管理部门专业人才队伍建设，增强总承包业务中智力与技术服务含量，提升智力投入产出效率。对于水利工程EPC项目发包方，应与总承包商进行科学合理协同增值效益分配，通过“多劳多得”鼓励总承包商开展协同增值服务。对于水利工程总承包企业内部设计、施工部门，建立科学合理的部门绩效分配制度，使设计和施工跨部门协同增值的积极性和努力程度保持一种平衡，并采取岗位提升、职称晋升以及精神鼓励等措施，重点提升设计部门参与协同增值服务的积极性。
同时研究表明，随着水利工程EPC模式的不断发展，总承包企业及其设计、施工部门协同增值的积极性和努力程度会不断提升，这将进一步体现水利工程EPC建设模式的优势，即通过设计、施工、采购三者深度融合，持续优化项目目标，提升项目价值。
本文通过分析得到的12个推论充分反映了设计、施工部门间协同增值行为机制，对提升水利工程总承包企业的设计、施工管理水平，促进水利EPC的健康发展具有重要理论和实践意义。
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【责任编辑 张华岩】