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1、Research on Model of Construction Product CircularLogistics System: A Case Study of Earthwork2j.3Song Yu , Ru yi-hvng Zheng Kai(School of Economics and Management, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044. China)I.Songyusy20 , 2. yhruAbstractin view of the importance of construction products in s2、ociety and the current serious problems in construction projects of China, such as low environmental and economic benefits, it is necessary to establish a construction products circular logistics system (CPCLS) which could conform to the national condition of China, and meet the characteristics of c3、onstruction projects In this paper, therefore, Pm going to employ such theories as project management, circular logistics and logistics system to establish model of CPCLS based on least operation cost of the system Then the earthwork circular logistics system is carried out against the backdrop of B4、eijing based on the result of the theoretical studies, then we use lingo to solve the problem in order to prove the validity of the model, and thus give a reference to the implementation of CPCLS.Keywords construction product; construction solid waste; circular logistics; earthwork建筑循環(huán)物流系統(tǒng)模型研究一以工程土方5、為例宋宇打汝宜紅2,鄭凱北京交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京，中國，1000M1. songyusy20 , 2. yhrucentei 【摘 要】基于建筑產(chǎn)品在牛產(chǎn)與牛活屮的重要地位和當(dāng)前我國建設(shè)項(xiàng)H施工階段環(huán)境效益低、經(jīng)濟(jì)效益養(yǎng)等問題，有必要構(gòu)建適合中國國情的、有效促進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目施丁階段資源循環(huán)的建筑循環(huán)物流系統(tǒng)。木文綜合運(yùn)用丁程管理、物質(zhì)循環(huán)理論及方法，以建筑循環(huán)物流系統(tǒng)運(yùn)營成木最低為目標(biāo)，建立建筑循環(huán)物流系統(tǒng)模型。并以北京市為背景，構(gòu)造工程土方的循環(huán)物流系統(tǒng)，運(yùn)丿LI Lingo軟件進(jìn)行求解以驗(yàn)證模型的有效性。対我國建筑循環(huán)物流系統(tǒng)構(gòu)建有一定參考價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】：建筑產(chǎn)品；建筑固體廢物；循環(huán)物6、流；土方工程作者簡(jiǎn)介宋宇（1986-）,男，河北人，碩士研究生，研究方向： 循環(huán)物流；汝宜紅（1953-）,女，北京人，北京交通大學(xué)教授，博 士，研究方向：物流管理、循環(huán)物流系統(tǒng)等。1引言對(duì)我國而言，建設(shè)項(xiàng)II施工階段總體上仍沒冇脫離 “高投入、高消耗、高排放”的粗放型模式，這就使得建 筑產(chǎn)品的生命周期內(nèi)對(duì)資源與環(huán)境產(chǎn)生了巨人壓力。而同 時(shí)，建筑固體廢物的發(fā)生量亦持續(xù)増長(zhǎng)，絕人部分建筑固 體廢物仍然只進(jìn)行簡(jiǎn)易填埋，人呈可再卞資源沒冇得到循 環(huán)利川，如可以作為磚瓦等建筑材料主產(chǎn)原料的工程土 方，主要被填埋在城山周邊的消納場(chǎng)，沒能進(jìn)行循環(huán)利 用。促進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目施工階段的資源循環(huán)，是構(gòu)建建筑循環(huán) 物流7、系統(tǒng)的總體II標(biāo)，建筑循環(huán)物流系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)， 必須滿足資源循環(huán)的需耍。IT而對(duì)丁建筑固體廢物管理的研究重點(diǎn)是建筑固體廢 物資源化技術(shù)的選擇、評(píng)價(jià)與優(yōu)化等問題。 Karl.C.Vrancke等對(duì)比利時(shí)建筑固體廢物中的石晉含量和 回收潛力進(jìn)行了研究；Evert Mulder等總結(jié)了荷蘭建筑固 體廢物物流管理經(jīng)驗(yàn)，提出“閉環(huán)建筑”的概念，以實(shí)現(xiàn) 建筑固體廢物利用率最人；朱偉等研究了工程土方的再生 與資源化技術(shù)。本論文在不增加或不人幅度增加成本的詢 提下提高建筑產(chǎn)品的資源循環(huán)利用率，促進(jìn)建筑固體廢物 轉(zhuǎn)化為再生資源，相應(yīng)減少原生資源的消耗量與最終廢棄 物的處理量，降低建筑固體廢物處理和污染治理費(fèi)用8、，從 根本上解決我國以及北京等特大城市的資源與環(huán)境問題。2模型構(gòu)建2.1模型參數(shù)和決策變量主體要素是組成建筑供應(yīng)鏈的企業(yè)或企業(yè)群落，主 要包括以下類型：B：建筑材料供應(yīng)企業(yè)（/=1,2,.,厶）； E：建筑施工企業(yè)（）=1,2,.,刀；P：建筑固體廢物回收 處理企業(yè)伙=1,2,.,/0； H：物流中心（i=l,2,7）?；厥仗?理企業(yè)負(fù)責(zé)將固體廢棄物轉(zhuǎn)化成再生資源，并向系統(tǒng)外排放一定量不可利用的固體廢棄物。山于在現(xiàn)實(shí)物流系 統(tǒng)中存在冋收處理企業(yè)而缺少物流中心，所以木模型對(duì) 將對(duì)物流中心進(jìn)行選址。其中物流中心不僅負(fù)責(zé)將建材 轉(zhuǎn)送到施工地點(diǎn)，還負(fù)責(zé)初步分揀建設(shè)項(xiàng)目所產(chǎn)牛的固 體廢棄物和運(yùn)送來口回收9、處理金業(yè)的再生資源。gj表示建設(shè)項(xiàng)目/的池工規(guī)模，平方米。a , 0和 7分別代表建筑材料供應(yīng)的生產(chǎn)效率，%;建筑材料單 位需求系數(shù)，噸/平米；建筑固體廢物單位發(fā)生系數(shù)，噸/ 平米。cf, cf, c( , c畑，c；, c嚴(yán)分別表示建筑材料 供應(yīng)企業(yè)/系統(tǒng)外采購H然資源或產(chǎn)品資源的單價(jià)，元/ 噸；物流中心i分揀處理建設(shè)項(xiàng)目的固體廢棄物單位處 理費(fèi)用，元/噸；冋收處理企業(yè)R建筑固體廢物的處理陳 木，元/噸；回收處理企業(yè)k不可利用固體廢棄物處置成 木；建設(shè)項(xiàng)目丿銷售再生資源單價(jià)，元/噸；回收處理企 業(yè)R銷售再生資源單價(jià)，元/噸。,1)2, “3分別表示 建筑材料、建筑間體廢物、再生資源的皿位運(yùn)輸10、費(fèi)用， 元/噸公里。匚表示任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的歐式距離乘以一個(gè)確 定的數(shù)值,公里,且0, 0, s；, cap：1，Qk分別表示建筑材料供應(yīng)企業(yè)/的最大生產(chǎn)量； 建設(shè)項(xiàng)日丿建筑材料的最大需求量；建設(shè)項(xiàng)口丿建筑固體 廢物總發(fā)生量；j地建立的物流中心的最大分揀量；i地 建立的物流中心的總?cè)萘浚粌帐仗幚砥髽I(yè)k的最大處理 量。NAt qN表示在i地建立物流中心同定費(fèi)用和物流 中心總數(shù)限制。量?？?，儼，唸，磅，唏,堺分別表示物流中 心/流向建設(shè)項(xiàng)目j的建筑材料的數(shù)量；流向建筑材料供 應(yīng)企業(yè)I的來自冋收企業(yè)的再生資源數(shù)量；流向冋收中心 R的固體廢棄物的數(shù)量；流向建設(shè)項(xiàng)目丿的來自處理企業(yè) 的再生資源；分揀固體廢棄11、物后與建設(shè)項(xiàng)目間循環(huán)利 用的再生資源的數(shù)量；經(jīng)過分揀I占I體廢弁物后流向建筑材 料供應(yīng)企業(yè)/的再生資源的數(shù)量。巧仁 T分別表示建設(shè) 項(xiàng)目丿流向物流中心i的建筑固體廢物的數(shù)量和向系統(tǒng)外 銷售的再生資源數(shù)量。潸,山，“嚴(yán)表示回收處理企業(yè) k流向物流中心i再生資源的數(shù)量；向系統(tǒng)外排放的最終 建筑固體廢物的數(shù)量；向系統(tǒng)外銷住的再生資源數(shù)量。YjN為()-1變量，取值為1表示在i地建立物流中心，取 ()則不建。圖1為以上各個(gè)決策變量的關(guān)系圖。2.2模型目標(biāo)函數(shù)以及約束min f = FixC + Tran C + OperCFixC =工打一工密試2 +工爐x%I/kiTranC =卅+工工毗蠟+n3加12、I ii Ji j+工工2皿+工工卩3卅+工為臥唸j ii Ii k+工工P*曲+工工/詢儼+工工卩3曲Figurel Relationship of decision variables and participants in the system圖1建筑循環(huán)物流系統(tǒng)模型決策變量關(guān)系圖彳，卅刀表示建筑材料供應(yīng)企業(yè)/向系統(tǒng)外采購自然 資源或產(chǎn)品資源的數(shù)量和流向物流屮心i的建筑材料的數(shù)C尿遷工啊; 吩“工呼+)=/ V/ 耳舞V0仍Q工呀+工琲迄嚀e切水vz/* 、b+ Ms F p+? 一7/+ 0 FA X -vz- / vzz- / z? 一一 .= - 謂4/(D(2)(3)心嚴(yán) *k(13、7)/i Qf,V/,i(8)4；Qjg(9)工唧 +甲 *k(10)k / j/+ 十 一 甥盼爐 y-/ y-/ 工/瞬+工唸0代鄧V/（11）k姥+工時(shí)才xNV/（j（13）嚴(yán)wo,i pmmPkwK m、決策變量 均大于等于（）目標(biāo)函數(shù)表示在滿足各種約朿的條件下，使固定費(fèi) 用、總運(yùn)輸費(fèi)用、運(yùn)營費(fèi)用z和最小。其中固定費(fèi)用為 物流屮心建設(shè)費(fèi)用和資源的交易的總和，運(yùn)營費(fèi)用包括 物流屮心的分揀成木與回收處理企業(yè)運(yùn)營成木的綜合。 式（1）和式（2）保證建筑材料在各個(gè)企業(yè)之間流量平衡。 式（3）和式（4）保證建設(shè)項(xiàng)目建材需求和產(chǎn)生的固體 廢棄物流量平衡。式（5）保證物流中心分揀的固體廢芥 物流量平14、衡。式（6）和式（7）保證回收屮心的再生資 源和固體廢棄物流量平衡。式（8）式（12）保證各企 業(yè)之間流量小于企業(yè)能力限制。式（13）保證了建立物 流屮心數(shù)量小于總數(shù)限制。3算例工程土方是占北京市建筑固體廢物比重最大的組 分，而且其中大量可再生資源尚未得到循環(huán)利用，毎年 為消納工程土方需要占用大量土地資源。因此，以工程 土方為例構(gòu)建建筑循環(huán)物流系統(tǒng)。建立以工程土方為例 的北京市建筑循環(huán)物流系統(tǒng)構(gòu)建模型，遵循以下假設(shè)：（1）不考慮工程土方在不同建設(shè)項(xiàng)目Z間的循環(huán)利 用。工程土方可以作為房屋建設(shè)項(xiàng)目樁基礎(chǔ)工程、道路 建設(shè)項(xiàng)目路基工程等的填料，這種資源循環(huán)方式在北京 市己經(jīng)普遍開展起來，取得了一定成15、績(jī)。因此，本論文 的分析模型不再考慮將丁程土方用作填料，而只考慮生 產(chǎn)建筑用磚的問題。（2）不考慮各參與主體向系統(tǒng)外銷住再生土。根據(jù) 北京市建筑材料物流與建筑間體廢物物流實(shí)際狀況，就 工程土方而言，其作為再生資源向系統(tǒng)外的銷售量可以 忽略不計(jì)，因此本論文的分析模型假設(shè)工程土方只能在 系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)利用。（3）根擁北京市目前建筑材料物流企業(yè)與建筑固體 廢物物流企業(yè)狀況，假設(shè)物流企業(yè)都為運(yùn)輸型物流企 業(yè)，不擁有儲(chǔ)存設(shè)施，計(jì)算時(shí)不考慮存儲(chǔ)費(fèi)用。（4）山于施工項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)期限制，部分工程處于 開挖時(shí)期，只能產(chǎn)生工程土方而不需要建筑用磚。部分 工程只需要方磚而不產(chǎn)生工程土方。（5）現(xiàn)實(shí)模型中，不存在物流中16、心，所有資源在各 個(gè)節(jié)點(diǎn)間流動(dòng)，冋收處理企業(yè)和建設(shè)項(xiàng)口均不會(huì)產(chǎn)生再 生資源。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，山于工程土方土層成分限制，可以 直接用于制磚的土方不超過工程土方總量的20%,最終 處置的土方不少于工程土方總量的20%,所以加入以下 兩個(gè)約束條件：工堺（）.2x工呼V/（14）/J工心.2xS；（kj由此，我們得到了北京市工程土方循環(huán)結(jié)構(gòu)圖，如 圖2所示：建筑施工企業(yè)（需求磚瓦等材料項(xiàng)目）建筑施工企業(yè) （產(chǎn)生工程土方的項(xiàng)目）ABV磚瓦制造企業(yè)，工程土方回收處理；| 金業(yè)i 1A：磚、瓦B：工程土方C：再生粘土、沙土等D：原生粘土、沙土 E最終填埋的不可利用土方Figurel Cyclic proces17、s of engineering earthwork in Beijing圖2北京市工程土方循環(huán)結(jié)構(gòu)圖以北京市實(shí)際存在的16個(gè)建設(shè)項(xiàng)目為例，該系統(tǒng)屮 有一個(gè)回收處理企業(yè)，兩個(gè)磚廠和三個(gè)物流屮心的備選 地。取0=0.11噸/平米，“0.03噸/平米。原生粘土的價(jià) 格為15元/噸，原生粘土、工程土方、再生粘土的單位 運(yùn)輸價(jià)格均為1.5元/噸公里。兩個(gè)磚廠的坐標(biāo)分別為 （900, 500）和（350, 800）,生產(chǎn)效率和最大產(chǎn)量均 為96%和5000噸，。處理廠的坐標(biāo)為（1000, 0）,最 大回收能力為10000,工程土方處理成本為0.7元/噸， 不可利用工程土方的處置成木為0.3元/噸。三個(gè)物18、流屮 心備選地為（900, 300） ,（300, 500） ,（750,-50），其分揀能力分別為4, 3.5, 4萬噸,容量限制為 5, 4, 4.5萬噸。其分揀成木為0.5, 0.4, 0.4元/噸,建 造費(fèi)用為12, 11, 11萬元。16個(gè)建設(shè)項(xiàng)目屮前6個(gè)工程 處于工程開挖期，只產(chǎn)生工程土方，后10個(gè)工程處于工 程建設(shè)期，所以只需要建筑用磚而不產(chǎn)生土方。各個(gè)建 設(shè)項(xiàng)目的施工面以及和坐標(biāo)不再列出。以0.024倍的兩點(diǎn)歐式距離表示兩點(diǎn)的實(shí)際距離，單位為公里。利用 Lingo9.0軟件進(jìn)行編程，分別求解循環(huán)丁程土方模型和 現(xiàn)實(shí)中的模型，得到表1。TableL Comparison of c19、ircular model and reality model 表1循環(huán)系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)比表現(xiàn)實(shí)模型1786018275.78454循環(huán)模型屮物流中心分揀后直接運(yùn)輸?shù)酱u廠的再牛 粘土、沙土為1690噸，回收企業(yè)產(chǎn)牛的再牛粘土為 5072噸，那么施工項(xiàng)目的工程土方的循環(huán)利用率為 79.9%-循環(huán)模型的總費(fèi)用包括物流中心（900, 300）的 建設(shè)費(fèi)用，所以排除建設(shè)成本，其運(yùn)營成本只有現(xiàn)實(shí)模 型的65.6%。并且其原牛資源的買入量和土方排放量都 遠(yuǎn)小于現(xiàn)實(shí)模型。4結(jié)論木文以工程土方的資源循環(huán)為例，在北京構(gòu)建建 筑循環(huán)物流系統(tǒng)模型。并用算例證明該系統(tǒng)不但能有 效促進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目施工階段的資源循環(huán)，還能夠20、明顯降 低系統(tǒng)運(yùn)營成木，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益與社會(huì)效 益的統(tǒng)一。但是文章只以工程土方為例的實(shí)證模型仍 屬于少品種、短周期悄形，基于建筑循環(huán)物流系統(tǒng)規(guī) 模龐大性與時(shí)空不確定性等特性，有必要進(jìn)一步研究 適應(yīng)多陽種（建筑材料與建筑固體廢物）、長(zhǎng)周期條件 下的建筑循環(huán)物流系統(tǒng)優(yōu)化模型，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化 運(yùn)行。參考文獻(xiàn)|1 劉伊生，建設(shè)項(xiàng)目管理M,北京：清華犬學(xué)出版社，2006.1-10. 2 何品晶等,城市固體廢物管理，北京:科學(xué)出版社,2003.114-187.|3 Tulay Esin, Nilay Cosgun, A study conducted to reduce construction waste generation in Turkey!J）, Building and Environment, 2007, 42（4）,P1667-167414J 鄭凱健筑循環(huán)物流系統(tǒng)構(gòu)建與實(shí)證研究叨北京：北京交通大， 2009.|5 汝宜紅循環(huán)物流系統(tǒng)M北京：飲道出版社，2009.P27-39.