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 s
2、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 c
3、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 B
4、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建筑循環物流系統模型研究一以工程土方
5、為例宋宇打汝宜紅2,鄭凱北京交通大學經濟管理學院，北京，中國，1000M1. songyusy20 , 2. yhrucentei 【摘 要】基于建筑產品在牛產與牛活屮的重要地位和當前我國建設項H施工階段環境效益低、經濟效益養等問題，有必要構建適合中國國情的、有效促進建設項目施丁階段資源循環的建筑循環物流系統。木文綜合運用丁程管理、物質循環理論及方法，以建筑循環物流系統運營成木最低為目標，建立建筑循環物流系統模型。并以北京市為背景，構造工程土方的循環物流系統，運丿LI Lingo軟件進行求解以驗證模型的有效性。対我國建筑循環物流系統構建有一定參考價值。【關鍵詞】：建筑產品；建筑固體廢物；循環物
6、流；土方工程作者簡介宋宇（1986-）,男，河北人，碩士研究生，研究方向： 循環物流；汝宜紅（1953-）,女，北京人，北京交通大學教授，博 士，研究方向：物流管理、循環物流系統等。1引言對我國而言，建設項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 筑產品的生命周期內對資源與環境產生了巨人壓力。而同 時，建筑固體廢物的發生量亦持續増長，絕人部分建筑固 體廢物仍然只進行簡易填埋，人呈可再卞資源沒冇得到循 環利川，如可以作為磚瓦等建筑材料主產原料的工程土 方，主要被填埋在城山周邊的消納場，沒能進行循環利 用。促進建設項目施工階段的資源循環，是構建建筑循環 物流
7、系統的總體II標，建筑循環物流系統的功能和結構， 必須滿足資源循環的需耍。IT而對丁建筑固體廢物管理的研究重點是建筑固體廢 物資源化技術的選擇、評價與優化等問題。 Karl.C.Vrancke等對比利時建筑固體廢物中的石晉含量和 回收潛力進行了研究；Evert Mulder等總結了荷蘭建筑固 體廢物物流管理經驗，提出“閉環建筑”的概念，以實現 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。本論文在不增加或不人幅度增加成本的詢 提下提高建筑產品的資源循環利用率，促進建筑固體廢物 轉化為再生資源，相應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用
8、，從 根本上解決我國以及北京等特大城市的資源與環境問題。2模型構建2.1模型參數和決策變量主體要素是組成建筑供應鏈的企業或企業群落，主 要包括以下類型：B：建筑材料供應企業（/=1,2,.,厶）； E：建筑施工企業（）=1,2,.,刀；P：建筑固體廢物回收 處理企業伙=1,2,.,/0； H：物流中心（i=l,2,7）。回收處 理企業負責將固體廢棄物轉化成再生資源，并向系統外排放一定量不可利用的固體廢棄物。山于在現實物流系 統中存在冋收處理企業而缺少物流中心，所以木模型對 將對物流中心進行選址。其中物流中心不僅負責將建材 轉送到施工地點，還負責初步分揀建設項目所產牛的固 體廢棄物和運送來口回收
9、處理金業的再生資源。gj表示建設項目/的池工規模，平方米。a , 0和 7分別代表建筑材料供應的生產效率，%;建筑材料單 位需求系數，噸/平米；建筑固體廢物單位發生系數，噸/ 平米。cf, cf, c( , c畑，c；, c嚴分別表示建筑材料 供應企業/系統外采購H然資源或產品資源的單價，元/ 噸；物流中心i分揀處理建設項目的固體廢棄物單位處 理費用，元/噸；冋收處理企業R建筑固體廢物的處理陳 木，元/噸；回收處理企業k不可利用固體廢棄物處置成 木；建設項目丿銷售再生資源單價，元/噸；回收處理企 業R銷售再生資源單價，元/噸。,1)2, “3分別表示 建筑材料、建筑間體廢物、再生資源的皿位運輸
10、費用， 元/噸公里。匚表示任意兩個節點的歐式距離乘以一個確 定的數值,公里,且0, 0, s；, cap：1，Qk分別表示建筑材料供應企業/的最大生產量； 建設項日丿建筑材料的最大需求量；建設項口丿建筑固體 廢物總發生量；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容量；冋收處理企業k的最大處理 量。NAt qN表示在i地建立物流中心同定費用和物流 中心總數限制。量。垮，儼，唸，磅，唏,堺分別表示物流中 心/流向建設項目j的建筑材料的數量；流向建筑材料供 應企業I的來自冋收企業的再生資源數量；流向冋收中心 R的固體廢棄物的數量；流向建設項目丿的來自處理企業 的再生資源；分揀固體廢棄
11、物后與建設項目間循環利 用的再生資源的數量；經過分揀I占I體廢弁物后流向建筑材 料供應企業/的再生資源的數量。巧仁 T分別表示建設 項目丿流向物流中心i的建筑固體廢物的數量和向系統外 銷售的再生資源數量。潸,山，“嚴表示回收處理企業 k流向物流中心i再生資源的數量；向系統外排放的最終 建筑固體廢物的數量；向系統外銷住的再生資源數量。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為以上各個決策變量的關系圖。2.2模型目標函數以及約束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建筑循環物流系統模型決策變量關系圖彳，卅刀表示建筑材料供應企業/向系統外采購自然 資源或產品資源的數量和流向物流屮心i的建筑材料的數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 *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+工時才xNV/（j（13）嚴wo,i pmmPkwK m、決策變量 均大于等于（）目標函數表示在滿足各種約朿的條件下，使固定費 用、總運輸費用、運營費用z和最小。其中固定費用為 物流屮心建設費用和資源的交易的總和，運營費用包括 物流屮心的分揀成木與回收處理企業運營成木的綜合。 式（1）和式（2）保證建筑材料在各個企業之間流量平衡。 式（3）和式（4）保證建設項目建材需求和產生的固體 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 業之間流量小于企業能力限制。式（13）保證了建立物 流屮心數量小于總數限制。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 土方為例構建建筑循環物流系統。建立以工程土方為例 的北京市建筑循環物流系統構建模型，遵循以下假設：（1）不考慮工程土方在不同建設項目Z間的循環利 用。工程土方可以作為房屋建設項目樁基礎工程、道路 建設項目路基工程等的填料，這種資源循環方式在北京 市己經普遍開展起來，取得了一定成
15、績。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 產建筑用磚的問題。（2）不考慮各參與主體向系統外銷住再生土。根據 北京市建筑材料物流與建筑間體廢物物流實際狀況，就 工程土方而言，其作為再生資源向系統外的銷售量可以 忽略不計，因此本論文的分析模型假設工程土方只能在 系統內部循環利用。（3）根擁北京市目前建筑材料物流企業與建筑固體 廢物物流企業狀況，假設物流企業都為運輸型物流企 業，不擁有儲存設施，計算時不考慮存儲費用。（4）山于施工項目的建設時期限制，部分工程處于 開挖時期，只能產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生工程土方。（5）現實模型中，不存在物流中
16、心，所有資源在各 個節點間流動，冋收處理企業和建設項口均不會產生再 生資源。根據調研結果，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結構圖，如 圖2所示：建筑施工企業（需求磚瓦等材料項目）建筑施工企業 （產生工程土方的項目）ABV磚瓦制造企業，工程土方回收處理；| 金業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 proces
17、s of engineering earthwork in Beijing圖2北京市工程土方循環結構圖以北京市實際存在的16個建設項目為例，該系統屮 有一個回收處理企業，兩個磚廠和三個物流屮心的備選 地。取0=0.11噸/平米，“0.03噸/平米。原生粘土的價 格為15元/噸，原生粘土、工程土方、再生粘土的單位 運輸價格均為1.5元/噸公里。兩個磚廠的坐標分別為 （900, 500）和（350, 800）,生產效率和最大產量均 為96%和5000噸，。處理廠的坐標為（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 造費用為12, 11, 11萬元。16個建設項目屮前6個工程 處于工程開挖期，只產生工程土方，后10個工程處于工 程建設期，所以只需要建筑用磚而不產生土方。各個建 設項目的施工面以及和坐標不再列出。以0.024倍的兩點歐式距離表示兩點的實際距離，單位為公里。利用 Lingo9.0軟件進行編程，分別求解循環丁程土方模型和 現實中的模型，得到表1。TableL Comparison of c
19、ircular model and reality model 表1循環系統與現實系統對比表現實模型1786018275.78454循環模型屮物流中心分揀后直接運輸到磚廠的再牛 粘土、沙土為1690噸，回收企業產牛的再牛粘土為 5072噸，那么施工項目的工程土方的循環利用率為 79.9%-循環模型的總費用包括物流中心（900, 300）的 建設費用，所以排除建設成本，其運營成本只有現實模 型的65.6%。并且其原牛資源的買入量和土方排放量都 遠小于現實模型。4結論木文以工程土方的資源循環為例，在北京構建建 筑循環物流系統模型。并用算例證明該系統不但能有 效促進建設項目施工階段的資源循環，還能夠
20、明顯降 低系統運營成木，體現經濟效益、環境效益與社會效 益的統一。但是文章只以工程土方為例的實證模型仍 屬于少品種、短周期悄形，基于建筑循環物流系統規 模龐大性與時空不確定性等特性，有必要進一步研究 適應多陽種（建筑材料與建筑固體廢物）、長周期條件 下的建筑循環物流系統優化模型，以實現系統的優化 運行。參考文獻|1 劉伊生，建設項目管理M,北京：清華犬學出版社，2006.1-10. 2 何品晶等,城市固體廢物管理，北京:科學出版社,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 鄭凱健筑循環物流系統構建與實證研究叨北京：北京交通大， 2009.|5 汝宜紅循環物流系統M北京：飲道出版社，2009.P27-39.
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