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建筑循环物流系统模型研究一以工程土方
5、为例宋宇打汝宜红2,郑凯北京交通大学经济管理学院，北京，中国，1000M1. songyusy20 , 2. yhrucentei 【摘 要】基于建筑产品在牛产与牛活屮的重要地位和当前我国建设项H施工阶段环境效益低、经济效益养等问题，有必要构建适合中国国情的、有效促进建设项目施丁阶段资源循环的建筑循环物流系统。木文综合运用丁程管理、物质循环理论及方法，以建筑循环物流系统运营成木最低为目标，建立建筑循环物流系统模型。并以北京市为背景，构造工程土方的循环物流系统，运丿LI Lingo软件进行求解以验证模型的有效性。対我国建筑循环物流系统构建有一定参考价值。【关键词】：建筑产品；建筑固体废物；循环物
6、流；土方工程作者简介宋宇（1986-）,男，河北人，硕士研究生，研究方向： 循环物流；汝宜红（1953-）,女，北京人，北京交通大学教授，博 士，研究方向：物流管理、循环物流系统等。1引言对我国而言，建设项II施工阶段总体上仍没冇脱离 “高投入、高消耗、高排放”的粗放型模式，这就使得建 筑产品的生命周期内对资源与环境产生了巨人压力。而同 时，建筑固体废物的发生量亦持续増长，绝人部分建筑固 体废物仍然只进行简易填埋，人呈可再卞资源没冇得到循 环利川，如可以作为砖瓦等建筑材料主产原料的工程土 方，主要被填埋在城山周边的消纳场，没能进行循环利 用。促进建设项目施工阶段的资源循环，是构建建筑循环 物流
7、系统的总体II标，建筑循环物流系统的功能和结构， 必须满足资源循环的需耍。IT而对丁建筑固体废物管理的研究重点是建筑固体废 物资源化技术的选择、评价与优化等问题。 Karl.C.Vrancke等对比利时建筑固体废物中的石晋含量和 回收潜力进行了研究；Evert Mulder等总结了荷兰建筑固 体废物物流管理经验，提出“闭环建筑”的概念，以实现 建筑固体废物利用率最人；朱伟等研究了工程土方的再生 与资源化技术。本论文在不增加或不人幅度增加成本的询 提下提高建筑产品的资源循环利用率，促进建筑固体废物 转化为再生资源，相应减少原生资源的消耗量与最终废弃 物的处理量，降低建筑固体废物处理和污染治理费用
8、，从 根本上解决我国以及北京等特大城市的资源与环境问题。2模型构建2.1模型参数和决策变量主体要素是组成建筑供应链的企业或企业群落，主 要包括以下类型：B：建筑材料供应企业（/=1,2,.,厶）； E：建筑施工企业（）=1,2,.,刀；P：建筑固体废物回收 处理企业伙=1,2,.,/0； H：物流中心（i=l,2,7）。回收处 理企业负责将固体废弃物转化成再生资源，并向系统外排放一定量不可利用的固体废弃物。山于在现实物流系 统中存在冋收处理企业而缺少物流中心，所以木模型对 将对物流中心进行选址。其中物流中心不仅负责将建材 转送到施工地点，还负责初步分拣建设项目所产牛的固 体废弃物和运送來口回收
9、处理金业的再生资源。gj表示建设项目/的池工规模，平方米。a , 0和 7分别代表建筑材料供应的生产效率，%;建筑材料单 位需求系数，吨/平米；建筑固体废物单位发生系数，吨/ 平米。cf, cf, c( , c畑，c；, c严分别表示建筑材料 供应企业/系统外采购H然资源或产品资源的单价，元/ 吨；物流中心i分拣处理建设项目的固体废弃物单位处 理费用，元/吨；冋收处理企业R建筑固体废物的处理陈 木，元/吨；回收处理企业k不可利用固体废弃物处置成 木；建设项目丿销售再生资源单价，元/吨；回收处理企 业R销售再生资源单价，元/吨。,1)2, “3分别表示 建筑材料、建筑間体废物、再生资源的皿位运输
10、费用， 元/吨公里。匚表示任意两个节点的欧式距离乘以一个确 定的数值,公里,且0, 0, s；, cap：1，Qk分别表示建筑材料供应企业/的最大生产量； 建设项日丿建筑材料的最大需求量；建设项口丿建筑固体 废物总发生量；j地建立的物流中心的最大分拣量；i地 建立的物流中心的总容量；冋收处理企业k的最大处理 量。NAt qN表示在i地建立物流中心同定费用和物流 中心总数限制。量。垮，俨，唸，磅，唏,堺分别表示物流中 心/流向建设项目j的建筑材料的数量；流向建筑材料供 应企业I的来自冋收企业的再生资源数量；流向冋收中心 R的固体废弃物的数量；流向建设项目丿的来自处理企业 的再生资源；分拣固体废弃
11、物后与建设项目间循环利 用的再生资源的数量；经过分拣I占I体废弁物后流向建筑材 料供应企业/的再生资源的数量。巧仁 T分别表示建设 项目丿流向物流中心i的建筑固体废物的数量和向系统外 销售的再生资源数量。潸,山，“严表示回收处理企业 k流向物流中心i再生资源的数量；向系统外排放的最终 建筑固体废物的数量；向系统外销住的再生资源数量。YjN为()-1变量，取值为1表示在i地建立物流中心，取 ()则不建。图1为以上各个决策变量的关系图。2.2模型目标函数以及约束min f = FixC + Tran C + OperCFixC =工打一工密试2 +工炉x%I/kiTranC =卅+工工毗蜡+n3加
12、I ii Ji j+工工2皿+工工卩3卅+工为臥唸j ii Ii k+工工P*曲+工工/询俨+工工卩3曲Figurel Relationship of decision variables and participants in the system图1建筑循环物流系统模型决策变量关系图彳，卅刀表示建筑材料供应企业/向系统外采购自然 资源或产品资源的数量和流向物流屮心i的建筑材料的数C尿迁工啊; 吩“工呼+)=/ V/ 耳舞V0仍Q工呀+工琲迄咛e切水vz/* 、b+ Ms F p+? 一7/+ 0 FA X -vz- / vzz- / z? 一一 .= - 谓4/(D(2)(3)心严 *k(
13、7)/i Qf,V/,i(8)4；Qjg(9)工唧 +甲 *k(10)k / j/+ 十 一 甥盼炉 y-/ y-/ 工/瞬+工唸0代邓V/（11）k姥+工時才xNV/（j（13）严wo,i pmmPkwK m、决策变量 均大于等于（）目标函数表示在满足各种约朿的条件下，使固定费 用、总运输费用、运营费用z和最小。其中固定费用为 物流屮心建设费用和资源的交易的总和，运营费用包括 物流屮心的分拣成木与回收处理企业运营成木的综合。 式（1）和式（2）保证建筑材料在各个企业之间流量平衡。 式（3）和式（4）保证建设项目建材需求和产生的固体 废弃物流量平衡。式（5）保证物流中心分拣的固体废芥 物流量平
14、衡。式（6）和式（7）保证回收屮心的再生资 源和固体废弃物流量平衡。式（8）式（12）保证各企 业之间流量小于企业能力限制。式（13）保证了建立物 流屮心数量小于总数限制。3算例工程土方是占北京市建筑固体废物比重最大的组 分，而且其中大量可再生资源尚未得到循环利用，毎年 为消纳工程土方需要占用大量土地资源。因此，以工程 土方为例构建建筑循环物流系统。建立以工程土方为例 的北京市建筑循环物流系统构建模型，遵循以下假设：（1）不考虑工程土方在不同建设项目Z间的循环利 用。工程土方可以作为房屋建设项目桩基础工程、道路 建设项目路基工程等的填料，这种资源循环方式在北京 市己经普遍开展起来，取得了一定成
15、绩。因此，本论文 的分析模型不再考虑将丁程土方用作填料，而只考虑生 产建筑用砖的问题。（2）不考虑各参与主体向系统外销住再生土。根据 北京市建筑材料物流与建筑間体废物物流实际状况，就 工程土方而言，其作为再生资源向系统外的销售量可以 忽略不计，因此本论文的分析模型假设工程土方只能在 系统内部循环利用。（3）根拥北京市目前建筑材料物流企业与建筑固体 废物物流企业状况，假设物流企业都为运输型物流企 业，不拥有储存设施，计算时不考虑存储费用。（4）山于施工项目的建设时期限制，部分工程处于 开挖时期，只能产生工程土方而不需要建筑用砖。部分 工程只需要方砖而不产生工程土方。（5）现实模型中，不存在物流中
16、心，所有资源在各 个节点间流动，冋收处理企业和建设项口均不会产生再 生资源。根据调研结果，山于工程土方土层成分限制，可以 直接用于制砖的土方不超过工程土方总量的20%,最终 处置的土方不少于工程土方总量的20%,所以加入以下 两个约束条件：工堺（）.2x工呼V/（14）/J工心.2xS；（kj由此，我们得到了北京市工程土方循环结构图，如 图2所示：建筑施工企业（需求砖瓦等材料项目）建筑施工企业 （产生工程土方的项目）ABV砖瓦制造企业，工程土方回收处理；| 金业i 1A：砖、瓦B：工程土方C：再生粘土、沙土等D：原生粘土、沙土 E最终填埋的不可利用土方Figurel Cyclic proces
17、s of engineering earthwork in Beijing图2北京市工程土方循环结构图以北京市实际存在的16个建设项目为例，该系统屮 有一个回收处理企业，两个砖厂和三个物流屮心的备选 地。取0=0.11吨/平米，“0.03吨/平米。原生粘土的价 格为15元/吨，原生粘土、工程土方、再生粘土的单位 运输价格均为1.5元/吨公里。两个砖厂的坐标分别为 （900, 500）和（350, 800）,生产效率和最大产量均 为96%和5000吨，。处理厂的坐标为（1000, 0）,最 大回收能力为10000,工程土方处理成本为0.7元/吨， 不可利用工程土方的处置成木为0.3元/吨。三个物
18、流屮 心备选地为（900, 300） ,（300, 500） ,（750,-50），其分拣能力分别为4, 3.5, 4万吨,容量限制为 5, 4, 4.5万吨。其分拣成木为0.5, 0.4, 0.4元/吨,建 造费用为12, 11, 11万元。16个建设项目屮前6个工程 处于工程开挖期，只产生工程土方，后10个工程处于工 程建设期，所以只需要建筑用砖而不产生土方。各个建 设项目的施工面以及和坐标不再列出。以0.024倍的两点欧式距离表示两点的实际距离，单位为公里。利用 Lingo9.0软件进行编程，分别求解循环丁程土方模型和 现实中的模型，得到表1。TableL Comparison of c
19、ircular model and reality model 表1循环系统与现实系统对比表现实模型1786018275.78454循环模型屮物流中心分拣后直接运输到砖厂的再牛 粘土、沙土为1690吨，回收企业产牛的再牛粘土为 5072吨，那么施工项目的工程土方的循环利用率为 79.9%-循环模型的总费用包括物流中心（900, 300）的 建设费用，所以排除建设成本，其运营成本只有现实模 型的65.6%。并且其原牛资源的买入量和土方排放量都 远小于现实模型。4结论木文以工程土方的资源循环为例，在北京构建建 筑循环物流系统模型。并用算例证明该系统不但能有 效促进建设项目施工阶段的资源循环，还能够
20、明显降 低系统运营成木，体现经济效益、环境效益与社会效 益的统一。但是文章只以工程土方为例的实证模型仍 属于少品种、短周期悄形，基于建筑循环物流系统规 模庞大性与时空不确定性等特性，有必要进一步研究 适应多阳种（建筑材料与建筑固体废物）、长周期条件 下的建筑循环物流系统优化模型，以实现系统的优化 运行。参考文献|1 刘伊生，建设项目管理M,北京：清华犬学出版社，2006.1-10. 2 何品晶等,城市固体废物管理，北京:科学出版社,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 郑凯健筑循环物流系统构建与实证研究叨北京：北京交通大， 2009.|5 汝宜红循环物流系统M北京：饮道出版社，2009.P27-39.
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