建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理多目標(biāo)優(yōu)化決策分析

毛大任， 陳建國(guó)

(1.上海申虹投資發(fā)展有限公司， 上海 201106； 2.同濟(jì)大學(xué) 工程管理研究所， 上海 200092)

建筑廢料的現(xiàn)場(chǎng)管理是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其管理決策受到各種因素的綜合影響，取決于不同利益主體對(duì)廢料現(xiàn)場(chǎng)管理的不同要求，同時(shí)與項(xiàng)目自身?xiàng)l件和所處環(huán)境也密切相關(guān)。實(shí)施建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理能有效提高廢料的回收率，但額外的資源投入必然增加項(xiàng)目成本，且會(huì)對(duì)正常的施工作業(yè)產(chǎn)生影響，從而延長(zhǎng)項(xiàng)目工期。因此需要從系統(tǒng)的角度出發(fā)對(duì)廢料管理實(shí)施的過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)籌分析，并通過(guò)科學(xué)的方法對(duì)廢料管理方案進(jìn)行優(yōu)化，只有這樣，才能有效提高建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)施計(jì)劃的決策水平。

1 建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理與多目標(biāo)優(yōu)化

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在研究建筑廢料管理優(yōu)化問(wèn)題上通過(guò)建立理論模型和數(shù)學(xué)模型已有了一些嘗試。鹿明(2006)設(shè)計(jì)的建筑廢料流程優(yōu)化框架[1]，運(yùn)用了圖示分析技術(shù)和簡(jiǎn)化離散事件模擬方法，建立了建筑廢料流程圖示模型和模擬模型，并進(jìn)一步測(cè)算了在施工資源限制下實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)廢料分類(lèi)分揀的成本有效性，通過(guò)案例分析實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)廢料流程優(yōu)化的有效模擬。Chandrakanthi等(2002)開(kāi)發(fā)基于仿真系統(tǒng)的建設(shè)工程廢料管理最優(yōu)化模型[2]，該模型以建筑活動(dòng)和工程進(jìn)度為基礎(chǔ)，對(duì)各類(lèi)建筑廢料的產(chǎn)生進(jìn)行估算，對(duì)建筑廢料管理的全過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)整合和優(yōu)化。以上兩個(gè)模型在廢料管理的模擬、優(yōu)化和預(yù)測(cè)方面取得了重要的成果，并實(shí)現(xiàn)了廢料管理與施工現(xiàn)場(chǎng)資源信息以及項(xiàng)目進(jìn)度的有效結(jié)合。然而，這兩個(gè)模型都是以廢料管理成本/收益最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)于建筑廢料管理這一復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，涉及諸多利益相關(guān)主體對(duì)于廢料管理的不同要求，僅從成本或收益的單目標(biāo)角度考慮存在一定的片面性和局限性。因此，本文在已有建筑廢料管理單目標(biāo)優(yōu)化研究的基礎(chǔ)上，致力于同時(shí)考慮成本、工期和實(shí)施有效性三大目標(biāo)，研究建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。

隨著進(jìn)化算法的不斷完善和發(fā)展，人們已經(jīng)將其應(yīng)用于許多領(lǐng)域的求解問(wèn)題。作為一種有效的尋優(yōu)方法，遺傳算法(Genetic Algorithms，GA)具有求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)，到目前為止已經(jīng)發(fā)展了較多的求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的方法，而非支配排序遺傳算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithms，NSGA)尤其是其改進(jìn)算法NSGA-II在多目標(biāo)領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)是最為明顯的。改進(jìn)算法NSGA-II，降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度，并引入精英策略，不再需要指定共享參數(shù)，在保持了NSGA具有的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，改進(jìn)了不足，在算法應(yīng)用上取得了極好的效果。近年來(lái)，遺傳算法在建設(shè)管理領(lǐng)域的應(yīng)用研究日漸廣泛。袁永博等(2008)[3]在對(duì)工程項(xiàng)目質(zhì)量進(jìn)行量化的基礎(chǔ)上構(gòu)建了關(guān)于工程項(xiàng)目工期—成本—質(zhì)量的三維綜合優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，并且應(yīng)用了多目標(biāo)遺傳算法NSGA-II進(jìn)行求解，得到了較優(yōu)的施工模式組合。此外，遺傳算法還被應(yīng)用于工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理和物流管理等方面的多目標(biāo)優(yōu)化研究中[4,5]，此方法不需要確定各個(gè)目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，避免了主觀因素的影響，其理論和實(shí)用價(jià)值在多目標(biāo)優(yōu)化研究中得到了很好的驗(yàn)證。

2 多目標(biāo)優(yōu)化模型框架

建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理模型是通過(guò)模擬對(duì)象系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)和元素之間的反饋關(guān)系建立起來(lái)的，并通過(guò)模型本身的優(yōu)化來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)對(duì)象系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)行建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理的決策。因此，首先需要明確優(yōu)化的目標(biāo)，并根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)創(chuàng)建合適的優(yōu)化管理模型框架。

2.1 模型的目標(biāo)

本文所構(gòu)建的建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理優(yōu)化模型旨在綜合考慮建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理有效性、管理成本和工期影響三個(gè)目標(biāo)，對(duì)廢料分類(lèi)收集、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸和分揀處理活動(dòng)的資源使用方案進(jìn)行優(yōu)化，為廢料現(xiàn)場(chǎng)管理的決策提供一種可行且有效的工具。以下是模型的子目標(biāo)：

(1)建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理有效性最大化。建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理有效性是指在工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施廢料管理的有效程度，反映了在廢料現(xiàn)場(chǎng)收集、運(yùn)輸和分揀活動(dòng)中利用各類(lèi)資源的有效程度。有效的建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理要求針對(duì)每一種資源盡量采用最為有效的管理措施，以保證廢料管理的每個(gè)環(huán)節(jié)都能達(dá)到最佳的效果，從而實(shí)現(xiàn)提高廢料的現(xiàn)場(chǎng)回收率、減少?gòu)U料外運(yùn)量以及改善外運(yùn)廢料質(zhì)量的目標(biāo)。

(2)建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理成本最小化。建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理成本是指在工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)產(chǎn)生的廢料進(jìn)行收集、運(yùn)輸、分揀處理等活動(dòng)所投入的人力、設(shè)備、場(chǎng)地等資源的成本。較多學(xué)者認(rèn)為，從短期來(lái)看(對(duì)于單一建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō))廢料管理會(huì)增加成本，因?yàn)檫M(jìn)行廢料管理需對(duì)人員配備、設(shè)施設(shè)備及施工方案等進(jìn)行額外的投入。因此，如何有效控制成本是建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理的目標(biāo)之一。

(3)建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理時(shí)間最小化。建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理時(shí)間是指在工地現(xiàn)場(chǎng)對(duì)產(chǎn)生的廢料進(jìn)行收集、運(yùn)輸、分揀處理等活動(dòng)所需耗費(fèi)的時(shí)間。對(duì)于工期緊張的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)建筑廢料管理對(duì)進(jìn)度的影響成為業(yè)主和承包單位最為關(guān)注的目標(biāo)之一。因此，對(duì)建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理方案進(jìn)行優(yōu)化，需要充分考量廢料現(xiàn)場(chǎng)收集、運(yùn)輸和分揀處理活動(dòng)所耗費(fèi)的時(shí)間，以便對(duì)整個(gè)工程的進(jìn)度計(jì)劃做出妥善安排，保證項(xiàng)目進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.2 建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理多目標(biāo)優(yōu)化模型框架

建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理多目標(biāo)優(yōu)化模型是從系統(tǒng)分析開(kāi)始，經(jīng)過(guò)變量選取、輸入?yún)?shù)確定、數(shù)學(xué)建模和求解、輸出結(jié)果分析和調(diào)整，最終得到最優(yōu)方案，整個(gè)流程是一個(gè)從定性分析到定量?jī)?yōu)化、并以相應(yīng)的量化手段和計(jì)算機(jī)工具予以輔助的過(guò)程。模型框架如圖1所示。

圖1 建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理多目標(biāo)優(yōu)化模型框架

3 模型建立

3.1 模型假設(shè)

為構(gòu)建建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理的多目標(biāo)優(yōu)化模型，本文做出以下假設(shè)。

(1)每個(gè)資源因素至少對(duì)廢料管理的有效性、成本和時(shí)間三個(gè)目標(biāo)中的一個(gè)產(chǎn)生影響，且不同因素對(duì)各目標(biāo)的影響程度不同。

(2)對(duì)于特定的資源因素，假設(shè)對(duì)其采取的管理對(duì)策是完全有效果的，項(xiàng)目經(jīng)理具有足夠的時(shí)間、知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇最優(yōu)的廢料管理方案以使整個(gè)項(xiàng)目的廢料管理效果最大化。

3.2 決策變量

對(duì)于建設(shè)工程項(xiàng)目產(chǎn)生廢料的收集、運(yùn)輸、分揀處理等每個(gè)過(guò)程都存在多個(gè)資源使用計(jì)劃(包括勞動(dòng)力、管理人員、設(shè)施設(shè)備、施工方法等)，即管理對(duì)策，采取不同的對(duì)策對(duì)于整個(gè)工程項(xiàng)目廢料管理的有效性、廢料管理成本和花費(fèi)的時(shí)間產(chǎn)生不同程度的影響。本文將對(duì)各個(gè)廢料管理資源因素所采取的管理對(duì)策作為決策變量，以mi表示第i個(gè)資源因素采取的廢料管理對(duì)策，i=1,2,…,N(N為廢料管理資源因素的個(gè)數(shù))。

3.3 目標(biāo)函數(shù)

將廢料管理資源利用模式作為變量，本文建立了廢料管理有效性-廢料管理成本-廢料管理時(shí)間三維優(yōu)化模型，各目標(biāo)函數(shù)如式(1)～(3)。

(1)

(2)

(3)

3.4 約束條件

3.4.1流通約束

建筑廢料在整個(gè)系統(tǒng)中的流通過(guò)程保持一種質(zhì)量平衡的狀態(tài)，在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的流入應(yīng)該等于總的流出(不計(jì)損耗)，而且應(yīng)該按照一個(gè)穩(wěn)定的概率由一個(gè)階段轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)階段。

(1)廢料收集總量=廢料運(yùn)輸總量=廢料產(chǎn)生總量

(4)

其中：j為廢料種類(lèi)，j=1,2,…,k；k為廢料種類(lèi)的個(gè)數(shù)，第k中廢料為混合廢料；gsj為廢料j的收集量；tsj為廢料j的運(yùn)輸量；S為廢料產(chǎn)生總量。

(2)廢料分揀量=混合廢料收集量=混合廢料運(yùn)輸量

ss=gsk=tsk

(5)

其中：ss為需分揀的廢料量。

3.4.2處理能力約束

廢料運(yùn)輸和分揀設(shè)備都有一定的最高處理能力約束，雖然增大設(shè)施規(guī)模或增加設(shè)備數(shù)量可以增大節(jié)點(diǎn)的處理能力，但是節(jié)點(diǎn)的處理能力總是受到一定的限制而不能無(wú)限擴(kuò)張，而且在規(guī)模擴(kuò)大到一定程度之后會(huì)帶來(lái)處理成本的迅速增大，使得在經(jīng)濟(jì)上也變得不可行。

ss≤st×τ×PT

(6)

其中：st為機(jī)械分揀效率；τ為設(shè)備每天最多工作時(shí)間；PT為原計(jì)劃工期。

3.4.3最大時(shí)間約束

整個(gè)廢料的收集、運(yùn)輸和分揀過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間應(yīng)盡量小于項(xiàng)目的計(jì)劃工期，或控制在業(yè)主可接受的工期延長(zhǎng)范圍內(nèi)，從而保證廢料管理對(duì)工程進(jìn)度的影響最小

T≤PT×(1+θ)

(7)

其中：θ為業(yè)主可接受的工期延長(zhǎng)百分比。

4 模型的遺傳算法

本文用帶精英策略的非支配排序遺傳算法NSGA-II對(duì)所建立的建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理決策多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，并利用MATLAB R2007b軟件實(shí)現(xiàn)算法的編程。

4.1 染色體結(jié)構(gòu)

本文選用實(shí)值編碼方式，每條染色體代表一個(gè)選擇方案，染色體的基因位代表資源因素的編號(hào)，對(duì)應(yīng)的基因值代表所采取的資源模式編號(hào)。如圖2所示，第i位(i=1,2,…,N)上的數(shù)值mi表示資源因素i采用的資源管理對(duì)策，N為資源因素的個(gè)數(shù)，mi=1對(duì)應(yīng)較有效的管理對(duì)策，mi=0對(duì)第i個(gè)資源因素采取非有效對(duì)策。

圖2 染色體結(jié)構(gòu)

4

.

2

初始種群的設(shè)定

產(chǎn)生一個(gè)規(guī)模為Nind的初始種群，種群中的個(gè)體的每個(gè)基因位上的值在[0,1]之間隨機(jī)產(chǎn)生。

4.3 適應(yīng)度的計(jì)算

個(gè)體的適應(yīng)度由非支配等級(jí)和擁擠距離共同決定。每個(gè)個(gè)體對(duì)應(yīng)的并不是確定的適應(yīng)度值，而是優(yōu)先級(jí)。

4.3.1非支配等級(jí)

首先通過(guò)公式(1)～(3)和相應(yīng)的參數(shù)求出種群中每個(gè)個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)值。再通過(guò)非支配分類(lèi)法確定個(gè)體的非支配等級(jí)：找出當(dāng)前種群中的非支配最優(yōu)解，所有非支配最優(yōu)解構(gòu)成第一個(gè)非支配最優(yōu)解層，并給其中的個(gè)體的非支配等級(jí)賦值(1evel=1)；然后以同樣的方法對(duì)種群中剩下的個(gè)體進(jìn)行分類(lèi)，這一過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行直至群體中所有個(gè)體都被歸類(lèi)完畢(1evel=2,3,…)。等級(jí)值越小，個(gè)體越好。

4.3.2擁擠距離

擁擠距離即目標(biāo)空間上某點(diǎn)與同等級(jí)相鄰兩點(diǎn)在各個(gè)目標(biāo)函數(shù)上的相對(duì)距離之和。目標(biāo)空間某等級(jí)L中各點(diǎn)的擁擠距離計(jì)算方法如下：

(1)初始化等級(jí)L中個(gè)體的擁擠距離，令L[l]dis=0(s=1,2,…,k；k為等級(jí)L中的個(gè)體數(shù)目)；

(2)對(duì)同等級(jí)的個(gè)體按第m目標(biāo)函數(shù)值升序排列，令L=sort(L,m)；

(3)使得排序邊緣上的個(gè)體具有選擇優(yōu)勢(shì)，給定一個(gè)極大值L[l]dis=L[k]dis=∞；

(4)對(duì)排序中間的個(gè)體(s=2,…,k-1)，計(jì)算擁擠距離為：

L[s]dis=L[s]dis+|L[s+1].m-L[s-1].m|/

|L[k].m-L[l].m|

式中，L[s].m為第s個(gè)體的第m目標(biāo)函數(shù)值；

(5)對(duì)不同的目標(biāo)函數(shù)m，依次重復(fù)步驟(2)～(4)操作。

4.4 遺傳操作

(1)選擇：選擇算子采用錦標(biāo)賽選擇法，取競(jìng)賽規(guī)模為2。隨機(jī)選擇兩個(gè)個(gè)體，若兩個(gè)個(gè)體等級(jí)不同，選擇等級(jí)低的個(gè)體；若兩個(gè)個(gè)體等級(jí)相同，選擇擁擠距離大者。這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直到完成Nind個(gè)個(gè)體的選擇。

(2)交叉：把兩個(gè)父?jìng)€(gè)體的部分結(jié)構(gòu)加以替換重組而生成新個(gè)體的操作。

(3)變異：在[0,1]間產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，若該數(shù)小于變異概率Pm，則隨機(jī)挑選一個(gè)基因位i進(jìn)行變異。

(4)算法終止：當(dāng)達(dá)到最大進(jìn)化代數(shù)的設(shè)定值N時(shí)，即停止演化運(yùn)算。

5 實(shí)例分析

5.1 項(xiàng)目背景及系統(tǒng)分析

公共事務(wù)中心大樓工程是上海虹橋綜合交通樞紐工程的核心建筑單體工程之一，其主要功能是為樞紐的交通保障、社會(huì)綜合管理、運(yùn)行維護(hù)、安全防范、應(yīng)急協(xié)調(diào)、區(qū)域服務(wù)，以及區(qū)域內(nèi)后續(xù)開(kāi)發(fā)和項(xiàng)目建設(shè)管理提供辦公用房保障。公共事務(wù)中心大樓總建筑面積28414.1 m2，一期用地面積9004 m2，總投資約17869萬(wàn)元，其中建安費(fèi)13963萬(wàn)元。工程計(jì)劃總工期18個(gè)月，有效施工時(shí)間約為450 d。

在廢料產(chǎn)生地設(shè)置三個(gè)回收箱分別收集廢鋼筋、廢木料和混合廢料。廢鋼筋和廢木料分別是惰性和非惰性廢料中重量比例較大且容易分離的廢料，在廢料產(chǎn)生時(shí)便予以分開(kāi)收集；混合廢料主要成分為廢混凝土，但因混凝土較難與其它廢料分離，因此將被收集后運(yùn)輸至分揀站中作進(jìn)一步的分揀。經(jīng)計(jì)算，工程共將產(chǎn)生廢料1704.85 t，其中廢木85.24 t，廢鋼136.39 t，混合廢料1483.22 t。

5.2 模型建立與參數(shù)設(shè)定

5.2.1決策變量

選取施工人員、運(yùn)輸工具、分揀設(shè)備、管理人員、場(chǎng)地空間和施工方案六類(lèi)資源作為關(guān)鍵影響因素，并以對(duì)各廢料管理資源所采取的管理對(duì)策作為決策變量，對(duì)各資源因素及其管理對(duì)策的描述如表1所示。

5.2.2目標(biāo)方程和約束條件

按3.3和3.4中的公式建立公共事務(wù)中心工程的廢料管理優(yōu)化目標(biāo)方程和約束條件。

5.2.3輸入?yún)?shù)

將各資源因素對(duì)于“建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理有效性”這一目標(biāo)的重要性程度進(jìn)行兩兩比較，經(jīng)計(jì)算得到各因素的權(quán)重指數(shù)。對(duì)各資源因素的時(shí)間和成本輸入?yún)?shù)的設(shè)定，主要依靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和計(jì)算獲得。模型中部分變量參數(shù)無(wú)法從已有研究中獲得，則通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和訪談的形式展開(kāi)調(diào)查，被訪者包括參與此項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理、監(jiān)理工程師和業(yè)主方代表，然后采用加權(quán)平均法對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行處理，根據(jù)被訪者的估算結(jié)果確定一個(gè)相對(duì)合理的數(shù)值。模型輸入?yún)?shù)匯總?cè)绫?所示。

表1 資源因素及相關(guān)管理對(duì)策說(shuō)明表

表2 輸入?yún)?shù)匯總表

5.3 輸出結(jié)果

利用Matlab進(jìn)行多目標(biāo)遺傳算法NSGA-II運(yùn)算后，得到8個(gè)Pareto最優(yōu)解(表3)，每個(gè)Pareto最優(yōu)解代表一個(gè)最優(yōu)決策方案。在這些最優(yōu)方案中，每個(gè)方案所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值都是不同的，如果某方案的其中一個(gè)目標(biāo)優(yōu)于其它方案，那么該方案的另外兩個(gè)目標(biāo)就可能劣于其他方案，因此這些方案的優(yōu)劣沒(méi)有可比性，決策者可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況從中選擇合適的方案。

表3 Pareto最優(yōu)解

將得到的Pareto最優(yōu)解集通過(guò)線性插值擬合成一個(gè)曲面(圖3)，可以直觀地反映出采取不同的廢料管理對(duì)策對(duì)本項(xiàng)目的廢料管理有效性、成本和時(shí)間所產(chǎn)生的影響。此外，利用MATLAB的曲線擬合工具箱CFftool，還可以得到廢料管理有效性評(píng)價(jià)值-廢料管理成本、廢料管理有效性評(píng)價(jià)值-廢料管理時(shí)間和廢料管理時(shí)間—廢料管理成本之間的曲線變化關(guān)系圖，分別如圖4、圖5和圖6所示。在決策時(shí)還需根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目對(duì)成本和時(shí)間的要求，以及項(xiàng)目自身特點(diǎn)和資源條件，選擇最為合適的廢料現(xiàn)場(chǎng)管理方案。

圖3 廢料管理有效性評(píng)價(jià)值-成本-時(shí)間三維關(guān)系

圖4 廢料管理有效性評(píng)價(jià)值-廢料管理成本二維關(guān)系

圖5 廢料管理有效性評(píng)價(jià)值-廢料管理時(shí)間二維關(guān)系

5.4 決策分析

根據(jù)廢料管理成本-廢料管理時(shí)間的分段函數(shù)曲線(圖6)，對(duì)輸出的7個(gè)最優(yōu)解按照分段函數(shù)區(qū)間分為兩組，即成本小于20萬(wàn)元的4個(gè)方案為第一組，成本大于20萬(wàn)元的3個(gè)方案為第二組，并分別展開(kāi)進(jìn)一步的分析。

圖6 廢料管理成本-廢料管理時(shí)間二維關(guān)系

(1)第一組中的方案(方案1、2、4、5)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)管理人員(d4)采取的對(duì)策均為非有效對(duì)策(m4=0)，且廢料管理成本較低(<20萬(wàn)元)；而第二組的方案(方案3、6、7)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)管理人員(d4)采取的對(duì)策均為較有效對(duì)策(m4=1)，且廢料管理成本較高(>30萬(wàn)元)。從中可以看出，現(xiàn)場(chǎng)管理人員的管理成本是對(duì)整體廢料管理成本影響較大的因素之一，若項(xiàng)目自身對(duì)成本控制要求較高時(shí)，可在第一組的4個(gè)方案中進(jìn)行選擇。

(2)在第一組方案中，方案2和方案5通過(guò)在施工方案設(shè)計(jì)時(shí)考慮廢料管理要求(m6=1)，使整個(gè)方案的有效性得到較大的提高(3.475和3.704)。

(3)第二組中的方案(方案3、6、7)對(duì)四個(gè)或四個(gè)以上的因素采取了較為有效的管理對(duì)策，因此有效性評(píng)價(jià)值(>3.000)和成本投入(>30萬(wàn)元)都較高。其中，方案7對(duì)所有因素都采取了較為有效的管理對(duì)策(mi=1)，現(xiàn)場(chǎng)廢料管理有效性評(píng)價(jià)值最高(4.264)，但需要額外投入的成本也最多(40萬(wàn)元)。

(4)方案3和6采取了高效的廢料運(yùn)輸工具和分揀設(shè)備，并通過(guò)專(zhuān)職管理人員的有效管理，廢料全過(guò)程處理效率大幅提高，在整個(gè)廢料處理時(shí)間這一目標(biāo)上有較大優(yōu)勢(shì)(1360 h和1401 h)，對(duì)正常施工作業(yè)的進(jìn)度影響最小。而方案6較之方案3，在廢料產(chǎn)生地由專(zhuān)門(mén)的施工人員對(duì)廢料進(jìn)行分類(lèi)收集(m1=1)，因此，在成本和時(shí)間方面略多于方案3，但整體廢料管理有效性更高(3.337)。

(5)另外，所有方案都采用了有效的運(yùn)輸工具(m2=1)和專(zhuān)業(yè)的分揀設(shè)備(m3=1)，說(shuō)明這兩項(xiàng)管理對(duì)策無(wú)論在成本、效率還是有效性上都較優(yōu)，建議可在施工現(xiàn)場(chǎng)率先推廣和普及。

公共事務(wù)中心大樓工程是虹橋綜合交通樞紐中重要的區(qū)域交通保障和綜合管理中心，該項(xiàng)目的按時(shí)竣工并投入使用對(duì)于虹橋交通樞紐和虹橋商務(wù)區(qū)整體效益的發(fā)揮和輻射至關(guān)重要，因此要求對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格的控制；且公共事務(wù)中心大樓按照綠色三星標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，建成后將成為虹橋商務(wù)區(qū)內(nèi)綠色環(huán)保的示范項(xiàng)目，其建設(shè)過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)廢料管理有效性得到了商務(wù)區(qū)管委會(huì)領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)主單位的極大關(guān)注。

綜合以上分析，結(jié)合公共事務(wù)中心大樓項(xiàng)目特點(diǎn)和實(shí)際條件，建議采用廢料管理有效性較高且對(duì)工程整體進(jìn)度影響較小的方案6或方案7。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理有效性最大化、成本最小化和時(shí)間最小化三大目標(biāo)，構(gòu)建廢料管理多目標(biāo)優(yōu)化模型框架，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用NSGA-II算法對(duì)模型進(jìn)行求解，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的算法流程和求解步驟，并利用MATLAB R2007b軟件實(shí)現(xiàn)算法的編程。通過(guò)案例分析驗(yàn)證了模型和運(yùn)算方法是可行和有效的，它克服了傳統(tǒng)的針對(duì)單目標(biāo)的建筑廢料管理經(jīng)濟(jì)性分析和評(píng)價(jià)體系研究的片面性以及研究方法上主要依賴(lài)問(wèn)卷調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研方式的主觀性等缺陷，有利于廢料管理目標(biāo)量度方法的改進(jìn)和多目標(biāo)決策方法的拓展，不僅為解決建筑廢料現(xiàn)場(chǎng)管理的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題提供了一個(gè)有效途徑，具有進(jìn)一步研究?jī)r(jià)值，而且對(duì)于指導(dǎo)建設(shè)工程項(xiàng)目各參與單位進(jìn)行建筑廢料管理的探索，推動(dòng)建筑廢料管理廣泛實(shí)踐也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

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