建筑垃圾逆向物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究

摘 "要：隨著城市化進(jìn)程的加速，建筑垃圾的產(chǎn)生量日益增加，對(duì)環(huán)境和資源造成了巨大壓力。文章以濟(jì)南市為研究對(duì)象，采用建筑面積估算法對(duì)濟(jì)南市建筑垃圾產(chǎn)量進(jìn)行估算。以運(yùn)輸成本和處理成本之和最小為目標(biāo)，構(gòu)建濟(jì)南市建筑垃圾回收物流網(wǎng)絡(luò)模型，并借助LINGO求解器進(jìn)行計(jì)算。最后基于求解結(jié)果，優(yōu)化逆向物流網(wǎng)絡(luò)，降低運(yùn)輸成本，提高處理效率，從而有效緩解濟(jì)南市建筑垃圾處理壓力。

"關(guān)鍵詞：建筑垃圾；逆向物流；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

"中圖分類號(hào)：F252.8 " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " "DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.23.019

Abstract： With the acceleration of urbanization， the production of construction waste is increasing， causing great pressure on the environment and resources. The article takes Jinan City as the research object， and adopts the construction area estimation method to estimate the production of construction waste in Jinan City. With the objective of minimizing the sum of transportation cost and disposal cost， the Jinan construction waste recycling logistics network model is constructed and calculated with the help of LINGO solver. Finally， based on the solution results， the reverse logistics network is optimized to reduce the transportation cost and improve the processing efficiency， so as to effectively alleviate the pressure of construction waste disposal in Jinan City.

Key words： construction waste; reverse logistics; network optimization

0 "引 "言

"隨著城市化進(jìn)程的加速和建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑垃圾的產(chǎn)生量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，我國(guó)建筑垃圾堆存總量達(dá)到200億噸左右，但是現(xiàn)階段我國(guó)建筑垃圾年均資源化利用率不超過(guò)10%[1]。也有相關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，全國(guó)平均每年能產(chǎn)生7億多噸的建筑垃圾[2]，其中城市建筑垃圾約占垃圾總量的30%～40%，是城市生活垃圾的5倍之多[3]。如此大量的建筑垃圾不能合理處理的話，大量堆積不僅會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，危害居民的身體健康，還會(huì)占用著大量的土地資源，造成資源的浪費(fèi)。

"國(guó)外對(duì)于建筑垃圾逆向物流的研究很早，Xavier Duran et al.[4]在2006年構(gòu)建評(píng)估模型，來(lái)分析政府補(bǔ)貼和環(huán)境納稅對(duì)建筑垃圾回收的影響。同時(shí)開始引入目標(biāo)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃等方法來(lái)研究建筑垃圾逆向物流的網(wǎng)絡(luò)選址問(wèn)題。我國(guó)在20世紀(jì)80年代末，開始了對(duì)建筑建筑垃圾管理的相關(guān)立法工作。馬麗星[5]通過(guò)分析建筑垃圾處理制度上的不足和缺陷，有針對(duì)性地提出了相關(guān)建議來(lái)完善管理制度。何波等[6]在綜合考慮了成本和居民意愿的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)多目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型，為城市垃圾中轉(zhuǎn)站和處理站的選址提供了科學(xué)依據(jù)。萬(wàn)中等[7]基于廢棄物回收量不確定的情況下。構(gòu)建回收網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，并求解出最小化運(yùn)輸成本和相應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)輸方案。張得志等[8]在考慮季節(jié)因素的影響，以及廢棄渣的產(chǎn)量不確定的情況下，以長(zhǎng)贛鐵路工程項(xiàng)目為例，構(gòu)建回收物流網(wǎng)絡(luò)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化和求解?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于建筑廢棄物的研究，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)較為成熟，但都傾向于建筑廢棄物回收利用技術(shù)、管理與政策機(jī)制等方面。盡管國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者在搭建建筑廢棄物物流網(wǎng)絡(luò)，但還僅僅停留在理論階段，并沒(méi)有使用完善的建筑廢棄物數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行更為精確的解析分析，可能會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際可行性大打折扣。因此，建筑垃圾的精細(xì)化研究具有重要意義。使用物質(zhì)流分析方法定量分析建筑垃圾逆向物流系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上使用數(shù)學(xué)模型及計(jì)算機(jī)軟件對(duì)建筑垃圾逆向物流系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

1 "問(wèn)題描述

"隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，濟(jì)南市各項(xiàng)城市建設(shè)項(xiàng)目如舊城區(qū)的拆遷和棚戶區(qū)改造項(xiàng)目在大力推進(jìn)的進(jìn)程中，隨之產(chǎn)生大量建筑垃圾和廢棄物，對(duì)濟(jì)南的環(huán)境治理尤其是建筑垃圾的處理水平提出更高的要求。因此，關(guān)注解決建筑垃圾的處理及回收問(wèn)題刻不容緩。這不僅有助于改善濟(jì)南“泉城”的生態(tài)環(huán)境和居住環(huán)境，同樣也有助于促進(jìn)濟(jì)南的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提升經(jīng)濟(jì)水平。

"在濟(jì)南市建筑垃圾逆向物流網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)建筑面積對(duì)建筑垃圾總產(chǎn)量進(jìn)行估算，全市各個(gè)區(qū)產(chǎn)生的建筑垃圾選取區(qū)中心為垃圾產(chǎn)生點(diǎn)，分別運(yùn)輸?shù)綕?jì)南市規(guī)劃的建筑垃圾消納場(chǎng)進(jìn)行處理，以總處理能力為單位進(jìn)行決策。每當(dāng)建筑垃圾總產(chǎn)量達(dá)到總處理能力時(shí)，進(jìn)行規(guī)劃運(yùn)輸與處理活動(dòng)安排。

2 "研究方法

"最優(yōu)化求解方法在很多領(lǐng)域都得到應(yīng)用，其在建筑廢棄物逆向物流中主要用于建筑垃圾處理設(shè)施的布局以及運(yùn)輸路徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在對(duì)建筑垃圾逆向物流系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)，主要是以整個(gè)系統(tǒng)的成本（包括運(yùn)輸成本和處理成本）為前提進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，濟(jì)南市的建筑廢棄物主要來(lái)自拆除廢棄物（以廢磚、廢棄混凝土和廢沙灰為主）以及工程棄土（以余泥和棄土為主），并且由于濟(jì)南市當(dāng)前的建筑垃圾處理方式較為單一。故本文擬用線性規(guī)劃的方法對(duì)濟(jì)南市的建筑垃圾逆向物流網(wǎng)絡(luò)展開優(yōu)化分析。

"由于LINGO軟件操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、計(jì)算速度快，故本研究使用LINGO軟件對(duì)線性規(guī)劃模型進(jìn)行求解。通常，使用LINGO計(jì)算機(jī)軟件解決數(shù)學(xué)優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，可以按照以下兩個(gè)步驟操作進(jìn)行：

（1）數(shù)學(xué)模型的建立。根據(jù)實(shí)際情況，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；

"（2）計(jì)算機(jī)求解。主要是根據(jù) LINGO 軟件編碼規(guī)則將數(shù)學(xué)優(yōu)化模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，然后使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行最優(yōu)化求解。

3 "實(shí)證分析

3.1 "濟(jì)南市建筑垃圾處理

"濟(jì)南市建筑垃圾處理專項(xiàng)規(guī)劃（2021—2035年）規(guī)劃確定建筑垃圾消納場(chǎng)8處，分別是長(zhǎng)清區(qū)的雙泉街道北部、歷城區(qū)巨野河街道南部、章丘區(qū)文祖街道南部、章丘區(qū)高官寨街道和黃河街道交界處、起步區(qū)孫耿規(guī)劃能源小鎮(zhèn)、平陰縣玫瑰鎮(zhèn)東部、萊蕪區(qū)高莊街道青蘭高速附近、商河縣孫集鎮(zhèn)西部。這將會(huì)大大提高濟(jì)南市建筑垃圾消納能力。本文選擇規(guī)劃中的這8處消納場(chǎng)作為研究對(duì)象，編號(hào)A1至A8號(hào)。

"結(jié)合分析各個(gè)建筑垃圾消納場(chǎng)的處理能力和總處理能力，現(xiàn)考慮當(dāng)總建筑垃圾產(chǎn)量每達(dá)到880萬(wàn)噸時(shí)，就對(duì)所產(chǎn)生的所有建筑垃圾進(jìn)行運(yùn)輸搬運(yùn)，將其從垃圾產(chǎn)生點(diǎn)運(yùn)輸?shù)綄?duì)應(yīng)的建筑垃圾消納場(chǎng)。但缺少對(duì)濟(jì)南各個(gè)區(qū)縣的建筑垃圾相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)相關(guān)研究的經(jīng)驗(yàn)，本文將根據(jù)濟(jì)南統(tǒng)計(jì)年鑒中濟(jì)南市各個(gè)區(qū)的土地面積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將整個(gè)濟(jì)南市建筑垃圾總量按面積比例分配，來(lái)估計(jì)各個(gè)區(qū)縣的建筑垃圾總量[9]。

3.2 "模型建立

3.2.1 "數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)存建筑垃圾產(chǎn)生點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，結(jié)合相關(guān)研究資料，本文決定將每個(gè)區(qū)的所有建筑垃圾產(chǎn)生點(diǎn)綜合選定為各區(qū)的區(qū)政府，統(tǒng)計(jì)建筑垃圾產(chǎn)生點(diǎn)與各個(gè)消納場(chǎng)之間的距離。規(guī)定建筑垃圾的運(yùn)輸單價(jià)為5元/噸·千米。根據(jù)濟(jì)南市發(fā)改委和濟(jì)南市城市管理局2021年發(fā)布的文件建筑垃圾消納處置服務(wù)收費(fèi)實(shí)行市場(chǎng)調(diào)節(jié)價(jià)。結(jié)合現(xiàn)有建筑垃圾處理的發(fā)展水平，本文規(guī)定建筑垃圾的處理費(fèi)用為200元/噸。加上處理費(fèi)用，最后得到總成本費(fèi)用，具體如表1所示。

3.2.2 "模型建立

（3）模型假設(shè)

建筑垃圾的收集處理當(dāng)前建筑垃圾的主要成分是以廢沙灰、廢磚以及廢棄混凝土為主的房屋拆除廢棄物和以棄土、余泥為主的工程棄土，其處理方式主要為直接運(yùn)往消納場(chǎng)進(jìn)行填埋處理，方式較為單一，尚未頒布關(guān)于建筑垃圾資源化利用方面的政策法規(guī)。

"建筑垃圾運(yùn)輸及處理費(fèi)用通過(guò)調(diào)研得知，濟(jì)南市各個(gè)建筑垃圾消納場(chǎng)的單位處理成本和運(yùn)輸成本基本一致，為了便于建立數(shù)學(xué)模型，在本模型研究中，假定濟(jì)南市各個(gè)建筑垃圾消納場(chǎng)的單位處理成本和單位運(yùn)輸費(fèi)用都是一樣的。

3.2.3 "模型求解

在LINGO中求解可以得到函數(shù)的目標(biāo)值為128 319.4，濟(jì)南市2022年建筑垃圾總產(chǎn)量按五次處理成本計(jì)算，可得濟(jì)南市2022年處理建筑垃圾的最低費(fèi)用為641 597元。

4 "總 "結(jié)

"本文以濟(jì)南市為例，基于濟(jì)南市建筑總面積進(jìn)行估算建筑垃圾總產(chǎn)量，并構(gòu)建建筑垃圾逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)運(yùn)用LINGO求解規(guī)劃，以最小運(yùn)輸成本和最小處理成本優(yōu)化確定了建筑垃圾的運(yùn)輸路線與流量分配，為逆向物流網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，為濟(jì)南市的“無(wú)廢城市”的建設(shè)助力。

"建筑垃圾逆向物流網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，本文由于只考慮了一種運(yùn)輸方式，且只考慮運(yùn)輸成本和處理成本，對(duì)于社會(huì)環(huán)境的影響以及時(shí)間窗等要求考慮的不夠全面，這些都是值得進(jìn)一步研究的。

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收稿日期：2024-10-17

基金項(xiàng)目：國(guó)家社科基金青年項(xiàng)目（21CJY027）；山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（ZR2021MG049）

作者簡(jiǎn)介：趙 "格（2001—），女，山東淄博人，濟(jì)南大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向：物流工程與管理；馮 "群（1986—），本文通信作者，女，山東聊城人，濟(jì)南大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，副教授，博士，研究方向：低碳物流、建筑科學(xué)；李 "青（1987—），女，河北唐山人，北京匯澤時(shí)代科技有限公司項(xiàng)目經(jīng)理，研究方向：地理信息科學(xué)；韓 "曉（2003—），女，山東濟(jì)南人，濟(jì)南大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：管理科學(xué)。

引文格式：趙格，馮群，李青，等. 建筑垃圾逆向物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究——基于濟(jì)南市的實(shí)證分析[J]. 物流科技，2024，47（23）：71-73.