[논문]컨테이너 터미널의 야드 트럭의 최적 대수와 최적 운행을 위한 해석 모형

김기영

컨테이너 터미널의 야드 트럭의 최적 대수와 최적 운행을 위한 해석 모형
Analytical Models for the Optimal Number and the Optimal Operation of Yard Trucks in Container Terminal 원문보기

산업공학 = IE Interfaces, v.20 no.4, 2007년, pp.498 - 503

Abstract ▼ AI-Helper

The synchronized operation of a quay crane(QC) and a transfer crane(TC) increases the productivity of a container terminal. In this paper, analytical models are suggested for the optimal number and the optimal operation of the yard trucks (YTs) which travel between a quay crane and a transfer crane in a container terminal. YT may represent yard tractor, AGV and shuttle carrier. The analytical models are so simple and useful that the analysis and the results of this paper can be used not only in container terminal practices but also in many other application fields.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 QC와 TC간을 운행하는 YT의 최적 대수를 결정하는 해석 모형을 다루었다. 기존의 연구들은 야드 트랙터의 최적 대수를 결정하기 위해 주로 추계적 접근법이나 시뮬레이션을 이용하였으나 본 논문에서는 간단한 해석 모형을 통하여 QC와 TC의 컨테이너 취급시간이 일정한 경우와 변동하는 경우에 대해서 YT의 최적 대수와 최적 운행을 결정하는 방법을 제시하였다.
위의 연구들은 야드 트랙터, AGV 그리고 셔틀 캐리어의 생산성이나 대수를 추정하기 위해 추계적 모형이나 시뮬레이션을 이용하였다. 본 논문은 QC와 TC 사이를 운행하는 YT를 해석하여 그 최적 대수와 최적 운행을 결정한다는 점에서 기존 연구와 큰 차이를 보인다.
본 연구에서는 QC와 TC 간에 컨테이너를 운송하는 YT의 최적 대수와 최적 운행을 해석학적으로 결정하는 문제를 다룬다.

가설 설정

가정된 이익과 비용을 도입한 후 예제 2.1에서 한계분석을 적용하면 과 같은 결과를 얻을 수 있고 경제적 의미에서의 최적의 YT의 대수는 2대가 될 것이다.
여기서 본 논문에서 사용된 YT의 최적 대수의 의미를 살펴보자. 먼저 컨테이너 개당 취급가격은 10000원, YT의 시간당 투입비용은 50000원으로 가정하자.
셋째, YT에서 컨테이너를 싣거나 내리는 시간은 0이라고 가정한다.

제안 방법

본 논문에서는 QC와 TC간을 운행하는 YT의 최적 대수를 결정하는 해석 모형을 다루었다. 기존의 연구들은 야드 트랙터의 최적 대수를 결정하기 위해 주로 추계적 접근법이나 시뮬레이션을 이용하였으나 본 논문에서는 간단한 해석 모형을 통하여 QC와 TC의 컨테이너 취급시간이 일정한 경우와 변동하는 경우에 대해서 YT의 최적 대수와 최적 운행을 결정하는 방법을 제시하였다.
일반적으로 컨테이너 터미널에서 선적작업이나 하역작업 중에 YT가 부족해서 QC가 유휴시간을 가지는 경우를 피한다. 본 논문에서는 그림 2의 경우처럼 QC에서 유휴시간이 발생하면 초안의 YT의 대수에서 음영구간에 1대를 추가시킨다. 그리고 YT들이 운행할 때 음영구간에 도착하게 되는 YT는 그 속도가 운행 가능한 최대 속도가 아니라 최적인 값으로 운행하여 음영구간의 시간 간격이 S_q가 되도록 맞춘다.
위의 연구들은 야드 트랙터, AGV 그리고 셔틀 캐리어의 생산성이나 대수를 추정하기 위해 추계적 모형이나 시뮬레이션을 이용하였다. 본 논문은 QC와 TC 사이를 운행하는 YT를 해석하여 그 최적 대수와 최적 운행을 결정한다는 점에서 기존 연구와 큰 차이를 보인다.
김갑환, 왕기홍(1997)은 컨테이너 터미널에서 키 크레인, 트랜스퍼 크레인, 야드 트랙터에 대해 상태를 정의하고 안정화된 상태에서 각 장비들의 상태 확률을 이용하여 각 장비의 처리능력을 평가하는 추계적 모형을 제시하고 야드 트랙터의 수에 따른 시간당 컨테이너 처리 개수를 구해 그 결과를 시뮬레이션과 비교하였다. 최용석 외(2004)는 키 크레인과 트랜스퍼 크레인 사이의 컨테이너 운송을 담당하는 야드 트랙터의 대수를 결정하기 위한 시뮬레이션을 실시하였다. 하태영 외(2004)는 키 크레인과 트랜스퍼 크레인 사이의 컨테이너 운송을 담당하는 AGV 대수에 따른 생산성을 분석하기 위해 시뮬레이션을 실시하였다.
하태영 외(2004)는 키 크레인과 트랜스퍼 크레인 사이의 컨테이너 운송을 담당하는 AGV 대수에 따른 생산성을 분석하기 위해 시뮬레이션을 실시하였다. 하태영, 최용석(2005)은 키 크레인과 트랜스퍼 크레인 사이의 컨테이너 운송에 자체 하역 기능을 갖춘 장비인 셔틀 캐리어가 이용될 경우 해당 장비에 대한 생산성을 시뮬레이션을 통해 AGV를 사용할 경우와 비교하였다. Cetinkaya(2006)은 두 기계 사이에 하나의 운반 장비가 이용되는 경우에 트랜스퍼 배치 스케쥴링 문제를 다루고 있다.

성능/효과

둘째, QC의 컨테이너 취급시간은 일정하고 확정적이다.
이것은 YT의 대수가 부족해서 선적작업이나 하역작업의 완료시간이 늘어나는 것을 피하기 위함이다. 둘째, YT의 컨테이너 운반은 컨테이너 터미널에서 컨테이너 취급의 일부 활동에 불과하므로 현실적으로 컨테이너 취급에 따른 이익의 추정이 어렵고 또한 YT의 운영에 따른 비용도 추정하기 다소 어렵다. 셋째, YT의 대수에 따른 한계분석으로 문제를 접근하더라도 여러 장비와 장치공간이 협력하여 이윤을 창출하는 컨테이너 터미널에서 YT의 한계이윤 입장에서 YT의 대수를 결정하는 것은 너무 협소한 관점이다.
둘째, YT의 컨테이너 운반은 컨테이너 터미널에서 컨테이너 취급의 일부 활동에 불과하므로 현실적으로 컨테이너 취급에 따른 이익의 추정이 어렵고 또한 YT의 운영에 따른 비용도 추정하기 다소 어렵다. 셋째, YT의 대수에 따른 한계분석으로 문제를 접근하더라도 여러 장비와 장치공간이 협력하여 이윤을 창출하는 컨테이너 터미널에서 YT의 한계이윤 입장에서 YT의 대수를 결정하는 것은 너무 협소한 관점이다.
첫째, TC의 컨테이너 취급시간은 일정하고 확정적이다.
그러나 YT의 대수를 이익과 비용의 관점으로만 구하기 어려운 이유는 다음과 같다. 첫째, 현실적으로 컨테이너 터미널에서는 선적이나 하역작업을 할 때 YT의 대수가 부족해서 QC나 TC에 유휴시간이 생기는 것을 피한다. 이것은 YT의 대수가 부족해서 선적작업이나 하역작업의 완료시간이 늘어나는 것을 피하기 위함이다.

후속연구

본 논문의 내용은 컨테이너 터미널에서 응용할 수 있으리라 생각되며 셔틀운송과 재공 운반 등 기타 분야로의 확장이 가능할 것이라 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	컨테이너 터미널에서 이루어지는 본선 작업은 무엇인가?	컨테이너 터미널에서 이루어지는 본선 작업은 장치장에 있는 컨테이너를 선박에 싣거나 선박에 있는 컨테이너를 내려서 장치장에 장치하는 것이다. 컨테이너를 선박에 싣거나 내리는 작업은 키 크레인(Quay Crane, QC)이 담당한다.
	키 크레인은 무엇을 담당하는가?	컨테이너 터미널에서 이루어지는 본선 작업은 장치장에 있는 컨테이너를 선박에 싣거나 선박에 있는 컨테이너를 내려서 장치장에 장치하는 것이다. 컨테이너를 선박에 싣거나 내리는 작업은 키 크레인(Quay Crane, QC)이 담당한다. 컨테이너를 장치장에 장치하거나 인출하는 작업은 트랜스퍼 크레인(Transfer Crane, TC)이 담당한다.
	본 논문에서 야드 트럭이란 무엇을 의미하는가?	QC와 TC 간에 컨테이너를 운송하는 것은 야드 트럭(Yard Truck, YT)이 담당한다. 본 논문에서 YT라 함은 야드 트랙터(yard tractor), 무인운반차(Automated Guided Vehicle, AGV), 셔틀 캐리어(shuttle carrier)를 포괄적으로 의미한다.

참고문헌 (7)

김갑환,왕기홍(1997),추계적 접근을통한양적하작엽의 처리능력 예측, 한국경영과학회/대한산업공학회 97춘계공동학술대회,60-63
김경환,김종석 역 (2005), 맨큐의 경제학,445-467
최용석,김우선,하태영 (2004),컨테이너터미널의 야드 트랙터 소요 대수 추정, 한국항해항만학회지 28(6), 549-555

원문보기 상세보기
하태영, 최용석(2005), 자동화 컨테이너 터미널의 Shuttle Carrier 이송 능력 분석, 한국시뮬레이션학회논문지, 14(3), 109-118
하태영, 최용석, 김우선(2004), 시뮬레이션을 이용한 자동화 컨테이너 터미널의 AGV 운영평가, 한국항해항만학회지, 28(10), 891-897
Cetinkaya, F. C. (2006), Unit Sized Transfer Batch Scheduling in an Automated Two-Machine Flow-Line Cell with One Transport Agent, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 29, 178-183

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Lai, K. K. and Lam, K. (1994), A Study of Container Yard Equipment Allocation Strategy in Hong Kong, International Journal of Modeling and Simulation, 14(3), 134-138

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