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문제 정의
- 많은 기존 연구들이 컨테이너가 터미널로 반입되는 시점에 최적의 장치 위치를 결정하기 위한 방안을 연구하였다. (김갑환 등, 2000)은 수출 컨테이너의 반입 시 장치장의 상태와 무게 그룹별 컨테이너의 분포를 고려하여 컨테이너가 적하되는 시점에 재취급이 최소화될 수 있도록 하는 장치 위치를 결정하는 방안을 제안하였다.
- 본 논문은 수직 배치 자동화 장치장에서 적하 작업이 수행되기 전 재정돈 계획을 수립하는 방안을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방안은 재정돈 계획을 목표 장치형태 결정과 크레인 작업계획 수립의 두 단계로 나누어 수립한다.
- 앞의 설명에서 알 수 있듯이 목표 스택과 컨테이너의 수에 의해 상당히 많은 수의 장치형태를 만들어 낼 수 있다. 모든 장치형태를 다 평가하기에는 그 양이 매우 많으므로 국지적 탐색을 사용해 좋은 장치형태를 단시간에 찾아내려고 한다. 또, 목표 스택을 다양하게 선택하게 되면 국지적 탐색을 사용하더라도 좋은 장치형태를 찾아낸다는 보장이 없어지므로 탐색의 효율을 높이기 위해 목표 스택은 휴리스틱으로 선택하고 장치형태만 탐색을 통해 결정한다.
- 크레인 작업 계획 단계에서는 초기 장치형태에서 목표 장치형태로 최단 시간에 재정돈하는 크레인 작업 계획을 수립하는 것을 목표로 한다. 실제 작업 중에는 장비의 불확실한 동작으로 계획과 다르게 작업될 가능성이 있다.
- n개의 작업 대상 컨테이너가 있을 때, 우리는 n! 가지의 후보 작업 계획을 얻을 수 있다. 작업 대상 컨테이너의 수가 증가할수록 가능한 모든 후보 작업 계획을 만들어내는데 많은 비용이 소모되기 때문에 국지적 탐색 방안을 사용하여 최적해를 찾는 속도를 증가시키고자 한다.
- 본 논문에서는 자동화 컨테이너 터미널의 적하 작업 효율 향상을 위한 블록 내 재정돈 계획 수립 방안을 제시하였고 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘이 성능향상에 기여할 수 있다는 것을 확인하였다. 실험 결과 재정돈 후 적하작업 지연시간이약 86% 줄어들어 적하 작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있음을 확인 하였다.
- 둘째, 터미널의 작업 중 적하 작업이 가장 중요하다고 보고 적하 작업에 대해서만 재정돈을 하였다. 실제 터미널의 생산성은 양하 작업과 적하 작업의 효율에 의해 결정되지만 그 중 터미널의 생산성을 좌우하는 것은 적하 작업의 효율이기 때문에 본 논문에서는 적하 작업의 효율을 향상시키기 위한 연구를 진행하였다. 그러나 양하 작업 역시 터미널의 생산성에 영향을 미치므로 둘을 모두 고려한다면 터미널의 생산성을 더욱 향상 시킬 수 있을 것이라 생각한다.
- 셋째, 재정돈 시간은 무한정 주어진다고 가정하였다. 본 논문에서는 재정돈 작업으로 얻을 수 있는 적하 작업의 효율 향상 정도를 알아보기 위한 실험을 하였다. 따라서 재정돈 작업을 위한 여유시간이 충분히 있다고 가정하고 재정돈을 완료한 후의 적하 작업의 소요시간을 측정하였다.
가설 설정
- 컨테이너 터미널에서 적하 순서를 고려하여 반입 시점에 컨테이너를 최적의 위치에 장치하는 것은 현실적으로 불가능하다. 첫째로, 컨테이너 반입 시점에는 정확한 적하 순서를 알 수 없다. 일반적으로 컨테이너는 선박이 터미널로 들어오기 약 1주일 전부터 하루 전까지 반입되는 반면, 적하 순서는 선박이 터미널로 들어오기 불과 몇 시간 전에 결정된다.
- 따라서, 반입 컨테이너를 적하 순서를 고려해 최적의 위치에 장치하는 것은 불가능하다. 둘째로, 반입 컨테이너의 정보가 정확하지 않다. 일반적으로 무거운 컨테이너가 선박의 아래에 적재되기 때문에 무거운 컨테이너들이 먼저 적하되는 경향이 있다.
- 둘째, 컨테이너가 해측 TP에서 멀리 떨어진 곳에 적재되어 있는 경우이다. 수직 배치 장치장의 특성상 반입 컨테이너는 육측 ATC와 해측 ATC의 간섭을 피해 일반적으로 <그림 3>의 (b)와 같이 육측 TP 근처에 적재될 가능성이 높다. 그러나 육측 TP에 가깝게 장치된 컨테이너를 꺼내기 위해 해측 ATC가먼 거리를 이동하게 되므로 육측 ATC와 간섭이 발생할 수 있다.
- 만약 이번에도 빈 공간을 충분히 확보하지 못했다면 마지막으로 재정돈 대상 컨테이너로 이루어진 스택을 선택한다. 이 때 언제나 목표 스택은 충분히 확보할 수 있다고 가정한다.
- 본 논문에서 제안한 알고리즘을 평가하기 위해서 과 같은 실험 환경을 가정하였다.
- 이 블록은 5단 10열 41베이로 구성되어 있으며 크기가 동일하여 교차가 불가능한 ATC가 두 기씩 배치되어 있다. 재정돈 수행 전에 모든 적하 대상 컨테이너가 반입되었고 재정돈 수행 중에 반입과 반출은 모두 육측 크레인이 전담하고 재정돈은 해측 크레인이 전담한다고 가정하였다.
- 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 몇 가지 추가적인 연구의 가능성을 남겨두고 있다. 첫째, 재정돈 작업은 해측 크레인이 반입과 반출 작업은 육측 크레인이 전담하고 있다고 가정하였다. 본 논문에서 결과로 제시한 적하 작업의 효율은 재정돈에 투입되는 크레인 수에 영향을 받지 않는다.
- 그러나 양하 작업 역시 터미널의 생산성에 영향을 미치므로 둘을 모두 고려한다면 터미널의 생산성을 더욱 향상 시킬 수 있을 것이라 생각한다. 셋째, 재정돈 시간은 무한정 주어진다고 가정하였다. 본 논문에서는 재정돈 작업으로 얻을 수 있는 적하 작업의 효율 향상 정도를 알아보기 위한 실험을 하였다.
- 본 논문에서는 재정돈 작업으로 얻을 수 있는 적하 작업의 효율 향상 정도를 알아보기 위한 실험을 하였다. 따라서 재정돈 작업을 위한 여유시간이 충분히 있다고 가정하고 재정돈을 완료한 후의 적하 작업의 소요시간을 측정하였다. 그러나 실제 터미널에서는 소수의 컨테이너를 재정돈 하기에 충분한 시간이 주어지지만 초대형 선박을 대상으로 한 적하 작업과 같이 컨테이너의 양이 본 논문에서 실험한 분량보다 많을 경우에는 충분하지 않을 수 있다.
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