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컨테이너 터미널의 ALV 시스템을 위한 시뮬레이션 모형
A Simulation Model for an ALV System at a Container Terminal 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.17 no.4, 2008년, pp.29 - 39  

배종욱 (전남대학교 물류교통학) ,  최상희 (한국해양수산개발원 해양물류연구부) ,  김창현 (전남대학교 물류교통학) ,  박순오 (브이엠에스 솔루션스(주))

초록
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최근 본선작업의 대기시간을 단축할 수 있는 효율적인 이송장비로 ALV(Automated Lifting Vehicle)가 연구되고 있다. 그러나 ALV와 다른 하역장비의 연계에 대한 구체적인 분석을 수행한 후 동적 요소들을 반영한 연구는 미흡하다. ALV의 수행도는 동적 환경하의 자가하역 작업, 차량간 방해, 가용한 작업 공간의 점유에 크게 좌우된다. 그러므로 ALV 시스템이 도입된 컨테이너 터미널의 생산성을 평가하는 것은 매우 어렵다. 따라서ALV시스템에 적합한 운영 규칙을 갖춘 시뮬레이션 모형으로 개발되어야 한다. 또한 모형은 연계작업과 차량 주행의 특성을 고려해야 한다. 본 연구는 수평형 컨테이너 터미널을 가정하고 하역작업 과정을 분석하고 시뮬레이션 모형에 필요한 주요 운영 규칙을 제시하였다. 그리고 객체지향 시뮬레이션 소프트웨어인 Anylogic을 이용하여 ALV 시스템에 기반한 컨테이너 터미널 시뮬레이션 모형을 개발하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, an ALV (Automated Lifting Vehicle) is studied as an efficient transporter, which can reduce the waiting time during ship operation in a container terminal. There are little of studies on an ALV system considering dynamic factors after analysing the cooperation between equipments. The perfo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 Duinkerken 등(2006)과 하 등(2007)의 ALV에 대한 시뮬레이션 연구는 모형에서 차량간 주행방행 및 연계작업 시의 작업순서와 같은 동적 상황을 반영하지 않아 모형간의 수치 비교가 어렵다. 따라서 본 연구는 분석 시나리오를 구성하여 이의 실험을 통해 산출한 결과가 컨테이너 터미널의 특성을 올바르게 반영하는 가를 살펴봄으로써 시뮬레이션 모형을 검증하였다.
  • 그러므로 ALV 시스템의 컨테이너 터미널을 위한 시뮬레이션은 최대 작업부하를 처리할 수 있는지 여부를 평가할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구는 특정한 작업 환경을 가정하여 ALV 시스템 수행도를 평가할 수 있도록 사용자가 선석별 접안 선박, C/C 배정 그리고 작업물량을 설정토록 하였다. 이 단계에서 설정되는 주요 입력 내용은 표 1과 같다.
  • 고효율 이송차량인 ALV를 컨테이너 터미널에 도입하기 위해서는 하역시스템의 특성을 고려한 시뮬레이션 모형의 개발이 매우 중요하다. 본 연구는 C/C와 ALV 그리고 RMGC와 ALV의 연계작업을 중심으로 주요 장비별 하역과정을 분석하고 ALV의 운영에 필요한 주요 운영규칙을 제시하였다. 그리고 분석결과를 토대로 객체지향 시뮬레이션 도구인 Anylogic을 이용하여 시뮬레이션 모형을 설계하고 개발하였다.
  • 장치장 블록이 안벽에 수평하게 배치된 컨테이너 터미널에서는 ALV와 외부트럭의 주행공간이 겹쳐지므로 차량간의 충돌을 유연하게 방지할 수 있도록 운전자가 탑승한 유인 ALV가 적합하고 블록이 수직으로 배치된 자동화 컨테이너터미널에는 무인 ALV의 도입이 가능한 것으로 알려져 있다. 본 연구는 대부분의 컨테이너 터미널이 수평형인 점을 고려하여 유인 ALV를 대상으로 시뮬레이션 모형을 개발하였다.
  • Kim 등(2004)는 자동화 컨테이너 터미널에서 AGV 운영시스템에 대한 주요 모듈의 설계안을 제시하였고 Stahlbock 등(2008)은 컨테이너 터미널과 관련된 최근의 주요 운영 규칙을 소개하고 있다. 본 연구는 이들의 연구에서 다룬 운영 규칙 중에서 ALV의 연계작업과 직접적으로 하역생산성 측면에서 관련되는 ALV 배차, RMGC 배차, 장치위치 결정, 연계작업 지점에서의 이송차량 충돌방지 및 주행 규칙을 제시한다.
  • 실험을 위해 모형에 설정된 장비별 성능은 표 4와 같다. 본 연구는 장비의 기계적 제원의 성능으로 반영하기 곤란한 재취급, 이적 등의 가변적 시간을 고려하여 사용자가 연계작업을 구성하는 주요 요소작업에 대한 소요시간을 입력하도록 구성되었다. 외부트럭은 1분 간격으로 게이트를 통해 진입하며 반입, 반출 그리고 반출입 차량의 비율을 각각 45%, 45%, 10%로 구성하였다.
  • 본 연구의 목적은 ALV가 내부 이송장비로 운영되는 컨테이너 터미널에 대해 선행 연구들이 반영하지 못한 연계작업 및 차량주행의 주요 동적 요소와 ALV의 특성을 고려한 운영 규칙이 반영된 시뮬레이션 모형을 개발하는 것이다. 이를 위해 본 연구는 ALV가 운영될 수 있는 컨테이너 터미널의 환경을 설정하고 ALV의 자가하역 기능과 이송차량간의 간섭 및 작업수행과정의 동적 요인이 반영될 수 있도록 대상 하역시스템을 분석하였다.
  • 본 절에서는 개발 모형을 이용하여 ALV를 채택한 컨테이너 터미널의 특성 파악과 모형의 검증을 위해 수행된 실험결과를 정리하였다.
  • 본 절은 장비별 하역과정 분석에서 파악된 의사결정 요소에 대해 본 연구에서 적용한 운영 규칙을 소개한다. 지금까지 ALV를 대상으로 적용되는 운영 규칙에 관한 연구는 매우 미비하였다.
  • 작업 대상의 생성은 ALV가 처리해야 할 본선작업의 내용을 내부 데이터로 작성시키는 것을 의미한다. 앞서 언급하였듯이 본 연구는 컨테이너 그룹별 동일 공간 장치의 특성을 반영하기 위한 장치위치 규칙을 제시하였다. 입력 과정에서 이의 비율을 선석, 블록 집중도로 표현하였다.

가설 설정

  • 그러나 이 연구들의 시뮬레이션 모형도 이송차량의 운행에서 발생되는 동적인 장애요인과 연계작업의 제약조건을 상세히 반영하지 못하였다. ALV(실제는 무인 셔틀 캐리어)의 배차 알고리즘을 다룬 Nguyen 등(2007)의 연구도 활용된 시뮬레이션 모형에서 주행 경로상의 차량 혼잡과 연계작업간의 작업순서를 고려하지 않는 것으로 가정하였다.
  • 그러나 이송차량이 작업 주행차선에서 타 이송장비나 지면에 놓인 컨테이너에 의해 대기가 발생하는 경우에는 그림 7의 “A”와 같이 작업 주행차선과 추월 주행차선의 사이의 가상 지점에 대기하는 것으로 가정하였다.
  • 본 연구는 ALV가 주요 내부 이송장비이고 장치장 하역작업은 RMGC가 담당하는 수평형 컨테이너 터미널을 시뮬레이션 모형의 대상으로 선정하였다. 장치장 블록은 그림 1과 같이 안벽과 수평하게 RMGC가 주행하는 형태로 배치되며 블록의 길이는 이송장비의 효율적 동선을 고려하여 선석 길이와 동일한 것으로 가정하였다. 그리고 해측과 가까운 블록들(예를 들면 그림 1의 1A, 2A, 3A, 4A 등)은 수출 및 환적 컨테이너를 처리하고 게이트에 가까운 블록들(예를 들면 그림 1의 1E, 2E 등)은 수입 컨테이너를 장치하는 영역으로 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ALV 시스템이 도입된 컨테이너 터미널의 생산성을 평가하는 것이 매우 어려운 이유는 무엇인가? 그러나 ALV와 다른 하역장비의 연계에 대한 구체적인 분석을 수행한 후 동적 요소들을 반영한 연구는 미흡하다. ALV의 수행도는 동적 환경하의 자가하역 작업, 차량간 방해, 가용한 작업 공간의 점유에 크게 좌우된다. 그러므로 ALV 시스템이 도입된 컨테이너 터미널의 생산성을 평가하는 것은 매우 어렵다.
컨테이너 터미널의 장비는 무엇으로 구분되는가? 컨테이너 터미널의 장비는 하역장비와 이송장비로 구분된다. 하역장비로는 선박의 컨테이너를 양적하하는 C/C (Container Crane)와 장치장에서 컨테이너 하역하는 RMGC (Rail Mounted Gantry Crane)와 같은 야드 크레인(Yard Crane)이 있다.
ALV 도입 시 예상되는 기대 효과는 무엇인가? 대표적 연구 분야로 고효율 안벽하역장비, 고단적 적재시스템과 이송시스템인 ALV(Automated Lifting Vehicle)를 들 수 있다. 특히, 자가하역 기능을 가진 ALV는 하역장비와 이송장비의 연계작업에서 발생되는 대기시간을 단축시킬수 있을 것으로 예상된다.
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