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문제 정의
- 본 연구의 가정이 한 대의 크레인이 작업을 수행하는 상황이므로 크레인 두 대의 간섭 등 복잡한 상황은 시뮬레이션하지 않았다. 또한, 본 연구의 목표는 재정돈 수행 후 블록에서의 적하 시 컨테이너 처리 시간을 최소화하는 것이므로, 이송 차량의 시뮬레이션까지 필요한 안벽 크레인의 효율을 직접 측정하지는 않았다.
- 또한, 유전알고리즘을 이용한 방안은 적하 작업 소요 시간을 컨테이너 선택기준으로 하고, 휴리스틱 방안은 주어진 적하 계획에 따라 작업할 때의 예상 적하 지연 정도를 선택기준으로 함으로 인해, 두 방안 간의 비교 결과가 객관적이지 못했다. 본 논문에서 선택기준을 유전알고리즘의 기준으로 통일하여 실험함으로써 비교 결과의 객관성을 확보하도록 한다. 이후 3장에서는 휴리스틱 방안과 유전알고리즘에 의한 재정돈 컨테이너 선택 방안을 소개하고, 4장에서는 Park et al.
- 최근 장치장 크레인의 작업 효율을 향상시키기 위한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 본 논문에서는 특히 재정돈 방법을 통해 적하 시 장치장 크레인의 효율을 향상시키는 방안을 제안한다. 재정돈이란 적하 작업이 시작되기 전 크레인의 유휴시간을 이용하여 컨테이너들을 정리 정돈해 둠으로써 적하 시 장치장 크레인의 작업 효율을 향상시키고자 하는 준비 작업을 말한다.
- 그러나 실제 현장에서는 재정돈 작업을 위한 시간이 충분히 확보되지 않아 적하 대상 컨테이너들 중 일부에 대해서만 정리 작업을 하는 경우가 많다. 본 논문은 기존에 제안된 재정돈 대상 컨테이너 선택방안들을 현실적인 환경에서 실험하여 그 성능을 엄격하게 비교하고자 한다. 제한된 시간 내에 재정돈을 하면서 높은 효율을 얻기 위해서는 적하 작업의 지연을 많이 일으키는 컨테이너를 선택하여 재정돈 하는 것이 유리하다.
- 장치장 크레인의 경우 이동 소요시간에는 거의 불확실성이 없으나 컨테이너를 집거나 놓는 작업은 컨테이너 장치 상태에 따라 그 소요시간에 상당한 불확실성이 존재한다. 본 연구에서는 현장 조사를 바탕으로 크레인의 컨테이너를 집거나 놓는 동작에 표준 정규분포에 기반을 둔 불확실성이 발생하도록 하였다.
- (2007)이 제안한 주기적 재계획 방안을 차용하여 주기적으로 컨테이너를 다시 선택하는 방안이 제안되었다. 이 방안은 소정의 주기마다 앞으로 남은 시간 동안 재정돈할 컨테이너들을 다시 선택하고 그렇게 선택된 컨테이너로 계획을 재수립하여 계획과 실제 재정돈 작업과 결과의 차이를 줄이고자 하는 것이다. 당연히, 이미 재정돈된 컨테이너는 다음 계획에서 선택 대상에 포함되지 않는다.
- 재정돈의 목적은 크레인의 유휴시간을 이용하여 적하 작업의 효율을 최대한 향상시킬 수 있도록 미리 준비하는데 있다. 따라서 유휴시간이 제한되어 있다면 적하 시 장치장 크레인의 이동거리가 길거나 재취급이 많이 필요한 컨테이너들을 우선적으로 재정돈 대상으로 선택하되, 이렇게 선택된 컨테이너들에 대한 재정돈 작업이 주어진 유휴시간 내에 완료될 수 있어야 한다.
가설 설정
- 장치장에는 7개의 블록이 있으며 각 블록은 41개의 베이로 이루어져 있고, 각 베이는 10개의 5단 스택으로 구성되어 있다. 각 블록에는 같은 크기의 장치장 크레인 두 대가 설치되어 있지만 해측의 장치장 크레인만 재정돈 작업을 수행한다고 가정하였다. 장치장 크레인은 부산 신항에 건설 중인 자동화 터미널에 도입예정인 장비와 같은 사양을 가지는 것으로 설정하였다.
- 본 논문에서 비교 대상이 되는 재정돈 컨테이너 선택 방안들의 성능을 평가하기 위한 실험 환경은 다음과 같다. 먼저 대상 터미널은 한 선박에 3대의 안벽 크레인이 적하 작업을 수행하는 것으로 가정하였다. 장치장에는 7개의 블록이 있으며 각 블록은 41개의 베이로 이루어져 있고, 각 베이는 10개의 5단 스택으로 구성되어 있다.
- 그런데 이동거리나 재취급 수와는 달리, 선택된 컨테이너들을 모두 재정돈하는데 소요되는 시간은, 컨테이너가 옮겨질 위치를 확정한 다음 실제로 옮기는 작업까지 시뮬레이션 해 보기 전에는 정확히 알 수 없다. 본 논문에서는 재정돈 대상 컨테이너들이 모두 해측 HP에 가까이 위치한 베이로 재정돈된다는 가정 하에 이동 시 평균 소요시간을 적용함으로써 (실험에서는 평균치를 해측 HP로부터 2번째 베이로 설정) 재정돈 소요시간을 대략적으로 추정한다.
- 이 시뮬레이터는 장치장 크레인의 주행, 권상, 권하, 횡행을 가감속을 반영하여 모사할 수 있으며, 이동 거리 및 작업 상황에 따라 작업 수행 시간을 정교하게 계산할 수 있다. 본 연구의 가정이 한 대의 크레인이 작업을 수행하는 상황이므로 크레인 두 대의 간섭 등 복잡한 상황은 시뮬레이션하지 않았다. 또한, 본 연구의 목표는 재정돈 수행 후 블록에서의 적하 시 컨테이너 처리 시간을 최소화하는 것이므로, 이송 차량의 시뮬레이션까지 필요한 안벽 크레인의 효율을 직접 측정하지는 않았다.
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