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포병화력 생존성지원을 위한 진지구축경로문제 연구
Study on Vehicle Routing Problem of Artillery Position Construction for Survivability Support 원문보기

대한산업공학회지 = Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, v.37 no.3, 2011년, pp.171 - 179  

문정현 (국방대학교 운영분석학과) ,  이상헌 (국방대학교 운영분석학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we deal with the vehicle routing problem that could establish operational plan of military engineer for survivability support of artillery position construction. We propose VRPTW(vehicle routing problem with time-window) model of special form that considered service level to reflect t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 연구에서 제안된 mPSO 알고리즘의 효율성은 입증되었으나, 기존 PSO 문제들과의 상이함으로 인하여 발생하는 비교 분석은 실시하지 않았다. 그러나 PSO에서 사용하는 다양한 파라메타를 가변적으로 적용하면서 효과적으로 설정하는 기본적인 실험을 통해 PSO의 파라메타 특성을 살펴볼 수 있는 기회였다. 향후에도 다양한 최적화분야에서 PSO를 적용하고 응용하여 PSO를 더욱 효과적으로 적용하는 방법론 등에 대한 추가 연구가 활성화 되어야 할 것이다.
  • 제한된 시간 내에 진지구축 소요를 충족하기 위해 지원능력이 초과되는 현상이 발생하여 원활한 생존지원 임무수행에 현실적으로 제한되고 있어 작전계획 수립간 최대효과를 달성하기 위한 판단이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구는 효과적인 포병화력 생존성지원을 위해 제한된 시간 및 지원능력 범위 내에서 최대한의 포병진지 구축 및 진지의 방호강도 달성을 위해 특수한 형태의 차량경로문제로 접근한다.
  • 본 논문에서는 전시 포병화력 진지구축을 위한 경로문제를 서비스 수준을 고려한 시간제약이 있는 차량 경로문제의 모형으로 정의하여 해법을 연구하였다. 또한, 기존의 대부분 연구들은 차량의 용량제약 하에서 비용을 최소화하는 문제를 주로 다루어 왔으나, 본 연구에서는 전시 군사작전의 특성을 반영하여 서비스를 실시함에 있어 시간제약의 특수한 형태를 적용하여 총 서비스 수준을 최대화하는 문제로 취급하였다.
  • 본 연구에서 구성하고자 하는 문제는 전시 진지구축 개념을 적용한 차량경로문제로 전시 특수성을 반영한 개념을 일반적인 서비스 기반 차량 경로문제로 재 정의하고자 한다. 차고지(depot)는 진지 구축을 지원하기 위해 장비반을 편성하고 있는 공병부대 위치로 서비스 기반 경로문제에서 서비스 센터로 정의된다.

가설 설정

  • 예를 들어 초기 경로가 <Figure 2>와 같이 1번 차량은 ‘depot-4-3-1-2-depot’, 2번 차량은 ‘depot-5-6-7-8-depot’의 두 개의 경로로 표현된다고 가정한다. 네트워크 상의 모든 호(arc)는 undirected 즉, symmetric 형태로 가정함으로 노드 4에서 노드 3으로 경로가 형성되듯이 노드 3에서 노드 4로도 경로가 형성된다는 것을 가정하였다.
  • 모형은 군사보안의 제한사항으로 유사한 형태의 모형을 임의 생성하여 구성한다. 포병부대는 작전지역 편성을 포대 단위로 통합 (package)하여 편성하는 개념으로 가정하여 1개 공병대대가 평균 60개소의 통합된 진지를 구축한다. 이때 공병대대급에서 보유하고 있는 편제장비를 고려하면 통상 4~6개 팀을 구성할 수 있고, 전시 동원된 민수용 장비를 포함하면 10~12개 팀을 구성할 수 있으므로 기본 편제장비 5개 팀과 동원장비를 포함한 11개 팀으로 구분하여 적용하여 비교한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화력분야에서 중요한 것은? 이러한 위협에 따라 성공적인 전투를 위해서는 화력, 기동 그리고 방호 사이에서 균형을 적절하게 유지하는 것이 관건이다(야전교범 34-1, 2008). 특히, 화력분야는 원거리에서 적의 지휘 및 타격수단 등을 집중적으로 제압하여 아 전투부대의 기동여건을 보장하는 것이 승리에 이르는 초석이라 할 수 있다. 즉, 화력전에서의 승패가 전장의 결과를 좌우한다고 할 수 있다.
미래전쟁은 어떻게 요약될 수 있는가? 첨단 과학기술과 정보통신기술, 정밀타격 기술 등의 군사과학 기술 발달로 인하여 미래전쟁은 다차원, 정밀작전, 비선형 분산작전, 동시 및 통합작전 등으로 요약될 수 있다. 북한은 포병, 공군, 장거리 유도무기 등을 이용한 대량 화력전과 특수작 전부대의 비정규전 등 동시성과 통합성을 유지하여 동시전투로 기습공격을 실시할 것으로 예상된다.
차량경로문제의 모형을 구성하는 데 필요한 가정 사항은 무엇인가? ·전체 네트워크 상에 다수 고객(node)과 1개의 서비스 센터(depot)가 존재하고, 그 위치는 사전에 결정되어 알고 있다. ·서비스 센터에는 서비스 제공능력이 상이한 차량을 보유 하고 있다. ·차량의 운행속도는 전 차종 동일하고, 이동시간은 유클리드 내적을 통해 계산한 값을 사용한다. ·차량은 서비스만 제공하여 적재 용량에 대한 제약은 없다. ·모든 차량의 출발 및 복귀는 depot에서만 이루어진다. ·차량의 고객 방문은 1회까지만 허용한다. ·한 고객의 서비스는 한 대의 차량에 의해서만 충족되어 진다. ·모든 고객의 서비스 소요는 확정적이며 알려져 있어 각고객에 대한 차량별 서비스 소요시간 및 고객의 서비스 완료 요구시간(deadline)을 알고 있다. ·고객에 대한 서비스가 100% 완료되면 서비스 수준은 5, 71~99% 완료되면 서비스 수준은 4, 65~70% 완료되면 서비스 수준은 3, 41~64% 완료되면 서비스 수준은 2, 3 5~40% 완료되면 서비스 수준을 1로 판단하고, 35% 미만은 서비스 수준을 0으로 설정한다.
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참고문헌 (14)

  1. Ai, T., Kachitvichyanukul, V. (2008), Particle Swarm Optimization and Two Solution Representations for Solving the Capacitaed Vehicle Routing Problem, Computers and Industrial Engineering, 56, 380-387. 

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  7. Kennedy, J. and Eberhart, R. (1995), Particle Swarm Optimization, Proceeding of IEEE International Conference on Neural Networks, 1942-1948. 

  8. Kennedy, J. and Eberhart, R. (2001), Swarm Intelligence, Morgan Kaufman Publishers, San Francisco. 

  9. Miller, C. E., Tucker, A. W., and Zemlin, R. A. (1960), Integer Programming Formulation of Traveling Salesman Problems, Journal of Association for Computing Machinery, 7, 326-329. 

  10. Lee, S. H. and Hwang, S. H. (2009), Heterogeneous Fleet Vehicle Routing Problem with Customer Restriction using Particle Swarm Optimization, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 35, 1-10. 

  11. Pang, W., Wang, K., Zhou, C., and Dong, L. (2004), Fuzzy Discrete Particle Swarm Optimization for Solving Traveling Salesman Problem, Proceedings of the Fourth International Conference on Computer and Information Technology(CIT'04), 796-800. 

  12. Shelokar, P. S. (2007), Particle Swarm and Ant Colony Algorithms Hybridized for Improved Continuous Optimization, Applied Mathematics and Computation, 188, 129-142. 

  13. Simon French (1982), Sequencing and Scheduling : an Introduction to the Mathematics of the Job-Shop, Ellis Horwood Limited, 34-47. 

  14. Yan Jiang et al. (2007), An Improved Particle Swarm Optimization Algorithm, Applied Mathematics and Computation, 193, 231-239. 

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