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자동화 컨테이너 터미널의 복수 규칙 기반 AGV 배차전략 최적화
Optimizing dispatching strategy based on multicriteria heuristics for AGVs in automated container terminal 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.35 no.6, 2011년, pp.501 - 507  

김정민 (부산대학교 대학원) ,  최이 (부산대학교 대학원) ,  박태진 (부산대학교 대학원) ,  류광렬 (부산대학교 컴퓨터공학과)

초록
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본 논문은 컨테이너 운송을 위한 AGV(Automated Guided Vehicle) 배차 전략을 대상으로 한다. AGV 배차 문제는 안벽 크레인의 대기 시간과 AGV의 주행 거리를 최소화하도록 AGV에 작업을 할당하는 것이 목표이다. 터미널 환경의 동적인 특성으로 인해 계획 결과의 정확한 예측이 어렵고 수정이 빈번하기 때문에 실무에서는 의사결정 시간이 짧은 단순 규칙 기반 배차가 많이 쓰인다. 그러나 단순 규칙 기반 배차는 근시안적 특성으로 인해 배차의 다양한 성능 지표를 만족시키지 못하는 한계가 있으며 이를 극복하기 위해 본 논문에서는 복수 규칙 기반의 배차 전략을 제안한다. 복수 휴리스틱 기반 배차 전략은 여러 규칙의 가중합으로 구성되며 규칙 사이의 가중치를 최적화하기 위해 다목적 진화 알고리즘을 적용하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 제안 방안이 기존 단일 규칙 기반 배차에 비해 더 좋은 성능을 보임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper focuses on dispatching strategy for AGVs(Automated Guided Vehicle). The goal of AGV dispatching is assigning AGVs to requested job to minimizing the delay of QCs and the travel distance of AGVs. Due to the high dynamic nature of container terminal environment, the effect of dispatching is...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이 값을 QC가 지금까지 처리한 작업 의 수 JP로 나누면 QC의 평균 대기시간이 된다. QC의 평균 대기시간이 길다는 것은 그만큼 컨테이너가 제때 도착하지 않았다는 의미이므로 대기시간이 긴 QC에 더 많은 작업을 할당하여 QC가 기다리는 시간을 줄이는 것을 목적으로 한다.
  • 부하 주행 거리가 길수록 목적지 크레인은 더 많은 시간을 기다려야 하므로 작업 처리 지연이 심해질 가능성이 있다. 따라서 해당 크레인에 더 많은 작업을 할당하여 크레인의 대기 시간을 줄이는 것을 목적으로 한다.
  • 2절에서 서술한 바와 같이 18개의 실수로 구성되어 있다. 목적 함수는 QC 평균 대기시간과 AGV 주행거리 최소화를 목적으로 하였다. QC 평균 대기시간은 식 (8)와 같이 정의한다.
  • 본 논문에서는 수직 자동화 컨테이너 터미널에 대해서 다루고 있다. 수직 자동화 컨테이너 터미널은 Fig.
  • 본 논문에서는 이러한 단일 규칙 기반 배차전략의 한계를 극복하기 위해 자동화 컨테이너 터미널에 적용 가능한 복수 규칙 기반의 배차전략을 제안한다. 배차전략 방안은 여러 개의 단일 규칙을 가중합 형태로 취합하여 후보 작업의 적합성을 평가한다.
  • 본 논문에서는 자동화 컨테이너 터미널에서 AGV 배차 문제를 수행할 때 많이 사용되는 단일 규칙 기반 배차전략이 다양한 상황에서 안정적인 성능을 보이지 못하며, 배차의 다양한 성능 지표를 고루 만족시키지 못하는 한계를 극복하기 위해 복수 규칙 기반의 배차전략을 제안하였다. 배차전략은 차량 발주 방식 기반으로 여러 배차 규칙의 가중합을 취하여 작업의 선택 기준으로 삼았다.

가설 설정

  • 첫 번째 상황은 장치장 블록별 작업 부하가 균일한 상황으로 일반 적으로 가장 흔히 볼 수 있는 상황이다. 두 번째 상황은 특정 장치장 블록에 작업이 몰리는 상황을 가정하였고, 마지막으로 작업별 차량 이동거리가 불균일하여 차량 혼잡이 발생하기 쉬운 상황을 가정하였다. 이러한 3가지 상황에 더불어 작업에 투입되는 AGV의 수가 부족한 상황(6 대)에서 충분한 상황(15 대)을 가정하였다.
  • 두 번째 상황은 특정 장치장 블록에 작업이 몰리는 상황을 가정하였고, 마지막으로 작업별 차량 이동거리가 불균일하여 차량 혼잡이 발생하기 쉬운 상황을 가정하였다. 이러한 3가지 상황에 더불어 작업에 투입되는 AGV의 수가 부족한 상황(6 대)에서 충분한 상황(15 대)을 가정하였다. 가정한 각 상황별로 상황에 최적화된 복합 규칙 배차전략을 탐색하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
AGV의 역할은? 네덜란드, 독일, 일본과 같은 항만 선진국에서는 늘어나는 물류 수요를 효율적으로 처리하고, 운영비용을 줄이기 위해 터미널 장비를 자동화하려는 노력을 기울이고 있다. AGV(Automated Guided Vehicle)는 이러한 자동화 장비의 일종으로 컨테이너선에서 컨테이너를 싣거나 내리는 QC(Quay Crane)와 터미널 내 컨테이너 임시 저장하는 장치장 사이를 이동하면서 컨테이너를 전달하는 역할을 한다.
AGV 배차 문제의 목표는? 본 논문은 컨테이너 운송을 위한 AGV(Automated Guided Vehicle) 배차 전략을 대상으로 한다. AGV 배차 문제는 안벽 크레인의 대기 시간과 AGV의 주행 거리를 최소화하도록 AGV에 작업을 할당하는 것이 목표이다. 터미널 환경의 동적인 특성으로 인해 계획 결과의 정확한 예측이 어렵고 수정이 빈번하기 때문에 실무에서는 의사결정 시간이 짧은 단순 규칙 기반 배차가 많이 쓰인다.
AGV가 수행하는 작업의 흐름은? 각 작업의 작업 흐름은 다음과 같다. 먼저 양하 작업은 AGV가 수입 컨테이너를 받기 위해서 에이프런상의 대기 영역에서 기다리다가 목적지 안벽에 TP가 확보되면 안벽으로 이동하여 컨테이너를 받을 준비를 한다. AGV가 안벽으로 도착한 것을 확인하면 QC는 선박에서 컨테이너를 가져와 AGV에 컨테이너를 전달한다. 컨테이너를 받은 AGV는 컨테이너를 적재할 블록이 결정되면 해당 블록에 TP가 비었는지를 확인하고 TP가 확보되면 에이프런을 거쳐 목표 블록으로 이동한다. 블록에 도착한 AGV는 ASC가 도착하기를 기다리고 ASC가 도착하면 ASC가 컨테이너를 집어 장치장에 적재함으로써 작업이 끝난다. 적하 작업은 AGV 가 수출 컨테이너를 받기 위해서 목표 블록에 TP가 할당되기를 기다리다가 작업 공간이 할당되면 블록으로 이동하여 ASC가 도착하기를 기다린다. ASC가 도착하면 컨테이너를 넘겨받고 에이프런상의 대기 지점으로 이동한다. 대기 지점에서 목적지 안벽의 TP가 비는 것을 기다렸다가 TP가 확보되면 목적지 안벽으로 이동하여 QC의 도착을 기다린다. QC가 도착하면 QC가 AGV에게서 컨테이너를 집어서 선박에 적재함으로써 적하 작업이 끝난다.
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참고문헌 (3)

  1. Bish, E. K.(1999), "Theoretical Analysis and Practical Algorithm for Operational Problems in Container Terminals," Ph.D. Thesis Northwestern University. 

  2. Deb, K., Pratap, A., Agarwal, S., and Meyarivan, T. (2002). "A Fast Elitist Multi-objective Genetic Algorithm: NSGA-II", IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol. 6, pp. 182-197. 

  3. Naso, D., Turchiano, B.(2005), "Multicriteria meta-heuristics for AGV dispatching control based on computational intelligence," IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics-Part B : Cybermetics, Vol. 35, No. 2, pp. 208-226. 

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