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클러스터링 기반의 최적 차량 운행 계획 수립을 위한 비교연구
Comparative Analysis for Clustering Based Optimal Vehicle Routes Planning 원문보기

The journal of Bigdata = 한국빅데이터학회지, v.5 no.1, 2020년, pp.155 - 180  

김재원 (CJ대한통운) ,  신광섭 (인천대학교)

초록
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화물의 수배송을 위한 차량의 배차 및 최적 경로 설계는 물류 서비스의 효율성 향상을 위한 가장 핵심적인 역할을 담당한다. 이 문제는 차량의 대수, 차량별 적재 용량, 차량의 총 이동거리와 같이 다양한 비용 요소를 동시에 고려해야 하기 때문이다. 최근 비용 최소화 및 운영 효율성 향상을 위해 TMS를 도입하는 사례가 증가하고 있으나, 현장에서 필요한 모든 요소를 고려하지 못한다는 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위해 현장 전문가가 TMS의 결과를 경험과 직관에 기반하여 수정하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 지금까지 총 비용의 최소화에 집중하고 있는 기존 연구들과 달리 서비스에 투입되는 자원 활용의 효율성과 형평성을 동시에 높일 수 있는 방법을 제안한다. 이를 위해 Cluster-First Route-Second (CFRS)기법을 활용한다. 고객의 위치를 기준으로 네 가지 클러스터링 알고리즘(K-Means, K-Medoids, DBSCAN, Model-based)과 Fisher & Jaikumar 알고리즘을 적용하여 고객들을 군집화하였다. 이 후, 군집별 최적의 차량 경로 계획을 수립하였다. 수치 실험을 통해 본 연구에서 제안하는 CFRS 기법을 적용한 방안이 상대적으로 차량의 전체 이동거리와 평균 이동거리 및 이동시간이 더 절감될 수 있다는 사실을 확인하였다. 또한, 차량별 방문하는 고객의 수에 대한 편차가 더 낮다는 사실로부터 기본적인 차량 경로 배정 유형에 비해 본 연구에서 제안하는 방안이 상대적으로 형평성 있게 업무가 할당되었음을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It takes the most important role the problem of assigining vehicles and desigining optimal routes for each vehicle in order to enhance the logistics service level. While solving the problem, various cost factors such as number of vehicles, the capacity of vehicles, total travelling distance, should ...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
VRP 알고리즘은 어느 시스템에 탑재되는가? 이러한 VRP 알고리즘은 Transportation Management system (TMS)에 탑재된다(Ko & Evans, 2007; Karadimas, et al., 2008).
TMS의 운영 목적은? , 2008). TMS는 전체 시스템의 효율성 극대화 및 비용 최소화를 목적으로 운영되는데, 이를 위해 투입 차량 대수, 총 운행 및 시간으로 구성되는 비용함수를 최소화하기 위한 방안을 수립한다. 그러나 앞의 비용 항목 외에도 실제 현장에서는 정량적으로 측정하기 어려운 항목이 존재하여 수리 모형으로 인해 도출된 최적해가 반드시 실제 현장에 적용될 수 있다고 보장할 수는 없다.
Cluster-First Route-Second 접근법이란 어떤 방법인가? 이를 위해 본 연구에서는 전통적인 VRP 를 해결하기 위한 방법 중 Cluster-First Route-Second (CFRS) 접근법을 활용한다. CFRS는 배송기사가 방문해야 할 위치를 다수의 군집으로 나눈 다음 군집 내에서의 최적의 배송 경로를 설계하는 방법이다. CFRS는 단순히 배송 거리 혹은 시간을 기준으로 개별 차량의 이동경로를 설정하는 기존의 방법과는 달리 방문지 사이의 특성을 고려하여 군집을 구성하게 되면 앞서 언급한 배송차량 혹은 기사들 사이의 불균형을 사전에 방지할 수 있다.
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