본 연구에서는 수직블록배치형태를 가지는 자동화 컨테이너 터미널을 대상으로 안벽과 야드의 연계작업을 수행하는 이송장비에 대한 시뮬레이션 모델을 수립하였다. 일반적으로 컨테이너 터미널은 안벽장비의 생산성으로 효율성이 평가되며, 안벽장비의 생산성을 최대화하기 위해서는 이송장비와 야드장비의 원활한 지원이 이루어져야 한다. 이중 이송장비는 직접적으로 연계작업을 수행하므로 안벽장비의 생산성에 많은 영향을 미치며, 안벽장비의 성능을 최대화 할 수 있는 이송장비의 작업생산성이 요구된다. 이송장비의 작업생산성은 장비 자체의 성능 외에 가변적인 작업 상황에 따라 작업생산성이 달라지게 되는데, 본 연구에서는 이송장비의 작업생산성을 효율적으로 평가할 수 있는 시뮬레이션 모델을 수립하고, 수립된 모델을 통해 가상환경에서 시뮬레이션을 수행하여 이송장비의 작업생산성과 적정 소요대수를 산출해 보았다.
본 연구에서는 수직블록배치형태를 가지는 자동화 컨테이너 터미널을 대상으로 안벽과 야드의 연계작업을 수행하는 이송장비에 대한 시뮬레이션 모델을 수립하였다. 일반적으로 컨테이너 터미널은 안벽장비의 생산성으로 효율성이 평가되며, 안벽장비의 생산성을 최대화하기 위해서는 이송장비와 야드장비의 원활한 지원이 이루어져야 한다. 이중 이송장비는 직접적으로 연계작업을 수행하므로 안벽장비의 생산성에 많은 영향을 미치며, 안벽장비의 성능을 최대화 할 수 있는 이송장비의 작업생산성이 요구된다. 이송장비의 작업생산성은 장비 자체의 성능 외에 가변적인 작업 상황에 따라 작업생산성이 달라지게 되는데, 본 연구에서는 이송장비의 작업생산성을 효율적으로 평가할 수 있는 시뮬레이션 모델을 수립하고, 수립된 모델을 통해 가상환경에서 시뮬레이션을 수행하여 이송장비의 작업생산성과 적정 소요대수를 산출해 보았다.
In this paper, we established a simulation model for transport vehicle that carries the container transportation between apron and yard block on automated container terminal with a perpendicular yard layout. Usually, the efficiency of container terminal is evaluated by productivity of container cran...
In this paper, we established a simulation model for transport vehicle that carries the container transportation between apron and yard block on automated container terminal with a perpendicular yard layout. Usually, the efficiency of container terminal is evaluated by productivity of container cranes at apron, and though there are enough support of transport vehicles and yard cranes, can improve the productivity of container cranes. Especially, transport vehicle is very important factor in productivity of container cranes and has variable work productivity according to loading and unloading situation of container cranes. Therefore, a method that can estimate work productivity of transport vehicle efficiently is required. We analyzed work productivity of transport vehicle using simulation model that has state transition of transport vehicle. We performed various simulation experiment and analyzed work productivity of transport vehicle and calculated the required number of transport vehicle by container crane additionally.
In this paper, we established a simulation model for transport vehicle that carries the container transportation between apron and yard block on automated container terminal with a perpendicular yard layout. Usually, the efficiency of container terminal is evaluated by productivity of container cranes at apron, and though there are enough support of transport vehicles and yard cranes, can improve the productivity of container cranes. Especially, transport vehicle is very important factor in productivity of container cranes and has variable work productivity according to loading and unloading situation of container cranes. Therefore, a method that can estimate work productivity of transport vehicle efficiently is required. We analyzed work productivity of transport vehicle using simulation model that has state transition of transport vehicle. We performed various simulation experiment and analyzed work productivity of transport vehicle and calculated the required number of transport vehicle by container crane additionally.
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문제 정의
본 연구에서는 안벽과 장치블록간의 컨테이너 이송을 담당하는 이송장비에 대해서 작업생산성을 효과적으로 분석할 수 있는 이송장비의 시뮬레이션 모델을 수립하도록 한다..
본 연구에서는 이송작비의 작업특성을 분석하기 위해 작업 과정에서 나타나는 이송장비의 상태를 정의하고 상태 전이 과정을 통하여 작업흐름을 분석할 수 있는 시뮬레이션 모델을 설계하였다. AGV는 양적하 작업과정에서 총 13개의 상태로 정의되며, 작업이 없는 유휴상태는 작업능력 분석에 영향이 없으므로 설게대상에서 제외되었匸" 본 상태정의는 AGV의 2가지 운행방식인 Close loop와 Cross lane에 동시에 적용이 가능하다.
본 연구에서는 이송장비의 작업능력을 효과적으로 분석하기 위하여 제시된 시뮬레이션 모델을 기준으로 전용 시뮬레이션 분석프로그램을 개발하였다. 개발언어로는 Visual Basic 6.
제안 방법
개발하였다. 개발언어로는 Visual Basic 6.0이 사용되었으며, C/C, ATC, AGV 장비를 각 개체로 설계하여 상호 연동가능한 양적하 작업 프로세스를 가지도록 하였다. 본 프로그램은 1초 단위의 정밀도로 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 설계되었으며, 2D 애니메이션 기능도 구현되어 있어 검증의 용이성도 부가하였다.
그러나, 이동상태를 제외한 나머지 상태의 값들은 연계 작업을 수행하는 C/C와 ATC의 작업능력에 따라 유동적인 값을 가지므로 본 연구에서는 연계장비인 C/C와 ATC에 대해 AGV와 연계작업에 요구되는 최소한의 시뮬레이션 모델을 추가로 설계하였으며, 그 내용은 다음과 같다.
또한, 제시된 모델을 토대로 분석도구를 개발하였으며 시뮬레이션 분석을 통하여 AGV의 작업능력을 산정하였다. 시뮬레이션 결과에서 C/C생산성 측면에서는 Close loop 방식에 비해 Cross lane 방식이 최고 8.
. 모델 수립에서는 이송장비를 하나의 개체로 정의하고 작업과정에서 발생되는 작업상황을 개체의 속성으로 구분하여 작업진행 과정에서 변화되는 개체의 상태값을 기준으로 이송장비의 작업 생산성을 분석하여 보았다.
0이 사용되었으며, C/C, ATC, AGV 장비를 각 개체로 설계하여 상호 연동가능한 양적하 작업 프로세스를 가지도록 하였다. 본 프로그램은 1초 단위의 정밀도로 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 설계되었으며, 2D 애니메이션 기능도 구현되어 있어 검증의 용이성도 부가하였다.
시뮬레이션 수행은 1개 선석을 기준으로 C/C 3~6대, C/C 당 AGV운행대수 3~7대, ATC의 경우 블록당 1대로 하여 양적하 작업을 전담하도록 설정하였다. 양적하 작업과 관련한 블록 작업 할당은 6개 블록에 임의적으로 할당하는 방법과 특정 블록을 선별하여 할당하는 2가지 방법이 있을 수 있으나, 후자의 경우는 장치장 하역능력을 떨어지게 하여 효과적인 분석이 되지 않으므로, 본 연구에서는 6개 블록에 임의적으로 할당하는 방법을 사용하였다.
작업을 전담하도록 설정하였다. 양적하 작업과 관련한 블록 작업 할당은 6개 블록에 임의적으로 할당하는 방법과 특정 블록을 선별하여 할당하는 2가지 방법이 있을 수 있으나, 후자의 경우는 장치장 하역능력을 떨어지게 하여 효과적인 분석이 되지 않으므로, 본 연구에서는 6개 블록에 임의적으로 할당하는 방법을 사용하였다. 블록내 작업베이의 경우는 TP 지점에서 블록 길이의 1/3이내의 위치에 있는 베이를 ATC 작업 대상베이로 하여 시뮬레이션을 수행하였다.
이상의 시뮬레이션 분석에서는 자동화 컨테이너 터미널의 이송장비인 AGV에 대하여 작업능력을 산정할 수 있는 시뮬레이션 모델과 이를 적절히 평가할 수 있는 평가모델을 제시하였다. 또한, 제시된 모델을 토대로 분석도구를 개발하였으며 시뮬레이션 분석을 통하여 AGV의 작업능력을 산정하였다.
대상 데이터
양적하 작업과 관련한 블록 작업 할당은 6개 블록에 임의적으로 할당하는 방법과 특정 블록을 선별하여 할당하는 2가지 방법이 있을 수 있으나, 후자의 경우는 장치장 하역능력을 떨어지게 하여 효과적인 분석이 되지 않으므로, 본 연구에서는 6개 블록에 임의적으로 할당하는 방법을 사용하였다. 블록내 작업베이의 경우는 TP 지점에서 블록 길이의 1/3이내의 위치에 있는 베이를 ATC 작업 대상베이로 하여 시뮬레이션을 수행하였다.
이론/모형
Ecq, , aqrjt <?, , Qe}들은 시뮬레이션 수행에서 얻어지는 값들이며, {N, M}은 시뮬레이션의 입력값으로 총 NxA/번의 시뮬레이션을 수행하여 N대의 C/C 운영시에 AGV의 작업능력과 적정운행대수를 산정할 수 있다. 평가 가중치 也, 는 터미널 운영상황에 따라 평가항목에 대해 우선순위를 고려할 필요가 있을 경우에 사용할 수 있으며, Big-M 기법을 사용하여 특정 평가항목에 절대적인 우선권을 부여할 수 있도록 하였다.
성능/효과
87%(C/C 3대) 향상효과가 더 있는 것으로 나타났으며, AGV 투입대수가 많아질수록 그 효과는 체감하는 결과를 보였다. AGV의 자체성능에 있어서는 Cross lane 운행방식이 Close loop 운행방식에 비해 평균적으로 3439%의 이송거리 절감효과가 있음을 알 수 있었다.
AGV의 작업능력은 C/C의 안벽대기시간과 AGV의 안벽 대기 시간, AGV의 안벽대기 평균대수, 투입대수에 각각 평가가중치를 적용한 함수로 표현하였으며, AGV의 작업능력을 떨어뜨리는 벌점(Penalty) F 값이 가장 작을수록 작업능력이 뛰어나다고 할 수 있다. 또한, AGV 운행대수가 최소가 될 때 최적의 AGV 운영방안이라고 볼 수 있다.
나타났다. 또한, C/C의 생산성 기준으로 볼 때 AGV 운행 대수 절감효과가 있는 것으로 분석되었다.
또한, Fig 8에서와 같이, AGV의 2가지 운행방식은 C/C 생산성에 있어 상당한 차이가 발생하지만, C/C 및 AGV 운행 대수가 증가할수록 C/C 생산성의 차이도 줄어드는 현상을 나타내고 있다.
본 연구의 결과를 토대로 할 때 AGV의 최적운영방안은 AGV 장비성능 및 운행대수에 따른 작업능력이라는 측면보다는 안벽의 C/C와 야드의 ATC간의 연계 작업상황에 요구되는 적절한 이송능력을 가지는 것이 효율적이라고 판단되며, 본연구에서 제시된 이송장비 시뮬레이션 모델은 수평배치의 YT 뿐만 아니라 자가 하역 기능을 갖춘 SC(Shuttle Carrier)나 ALV(Automated Lift Vehicle)와 같은 이송장비에 대해서 도농 일하게 적용할 수 있다.
또한, 제시된 모델을 토대로 분석도구를 개발하였으며 시뮬레이션 분석을 통하여 AGV의 작업능력을 산정하였다. 시뮬레이션 결과에서 C/C생산성 측면에서는 Close loop 방식에 비해 Cross lane 방식이 최고 8.87%(C/C 3대) 향상효과가 더 있는 것으로 나타났으며, AGV 투입대수가 많아질수록 그 효과는 체감하는 결과를 보였다. AGV의 자체성능에 있어서는 Cross lane 운행방식이 Close loop 운행방식에 비해 평균적으로 3439%의 이송거리 절감효과가 있음을 알 수 있었다.
한편, 시뮬레이션 수행에서 ATC의 작업생산성은 시간당 24.82개로 측정되었으며, Fig. 9, 10에서 AGV의 2가지 운영방식에 대해 C/C 대수의 증가에 따른 생산성 향상의 둔화 현상을 보여주고 있다.
후속연구
차후 연구과제로는 기존의 C/C당 AGV의 조별작업에서 전환하여, pooling 방식을 적용한 AGV의 작업능력을 평가하는 것이 요구되며 이송장비의 작업을 pooling 방식으로 전환할 경우에 동일한 대수를 투입하더라도 C/C 생산성 및 AGV의 작업능력은 더 향상될 것으로 기대된다.
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