컨테이너 터미널에서 이적작업은 적하작업과 반출작업을 신속하게 처리하기 위해 장치장에 흩어져 있는 컨테이너들을 재배치하는 것이다. 본 연구는 수직 배치형 장치장 블록 내에서 컨테이너 재배치 작업계획 문제를 다룬다. 재배치 작업계획은 대상 컨테이너, 옮겨질 위치 그리고 재배치 작업 순서를 정하는 것이다. 본 연구는 재배치 작업시간, 반출작업, 적하작업의 가중시간 비용을 최소화하면서 재배치 작업동안 공간 가용성이 만족되도록 장치위치와 작업순서를 함께 결정하는 혼합정수계획모형을 개발하였다.
장치장 재정돈이란 장치장 크레인의 유휴시간을 활용하여 최대의 효율로 적하작업을 할 수 있도록 장치장의 컨테이너들을 미리 재배치하는 작업을 말한다. 본 논문에서는 수직 배치 자동화 컨테이너 터미널의 장치장을 대상으로 블록 내 재정돈 작업 계획을 수립하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 장치장 재정돈 작업 계획을 목표 장치형태 결정 및 크레인 작업 계획의 2단계로 나누어 수립한다. 시뮬레이션 시스템을 이용하여 재정돈을 수행하기 전과 후의 장치장에 대해 적하 작업 효율을 비교한 결과 재정돈 후 안벽 크레인의 대기 시간이 감소하고, 장치장의 재취급 작업 수가 줄어드는 등 적하 작업 효율이 향상되는 것을 확인하였다.
컨테이너 터미널에서 효율적인 적하작업 계획을 자동으로 생성하는 알고리즘을 연구하였다. 실제 터미널에서 계획자들이 적하작업 계획시에 고려하는 제약소건 및 효율적인 계획을 위한 고려사항을 조사하였다. 이를 바탕으로 1단계에서는 개미시스템(ant system)이라는 인공지능기법을 적용하여 제약조건을 만족시키면서 원활한 적하작업이 진행될 수 있도록 컨테이너 크레인과 트랜스퍼 크레인의 이동순서와 위치를 결정하고, 2단계에서는 1단계에서의 결과를 바탕으로 빔탐색법(beam search)을 사용하여 컨테이너 개개의 작업순서를 결정하는 알고리즘을 개발하였다. 또한 개발된 시스템의 성능을 검증하기 위하여 최근의 대형선반에 대한 실제 현장자료를 바탕으로 실험을 수행하였다.
자율운항선박 수용에 따른 화물 컨테이너 도착 및 항만에서의 화물 상태에 대한 데이터 흐름을 제공하여 화물 양·적하 및 선박 입출항 지원 서비스 개발을 통해 자율운항선박과 터미널 간의 화물 양·적하 작업과 입출항 작업에 대한 지원 시스템을 제공함으로서 화물의 물동량과 양·적하 효율 및 선석 운영효율을 최대화하고, 이에 더불어 자율운항선박의 선적정보 교환을 통한 양·적하 작업의 오류가능성과 자동화된 양·적하 지원을 통한 선박의 정박비용을 최소화하여 글로벌 공급 체인의 복잡성을 최소화하고 항만물류비용을 감소시키는데 기여하고자 한다.
이적작업은 하역작업 시간을 단축하고 장치장의 효율을 높이기 위해 최근 중요하게 다루어지는 운영 전략들 중의 하나이다. 자동화 컨테이너 터미널에서 수출 컨테이너 이적작업은 작업영역에 제약을 가진 하역장비를 이용하여 장치장 블록에 산재되어 있는 수출 컨테이너들을 적하작업이 용이한 형태로 재배치하는 것이다. 이 연구는 이적 및 적하작업과 연관된 총비용을 최소화하기 위해 어느 베이의 어떤 컨테이너를 어느 베이로 재배치할 지를 결정하기 위한 이적계획을 정의하고 이를 혼합정수계획법으로 모형화하였다. 또한, 실제 현장에서 사용이 가능한 휴리스틱 알고리즘을 제안하였으며 다양한 시나리오를 구성하여 배치형태 및 비용 가중치 등에 대한 민감도를 분석하였다.
공 컨테이너 장치장의 사양, 취급 장비, 운영방법이 공 컨테이너 적하 시 발생할 수 있는 재취급 기대횟수에 미치는 영향을 연구하였다. 다수 선사의 다양한 유형의 공 컨테이너를 서로 분리된 공간에 저장한다면 저장 공간을 충분히 활용할 수 없고, 저장 공간의 활용도를 높이기 위해 여러 선사의 공 컨테이너를 혼적하여 함께 저장한다면 적하작업 중에 추가로 재취급이 발생할 수 있다. 한 베이에서 적하작업을 위하여 공 컨테이너를 인출하는 시점에 기대되는 재취급 횟수를 계산하기 위해 필요한 여러 가지 수식을 유도하였다. 트랜스퍼 크레인과 탑 핸들러를 취급 장비로 간주하여 다양한 인출 전략을 검토하였다. 장치장의 다양한 설계 및 운영 매개 변수가 재취급 횟수에 미치는 효과를 확인할 목적으로 수치실험을 수행하였다.
컨테이너 터미널의 장치장은 외부로부터 반입되거나 수입된 컨테이너가 수출을 위해 선박에 실리거나 외부로 반출 되기 전까지 임시로 머무는 공간이다. 선박에 컨테이너를 싣는 적하작업의 경우 싣는 순서가 사전에 결정되어 있기 때문에 장치장에 컨테이너가 잘못 쌓여있을 경우 다수의 재취급 작업이 발생하는 등 작업 효율에 좋지 못한 영향을 끼칠 수 있다. 장치장 재정돈이란 장치장 크레인의 유휴 시간을 활용하여 최대의 효율로 적하 작업을 할 수 있도록 장치장의 컨테이너들을 미리 재배치하는 작업을 말한다. 본 논문에서는 수직 배치 자동화 컨테이너 터미널 장치장을 대상으로 장치장 블록 내 재정돈 작업 계획을 수립하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 장치장 재정돈 작업계획을 목표 장치형태 결정 및 크레인 작업 계획의 2단계로 나누어 수립한다. 목표 장치형태 결정 단계에서는 적하시 작업 처리량이 최대가 될 수 있도록 탐색을 이용하여 재정돈 되어야 할 바람직한 장치형태를 결정하며, 크레인 작업 계획 단계에서는 원래의 장치형태에서 시작하여 목표 장치형태로 가능한 빠른 시간 내에 재정돈 작업을 수행할 수 있도록 크레인의 작업 스케쥴을 탐색을 이용하여 결정한다. 시뮬레이션 시스템을 이용하여 재정돈을 수행하기 전과후의 장치장에 대해 적하 작업 효율을 비교한 결과 재정돈 후 안벽 크레인의 대기 시간이 감소하고, 장치장의 재취급작업 수가 줄어드는 등 적하 작업 효율이 향상되는 것을 확인하였다.
컨테이너 터미널에서 적하 작업을 수행할 때에는 선박의 안정성을 위하여 무거운 컨테이너들을 선박의 바닥쪽에 우선하여 배치한다. 그러므로 장치장(yard)에서 동일한 선박 베이(bay)에 선적할 컨테이너들을 무게가 무거운 순서로 효율적으로 반출할 수 있다면, 적하 계획의 수립과 수행일 수월해진다. 만일 장치장에서 적하를 위하여 지금 반출하여야 하는 컨테이너의 상단에 다른 컨테이너들이 장치되어 있다면, 부득이하게 위에 놓여 있는 컨테이너들을 임시로 옮겨야 하는데, 이러한 부가 작업을 재취급(rehandling)이라 한다. 채취급이 빈번히 발생하게 되면 적하 작업의 흐름은 차질을 빚게 되므로 재취급의 최소화는 작업 효율 측면에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 컨테이너가 장치장에 반입되는 시점에 해당 컨테이너의 무게를 알 수 있다는 가정하에, 적하 작업을 위한 반출시 재취급이 적게 발생하도록 신규 반입된 컨테이너의 장치 위치를 결정하는 휴리스틱을 제안한다. 제안하는 휴리스틱은 각 스택(stack)별로 장치되어 있는 컨테이너들 중에서 자장 먼저 반출될 가장 무거운 컨테이너의 무게를 해당 스택의 대표 무게로 설정하고, 이를 신규 반입 컨테이너의 무게와 비교하여 장치 위치를 결정한다. 장치장 베이 하나로 시뮬레이션한 실험 결과 4단 6열 및 6단 9열의 장치장 베이 구조에서 임의의 위치에 신규 반입 컨테이너를 장치하는 방식에 비해 재취급 횟수를 1/5이하로 줄일 수 있음을 확인하였다
블록 내 이적이란 컨테이너를 선박에 싣는 적하 작업을 효율적으로 수행하기 위하여 하나의 장치장 블록 여기저기에 흩어져 있는 컨테이너들을 적하 순서에 맞춰 몇 개의 베이로 모으는 작업이다. 이전시 적하 순서를 고려하지 않고 단순히 컨테이너들을 모으기만 하면, 적하 작업 과정에서 보다 일찍 적하될 컨테이너를 반출하기 위하여 상단의 컨테이너들을 임시로 옮겨야 하는 재취급이 빈번히 발생할 수 있다. 이러한 재취급은 적하 작업의 효율을 저해하는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 본 논문에서는 휴리스틱을 이용하여 적하 작업 과정에서 재취급이 발생하지 않게 컨테이너들을 이적할 수 있는 컨테이너 이동 순서를 찾는 방안을 제안한다. 시뮬레이션을 통한 실험 결과 본 제안 방안이 다양한 환경에서 컨테이너 이동 순서를 실시간에 생성할 수 있음을 확인하였다.
매년 증가하는 컨테이너 물동량의 효율적인 처리를 위해서 수출 컨테이너의 처리과정인 반입, 장치 적하의 과정중 배에 싣는 적하작업시 재취급이 발생하게 된다. 재취급이란 컨테이너 야드장에 장치되어 있는 수출 컨테이너를 적하하기 위해 배로 이동할 때 옮겨야 할 수출 컨테이너 위에 다른 수출 컨테이너가 있을 경우 상위의 수출 컨테이너를 다른 곳으로 이동시킨후 해당 컨테이너를 배로 옳기는 것을 말한다. 이와같은 재취급이 발생할 경우 선박의 적하시간이 늘어나고 장비의 이용률이 증가함으로서 컨테이너 터미널의 운영의 효율성이 떨어진다. 적하작업시 발생하는 재취급의 횟수를 최소화하기 위해 수출 컨테이너를 장치할 때 수출 컨테이너를 적하순서의 역순으로 장치를 하는 것이다. 그러나 수출컨테이너가 터미널에 도착하는 순서는 일정하지 않기 때문에 장치되어져 있는 컨테이너를 여러번 재장치하여 일방적으로 역순의 형태로 장치할 경우 재취급의 횟수는 줄일 수 있으나 장비의 사용량은 늘어나므로 결과적으로 효율적이지 못하다. 그래서 본 논문에서는 일정하지 않게 반입되는 수출컨테이너의 위치를 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 이용하여 결정함으로서 수출컨테이너 장치시 재조작횟수를 증가시키지 않고 재 취급을 최소화할 수 있는 방법을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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