The maritime and port logistics industry is closely related to global trade and economic activity, especially for Korea, which is highly dependent on trade. As the largest port in Korea, Busan Port processes 75% of the country's container cargo; the port is therefore extremely important in terms of the country's national competitiveness. Port container cargo volume forecasts influence port development and operation strategies, and therefore require a high level of accuracy. However, due to unexpected and sudden changes in the port and maritime transportation industry, it is difficult to increase the accuracy of container volume forecasting using existing time series models. Among deep learning models, this study uses the LSTM model to enhance the accuracy of container cargo volume forecasting for Busan Port. To evaluate the model's performance, the forecasting accuracies of the SARIMA and LSTM models are compared. The findings reveal that the forecasting accuracy of the LSTM model is higher than that of the SARIMA model, confirming that the forecasted figures fully reflect the actual measurement figures.
Port logistics is essential for Korea's economy which heavily rely on international trade. Vast amounts of capital and time are consumed for the operation and development of ports to improve their competitiveness. Therefore, it is important to forecast cargo volume in order to establish the optimum level of construction and development plan. Itemized forecasting is necessary for appropriate port planning, since disaggregate approach is able to provides more realistic solution than aggregate forecasting. We introduce a new time series model which is Two-way Seasonality Multiplied Regressive Model (TSMR) to forecast oil cargo volume, which accounts for a large portion of total cargo volume in Korea. The TSMR model is designed to take into account the characteristics of oil cargo volume which exhibits trends with short and long-term seasonality. To verify the TSMR model, existing forecasting models are also used for a comparison reason. The results shows that the TSMR excels the existing models in terms of forecasting accuracy whereas the TSMR displays weakness in short-term forecasting. In addition, it was shown that the TSMR can be applied to other cargoes that have trends with short- and long-term seasonality through testing applicability of the TSMR.
In this paper the cargo transportation were forecasted for the North Port in Busan through time series models. The cargo transportation were classified into three large groups; container, oil, general cargo. The seasonal indexes of existing cargo transportation were firstly calculated, and optimum models were chosen among exponential smoothing models and ARIMA models. The monthly cargo transportation were forecasted with applying the seasonal index in annual cargo transportation expected from the models. Thus, the cargo transportation in 2011 and 2015 were forecasted about 22,900 myriad ton and 24,654 myriad ton respectively. It was estimated that container cargo volume would play the role of locomotive in the increase of the future cargo transportation. On the other hand, the oil and general cargo have little influence upon it.
Container volume is a very important factor in accurate evaluation of port performance, and accurate prediction of effective port development and operation strategies is essential. However, it is difficult to improve the accuracy of container volume prediction due to rapid changes in the marine industry. To solve this problem, it is necessary to analyze the impact on port performance using the Internet of Things (IoT) and apply it to improve the competitiveness and efficiency of Busan Port. Therefore, this study aims to develop a prediction model for predicting the future container volume of Busan Port, and through this, focuses on improving port productivity and making improved decision-making by port management agencies. In order to predict port container volume, this study introduced the Extreme Gradient Boosting (XGBoost) technique of a machine learning model. XGBoost stands out of its higher accuracy, faster learning and prediction than other algorithms, preventing overfitting, along with providing Feature Importance. Especially, XGBoost can be used directly for regression predictive modelling, which helps improve the accuracy of the volume prediction model presented in previous studies. Through this, this study can accurately and reliably predict container volume by the proposed method with a 4.3% MAPE (Mean absolute percentage error) value, highlighting its high forecasting accuracy. It is believed that the accuracy of Busan container volume can be increased through the methodology presented in this study.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.5
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pp.155-161
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2023
97.5% of our country's exports and 87.2% of imports are transported by sea, making ports an important component of the Korean economy. To efficiently operate these ports, it is necessary to improve the short-term prediction of port water volume through scientific research methods. Previous research has mainly focused on long-term prediction for large-scale infrastructure investment and has largely concentrated on container port water volume. In this study, short-term predictions for petroleum and liquefied gas cargo water volume were performed for Ulsan Port, one of the representative petroleum ports in Korea, and the prediction performance was confirmed using the deep learning model LSTM (Long Short Term Memory). The results of this study are expected to provide evidence for improving the efficiency of port operations by increasing the accuracy of demand predictions for petroleum and liquefied gas cargo water volume. Additionally, the possibility of using LSTM for predicting not only container port water volume but also petroleum and liquefied gas cargo water volume was confirmed, and it is expected to be applicable to future generalized studies through further research.
This paper estimates and forecasts the container throughput of Busan port using the monthly data for years 1992-2011. To do this, this paper uses the several seasonal multiplicative ARIMA models. Among several ARIMA models, the seasonal multiplicative ARIMA model $(1,0,1){\times}(1,0,1)_{12}$ is selected as the best model by AIC, SC and Hannan-Quin information criteria. According to the forecasting values of the selected seasonal multiplicative ARIMA model $(1,0,1){\times}(1,0,1)_{12}$, the container throughput of Busan port for 2013-2020 will increase steadily annually, but there will be some volatile variations monthly due to the seasonality and other factors. Thus, to forecast the future container throughput of Busan port and to develop the Busan port efficiently, we need to use and analyze the seasonal multiplicative ARIMA model $(1,0,1){\times}(1,0,1)_{12}$.
The forecast of a container traffic has been very important for port and development. Generally, Statistic methods, such as moving average method, exponential smoothing, and regression analysis have been much used for traffic forecasting. But, considering various factors related to the port affect the forecasting of container volume, neural network of parallel processing system can be effective to forecast container volume based on various factors. This study discusses the forecasting of volume by using the neural, network with back propagation learning algorithm. Affected factors are selected based on impact vector on neural network, and these selected factors are used to forecast container volume. The proposed the forecasting algorithm using neural network was compared to the statistic methods.
Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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2020.07a
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pp.617-618
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2020
우리나라의 지리적인 여건상 대륙과 연결되지 않기 때문에 해상운송에 절대적으로 의존하고 있다. 해상운송에 있어 항만시설의 확보가 필요하며 대외무역의존도가 높은 우리나라의 경우 더욱 중요한 역할을 한다. 항만시설은 장기적인 항만수요예측을 통해 대규모 인프라투자를 결정하며 단기적인 예측은 항만운영의 효율성을 개선하고 항만의 경쟁력을 제고하는데 기여하므로 예측의 정확성을 높이기 위해 많은 노력이 필요하다. 본 논문에서는 딥러닝 모델 중에 하나인 LSTM(Long Short Term Memory)을 적용하여 우리나라 주요항만의 컨테이너 물동량 단기예측을 수행하여 선행연구들에서 주류를 이뤘던 ARIMA류의 시계열모델과 비교하여 예측성능을 평가할 것이다. 본 논문은 학문적으로 항만수요예측에 관한 새로운 예측모델을 제시하였다는 측면에서 의미가 있으며 실무적으로 항만수요예측에 대한 정확성을 개선하여 항만투자의사결정에 과학적인 근거로서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2014.06a
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pp.175-177
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2014
본 연구는 부산항에서 차지하는 환적물동량의 위상을 고려하여 환적화물에 대한 정확한 예측을 위한 모델을 수립하는데 그 목적이 있다. 환적물량을 결정짓는 요소로는 부산항의 경쟁력 뿐 아니라 중국 등의 수출입 물동량 증가량과 중국항만의 경쟁력도 중요요소이며, 이들 요소들이 상호간에 영향을 주고 받음에 따라 그러한 순환적 인과관계 분석에 적합한 시스템 다이내믹스(SD) 기법을 활용하여 환적화물에 대한 예측을 시도해 보고자 한다.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2009.06a
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pp.133-134
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2009
선박의 대형화와 함께 해운 항만 시장이 급속히 변화하는 가운데 각 항만들은 항만 경쟁력을 가지기 위해 물동량 예측과 더불어 하역료를 바탕으로 한 부두사용료 수준에 대해 검토를 시행하고 있는 실정이다. 또한 부산북항 재개발과 관련하여 일반부두 폐쇄 및 터미널의 이전이 계획되어지는 가운데, 터미널 임대료 및 물동량 배분에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 따라서 본 논문은 컨테이너 터미널의 주변여건 변화에 따른 컨테이너화물 물동량을 추정 및 예측하고, 기존 사용료 및 부산북항의 특정 터미널을 대상으로 향후 2020년까지의 사용료를 검토하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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