KR101009548B1 - 공 컨테이너 관리시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 운영 시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 허브지역 간의 해상운송을 고려한 공 컨테이너의 재배치 관리와 재고 관리, 구매 및 임대를 동시에 고려한 공 컨테이너 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공 컨테이너 관리 시스템은 각 포트별로 보유하고 있는 공 컨테이너 재고, 각 포트간의 공 컨테이너 재배치, 임대업체를 통한 공 컨테이너 임대 및 제조업체를 통한 공 컨테이너 구매를 통해서 공 컨테이너를 활용한 해상운송을 통해 제품이나 재화를 운송하고자하는 고객에게 공 컨테이너를 제공하고 관리하는 공 컨테이너 관리 시스템에 있어서, 상기 공 컨테이너를 관리하기 위한 공 컨테이너 관리 정보를 입력 받아 저장하는 입력 모듈과 상기 저장된 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 최적화 모듈과 상기 공 컨테이너 관리 안을 출력하는 출력 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
공 컨테이너, 포트, 입력 모듈, 최적화 모듈, 출력 모듈

Description

공 컨테이너 관리시스템 및 방법 {Sysem And Method For Empty Container Management}
본 발명은 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 허브지역 간의 해상운송을 고려한 공 컨테이너의 재배치 관리와 재고 관리, 구매 및 임대를 동시에 고려한 공 컨테이너 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 공 컨테이너 관리 방법은 전체 프로세스가 효율적으로 진행되는 것을 보장하지 못한다. 즉, 공 컨테이너 관리를 위한 일반적인 의사결정 사항인 공 컨테이너 재고 관리, 공 컨테이너 재배치 관리, 구매 및 임대 관리 등의 관리 업무가 계획기간과 상황에 따라 각각 이루어지면서, 전체 관리업무를 최적화하는데 많은 어려움이 따른다.
하나의 의사결정이 다른 관리 정책 및 의사결정에 영향을 미치지만, 이에 따른 전체에 대한 고려보다는 각각의 관리업무별로 개별적으로 의사 결정을 함으로써 전체 관리 프로세스가 효율적으로 진행되지 못하는 문제점이 있다.
또한 어떤 한 시점에 업무담당자의 의사결정사항이 여러 개 있는 경우에 있어서, 공 컨테이너 관리에 보다 중요한 영향을 미치는 어떠한 의사결정사항을 어떤 순서로 처리해야 하는지에 대한 정보가 없어 공 컨테이너 관리 전체 업무를 효율적으로 수행하는데 많은 문제점이 있다.
한편, 해상운송에 있어서 컨테이너 운송수요의 증가와 선박의 대형화, 컨테이너 터미널의 자동화 등에 따른 해운환경 변화에 효율적으로 대응하기 위해서는 공 컨테이너를 효율적으로 관리 및 최적화 할 수 있는 기술의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 공 컨테이너 전체 관리업무가 최적화 관리 되지 못하기 때문에 이를 극복할 필요성이 대두 되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 최소의 비용으로 최적의 고객 수요를 만족시킬 수 있도록 공 컨테이너 관리를 위한 허브지역 간 해상운송 네트워크 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써 본 발명에 따른 공 컨테이너 관리 방법은 해상운송 네트워크상의 공 컨테이너를 관리하는 방법에 있어서, 입력 모듈을 통해 공 컨테이너 관리 정보를 수신하여 저장하는 단계와 최적화 모듈이 상기 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계 및 출력 모듈이 상기 생성된 공 컨테이너 관리 안을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 공 컨테이너 관리 정보에 변경 사항이 있는 경우 상기 입력 모듈을 통해 상기 공 컨테이너 관리 정보에 대한 변경 사항을 수신하여 저장하는 단계와 의사결정지원 모듈이 상기 변경 사항에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 단계 및 상기 출력 모듈이 상기 공 컨테이너 관리 안의 대안을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공 컨테이너 관리 정보는 포트 및 컨테이너 정보, 선박 정보, 수요량 정보 및 비용 정보를 포함하고, 상기 공 컨테이너 관리안은 상기 공 컨테이 너 관리 정보를 바탕으로 최적화된 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양 정보, 및 총비용 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 포트 정보는 각 지역별 포트 위치 정보와 각 포트별 컨테이너 종류별 최대 저장용량 정보를 포함하고, 컨테이너 정보는 고려되는 각 컨테이너의 종류, 가격 및 사용수명에 대한 정보를 포함하며, 선박 정보는 각 선박별 수송 가용량 및 운항경로 그리고 경로별 수송시간 정보를 포함하고, 수요량 정보는 각 포트별 컨테이너 수요량 정보를 포함하며, 상기 비용 정보는 각 포트의 자사 선박과 타사 선박 이용에 따른 컨테이너 취급비의 고정비용과 변동비용 및 자사 선박과 타사 선박을 이용한 공 컨테이너 및 적 컨테이너 수송비의 고정비용과 변동비용, 각 포트의 기간별 자사 컨테이너 보유량과 임대 컨테이너 보유량에 따른 재고유지비용, 임대 컨테이너 사용에 대한 고정비용과 사용 기간별 변동비용 그리고 새로 구입하는 공 컨테이너의 구매비용 정보를 포함하며, 상기 총비용 정보는 상기 공 컨테이너 관리 안에 따라 해상운송 네트워크가 운영 관리될 때 예상되는 취급비용, 수송비용, 재고유지비용, 임대 및 구매비용의 총합을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계는 상기 공 컨테이너 관리 정보 정보를 바탕으로 자사 선박 및 타사 선박의 사용 여부와 공 컨테이너 임대 여부를 결정하는 단계와 상기 자사 선박 및 타사 선박의 사용 여부와 공 컨테이너 임대 여부 정보를 바탕으로 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대 양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 결정하는 단계와 상기 재배치양, 재고량, 임대 및 구매양을 바탕으로 목적함수 값을 계산하는 단계와 상기 목적함수 값과 미리 정해진 초기 값을 비교하는 단계 및 상기 목적함수 값이 상기 초기 값에 비해 개선된 값인 경우, 상기 목적함수 값에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계는 상기 목적함수 값은 반복횟수 변수 값을 포함하고, 상기 목적함수 값이 상기 초기 값에 비해 개선된 값인 경우 상기 반복횟수 변수 값이 종료조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 상기 반복횟수 변수 값이 종료조건을 만족하면, 상기 목적함수 값에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 자사 선박 및 타사 선박의 사용 여부와 공 컨테이너 임대 여부를 결정하는 단계는 상기 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 휴리스틱 엔진의 복합 유전자 알고리즘을 활용한 각 포트간의 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 각 포트의 기간별 공 컨테이너 임대 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 결정하는 단계는 상기 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부에 대한 정보를 바탕으로 혼합정수계획법을 따르는 수리모형을 통해 각 기간별 포트간의 공 컨테이너 재배치양 및 임대 컨테이너 재배치양, 각 기간별 포트별 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양 및 반납량, 공 컨테이너 구매양을 결정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적함수 값을 계산하는 단계는 상기 재배치양, 재고량, 임대 및 구매양을 바탕으로 혼합정수계획법을 따르는 수리모형을 통해 상기 목적함수 값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 출력 단계는 상기 공 컨테이너 관리 안 또는 상기 공 컨테이너 관리 대안을 세계 지도 또는 엑셀 시트 형식으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 공 컨테이너 관리 시스템은 각 포트별로 보유하고 있는 공 컨테이너 재고, 각 포트간의 공 컨테이너 재배치, 임대업체를 통한 공 컨테이너 임대 및 제조업체를 통한 공 컨테이너 구매를 통해서 공 컨테이너를 활용한 해상운송을 통해 제품이나 재화를 운송하고자하는 고객에게 공 컨테이너를 제공하고 관리하는 공 컨테이너 관리 시스템에 있어서, 상기 공 컨테이너를 관리하기 위한 공 컨테이너 관리 정보를 입력 받아 저장하는 입력 모듈과 상기 저장된 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 최적화 모듈과 상기 공 컨테이너 관리 안을 출력하는 출력 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 공 컨테이너 관리 정보에 변경 사항이 있는 경우 상기 최적화 모듈을 통해 상기 변경 사항에 대응하는 상기 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 의사결정지원 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 최적화 모듈은 상기 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 혼합정수계획법에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안을 수리모형으로 구현하는 수리모형 엔진부 및 상기 공 컨테이너 관리 정보 및 상기 수리모형을 바탕으로 각 포트간의 공 컨테이너 및 임대 컨테이너의 재배치양, 각 포트의 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이 너 임대양 및 반납량, 구매양을 결정하여 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 휴리스틱 엔진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 의사결정지원 모듈은 상기 공 컨테이너 관리 정보 중 비용 정보에 대한 변경 사항이 있는 경우 선박 및 수요 정보에 대한 변경 사항을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 시뮬레이션 엔진과 상기 공 컨테이너 관리 정보 중 비용 정보에 대한 변경 사항이 있는 경우 비용 정보에 대한 변경 사항을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 경제성 분석 엔진을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 해상운송 네트워크의 공 컨테이너 관리 시스템 및 방법은 비교적 빠른 시간 안에 효율적인 공 컨테이너 운영을 위한 재고 관리, 재배치 관리, 구매 및 임대 관리 방법을 제공하고, 다양한 상황 변화에 따른 대안을 제공하여 사용자가 공 컨테이너 운영 관리에 드는 비용을 절감할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 허브지역 간 공 컨테이너 관리 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
먼저 도 1을 참고하여 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크의 구성에 대해 설명한다.
도 1은 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크는 포트(20)에서 제조업체(10) 및 임대업체(30)를 포함하고, 고객(40)에게 공 컨테이너를 공급하고, 관리한다. 여기서 포트(20)라 함은 공 컨테이너를 운영, 관리하는 선사나 해운회사의 세계 각국 지역별로 컨테이너를 수급, 저장할 수 있는 컨테이너 터미널, 내륙데포를 통칭하는 의미로 사용되었다.
제조업체(10)는 공 컨테이너를 제조하여, 각 포트(20)에서 구매할 수 있도록 신조된 공 컨테이너를 공급한다.
각 지역별 포트(20)는 각 포트(20)가 보유하고 있는 공 컨테이너를 활용해서 해상운송을 이용해서 제품이나 재화를 이송하고자하는 고객(40)에게 공 컨테이너를 제공해주고, 포트(20)에 공 컨테이너를 보유하며, 선박을 이용해 포트(20)간에 적 컨테이너와 공 컨테이너를 이송한다.
임대업체(30)는 각 포트(20)별로 고객(40)의 공 컨테이너 수요를 보유하고 있는 공 컨테이너로 만족하지 못하는 경우, 일정기간 동안 각 포트(20)별로 공 컨테이너를 임대해주고, 반납 받는 관리를 한다.
고객(40)은 해상운송을 이용해서 제품이나 재화를 이송하고자하는 경우에 각 지역의 포트(20)에 공 컨테이너를 요청하고, 받은 공 컨테이너에 제품이나 재화를 채워서 다시 그 지역의 출발지 포트(20)에 보내게 되고, 선박을 통해서 도착지 포트(20)로 해상운송이 이루어지게 된다.
다음은 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 시스템에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해상운송 네트워크 관리 시스템(100)은 입력 모듈(110), 최적화 모듈(130), 의사결정지원 모듈(150), 및 출 력 모듈(170)을 포함한다.
입력 모듈(110)은 사용자로부터 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 운영을 위한 공 컨테이너 관리 정보를 입력 받는다. 이때 입력 모듈(110)로 입력되는 공 컨테이너 관리 정보는 포트 및 컨테이너 정보, 선박 정보, 수요량 정보 및 비용 정보를 포함한다.
이때 포트 및 컨테이너 정보는 각 지역별 포트 위치 정보를 포함하고, 컨테이너 정보는 고려되는 각 컨테이너의 종류, 가격 및 사용수명에 대한 정보를 포함한다.
또한 선박 정보는 각 선박별 수송 가용량 및 운항경로 그리고 경로별 수송시간 정보를 포함하고, 수요량 정보는 각 포트별 컨테이너 수요량 정보를 포함하고, 비용 정보는 각 포트의 컨테이너 종류별 컨테이너 취급비용, 수송비용, 재고유지비용, 임대 및 구매비용 정보를 포함한다.
최적화 모듈(130)은 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 공 컨테이너 관리 안을 생성한다. 이때 최적화 모듈(130)은 수리모형 엔진(131) 및 휴리스틱 엔진(133)을 포함한다.
수리모형 엔진(131)은 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 자사 및 타사 선박의 이용과 공 컨테이너의 임대양와 반납량을 고려한 공 컨테이너 관리 안을 수리모형으로 구현한다. 이때 수리모형 엔진(131)은 혼합정수계획법을 이용하여 공 컨테이너 관리 안을 수리모형으로 구현할 수 있다.
여기서 혼합정수계획법은 의사결정변수가 이진변수와 실수 두 가지 모두를 포함하는 선형계획법이다. 혼합정수계획법을 따르는 수리모형의 목적함수는 각 포트의 컨테이너 종류별 컨테이너 취급비용, 수송비용, 재고유지비용, 임대 및 구매비용의 총합을 최소화하기 위한 것으로, 수학식 1을 따를 수 있다.
Figure 112008056443835-pat00001
수학식 1에서, Min Z 는 목적함수 값을 나타내고, i, j, k 는 포트를 나타내고, v 는 컨테이너 종류를 나타내고, t 는 고려하는 계획기간을 나타낸다.
또한 수학식 1에서, RF 1 ji 는 j 포트에서 i 포트로 자사 선박을 이용한 취급 고정비용을 나타내고, RF 2 ji 는 j 포트에서 i 포트로 타사 선박을 이용한 취급 고정비용을 나타내며, RV 1 jiv 는 j 포트에서 i 포트로 v 종류 컨테이너의 자사 선박을 이용한 취급 변동비를 나타내고, RV 2 jiv 는 j 포트에서 i 포트로 v 종류 컨테이너의 타사 선박을 이용한 취급 변동비를 나타낸다.
또한 s 1 ijt 는 t 기간에 i 포트에서 j 포트로 이동 가능한 자사 선박의 가용여부를 결정하는 변수이고, s 2 ijt 는 t 기간에 i 포트에서 j 포트로 이동 가능한 타사 선박의 가용여부를 결정하는 변수이며, f 1 ijvt 는 t 기간에 i 포트에서 j 포트로 v 종류 컨테이너의 자사 선박을 이용한 이송량을 나타내고, f 2 ijvt 는 t 기간에 i 포트에서 j 포트로 v 종류 컨테이너의 타사 선박을 이용한 이송량을 나타낸다.
또한 수학식 1에서, TF 1 ij 는 i 포트에서 j 포트로 자사 선박을 이용한 수송 고정비용을 나타내고, TF 2 ij 는 i 포트에서 j 포트로 타사 선박을 이용한 수송 고정비용을 나타내며, TV 1 ijv 는 i 포트에서 j 포트로 v 종류 컨테이너의 자사 선박을 이용한 수송 변동비용을 나타내고, TV 2 ijv 는 i 포트에서 j 포트로 v 종류 컨테이너의 타사 선박을 이용한 수송 변동비용을 나타낸다.
또한 수학식 1에서, H iv 는 i 포트에서 v 종류 컨테이너의 재고유지비용을 나타내고, I ivt 는 t 기간에 i 포트의 v 종류 컨테이너의 재고량을 나타내고, LI k ivt 는 t 기간에 i 포트의 k 포트에서 임대한 v 종류 컨테이너의 재고량을 나타낸다.
또한 수학식 1에서, LF iv 는 i 포트의 v 종류 컨테이너의 임대 고정비용을 나타내고, LV iv 는 i 포트의 v 종류 컨테이너의 임대 변동비용을 나타내며, u ivt 는 t 기간에 i 포트에서 v 종류 컨테이너의 임대가용여부를 결정하는 변수이고, LI k ivt 는 t 기간에 i 포트의 k 포트에서 임대한 v 종류 컨테이너의 재고량을 나타낸다.
또한 수학식 1에서, x elk ijvt 는 t 기간에 i 포트에서 j 포트로 (k 포트에서 임대한) v 종류 공 컨테이너의 이송량을 나타내고, x flk ijvt 는 t 기간에 i 포트에서 j 포트로 (k 포트에서 임대한) v 종류 적 컨테이너의 이송량을 나타내며, TI ij 는 i 포트에서 j 포트로의 수송시간을 나타내고, PC iv 는 i 포트에서 v 종류 컨테이너의 구매비용을 나타내고, p ivt 는 t 기간에 i 포트에서 v 종류 컨테이너의 구매양을 나타낸다.
이때 자사 및 타사 선박의 이용과 공 컨테이너의 임대양와 반납량을 고려한 공 컨테이너 관리를 위해서는 아래와 같은 제약 조건을 만족시켜야 한다.
제약조건 (1). 각 포트의 기간별 자사 컨테이너의 공 컨테이너 재고량은 직전 기간의 재고량에 자사 공 컨테이너 재배치양 및 자사 적 컨테이너 이송량 및 새로운 공 컨테이너의 구매양과 수명이 다한 공 컨테이너의 폐기양의 출입량을 합산한 것이 된다.
제약조건 (2). 각 포트의 기간별 임대 컨테이너의 공 컨테이너 재고량은 직전 기간의 재고량에 임대한 공 컨테이너 재배치양 및 임대한 적 컨테이너 이송량 및 새로운 공 컨테이너의 임대양과 반납양의 출입량을 합산한 것이 된다.
제약조건 (3). 각 기간별 포트의 수요는 자사 컨테이너와 임대 컨테이너를 통해서 모두 만족 되어야 한다.
제약조건 (4). 각 기간별 컨테이너 종류별 총 컨테이너 재고량은 각 포트에 할당된 가용량을 넘지 못한다.
제약조건 (5). 각 포트의 기간별, 컨테이너 종류별 임대 컨테이너 양은 임대 컨테이너의 가용량을 넘지 못한다.
제약조건 (6). 각 포트의 기간별, 컨테이너 종류별 반납 컨테이너 양은 임대한 컨테이너를 반납할 수 있는 반납 컨테이너의 가용량을 넘지 못한다.
제약조건 (7). 자사 및 타사 선박을 이용한 전체 이송량은 수요를 만족시키기 위한 이송량에 자사 공 컨테이너 재배치양과 임대 컨테이너의 재배치양의 합과 같아야 한다.
제약조건 (8). 각 기간별 선박별 전체 이송량은 자사 선박과 타사 선박의 선박별 수송 가용량을 넘지 못한다.
휴리스틱 엔진(133)은 공 컨테이너 관리 정보 및 수리모형을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안을 생성한다. 공 컨테이너 관리 안은 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양 정보, 및 총비용 정보를 포함한다.
이때 제조업체(10), 포트(20), 임대업체(30) 및 고객(40)의 수와 고려되는 컨테이너 종류 및 계획기간의 길이가 커지면 수리모형 엔진(131)이 최적해를 도출하는 데까지의 시간이 기하급수적으로 늘어나기 때문에, 휴리스틱 엔진(133)은 수리모형, 휴리스틱 기법, 유전자 알고리즘을 혼합 활용한 복합 유전자 알고리즘(Hybrid Genetic Algorithm, 이하 'Hybrid GA'이라고 함)을 통해 효율적인 시간 내에 최적해에 가까운 해를 도출한다.
의사결정지원 모듈(150)은 최적화 모듈(130)을 기반으로 사용자의 의사결정을 지원할 수 있도록 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성한다. 의사결정지원 모듈(150)은 시뮬레이션 엔진(151) 및 경제성 분석 엔진(153)을 포함한다.
시뮬레이션 엔진(151)은 공 컨테이너 관리 정보 중 선박 및 수요 정보에 대한 변경 사항이 있는 경우, 선박 및 수요 정보에 대한 변경 사항을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성한다.
여기서, 상기 시뮬레이션 엔진(151)은 변경된 입력 값을 바탕으로 최적화를 수행한다는 점에서 최적화 모듈(130)과 유사한 점이 있으나, 실제 운영(실행) 상에 발생할 수 있는 확률적인 변동을 고려한 대안을 도출한다는 점에서 차이가 있다.
보다 구체적으로, 상기 시뮬레이션 엔진(151)은 입력 모듈(110)로부터 받은 정보 중에서 실제 운영(실행)시 변동사항이 발생할 수 있는 경로별 실제 수송시간 및 수요량의 변동을 확률적으로 고려해서 대안을 도출하는 역할을 수행한다.
예를 들어, 특정 경로의 수송시간이 입력 모듈(110)을 통해 입력된 값보다 더 걸리거나 줄어들 수 도 있고, 실제 기간별 발생하는 수요량이 예상 입력 값보다 크거나 작을 수도 있는 여러 가지 상황별로 도출될 수 있는 조합을 반복 실험절차를 통해서 불확실한 상황하에서 가장 최선의 대안을 제시하는 기능을 수행한다.
경제성 분석 엔진(153)은 공 컨테이너 관리 정보 중 비용 정보에 대한 변경 사항이 있는 경우, 비용 정보에 대한 변경 사항을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성한다.
여기서, 상기 경제성 분석 엔진(153)의 기본 기능은 비용정보에 변경사항이 발생한 경우 다시 새로운 대안을 도출해 주는 기본적인 기능을 수행한다는 점에서 상기 최적화 모듈(130)과 유사한 점이 있지만 입력 모듈(110)의 입력 값 비용정보들 중에서 특정 비용정보의 변화에 따른 의사결정의 변화를 민감도 분석형태로 알려주는 역할을 수행한다는 점에서 차이점이 있다.
예를 들어, 상기 경제성 분석 엔진(153)은 특정 포트 간의 수송비용이 얼마 이상 증가하면, 그 포트 간의 수송이 줄어들거나 발생하지 않는다 등으로 비용정보 변화에 따라 민감하게 작용하는 다른 변화를 고려하여 새로운 대안을 도출한다. 결국, 상기 경제성 분석 엔진(153)은 중요한 비용 요소인 취급비용, 수송비용, 재고유지비용, 임대 및 구매비용의 증가나 감소의 변화시 대안은 어떻게 달라지는지 알려주는 지표 역할을 수행한다.
상기 시뮬레이션 엔진(151) 및 경제성 분석 엔진(153)을 포함하는 의사결정지원 모듈(150)은 불확실성을 내포하고 있는 의사결정사항들의 발생 가능한 결과를 분석적으로 추정하는 방법을 지원해주는 모듈로 공 컨테이너 고나리 의사결정자가 보다 현실적이고 다양한 상황을 고려한 의사결정을 내일 수 있도록 도와주는 역할 을 수행한다.
출력 모듈(170)은 최적화 모듈(130)이 생성한 공 컨테이너 관리 안 및 의사결정지원 모듈(150)이 생성한 공 컨테이너 관리 안의 대안을 출력한다. 이때 출력 모듈(170)은 지리 정보 시스템을 이용하여 세계 지도 및 엑셀 시트 형태로 공 컨테이너 관리 안 및 그 대안을 출력할 수 있다.
다음은 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 방법을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 사용자가 입력 모듈(110)로 해상운송 네트워크 운영을 위한 공 컨테이너 관리 정보를 입력한다(S100). 이때 입력 모듈(110)로 입력되는 공 컨테이너 관리 정보는 포트 및 컨테이너 정보, 선박 정보, 수요량 정보 및 비용 정보를 포함할 수 있다.
다음, 최적화 모듈(130)은 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 공 컨테이너 관리 안을 생성한다(S110). 공 컨테이너 관리 안은 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양 정보, 및 총비용 정보를 포함한다.
이때 총비용 정보는 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 공 컨테이너 관리 안에 따라 해상운송 네트워크가 운영될 때 예상되는 각 포트의 컨테이너 종류별 컨테이너 취급비용, 수송비용, 재고유지비용, 임대 및 구매비용의 총합을 나타낸다.
이하에서는 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리 시스템의 최적화 모듈이 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최적화 모듈(130)이 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 운영 안을 생성하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 최적화 모듈(130)은 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부를 유전자 알고리즘을 활용해 각 포트의 기간별 컨테이너 종류에 따른 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부를 결정한다(S110a).
이후, 최적화 모듈(130)은 각 포트의 기간별 컨테이너 종류에 따른 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부 결정 변수 값을 바탕으로 휴리스틱 엔진(133)을 활용한 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 결정한다(S110b).
이때 최적화 모듈(130)의 수리모형 엔진(131)만으로도 각 포트의 기간별 컨테이너 종류에 따른 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부 결정 변수 값을 바탕으로 각 포트간의 공 컨테이너 및 임대 컨테이너의 재배치양, 각 포트의 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양 및 반납량, 구매양을 결정할 수 있다.
하지만, 이때 제조업체(10), 포트(20), 임대업체(30) 및 고객(40)의 수와 고려되는 컨테이너 종류 및 계획기간의 길이가 커지면 수리모형 엔진(131)이 최적해 를 도출하는 데까지의 시간이 기하급수적으로 늘어나기 때문에, Hybrid GA를 활용한 휴리스틱 엔진(133)을 활용하는 것이 효율적인 시간 내에 최적해에 가까운 해를 도출할 수 있다.
다음, 최적화 모듈(130)은 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 바탕으로 목적함수 값을 계산한다(S110c).
이때 최적화 모듈(130)의 수리모형 엔진(131)과 휴리스틱 엔진(133)은 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 바탕으로 수학식 1에 따라 목적함수 값을 계산할 수 있다.
이후, 최적화 모듈(130)은 초기 값과 목적함수 값을 비교하여 목적함수 값의 개선 여부를 판단한다(S110d). 이때 초기 값은 임의의 값으로 미리 정해질 수 있고, 사용자는 고려하는 포트의 수와 컨테이너 종류의 수에 따라 임의로 큰 값을 입력할 수도 있다.
다음, 초기 값과 비교했을 때 목적함수 값이 개선된 경우, 최적화 모듈(130)은 목적함수 값을 임시 저장한다(S110e).
이후, 최적화 모듈(130)은 목적함수 값에 대해 종료조건의 만족 여부를 판단한다(S110f). 최적화 모듈(130)은 루프를 한번 반복 할 때마다 1씩 증가하는 반복횟수 변수 값이 종료조건을 만족하는지 판단한다.
이때 사용자는 반복횟수 변수 값의 종료조건을 미리 입력할 수 있다. 또한 종료조건으로 반복횟수 변수 값을 작게 입력하면 빠른 시간 안에 해를 찾을 수 있지만 해의 질이 떨어지는 문제가 있고, 반복횟수 변수 값을 크게 입력하면 해의 질은 우수하지만 시간이 많이 걸리는 문제가 있을 수 있다.
다음, 종료조건을 만족하는 경우, 최적화 모듈(130)은 목적함수 값이 우수한 선별된 각 포트의 기간별 컨테이너 종류에 따른 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부 변수 값을 바탕으로 수리모형 엔진(131)을 이용하여, 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 결정한다(S110g).
다음, 최적화 모듈(130)은 새롭게 결정된 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 바탕으로 수리모형 엔진(131)을 이용하여 최종 목적함수 값을 재계산한다(S110h).
이후, 최적화 모듈(130)은 최종 목적함수 값, 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안을 생성한다(S110i).
이때 최적화 모듈(130)은 최종 목적함수 값을 바탕으로 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부 결정 정보와 각 포트의 공 컨테이너 임대여부 결정 정보를 생성할 수 있고, 각 포트간의 공 컨테이너 및 임대 컨테이너의 재배치, 각 포트의 공 컨테이너 재고, 공 컨테이너 임대 및 반납, 구매 운영 관리 정보를 생성할 수 있다.
또한 최적화 모듈(130)은 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 각 포트간의 공 컨테 이너 및 임대 컨테이너의 재배치양, 각 포트의 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양 및 반납량, 구매양 정보에 따라 총비용 정보를 생성할 수도 있다.
한편, 초기 값과 비교했을 때 목적함수 값이 개선되지 않은 경우 또는 종료조건을 만족하지 못하는 경우, 최적화 모듈(130)은 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부 결정 변수 값을 결정하는 단계(S110a)를 유전자 알고리즘을 활용해 다시 수행한다.
이때 최적화 모듈(130)은 단계(S110a)를 수행할 때 유전자 알고리즘을 활용해 앞선 반복과는 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부의 다른 결정 변수 값을 생성한다.
다시 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 방법에 대해 설명한다.
이후, 출력 모듈(170)은 공 컨테이너 관리 안을 출력한다(S120).
한편, 사용자가 입력 모듈(110)로 공 컨테이너 관리 정보 중 선박 및 수요 정보에 대한 변경 사항을 입력하면(S130), 의사결정지원 모듈(150)의 시뮬레이션 엔진(151)은 선박 및 수요 정보에 대한 변경 사항에 따라 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성한다(S140).
이후, 출력 모듈(170)은 공 컨테이너 관리 대안을 출력한다(S150).
한편, 사용자가 입력 모듈(110)로 공 컨테이너 관리 정보 중 비용 정보에 대한 변경 사항을 입력하면(S160), 의사결정지원 모듈(150)의 경제성 분석 엔진(153)은 비용 정보에 대한 변경 사항에 따라 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성한 다(S170).
이후, 출력 모듈(170)은 공 컨테이너 관리 대안을 출력한다(S180).
이때 출력 모듈(170)은 공 컨테이너 관리 안 및 공 컨테이너 관리 대안을 세계 지도 또는 엑셀 시트 형식으로 출력할 수 있다.
또한 출력 모듈(170)은 공 컨테이너 관리 안 및 공 컨테이너 관리 대안을 각각 출력할 수 있고, 사용자가 비교 및 분석할 수 있도록 공 컨테이너 관리 안 및 공 컨테이너 관리 대안을 동시에 출력할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 관리 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최적화 모듈(130)이 공 컨테이너 관리를 위한 해상운송 네트워크 운영 안을 생성하는 방법을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 제조업체 20 : 포트
30 : 임대업체 40 : 고객
110 : 입력 모듈 130 : 최적화 모듈
150 : 의사결정지원 모듈 170 : 출력 모듈

Claims (14)

  1. 해상운송 네트워크상의 공 컨테이너를 관리하는 방법에 있어서,
    입력 모듈을 통해 공 컨테이너 관리 정보를 수신하여 저장하는 단계와;
    최적화 모듈이 수리모형의 목적함수에 상기 입력모듈에 입력, 저장된 공 컨테이너 관리정보를 대입하고 상기 목적함수를 최소화하는 변수를 혼합정수계획법 및 유전자 알고리즘으로 결정함으로써 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계;
    출력 모듈이 상기 생성된 공 컨테이너 관리 안을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상운송 네트워크상의 공 컨테이너 관리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공 컨테이너 관리 정보에 변경 사항이 있는 경우
    상기 입력 모듈을 통해 상기 공 컨테이너 관리 정보에 대한 변경 사항을 수신하여 저장하는 단계와;
    의사결정지원 모듈이 상기 변경 사항에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 단계 및;
    상기 출력 모듈이 상기 공 컨테이너 관리 안의 대안을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상운송 네트워크 상의 공 컨테이너 관리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공 컨테이너 관리 정보는
    포트 및 컨테이너 정보, 선박 정보, 수요량 정보 및 비용 정보를 포함하고;
    상기 공 컨테이너 관리안은
    상기 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 최적화된 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양 정보, 및 총비용 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상운송 네트워크 상의 공 컨테이너 관리 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 포트 정보는 각 지역별 포트 위치 정보와 각 포트별 컨테이너 종류별 최대 저장용량 정보를 포함하고, 컨테이너 정보는 고려되는 각 컨테이너의 종류, 가격 및 사용수명에 대한 정보를 포함하며, 선박 정보는 각 선박별 수송 가용량 및 운항경로 그리고 경로별 수송시간 정보를 포함하고, 수요량 정보는 각 포트별 컨테이너 수요량 정보를 포함하며,
    상기 비용 정보는 각 포트의 자사 선박과 타사 선박 이용에 따른 컨테이너 취급비의 고정비용과 변동비용 및 자사 선박과 타사 선박을 이용한 공 컨테이너 및 적 컨테이너 수송비의 고정비용과 변동비용, 각 포트의 기간별 자사 컨테이너 보유량과 임대 컨테이너 보유량에 따른 재고유지비용, 임대 컨테이너 사용에 대한 고정 비용과 사용 기간별 변동비용 그리고 새로 구입하는 공 컨테이너의 구매비용 정보를 포함하며,
    상기 총비용 정보는 상기 공 컨테이너 관리 안에 따라 해상운송 네트워크가 운영 관리될 때 예상되는 취급비용, 수송비용, 재고유지비용, 임대 및 구매비용의 총합을 나타내는 것을 특징으로 하는 해상운송 네트워크상의 공 컨테이너 관리 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계는
    상기 공 컨테이너 관리 정보 정보를 바탕으로 자사 선박 및 타사 선박의 사용 여부와 공 컨테이너 임대 여부를 결정하는 단계;
    상기 자사 선박 및 타사 선박의 사용 여부와 공 컨테이너 임대 여부 정보를 바탕으로 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 결정하는 단계;
    상기 재배치양, 재고량, 임대 및 구매양을 바탕으로 목적함수 값을 계산하는 단계;
    상기 목적함수 값과 미리 정해진 초기 값을 비교하는 단계; 및
    상기 목적함수 값이 상기 초기 값에 비해 개선된 값인 경우, 상기 목적함수 값에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계를 포함하는 공 컨테이너 관 리 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계는
    상기 목적함수 값은 반복횟수 변수 값을 포함하고, 상기 목적함수 값이 상기 초기 값에 비해 개선된 값인 경우 상기 반복횟수 변수 값이 종료조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 반복횟수 변수 값이 종료조건을 만족하면, 상기 목적함수 값에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공 컨테이너 관리 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 자사 선박 및 타사 선박의 사용 여부와 공 컨테이너 임대 여부를 결정하는 단계는
    상기 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 휴리스틱 엔진의 복합 유전자 알고리즘을 활용한 각 포트간의 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 각 포트의 기간별 공 컨테이너 임대 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 공 컨테이너 관리 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 공 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양, 반납량 및 임대 컨테이너 재배치양, 공 컨테이너 구매양을 결정하는 단계는
    상기 자사 선박 및 타사 선박의 사용여부와 공 컨테이너 임대여부에 대한 정보를 바탕으로 혼합정수계획법을 따르는 수리모형을 통해 각 기간별 포트간의 공 컨테이너 재배치양 및 임대 컨테이너 재배치양, 각 기간별 포트별 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양 및 반납량, 공 컨테이너 구매양을 결정하는 것을 특징으로 하는 공 컨테이너 관리 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 목적함수 값을 계산하는 단계는
    상기 재배치양, 재고량, 임대 및 구매양을 바탕으로 혼합정수계획법을 따르는 수리모형을 통해 상기 목적함수 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 공 컨테이너 관리 방법.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 출력 단계는
    상기 공 컨테이너 관리 안 또는 상기 공 컨테이너 관리 대안을 세계 지도 또는 엑셀 시트 형식으로 출력하는 것을 특징으로 하는 공 컨텐이너 관리 방법.
  11. 각 포트별로 보유하고 있는 공 컨테이너 재고, 각 포트간의 공 컨테이너 재배치, 임대업체를 통한 공 컨테이너 임대 및 제조업체를 통한 공 컨테이너 구매를 통해서 공 컨테이너를 활용한 해상운송을 통해 제품이나 재화를 운송하고자하는 고객에게 공 컨테이너를 제공하고 관리하는 공 컨테이너 관리 시스템에 있어서,
    상기 공 컨테이너를 관리하기 위한 공 컨테이너 관리 정보를 입력 받아 저장하는 입력 모듈;
    수리모형의 목적함수에 상기 입력모듈에 입력, 저장된 공 컨테이너 관리정보를 대입하고 상기 목적함수를 최소화 하는 변수를 혼합정수계획법 및 유전자 알고리즘으로 결정함으로써 공 컨테이너 관리안을 생성하는 최적화모듈;
    상기 공 컨테이너 관리 안을 출력하는 출력 모듈을 포함하는 공 컨테이너 관리 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공 컨테이너 관리 정보에 변경 사항이 있는 경우
    상기 최적화 모듈을 통해 상기 변경 사항에 대응하는 상기 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 의사결정지원 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공 컨 테이너 관리 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은
    상기 공 컨테이너 관리 정보를 바탕으로 혼합정수계획법에 따라 상기 공 컨테이너 관리 안을 수리모형으로 구현하는 수리모형 엔진부; 및
    상기 공 컨테이너 관리 정보 및 상기 수리모형을 바탕으로 각 포트간의 공 컨테이너 및 임대 컨테이너의 재배치양, 각 포트의 공 컨테이너 재고량, 공 컨테이너 임대양 및 반납량, 구매양을 결정하여 공 컨테이너 관리 안을 생성하는 휴리스틱 엔진부를 포함하는 공 컨테이너 관리 시스템.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 의사결정지원 모듈은
    상기 공 컨테이너 관리 정보 중 비용 정보에 대한 변경 사항이 있는 경우 선박 및 수요 정보에 대한 변경 사항을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 시뮬레이션 엔진과;
    상기 공 컨테이너 관리 정보 중 비용 정보에 대한 변경 사항이 있는 경우 비용 정보에 대한 변경 사항을 바탕으로 공 컨테이너 관리 안의 대안을 생성하는 경 제성 분석 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 공 컨테이너 관리 시스템.
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