KR101275120B1 - 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법 - Google Patents

컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래 주먹구구식으로 크레인일정계획을 수립함에 따른 문제점을 해결하고자 효율적인 장비관리와 컨테이너의 반입 및 반출 작업에 대하여 보다 효과적으로 작업 계획을 수립함으로써, 시간대별 컨테이너 터미널 장치장에서의 트럭의 동선관리가 가능하고, 컨테이너터미널의 여러 운송장치들에 의한 교통혼잡도를 크게 줄이며, 고가의 컨테이너 수송에서의 시간비용을 줄여 전체적인 물류비용을 줄일 수 있는 크레인의 총작업시간과 업주사의 작업시간을 고려하여 자동적으로 크레인의 일정을 계획할 수 있는 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법이다.

Description

컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법{The Method Of Laying Plan Considering Working Completion Time And Job Completion Time Of Crane Work For Loading or Unloading of Cargo Using Train At The Container Terminal}
본 발명은 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도운송과 트럭 등의 운송수단에 의하여 운송된 컨테이너들이 혼재된 컨테이너터미널에서 열차로 운송된 컨테이너에 대한 적재 및 하역 작업을 수행함에 있어 작업자의 경험적 판단에 따른 즉석계획을 대체하여 자동화할 수 있다. 또한 크레인 작업완료시간의 최소화를 고려할 뿐만 아니라 입주사별 작업완료시간 범위를 고려함으로써, 시간대별 운송트럭의 동선관리가 가능하여 터미널 내부의 전반적인 혼잡도를 최소화할 수 있는 크레인의 일정계획수립방법에 관한 것이다.
철도운송과 트럭 등의 운송수단에 의하여 운송된 컨테이너들이 혼재된 컨테이너터미널에서 철도차량에 의해 반입 및 반출되는 컨테이너의 적재 또는 하역 작업을 수행함에 있어, 종래에는 컨테이너 장치장의 작업 상황을 확인한 후 컨테이너들을 순차적으로 처리하거나 특정 입주사의 요구사항을 반영하여 입주사의 반입 및 반출 컨테이너를 우선하여 일괄적으로 처리될 수 있도록 작업자의 경험적 판단에 의존한 즉석 작업계획에 따라 크레인 일정계획을 수립하였다.
종래 발명 “컨테이너 하역 시스템 및 그 방법”(등록특허10-1058594)은 스프레더를 목표 컨테이너 방향으로 하강시키기 전에, 레이저 스캐너를 통해 목표 컨테이너의 각 테두리의 위치좌표를 측정하여 공간상에 가상 경계막을 형성하고, 이렇게 형성된 가상 경계막을 이용하여 스프레더의 위치를 조정함으로써 스프레더의 위치가 가상 경계막 내에 제한되어 목표 컨테이너와 결합하기 위한 최적화된 영역 내에 위치함에 따라 추후 CCD 카메라를 이용한 정밀제어가 용이하고, 스프레더의 위치조정이 간편하며, 랜딩/픽업 작업시간을 단축시키는 컨테이너 하역 시스템 및 그 방법은 있으나, 이는 컨테이너를 선박에 하역시키는 방법입니다.
육상의 컨테이너터미널에서 크레인의 일정을 계획함에 있어 합리적인 계획안이 없이 주먹구구식으로 크레인일정계획을 수립함에 따라 발생할 수 있는 장시간의 크레인 작업시간에 따른 비용손실이 발생하며 개별입주사의 장치장으로 향하는 운송트럭의 동선관리가 불가능하여 컨테이너터미널 내부의 혼잡도가 상승하는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기 종래 기술의 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 육상운송에 의해 운송된 컨테이너들이 혼재된 컨테이너터미널에서 운송된 컨테이너를 장치장에 하역하거나 장치장으로부터 철도차량에 적재할 때 사용하는 크레인의 작업순서에 대한 일정계획을 수립함에 있어 크레인의 작업완료시간과 개별 입주사의 작업시간 범위를 고려한 일정계획수립방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 컨테이너터미널에서 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인의 일정계획수립방법은,
제어부를 포함하는 컴퓨터를 이용하여 컨테이너터미널에서 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인작업일정계획수립방법에 있어서,
상기 제어부가 순차처리방식과 입주사별일괄처리방식에 의해 생성한 복수개의 해의 집합 중에서 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위의 합이 가장 작은 해를 초기해로 정하는 초기해생성단계;
상기 제어부가 상기 정해진 초기해를 이용하여 지정된 반복수 또는 최대시간범위내에서 교환방법을 통해 발생한 복수의 이웃해 중에서 최선해를 결정하는 해의 개선단계; 및
상기 제어부가 상기 최선해에 의하여 크레인의 적재 또는 하역작업의 일정계획을 수립하는 일정계획수립단계;로 이루어진다.
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본 발명은 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인작업 작업완료시간과 입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법을 제공함으로써, 효율적인 장비관리와 컨테이너의 반입 및 반출 작업에 대하여 보다 효과적으로 작업 계획을 수립함으로써, 시간대별 컨테이너터미널 장치장에서의 트럭의 동선관리가 가능하고, 컨테이너터미널의 여러 운송 장비들에 의한 교통 혼잡도를 크게 줄이며, 고가의 컨테이너 수송에서의 시간을 줄여 전체적인 물류비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 크레인 작업의 일정계획수립방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 입주사별일괄처리방식에 의한 초기해 생성절차도,
도 3은 도 1에 도시된 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도.
본 발명에서 컴퓨터에서 하드웨어를 움직이는 기술인 소프트웨어를 통한 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법을 구현하기 위하여 하드웨어인 컴퓨터를 구성하는 유형의 장치나 기기(예: 제어부, 메모리, 입력 장치, 출력 장치, 주변 장치 등)를 사용하는 것은 당연하다. 따라서 상기 일정계획수립방법을 구현하기 위하여 상기 제어부 등을 사용하는 내용의 자세한 설명은 생략한다.
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법에 대한 예시에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 크레인 작업의 일정계획수립방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 입주사별일괄처리방식에 의한 초기해 생성절차도이다.
도 1, 2에 도시된 바와 같이, 컨테이너터미널에서 철도로 운송된 컨테이너에 대한 적재 또는 하역을 위한 크레인에 대한 일정계획수립방법은 초기해 생성단계(S100), 해의 개선단계(S200) 및 일정계획수립단계(S300)로 이루어진다.
상기 초기해 생성단계(S100)는 컨테이너 화물에 대한 크레인 일정수립에 있어 철도차량에 운송된 순서대로 처리하는 순차처리방식 또는 입주사별 일괄처리방식을 이용하여 생성한 복수개의 해 집합 중에서 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위의 합이 가장 작은 해를 초기해로 사용한다.
상기 순차처리방식은 철도차량으로 운송되어온 일렬로 적재된 컨테이너 화물에서 그 적재된 순서에 따라 순차적으로 크레인을 작업하는 경우로서 첫 번째 또는 마지막 컨테이너에서 크레인 작업을 시작한다.
상기 입주사별일괄처리방식은 철도차량에 적재된 컨테이너 화물에 대하여 각 입주사별로 순서를 결정하고, 그 정해된 순서에 의해 첫 번째 입주사의 모든 컨테이너에 대하여 적재 또는 하역한 후, 다음 순서의 입주사의 모든 컨테이너를 적재 또는 하역하는 방식에 의한다.
상기 입주사별일괄처리방식에 있어서는 상기 첫 번째 입주사의 양 측면에 위치한 컨테이너 중에서 하나를 첫 작업으로 설정한 후, 탐욕 알고리즘(Greedy algorithm)을 적용하여 작업 순서를 결정한다.
예를 들어 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 철도차량에 일렬로 적재된 컨테이너(A사: 4개, B사: 3개)가 A1-A2-B1-A3-A4-B2-B3처럼 배치된 경우에 A사의 A1, A4 또는 B사의 B1, B3 중에서 어느 하나의 컨테이너에 대하여 크레인 작업을 수행하게 된다.
상기의 순서로 철도차량에 적재되어 있는 컨테이너 화물에 대하여 입주사별로 작업을 수행할 수 있도록 B1과 A4를 교환하여 입주사별로 그룹화하고, A 입주사의 화물을 순차처리하도록 A4와 A3를 교환하여 도 2(b)의 순서로 적재한다(S110).
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 현재 입주사별로 가능한 작업의 순서를 결정한다. 실선은 입주사별로 반드시 일괄처리가 되어야 한다는 것을 의미하고, 점선은 특정 입주사의 작업완료 이후 다른 입주사의 컨테이너로 작업이 이어지는 경로를 표시한다.
만약 A1에서 크레인 작업을 시작한 경우에는 A사의 컨테이너인 A2, A3 및 A4 컨테이너를 작업한 후, B사의 B1을 시작한 경우에는 B2, B3로 작업하고, B3로 시작한 경우에는 B2 및 B1으로 작업한다.
만약 A4에서 에서 크레인 작업을 시작한 경우에는 A사의 컨테이너인 A3, A2 및 A1 컨테이너를 작업한 후, B사의 B1을 시작한 경우에는 B2, B3로 작업하고, B3로 시작한 경우에는 B2 및 B1으로 작업한다.
만약 B1에서 크레인 작업을 시작한 경우에는 B사의 컨테이너인 B2 및 B3 컨테이너를 작업한 후, A사의 A1을 시작한 경우에는 A2, A3 및 A4로 작업하고, A4로 시작한 경우에는 A3, A2 및 A1으로 작업한다.
만약 B3에서 크레인 작업을 시작한 경우에는 B사의 컨테이너인 B2 및 B1 컨테이너를 작업한 후, A사의 A1을 시작한 경우에는 A2, A3 및 A4로 작업하고, A4로 시작한 경우에는 A3, A2 및 A1으로 작업한다.
각 경로에 대한 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업완료시간 범위의 합을 계산하여 가능한 모든 후보해를 생성한다(S120).
상기 가능한 모든 후보해 중에서 개별입주사의 작업완료시간범위와 크레인 의 작업완료시간의 합이 가장 작은 후보해를 초기해로 결정한다(S130).
도 2(d)에 도시된 바와 같이, 상기 가장 작은 후보해는 B사의 B1, B2 및 B3의 크레인 작업 후, A사의 A1, A2, A3 및 A4의 컨테이너에 대하여 수행한다.
상기 해의 개선단계(S200)는 상기 정해진 초기해를 이용하여 지정된 반복수 또는 최대시간범위내에서 발생할 수 있는 모든 경우의 교환방법을 수행하여 계산된 목적함수 값, 즉 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업완료시간 범위의 합을 계산한다(S210).
표 1은 상기 교환방법을 의하여 생성된 모든 이웃해의 목적함수 값을 보여주고 있다.
교환(i,j) 목적함수 값
1 2 1870
1 3 2700
1 … 1840
1 n 1890
2 3 2500
2 4 1570 채택
… … …
n-1 n 1879
상기 교환방법은 상기 초기해로 정해진 적재된 컨테이너의 순서에 대하여 가능한 2개의 컨테이너간의 작업순서 교환, 예를 들어 첫 번째와 두 번째 컨테이너간의 작업순서를 교환하는 경우에서의 크레인을 이용한 컨테이너의 적재 또는 하역작업에 소요되는 목적함수 값은 1870이고, 다음으로 첫 번째와 세 번째 컨테이너간의 작업순서를 교환하는 경우에서의 목적함수 값은 2700으로 계산된다.
이와 같이 초기해로 정해진 현재 위치에서 가능한 모든 컨테이너 작업순서를 교환하는 경우에 대한 목적함수 값을 생성한 후 상기 구해진 모든 목적함수 값 중에서 최소의 목적함수 값(1570)을 가지는 이웃해(2, 4)를 다음 반복에서 초기해, 즉 두 번째 컨테이너와 네 번째 컨테이너의 작업순서를 교환하는 것을 초기해로 변경한다(S220).
그리고 변경된 초기해(2, 4)를 현재까지 최선해의 목적함수 값(1850)와 비교하여 최선해의 목적함수 값보다 작은 경우에는 상기 최선해를 현재 변경된 초기해(2, 4)로 변경하고, 그렇지 않은 경우에는 최선해는 그대로 둠으로써, 상기 지정된 반복수 또는 지정된 시간범위 내에서의 반복을 수행한 후 마지막 남은 최선해가 가장 작은 목적함수 값을 가진다(S230).
따라서 상기 최선해는 현재 컨테이너의 작업순서에 따른 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업완료시간 범위를 고려하여 결정된 목적함수 값 중에서 최저시간을 확보하는 값이다.
상기 일정계획수립단계(S300)는 상기 결정된 최적해를 기반으로 철도차량에 적재된 컨테이너에 대한 크레인의 작업순서를 수립한다.
도 3은 도 1에 도시된 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기의 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인작업 작업완료시간과 개별입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법은 상기 초기해생성단계(S100)에서 먼저 파라미터로서 반복수 또는 계산시간(T), 초기해(Sinit), 이웃해(Sk), 최선이웃해(Sgood), 최선해(Sbest), 컨테이너 와 의 처리순서 교환을 통한 이웃해 생성함수(move(i, j)), 초기계산시간(STime), 최대계산시간(Etime), 상기 순차처리방식 또는 입주사별 일괄처리방식을 선택하는 변수(X)를 설정한다(S400).
상기 순차처리방식(1) 또는 입주사별 일괄처리방식(2)을 선택하는 변수(X)에 정해진 값에 의해 선택된 방식으로 초기해(Sinit)를 생성한다(S410).
상기 생성된 초기해(Sinit)를 상기 최선해(Sbest)에 대입한다(S420).
상기 해의 개선단계(S200)는 최대 반복수 N을 변수 최대반복수(MAX) 또는 최대 계산시간(MaxTime)을 변수 최대계산시간(Etime)으로, 초기반복수(T)를 0으로, 초기계산시간(STime)을 0으로 초기화한다(S430).
상기 생성된 초기해(Sinit)와 초기화된 각 파라미터를 이용하여 모든 이웃해(Sk)를 생성하기 위하여 반복 함수인 move(i, j) for i = 1, 2, ..., n-1, j = i+1, ... , n을 이용하여 가능한 모든 이웃해(Sk)의 목적함수값을 계산한다(S440).
상기 생성된 목적함수값들 중에서 가장 작은 목적함수값을 가지는 이웃해(Sk)를 최선이웃해(Sgood)변수에 대입하고, 상기 초기해(Sinit)를 최선이웃해(Sgood)로 변경한다(S450).
상기 최선이웃해(Sgood)와 최선해(Sbest)를 비교하여(S460) 최선해(Sbest)가 작거나 같으면 최선해(Sbest)를 유지하고, 만약 상기 최선이웃해(Sgood)가 최선해(Sbest)보다 미만인 경우 최선이웃해(Sgood)를 최선해(Sbest)에 대입하여 변경한다(S470).
상기 초기반복수(T) 또는 초기계산시간(STime)을 하나씩 증가시킨다(S480).
상기 증가시킨 초기반복수(T) 또는 초기계산시간(STime)을 최대반복수(MAX) 또는 최대 계산시간(MaxTime)와 비교하여 최대반복수(MAX) 또는 최대 계산시간(MaxTime)에 도달되지 않은 경우에는 다시 모든 이웃해생성단계(S440)로 반복하여 수행하나 초기반복수(T) 또는 초기계산시간(STime)을 최대반복수(MAX) 또는 최대 계산시간(MaxTime)와 비교하여 최대반복수(MAX) 또는 최대 계산시간에 도달한 경우에는 반복단계를 종료함으로써 최선해(Sbest)를 구한다(S490).
상기 최선해(Sbest)를 기반으로 크레인 작업의 일정계획을 수립한다(S500).
본 명세서에는 본 발명에 따른 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 또는 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업완료시간 범위를 고려한 일정계획수립의 절차를 예를 통해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 및 첨부도면의 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
S100 초기해생성단계 S110 입주사별그룹화단계
S120, S410 후보해생성단계 S130 초기해결정단계
S200 해의 개선단계 S210 목적함수값계산단계
S220 초기해변경단계 S230 최선해판단단계
S300, S500 일정계획수립단계 S400 파라미터설정단계
S420 최선해대입단계 S430 파라미터초기화단계
S440 이웃해생성단계 S450 최선이웃해대입단계
S460 최선해비교단계 S470 최선해변경단계
S480 반복수증가단계 S490 최선해도출단계

Claims (4)

  1. 제어부를 포함하는 컴퓨터를 이용하여 컨테이너터미널에서 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인작업일정계획수립방법에 있어서,
    상기 제어부가 순차처리방식과 입주사별일괄처리방식에 의해 생성한 복수개의 해의 집합 중에서 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위의 합이 가장 작은 해를 초기해로 정하는 초기해생성단계;
    상기 제어부가 상기 정해진 초기해를 이용하여 지정된 반복수 또는 최대시간범위내에서 교환방법을 통해 발생한 복수의 이웃해 중에서 최선해를 결정하는 해의 개선단계; 및
    상기 제어부가 상기 최선해에 의하여 크레인의 적재 또는 하역작업의 일정계획을 수립하는 일정계획수립단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 초기해 생성단계에서 입주사별로 컨테이너를 그룹화하는 입주사별그룹화단계;
    상기 제어부가 상기 입주사별로 그룹화된 컨테이너에 대하여 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위의 합을 계산하여 가능한 모든 후보해를 생성하는 후보해생성단계; 및
    상기 제어부가 상기 생성된 후보해 중에서 목적함수값이 가장 작은 해를 선택하는 초기해결정단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 초기해 생성단계에서 화물 열차에 실려 있는 컨테이너에 대하여 양 측면에 위치한 컨테이너 중에서 하나를 첫 작업으로 설정한 후, 탐욕 알고리즘을 적용하여 작업 순서를 결정하는 입주사별일괄처리방식인 것을 특징으로 하는 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 해의 개선단계는 상기 제어부가 상기 정해진 초기해를 이용하여 지정된 반복수 또는 최대시간범위내에서 발생할 수 있는 모든 경우의 교환방법을 수행하여 계산된 목적함수 값을 계산하는 목적함수 값 계산단계;
    상기 제어부가 상기 구해진 모든 목적함수 값 중에서 최소의 목적함수 값을 가지는 이웃해를 다음 반복에서 초기해로 변경하는 초기해 변경단계; 및
    상기 제어부가 상기 최선해와 상기 변경된 초기해를 비교하여 보다 작은 값을 최선해로 선택하는 최선해판단단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 컨테이너터미널에서의 철도운송물의 적재 및 하역을 위한 크레인의 작업완료시간과 개별입주사의 작업시간완료시간 범위를 고려한 일정계획수립방법.
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