KR101955892B1 - 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템 및 방법 - Google Patents

차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

수송 비용을 최소화하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템 및 방법이 제공된다. 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템은, 차량 운반선에 적재되는 복수의 화물의 적재 순서를 제1 후보해로 제공하는 후보해 제공부, 최대 직사각형 알고리즘(maximal rectangle algorithm)을 이용하여, 차량 운반선의 적재 영역을 결정하는 적재 영역 결정부, 제1 후보해를 이용하여 적재 영역 내에 복수의 화물을 적재하고, 복수의 화물이 적재된 순서대로 제2 후보해를 생성하는 후보해 재생성부, 및 제2 후보해를 평가하여, 후보해 제공부에 평가 점수를 제공하는 평가부를 포함하고, 후보해 제공부는, 평가 점수를 이용하여 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 통해 제1 후보해를 최적화하는 것을 포함한다.

Description

차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING LOADING PLAN OF CAR CARRIER SHIPS}
본 발명은 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량 운반선은 일반 차량, 트럭 또는 트레일러를 수송하는 화물선으로, 화물들이 별도의 크레인을 이용하지 않고 자가 동력으로 직접 승하선할 수 있는 선박이다. 대형 차량 운반선은 다수의 항구를 운항하면서 화물을 싣고 내린다.
차량 운반선에 화물이 적재될 때, 사전에 수립된 계획에 따라 정해진 위치에 화물이 적재될 수 있다. 그러나, 이러한 적재 계획에 따라 적재 영역의 공간 손실률과 화물의 재취급 횟수가 달라질 수 있다. 적재 영역의 공간 손실률과 화물의 재취급 횟수를 줄일수록 차량 운반선의 수송 비용을 줄일 수 있으므로, 신중한 적재 계획 수립이 요구된다.
이러한 이유 때문에 현장에서는 전문가가 간단한 규칙과 직관에 의존하여 적재 계획을 세우고 있으나, 좀 더 효율적으로 빠르게 적재 계획을 수립할 수 있는 시스템 및 방법이 필요한 실정이다.
특허문헌 1은 컨테이너 선박의 적재 계획 수립을 위해 유전자 알고리즘을 이용하는 기술을 개시한다.
특허문헌 1: 공개특허공보 제10-2000-0046904호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 수송 비용을 최소화하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 수송 비용을 최소화하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템은, 차량 운반선에 적재되는 복수의 화물의 적재 순서를 제1 후보해로 제공하는 후보해 제공부, 최대 직사각형 알고리즘(maximal rectangle algorithm)을 이용하여, 차량 운반선의 적재 영역을 결정하는 적재 영역 결정부, 제1 후보해를 이용하여 적재 영역 내에 복수의 화물을 적재하고, 복수의 화물이 적재된 순서대로 제2 후보해를 생성하는 후보해 재생성부, 및 제2 후보해를 평가하여, 후보해 제공부에 평가 점수를 제공하는 평가부를 포함하고, 후보해 제공부는, 평가 점수를 이용하여 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 통해 제1 후보해를 최적화하는 것을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 각각의 화물의 종류, 목적항 및 크기를 포함하는 복수의 화물 정보를 후보해 제공부에 제공하는 입력부를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 입력부로부터 복수의 화물 정보를 제공받고, 후보해 제공부에 화물 목록을 제공하는 화물 분배부를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 적재 영역 결정부는, 최대 직사각형 알고리즘을 이용하여, 복수의 화물이 적재될 수 있는 차량 운반선의 영역을 복수의 후보 적재 영역으로 분할하고, 복수의 후보 적재 영역 중, 차량 운반선의 입출구로부터 가장 멀리 이격된 후보 적재 영역을 적재 영역으로 결정하는 것을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 복수의 화물을 적재하는 것은, 적재 영역 내에, 제1 종류의 화물로 구성되는 제1 열을 형성하는 것을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 복수의 화물을 적재하는 것은, 제1 열을 형성한 후에, 적재 영역 내에, 제1 종류와 다른 제2 종류의 화물로 구성되는 제2 열을 형성하는 것을 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 평가부는, 제2 후보해에 따라 적재된 복수의 화물을 하역하고, 복수의 화물 중 재취급된 화물의 개수를 이용하여 제2 후보해를 평가한다.
몇몇 실시예에서, 평가부는, 제2 후보해에 따라 복수의 화물이 적재된 차량 운반선의 공간 손실률을 이용하여 제2 후보해를 평가한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템 및 방법은, 적재 영역의 공간 손실률과 화물의 재취급 횟수를 고려하여, 화물의 적재 순서를 최적화할 수 있다. 이에 따라, 차량 운반선의 수송 비용이 최소화될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 화물 정보를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 제1 후보해를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 적재 가능 영역을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 적재 영역의 결정을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 제2 후보해의 생성을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 제2 후보해의 평가를 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
구성 요소가 다른 구성 요소의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 다른 구성 요소의 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서, 도 1 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템 및 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 3은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 화물 정보를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템은 입력부(100), 화물 분배부(105), 프로세서(200) 및 출력부(300)를 포함한다.
입력부(100)는 운반선 정보와 화물 정보를 입력받을 수 있다. 또한, 입력부(100)는 상기 운반선 정보와 화물 정보를 화물 분배부(105)에 제공할 수 있다.
상기 운반선 정보는 차량 운반선의 적재 영역에 대한 정보일 수 있다. 예를 들어, 상기 운반선 정보는, 차량 운반선 내의 적재 가능 영역의 면적, 적재 가능 영역과 적재 불가능 영역의 배치, 출입구의 위치 등의 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼, 차량 운반선(10)은 화물을 적재하는 적재층(20)을 포함할 수 있다. 적재층(20)은 아래에서부터 순차적으로 적층되는 제1 층(22), 제2 층(24) 및 제3 층(26)을 포함할 수 있다. 도 2에서, 적재층(20)은 3개의 층을 포함하는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 적재층(20)은 4개 이상의 층을 포함할 수도 있다.
상기 화물 정보는 차량 운반선에 적재되는 복수의 화물에 대한 정보일 수 있다. 예를 들어, 상기 화물 정보는, 화물고유번호, 종류, 목적항, 화물의 크기 및 기타 사항 등의 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 각각의 화물은 화물고유번호, 종류, 목적항, 길이 및 폭 등의 정보를 포함할 수 있다.
화물고유번호는 각각의 화물을 식별할 수 있는 번호로서, 이를 통해 적재 과정 전반에서 어느 화물이 어느 위치로 이동하는지를 식별할 수 있다. 또한, 화물의 목적항은 차량 운반선에 적재되는 화물의 목적지가 어디인지에 대한 정보이므로, 화물의 적재 순서 및 하역 순서에 고려되는 부분일 수 있다. 또한, 차량 운반선에 적재되는 화물은 자가 동력으로 움직일 수 있는 차량 등일 수 있으므로, 차량 운반선에 적재되는 화물은 그 크기(예를 들어, 길이 및 폭)가 중요한 정보일 수 있다.
입력부(100)는 다양한 입력 장치로 구성될 수 있다. 예를 들어, 입력부(100)는 카메라 등의 이미지 촬상 소자, 적외선 바코드 입력기 등의 데이터 수신 장치 및 키보드, 마우스 등의 직접 입력 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 입력부(100)는 메모리로서 외부에서 전송되는 데이터를 수신하는 기능만을 수행할 수도 있다. 즉, 입력부(100)는 외부에서 정보를 입력 받을 수만 있다면, 그 종류나 형상에는 아무런 제한이 없다.
입력부(100)는 상기 운반선 정보를 미리 저장된 데이터 형태로 수신할 수 있다. 마찬가지로, 입력부(100)는 상기 화물 정보를 미리 저장된 데이터 형태로 수신할 수 있다. 또는 입력부(100)는 실제 화물을 촬영 혹은 화물에 부착된 코드를 판독하여 그에 대한 정보를 데이터 베이스에서 불러오는 형식으로 정보를 확보할 수도 있다.
화물 분배부(105)는 입력부(100)로부터 운반선 정보 및 화물 정보를 제공받을 수 있다. 화물 분배부(105)는 상기 운반선 정보 및 상기 화물 정보를 이용하여, 차량 운반선에 적재되는 화물을 분배할 수 있다.
이 때, 화물 분배부(105)는 적재층(20)의 각 층에 적재될 화물을 분배하여, 화물 정보를 포함하는 화물 목록을 프로세서(200)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 화물 분배부(105)는, 제1 층(22)에 적재되는 제1 화물 목록, 제2 층(24)에 적재되는 제2 화물 목록, 및 제3 층(26)에 적재되는 제3 화물 목록을 프로세서(200)에 제공할 수 있다.
다층 구조의 운반선에 화물이 적재될 때, 위층에 많은 하중이 부과된다면 전복의 위험이 있을 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 화물 분배부(105)는 각각의 화물의 목적항을 고려하여 적재되는 화물들의 분배를 수행할 수 있다. 예를 들어, 목적항이 먼 화물들을 제1 층(22)에 분배하고, 목적항이 가까운 화물들을 제3 층(26)에 분배할 수 있다.
프로세서(200)는 화물 분배부(105)로부터 화물 목록을 제공받을 수 있다. 프로세서(200)는 화물 분배부(105)로부터 받은 상기 화물 목록을 이용하여 최적 화물 적재 순서를 도출할 수 있다. 또한, 프로세서(200)는 상기 최적 화물 적재 순서를 출력부(600)로 제공할 수 있다.
그러나, 몇몇 실시예에서, 화물 분배부(105)는 생략될 수도 있다. 예를 들어, 입력부(100)는 운반선 정보 및 화물 정보를 프로세서(200)에 직접 제공할 수도 있다.
프로세서(200)는 후보해 제공부(210), 적재 영역 결정부(220), 후보해 재생성부(230) 및 평가부(240)를 포함할 수 있다. 이하에서, 상기 구성들을 보다 자세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 제1 후보해를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 후보해 제공부(210)는 화물 정보를 이용하여 복수의 화물의 적재 순서를 생성할 수 있다. 복수의 화물의 적재 순서는 화물고유번호의 시퀀스(sequence)로 표현될 수 있다. 이러한 시퀀스는 최적해를 구하기 위한 후보해일 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 입력 데이터로 입력된 복수의 화물 정보는, 각각의 화물에 대한 화물고유번호 및 종류를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화물 1 내지 m에 대한 화물고유번호 및 종류를 포함하는 복수의 화물 정보가 입력 데이터로 입력될 수 있다. 이 때, 후보해 제공부(210)는 복수의 화물의 적재 순서를 임의로 생성하여, 후보해로 제공할 수 있다. 후보해 제공부(210)로부터 제공된 후보해를 제1 후보해로 정의할 수 있다. 또한, 후보해 제공부(210)는 복수의 제1 후보해를 제공할 수 있다.
후보해 제공부(210)는 제1 후보해를 후보해 재생성부(230)에 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 차량 운반선의 적재 가능 영역을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 적재 영역의 결정을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 1, 도 2, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 적재 영역 결정부(220)는 차량 운반선(10)의 적재 영역을 결정할 수 있다.
도 5에 도시된 것처럼, 차량 운반선(10)의 적재층(20)은 출입구(32), 적재 가능 영역(34) 및 적재 불가능 영역(36)을 포함할 수 있다. 참고적으로, 도 5는 차량 운반선(10)의 적재층(20)을 위에서 바라본 개략적인 도면이다. 예를 들어, 도 5는 적재층(20)의 제1 층(22)을 위에서 바라본 개략적인 도면일 수 있다.
출입구(32)는 차량 운반선(10)에 적재되는 화물들이 출입하는 통로일 수 있다. 적재 불가능 영역(36)은, 적재층(20) 내의 장애물(예를 들어, 기둥) 또는 이미 적재된 차량 등에 의해 화물의 적재가 불가능한 영역일 수 있다. 적재 가능 영역(34)은, 출입구(32) 및 적재 불가능 영역(36)을 제외한 적재층(20)의 나머지 영역으로 정의될 수 있다.
이 때, 적재 영역 결정부(220)는 적재 가능 영역(34)의 일부를 적재 영역으로 결정할 수 있다. 적재 영역 결정부(220)는 결정된 적재 영역을 후보해 재생성부(230)에 제공할 수 있다.
먼저, 적재 영역 결정부(220)는 적재 가능 영역(34)을 분할하여 복수의 후보 적재 영역을 생성할 수 있다. 복수의 후보 적재 영역을 생성하는 것은 예를 들어, 최대 직사각형 알고리즘(maximal rectangle algorithm)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 적재 가능 영역(34)을 가능한 큰 사각형으로 나누어 복수의 후보 적재 영역을 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼, 적재 영역 결정부(220)는 제1 내지 제7 후보 적재 영역(R11~R17)을 생성할 수 있다. 또는 예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼, 적재 영역 결정부(220)는 제8 내지 제14 후보 적재 영역(R21~R27)을 생성할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 적재 영역 결정부(220)는 생성된 후보 적재 영역의 일부를 제거한 후에 적재 영역을 결정할 수 있다.
예를 들어, 적재 영역 결정부(220)는 복수의 후보 적재 영역 중, 다른 후보 적재 영역에 완전히 포함되는 후보 적재 영역을 제거할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼, 제5 후보 적재 영역(R15)은 제2 후보 적재 영역(R12)에 완전히 포함될 수 있고, 제6 후보 적재 영역(R16)은 제3 후보 적재 영역(R13)에 완전히 포함될 수 있다. 이에 따라, 적재 영역 결정부(220)는 제5 및 제6 후보 적재 영역(R15, R16)을 제거한 후에 적재 영역을 결정할 수 있다. 마찬가지로, 도 7에 도시된 것처럼, 제9 및 제12 후보 적재 영역(R22, R25)은 제14 후보 적재 영역(R27)에 완전히 포함될 수 있다. 이에 따라, 적재 영역 결정부(220)는 제9 및 제12 후보 적재 영역(R22, 25)을 제거한 후에 적재 영역을 결정할 수 있다.
또는, 예를 들어, 적재 영역 결정부(220)는 복수의 후보 적재 영역 중, 그 폭이나 길이가 적재되는 화물의 너비나 길이보다 작은 후보 적재 영역을 제거할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 제11 및 제13 후보 적재 영역(R24, R26)의 폭은 적재되는 화물의 폭보다 작을 수 있다. 이에 따라, 적재 영역 결정부(220)는 제11 및 제13 후보 적재 영역(R24, R26)을 제거한 후에 적재 영역을 결정할 수 있다.
이어서, 적재 영역 결정부(220)는, 생성된 복수의 후보 적재 영역 중, 출입구(32)로부터 가장 멀리 이격된 후보 적재 영역을 적재 영역으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 각각의 후보 적재 영역의 꼭지점들 중 출입구(32)로부터 가장 멀리 이격된 꼭지점을 기준으로, 출입구(32)로부터 가장 멀리 이격된 후보 적재 영역을 적재 영역으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼, 제1 후보 적재 영역(R11)은 제1 거리(D1)로 출입구(32)와 이격될 수 있고, 제2 후보 적재 영역(R12)은 제1 거리(D1)보다 큰 제2 거리(D2)로 출입구(32)와 이격될 수 있고, 제3 후보 적재 영역(R13)은 제2 거리(D2)보다 큰 제3 거리(D3)로 출입구(32)와 이격될 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 적재 영역 결정부(220)는 제3 후보 적재 영역(R13)을 적재 영역으로 결정할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 제2 후보해의 생성을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 1 및 도 8 내지 도 11을 참조하면, 후보해 재생성부(230)는 제1 후보해를 이용하여 적재 영역(LR) 내에 복수의 화물을 적재하고, 화물들이 적재된 순서대로 제2 후보해를 생성할 수 있다. 후보해 재생성부(230)는 제2 후보해를 평가부(240)에 제공할 수 있다.
제1 후보해는 후보해 제공부(210)에 의해 제공된 후보해이다. 예를 들어, 도 8에 도시된 것처럼, 제1 후보해는 제1 목록(L1)으로 표현될 수 있다. 제1 목록(L1)은 제1 종류의 화물인 화물 1, 10, 16, n, m을 포함할 수 있다. 또한, 제1 목록(L1)은 제1 종류와 다른 제2 종류의 화물인 화물 3, 5, 20을 포함할 수 있다. 또한, 제1 목록(L1)은 제1 및 제2 종류와 다른 제3 종류의 화물인 화물 14, 19를 포함할 수 있다.
적재 영역(LR)은 적재 영역 결정부(220)에 의해 제공된 적재 영역이다. 예를 들어, 적재 영역(LR)은 도 6의 제3 후보 적재 영역(R13)일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 화물을 적재하는 것은, 동종의 화물이 인접하도록 복수의 화물을 적재하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 것처럼, 적재 영역(LR) 내에, 제1 종류의 제1 화물(41)로 구성되는 제1 열(C1)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 적재 영역(LR) 내에, 제1 목록(L1)의 첫번째 화물인 화물 1을 적재할 수 있다. 이어서, 화물 1과 동종(예를 들어, 제1 종류)인 화물을 탐색하여, 화물 1에 인접하게 적재할 수 있다. 예를 들어, 화물 10을 화물 1에 인접하게 적재할 수 있다. 마찬가지 방법으로 적재 영역(LR) 내에 화물이 적재되어, 제1 종류의 제1 화물(41)로 구성되는 제1 열(C1)이 형성될 수 있다.
적재 영역(LR)은 제1 폭(W-LR)을 가질 수 있다. 각각의 제1 화물(41)은 제2 폭(W11)을 가질 수 있다. 각각의 제1 화물(41)은 제3 폭(W12)의 안전 거리로 이격될 수 있다. 제3 폭(W12)은 예를 들어, 30 cm일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 열(C1)은 적재 영역(LR)의 한 줄을 다 채울 때까지 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 화물(41)로 구성되는 제1 열(C1)은 적재 영역(LR)의 한 줄을 채움으로써, 적재 영역(LR) 내에 제4 폭(W13)의 공간을 형성할 수 있다.
적재 영역(LR) 내에 적재된 화물은 제1 목록(L1)으로부터 삭제될 수 있다. 예를 들어, 적재 영역(LR) 내에 화물 1, 10, 16, n이 적재됨에 따라, 제1 목록(L1)으로부터 화물 1, 10, 16, n은 삭제될 수 있다.
적재 영역(LR) 내에 적재된 화물은 적재된 순서대로 제2 목록(L2)에 기록될 수 있다. 예를 들어, 적재 영역(LR) 내에 순차적으로 적재된 화물 1, 10, 16, n은, 제2 목록(L2)에 순차적으로 기록될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 화물을 적재하는 것은, 제1 열(C1)을 형성한 후에, 동종의 화물이 인접하도록 복수의 화물을 적재하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 것처럼, 제1 열(C1)을 형성한 후에, 적재 영역(LR) 내에, 제2 종류의 제2 화물(42)로 구성되는 제2 열(C2)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 적재 영역(LR) 내에, 제1 열(C1)을 형성한 후의 제1 목록(L1)의 첫번째 화물인 화물 3을 적재할 수 있다. 이어서, 화물 3과 동종(예를 들어, 제2 종류)인 화물을 탐색하여, 화물 3에 인접하게 적재할 수 있다. 예를 들어, 화물 5를 화물 3에 인접하게 적재할 수 있다. 마찬가지 방법으로 적재 영역(LR) 내에 화물이 적재되어, 제2 종류의 제2 화물(42)로 구성되는 제2 열(C2)이 형성될 수 있다.
각각의 제2 화물(42)은 제5 폭(W21)을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 열(C2)은 적재 영역(LR)의 다른 한 줄을 다 채울 때까지 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 화물(42)로 구성되는 제2 열(C2)은 적재 영역(LR)의 한 줄을 채움으로써, 적재 영역(LR) 내에 제6 폭(W22)의 공간을 형성할 수 있다.
적재 영역(LR) 내에 적재된 화물은 제1 목록(L1)으로부터 삭제될 수 있다. 예를 들어, 적재 영역(LR) 내에 화물 1, 10, 16, n 및 화물 3, 5, 20이 적재됨에 따라, 제1 목록(L1)으로부터 화물 1, 10, 16, n 및 화물 3, 5, 20은 삭제될 수 있다.
적재 영역(LR) 내에 적재된 화물은 적재된 순서대로 제2 목록(L2)에 기록될 수 있다. 예를 들어, 적재 영역(LR) 내에 순차적으로 적재된 화물 1, 10, 16, n 및 화물 3, 5, 20은, 제2 목록(L2)에 순차적으로 기록될 수 있다.
도 8 및 도 9에 따른 과정을 반복하여, 제1 후보해로부터 재배열된 제2 목록(L2)이 형성될 수 있다. 이와 같이 재배열된 제2 목록(L2)은 제2 후보해로 정의될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 화물을 적재하는 것은, 공간 손실률을 고려하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 10의 (a)에 도시된 것처럼, 제2 종류의 제2 화물(42)은 적재 영역(LR) 내에 제6 폭(W22)의 공간을 형성할 수 있다. 제2 화물(42)의 제5 폭(W21)은 제1 화물(41)의 제2 폭(W11)보다 작은 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 제2 열(C2)에 의해 형성되는 제6 폭(W22)은, 제1 열(C1)에 의해 형성되는 제3 폭(W12)보다 작은 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 10의 (b)에 도시된 것처럼, 제3 종류의 제3 화물(43)은 적재 영역(LR) 내에 제8 폭(W32)의 공간을 형성할 수 있다. 제3 화물(43)의 제7 폭(W31)은 제1 화물(41)의 제2 폭(W11)보다 큰 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 제3 열(C3)에 의해 형성되는 제8 폭(W32)은, 제1 열(C1)에 의해 형성되는 제3 폭(W12)보다 큰 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 제1 열(C1) 다음에, 더 적은 폭의 공간을 형성하는 종류의 열을 적재 영역(LR) 내에 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 열(C2)의 제6 폭(W22)은 제3 열(C3)의 제8 폭(W32)보다 작으므로, 제1 열(C1) 다음에 제2 열(C2)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 공간 손실률이 최소화된 제2 후보해가 정의될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 동종의 화물이 적재 영역(LR)의 한 줄을 채울 수 없을만큼 남은 경우에, 적재 영역(LR)의 화물이 적재되지 않은 영역을 가장 적은 개수의 직사각각형으로 나누는 위치를 선정하여 화물을 적재할 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 것처럼, 동종의 화물이 적재 영역(LR)의 한 줄을 채울 수 없을만큼 남은 경우에, 적재 영역(LR)은 화물이 적재된 영역과 화물이 적재되지 않은 영역으로 나뉠 수 있다. 여기서, 화물이 적재된 영역이란, 화물들 사이의 안전거리를 포함하는 영역을 의미한다.
이 때, 제4 종류의 제4 화물(44)을 화물이 적재되지 않은 영역에 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 11의 (a)에 도시된 것처럼 제4 화물(44)을 적재할 수 있다. 이러한 경우에, 화물이 적재되지 않은 영역은 3개의 직사각형으로 나뉠 수 있다. 또는 예를 들어, 도 11의 (b)에 도시된 것처럼 제4 화물(44)을 적재할 수 있다. 이러한 경우에, 화물이 적재되지 않은 영역은 4개의 직사각형으로 나뉠 수 있다. 이에 따라, 제4 화물(44)은 도 11의 (b)의 경우보다 도 11의 (a)의 경우에 우선적으로 적재될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 평가부(240)는 후보해 재생성부(230)로부터 제2 후보해를 제공받을 수 있다. 평가부(240)는 제2 후보해를 평가할 수 있다. 예를 들어, 평가부(240)는 제2 후보해에 의해 화물이 적재된 차량 운반선에 대한 시뮬레이션을 수행함으로써 제2 후보해를 평가할 수 있다. 평가부(240)는 제2 후보해를 평가한 평가 점수를 후보해 제공부(210)에 제공할 수 있다.
후보해 제공부(210)는 평가부(240)로부터 평가 점수를 제공받고, 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 통해 제1 후보해를 최적화할 수 있다. 최적화된 제1 후보해는, 도 5 내지 도 11을 참조하여 설명한 것과 같이 제2 후보해로 재생성되어 차량 운반선에 적재될 수 있다. 이에 따라, 후보해 제공부(210)는 출력부(300)에 최적 화물 적재 순서를 제공할 수 있다.
예를 들어, 후보해 제공부(210)는 평가부(240)부로부터 제공된 평가 점수를 이용하여, 제1 후보해에 대한 유전 연산을 수행할 수 있다. 상기 유전 연산은 예를 들어, 선택(selection), 교배(crossover) 및 돌연변이(muation) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 평가부(240)는 차량 운반선의 공간 손실률을 이용하여 제2 후보해를 평가할 수 있다. 여기서, 차량 운반선의 공간 손실률이란, 차량 운반선의 적재 영역을 얼마나 효율적으로 활용했는지 알 수 있는 지표이다. 예를 들어, 차량 운반선의 공간 손실률은, 도 5의 적재 가능 영역(34)의 면적 중에서, 제2 후보해에 의해 화물이 적재된 면적을 제외한 나머지 면적의 비율일 수 있다. 여기서 화물이 적재된 면적이란, 화물 간의 안전 거리를 포함하는 면적을 의미한다. 평가부(240)는 상기 공간 손실률이 적은 후보해에 높은 점수를 부여할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 평가부(240)는 화물의 재취급 횟수를 이용하여 제2 후보해를 평가할 수 있다. 여기서, 재취급 횟수란, 화물을 하역할 때 목적항이 아님에도 불구하고 불가피하게 하역하는 작업의 횟수, 또는 화물을 임시 위치로 이동시켰다가 다시 적재해야하는 횟수를 의미한다. 평가부(240)는 상기 재취급 횟수가 적은 후보해에 높은 점수를 부여할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 제2 후보해의 평가를 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 1, 도 12 및 도 13을 참조하면, 제2 후보해에 의해 적재된 화물의 하역을 시뮬레이션할 수 있다.
예를 들어, 차량 운반선이 도착한 항구가 하역하고자 하는 화물의 목적항과 같은 경우에, 해당 화물의 하역이 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 먼저, 도 12에 도시된 것처럼, 출입구(32) 내에 정점이 형성될 수 있다. 상기 정점의 개수는 예를 들어, 출입구(32)의 폭을 하역하고자 하는 화물의 폭으로 나눈 몫만큼 형성될 수 있다. 예를 들어, 하역하고자 하는 화물이 제2 화물(42)인 경우에, 출입구(32)의 제9 폭(W4)을 제5 폭(W21)으로 나눈 몫만큼 정점이 형성될 수 있다. 예를 들어, 출입구(32)의 제9 폭(W44)이 9 m이고, 제5 폭(W21)이 2 m인 경우에, 정점의 개수는 4개일 수 있다.
이어서, 하역하고자 하는 화물과 상기 정점을 연결하는 선을 따라 하역을 수행할 수 있다. 예를 들어, 하역하고자 하는 제2 화물(42)과 상기 정점을 연결하는 베지어 커브(BC; Bezier Curve)가 형성될 수 있다. 제2 화물(42)은 베지어 커브(BC)를 따라 움직이는 것으로 가정될 수 있다. 즉, 제2 화물(42)이 베지어 커브(BC)를 따라 움직일 때, 다른 화물이나 장애물에 의해 방해받지 않으면 제2 화물(42)의 하역이 수행될 수 있다. 만일 다른 화물이나 장애물에 의해 하역하고자 하는 화물이 방해받으면, 제2 후보해의 처음에 있는 화물을 하역한 후, 다시 위와 같은 과정을 반복한다.
이를 통해, 차량 운반선이 도착한 항구가 목적항인 모든 화물의 하역이 수행될 수 있다. 이 때, 차량 운반선이 도착한 항구가 목적항이 아닌데도 하역된 화물의 수를 계산하여 재취급 횟수로 간주할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 출력부(300)는 프로세서(200)로부터 최적 화물 적재 순서를 제공받을 수 있다. 또한, 출력부(300)는 프로세서(200)로부터 받은 상기 최적 화물 적재 순서를 출력할 수 있다. 출력부(300)는 상기 최적 화물 적재 순서를 사용자에게 이미지 혹은 텍스트로 출력하는 디스플레이 부분일 수 있다. 또는, 출력부(300)는 단순히 상기 최적 화물 적재 순서에 대한 데이터를 외부로 전송하는 기능만을 수행할 수도 있다. 즉, 출력부(300)는 상기 최적 화물 적재 순서에 대한 데이터를 외부로 전송할 수만 있다면, 그 종류나 형상에는 아무런 제한이 없다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 입력부 105: 화물 분배부
200: 프로세서 210: 후보해 제공부
220: 적재 영역 결정부 230: 후보해 재생성부
240: 평가부 300: 출력부

Claims (8)

  1. 차량 운반선에 적재되는 복수의 화물의 적재 순서를 제1 후보해로 제공하는 후보해 제공부;
    최대 직사각형 알고리즘(maximal rectangle algorithm)을 이용하여, 상기 차량 운반선의 적재 영역을 결정하는 적재 영역 결정부;
    상기 제1 후보해를 이용하여 상기 적재 영역 내에 상기 복수의 화물을 적재하고, 상기 복수의 화물이 적재된 순서대로 제2 후보해를 생성하는 후보해 재생성부; 및
    상기 제2 후보해를 평가하여, 상기 후보해 제공부에 평가 점수를 제공하는 평가부를 포함하고,
    상기 복수의 화물을 적재하는 것은,
    상기 제1 후보해의 첫번째 화물과 동종인 제1 종류의 화물을 탐색하여 상기 적재 영역의 한 줄을 채울 때까지 상기 제1 종류의 화물로 구성되는 제1 열을 상기 적재 영역 내에 형성하되, 상기 제1 열을 구성하는 화물을 상기 제1 후보해로부터 삭제하고,
    상기 제1 열을 형성한 후에, 상기 제1 후보해의 첫번째 화물과 동종인 제2 종류의 화물을 탐색하여 상기 적재 영역의 다른 한 줄을 채울 때까지 상기 제2 종류의 화물로 구성되는 제2 열을 상기 적재 영역 내에 형성하는 것을 포함하고,
    상기 후보해 제공부는, 상기 평가 점수를 이용하여 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 통해 상기 복수의 화물의 적재 순서를 최적화하는 것을 포함하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 화물의 종류, 목적항 및 크기를 포함하는 복수의 화물 정보를 상기 후보해 제공부에 제공하는 입력부를 더 포함하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 입력부로부터 상기 복수의 화물 정보를 제공받고, 상기 후보해 제공부에 화물 목록을 제공하는 화물 분배부를 더 포함하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적재 영역 결정부는,
    상기 최대 직사각형 알고리즘을 이용하여, 상기 복수의 화물이 적재될 수 있는 상기 차량 운반선의 영역을 복수의 후보 적재 영역으로 분할하고,
    상기 복수의 후보 적재 영역 중, 상기 차량 운반선의 입출구로부터 가장 멀리 이격된 후보 적재 영역을 상기 적재 영역으로 결정하는 것을 포함하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 화물을 적재하는 것은, 상기 제2 열을 형성한 후에, 상기 적재 영역에서 화물이 적재되지 않은 영역을 가장 적은 개수의 직사각형으로 나누는 위치에 상기 제1 종류 및 상기 제2 종류와 다른 제3 종류의 화물을 적재하는 것을 포함하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 열을 형성하는 것은, 상기 제2 열을 구성하는 화물을 상기 제1 후보해로부터 삭제하는 것을 포함하고,
    상기 제2 열을 형성한 후에, 상기 제1 후보해의 첫번째 화물과 동종인 제3 종류의 화물을 탐색하여 상기 적재 영역의 다른 한 줄을 채울 때까지 상기 제3 종류의 화물로 구성되는 제3 열을 상기 적재 영역 내에 형성하는 것을 더 포함하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 평가부는,
    상기 제2 후보해에 따라 적재된 상기 복수의 화물을 하역하고,
    상기 복수의 화물 중 재취급된 화물의 개수를 이용하여 상기 제2 후보해를 평가하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 평가부는,
    상기 제2 후보해에 따라 상기 복수의 화물이 적재된 상기 차량 운반선의 공간 손실률을 이용하여 상기 제2 후보해를 평가하는 차량 운반선의 화물 적재 계획 최적화 시스템.
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