KR20060089461A - 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 컨테이너 전용 항만 부두의 컨테이너 터미널 시스템의 개발과 새로운 시스템의 도입시 컨테이너 터미널 시스템의 성능을 평가하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템은 터미널의 선적, 장치장, 컨테이너 이송로의 고정 시설물들의 크기 및 배치를 사용자가 조작하는 지형 정보 제작부; 하역 장비의 초기배치 및 수량을 결정하는 하역 장비 모델 관리부; 상기 하역 장비의 제어 알고리즘을 작성하고 제어 알고리즘의 타탕성을 검증하는 제어 알고리즘부; 3차원 모델들을 관리하는 3차원 모델 관리부; 시뮬레이션에 필요한 지형 정보, 하역 장비 모델들을 불러오고, 입력된 모델들의 알고리즘과 시나리오를 이용하여 시뮬레이션을 수행하며, 모델들의 작업 결과를 통계내는 시뮬레이션 수행부; 상기 시뮬레이션을 3D로 표현하는 3차원 시뮬레이션 출력부; 상기 통계를 바탕으로 수치 및 그래프로 표현하는 통계 표현부; 작업 조건 시나리오를 생성하는 시나리오 생성부 및 상기 생성된 시나리오를 바탕으로 각 하역 장비 모델들을 제어하는 모델 제어부로 구성됨에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법은 컨테이너 터미널의 구성 요소들의 특징과 무인 자동화 장치의 알고리즘을 시뮬레이션 데이터에 반영하고, 다양한 시나리오를 구성함으로써 보다 정확한 성능 예측 작업 을 수행하고, 컨테이너 터미널의 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션 프로그램을 개발하여 컨테이너 터미널 개발시 설계 기준 정보의 제공에 필요한 도구로 유용하게 이용할 수 있는 장점이 있고, 작업 전에 실제 작업 시나리오를 구성하여 시뮬레이션 함으로써 작업에 소요되는 인적, 물적 비용을 최소화 하며, 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
컨테이너 터미널, 시뮬레이션, 선박
Description
도 1은 종래의 컨테이너 터미널을 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨테이너 터미널 시스템의 성능을 평가하기 위한 3차원 가상 시뮬레이터 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법을 나타내는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 지형 정보 제작부 110 : 하역 장비 모델 관리부
120 : 제어 알고리즘부 130 : 3차원 모델 관리부
140 : 3차원 시뮬레이션 출력부 150 : 시뮬레이션 수행부
160 : 통계 표현부 170 : 모델 제어부
180 : 시나리오 생성부
본 발명은 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 컨테이너 전용 항만 부두의 컨테이너 터미널 시스템의 개발과 새로운 시스템의 도입시 컨테이너 터미널 시스템의 성능을 평가하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 컨테이너 터미널(Container terminal) 시스템은 해상 컨테이너 수송 체계에서 해상 운송과 육상 운송의 연결점으로 컨테이너 선박, 하역 장비, 운반 차량, 컨테이너 야드(Yard), 배후 창고 등과 일체가 되어 화물 유통을 원활히 수행하기 위한 시설물과 이를 운영, 관리하는 시스템을 말한다.
도 1은 종래의 컨테이너 터미널을 나타내는 구조도이다. 도 1을 살펴보면, 컨테이너 터미널은 컨테이너선 하역 크레인, 야드 하역 크레인(5), 야드 이송 장비(트럭 또는 트레일러)(10), 터미널 내에 화물을 장치하는 야드 장치장(15 ~ 30), 제어 센터(35), 컨테이너 화물의 반출입을 위한 게이트 입출구(40, 45) 및 유지 보수 센터(50) 등의 기타 항만내 시설물로 이루어져 있다.
이때 크레인은 일정한 규격으로 된 대형 화물 운반기인 컨테이너를 동력을 이용해 달아 올리고 일정한 구간을 이용하여 옮겨 놓을 수 있는 장치이다.
상기 컨테이너 터미널의 주요 기능은 컨테이너 선의 하역 및 하역 준비, 화물 또는 컨테이너의 보관, 수출입 컨테이너 화물의 양적하 작업 및 컨테이너, 차량, 하역 장비의 정비 등과 화물의 집하, 컨테이너선의 배선 기능 등이 있다. 또한 컨테이너 터미널은 해상 운송과 육상 운송의 중간 지점에 위치하고 있으므로 배후지, 도로, 연안 수송, 철도와 항만 노동력 등 많은 요소와도 관련이 있다.
그의 구성은 화물의 보관, 하역, 이송, 정보 시스템 등의 복잡한 하부 시스템으로 이루어져 있으며, 최적 능력을 내는 컨테이너 터미널을 만들기 위해서는 안벽, 야드, 게이트 등의 3가지 하위 시스템이 서로 유기적으로 연계되어야만 한다.
상기 컨테이너 터미널 시스템은 화물의 보관, 하역, 이송, 정보 시스템 등의 하부 시스템, 그리고 여러 장치들과 같은 많은 시스템이 유기적으로 연결되어 있어 최적의 성능을 위해서 효과적인 통합, 배치 및 관리가 필요하다.
따라서 막대한 비용이 소요되는 항만의 컨테이너 터미널 설계나 개보수, 또는 새로운 하역 장비의 도입 작업의 특성인 막대한 비용 지출을 줄이고, 성능을 극대화하기 위해 시뮬레이션을 통한 연구가 이뤄지고 있다.
하지만, 종래의 시뮬레이션 시스템은 터미널과 하역 장비들의 특징적 정보들을 반영하지 않고, 터미널 시스템을 평가하는 방식이고, AGV(Automated Guided Vehicle, 이하 AGV라 칭함), LMTT(Linear Motor-based Transfer Technology, 이하 LMTT라 칭함), 자동화 장치와 같은 무인 자동화 장비들의 알고리즘을 반영하지 못해 단순한 모델로 사용하고 있다.
또한, 단순한 모델로 구성된 시뮬레이션 시스템은 현실과 거리가 있고, 차세대 무인 자동화 장비들을 이용한 터미널의 성능을 평가할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 터미널 상황을 반영할 수 있는 실제 대상 터미널의 고정 시설물들의 정확한 레이아웃과 같은 지형정보, 겐트리 크레인, 트랜스퍼 크레인, AGV, LMTT 등의 하역장비의 동적인 배치 정보, 무인 자동화 장비들의 알고리즘, 자동으로 생성되는 다양한 시나리오, 상기 시나리오를 바탕으로 자동 생성되는 작업 스케줄을 이용하여 각 시나리오 별로 종합적인 시뮬레이션을 구현할 수 있는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종합적인 시뮬레이션의 동작 과정을 3차원 가상 영상으로 출력하여 터미널 시스템의 운영을 가시적으로 파악하고, 설계 작업시 종합적이고 객관적인 성능 평가 정보를 제공하여 의사결정들을 쉽게 제공할 수 있는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법을 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 터미널의 선적, 장치장, 컨테이너 이송로의 고정 시설물들의 크기 및 배치를 사용자가 조작하는 지형 정보 제작부; 하역 장비의 초기배치 및 수량을 결정하는 하역 장비 모델 관리부; 상기 하역 장비의 제어 알고리즘을 작성하고 제어 알고리즘의 타탕성을 검증하는 제어 알고리즘부; 3차원 모델들을 관리하는 3차원 모델 관리부; 시뮬레이션에 필요한 지형 정보, 하역 장비 모델들을 불러오고, 입력된 모델들의 알고리즘과 시나리오를 이용하여 시뮬레이션을 수행하 며, 모델들의 작업 결과를 통계내는 시뮬레이션 수행부; 상기 시뮬레이션을 3D로 표현하는 3차원 시뮬레이션 출력부; 상기 통계를 바탕으로 수치 및 그래프로 표현하는 통계 표현부; 작업 조건 시나리오를 생성하는 시나리오 생성부 및 상기 생성된 시나리오를 바탕으로 각 하역 장비 모델들을 제어하는 모델 제어부를 포함하여 구성된 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적은 터미널 지형 정보와 하역 장비 정보를 입력하는 단계; 상기 하역 장비의 자동화에 필요한 제어 알고리즘의 입력 조건을 파악하는 단계; 상기 제어 알고리즘에 프로그램 언어로 제어 알고리즘을 생성하고, 알고리즘의 유효함을 평가 받는 단계; 상기 하역 장비에 전달할 작업 시나리오를 생성하는 단계; 상기 터미널의 지형 정보와 하역 장비 정보, 생성된 작업 시나리오를 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 단계; 상기 수행된 시뮬레이션을 제어 명령 통신한 후, 3차원 가상 영상 보기 유무를 파악하는 단계; 상기 작업 시나리오를 분석하고 통계내는 단계; 작업 종료 유무를 파악하는 단계 및 전체 작업 시나리오를 분석하고 통계낸 후, 상기 결과를 사용자에게 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨테이너 터미널 시스템의 성능을 평가하기 위한 3차원 가상 시뮬레이터 시스템을 나타내는 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 시스템은 지형 정보 제작부(100), 하역 장비 모델 관리부(110), 제어 알고리즘부(120), 3차원 모델 관리부(130), 3차원 시뮬레이션 출력부(140), 시뮬레이션 수행부(150), 통계 표현부(160), 모델 제어부(170) 및 시나리오 생성부(180)으로 구성되어 있다.
지형 정보 제작부(100)는 선적, 장치장, 컨테이너 이송로 등의 고정 시설물들의 크기 및 배치 등을 사용자가 직접 조작할 수 있고, 하역 장비 모델 관리부(110)는 겐트리 크레인, 트랜스퍼 크레인, AGV, LMTT와 같은 하역 장비의 초기배치 및 수량을 결정한다.
제어 알고리즘부(120)는 제어 알고리즘 입력부(122)와 제어 알고리즘 평가부(124)로 구성되어 있는데, 상기 제어 알고리즘 입력부(122)는 AGV, LMTT와 같은 무인 자동화 장비들의 제어 알고리즘을 작성하고, 상기 제어 알고리즘 평가부(124)는 제어 알고리즘의 타당성을 검증한다.
3차원 모델 관리부(130)는 3차원 모델들을 관리하고, 3차원 시뮬레이션 출력부(140)는 시뮬레이션을 3D로 표현할 수 있다. 시뮬레이션 수행부(150)는 시뮬레이션에 필요한 지형 정보, 하역 장비 모델들을 불러오고, 입력된 모델들의 알고리즘과 시나리오를 이용하여 시뮬레이션을 수행하며, 모델들의 작업 결과를 통계낸다.
통계 표현부(160)는 통계를 바탕으로 수치 및 그래프로 표현하고, 모델 제어부(170)는 생성된 시나리오를 바탕으로 각 하역 장비 모델들을 제어하며, 시나리오 생성부(180)는 다양한 작업 조건 시나리오를 생성한다.
도 3은 본 발명에 따른 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법을 나타내는 흐름 도이다. 도 3을 참조하면, 지형 정보 제작부에서 터미널의 선적의 위치와 크기, 야드의 배치와 크기, 선적에서 야드까지 컨테이너를 운송하게 되는 운송로 등의 고정 시설물 등을 3차원 지형 제작 프로그램을 이용하여 터미널 지형 정보를 입력한다(S100).
이후, 상기 터미널 지형 정보를 토대로 켄트리 크레인, 트랜스퍼 크레인과 같은 크레인 종류별, AGV, LMTT 항만 하역 장비의 초기화 및 항만 운송 물동량의 수량을 결정하는 하역 장비 정보를 입력하고(S110), 상기 시뮬레이션에 이용되는 하역 장비가 무인 자동화 장비이기 때문에 운송 물동량의 시나리오를 바탕으로 자동화에 필요한 제어 알고리즘의 입력 조건을 파악한다(S120).
상기 제어 알고리즘의 입력 조건이 있을시에는 제어 알고리즘 입력부를 통해서 C나 C++ 같은 프로그램 언어로 무인 자동화 장비의 제어 알고리즘을 생성하고(S130), 제어 알고리즘 평가부를 통해서 제어 알고리즘의 유효함을 평가 받은 후 무인 자동화 장비에 제어 알고리즘을 입력한다(S140).
이후, 시나리오 생성부에서 실제 터미널에서의 조건과 같은 방식의 작업 시나리오에 영향을 주는 처리할 컨테이너의 수, 야드의 적재 상태, 작업에 투입될 하역 장비의 수 등 모든 변수들의 조합을 이용하여, 각 하역 장비들에게 전달할 명령어가 포함된 다양한 작업 시나리오를 생성한다(S150).
만약 상기 제어 알고리즘의 입력 조건이 없을시에는 바로 작업 시나리오를 생성한다(S150).
이후, 시뮬레이션 수행부가 지형 정보 제작부에서 입력된 터미널의 지형 정 보와 하역 장비 모델 관리부에서 설정된 하역 장비 정보, 그리고 시나리오 생성부에서 생성된 명령어와 작업 시나리오를 이용하여, 시뮬레이션 수행부에서 모든 작업 시나리오에 대한 시뮬레이션을 수행하고(S160), 모델 제어부에서 제어 명령을 통신한(S170) 후, 3차원 가상 영상 보기 유무를 파악한다(S180).
사용자가 실시간으로 작업처리 상황을 3차원 가상 영상으로 보기를 선택하면, 3차원 시뮬레이션 출력부를 통해 직접 시나리오에 해당하는 명령을 3차원 모델 관리부에게 전달하여 해당 작업의 3차원 영상을 출력하고(S200), 시뮬레이션 수행부에서는 작업 시나리오를 수행하면서, 하역 장비의 컨테이너 처리량, 하역작업에 걸리는 시간, 평균 이송거리 등을 분석하고 통계를 낸다(S190).
만약 사용자가 실시간으로 작업처리 상황을 3차원 가상 영상으로 보기를 선택하지 않으면, 상기 S180 단계에서 바로 작업 시나리오를 분석하고 통계를 낸다(S190).
이후, 작업 종료 유무를 파악하여(S210) 작업 종료를 원하지 않으면 상기 S160 단계로 돌아가 반복적인 과정을 수행하고, 작업 종료를 원하면 전체 작업 시나리오를 분석하고 통계 처리하고(S220), 상기 결과를 사용자가 확인할 수 있도록 그래프 및 수치데이터로 표현하여 출력한다(S230).
따라서, 본 발명에 따른 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법을 사용할 경우에 사용자는 장비나 시설 사용의 타당성을 미리 내다보고 효율적인 터미널 작업 계획과 자동화 장비들의 알고리즘을 평가할 수 있게 된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설 명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템 및 그 방법은 컨테이너 터미널의 구성 요소들의 특징과 무인 자동화 장치의 알고리즘을 시뮬레이션 데이터에 반영하고, 다양한 시나리오를 구성함으로써 보다 정확한 성능 예측 작업을 수행하고, 컨테이너 터미널의 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션 프로그램을 개발하여 컨테이너 터미널 개발시 설계 기준 정보의 제공에 필요한 도구로 유용하게 이용할 수 있는 장점이 있고, 작업 전에 실제 작업 시나리오를 구성하여 시뮬레이션 함으로써 작업에 소요되는 인적, 물적 비용을 최소화 하며, 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템에 있어서,상기 터미널의 선적, 장치장, 컨테이너 이송로의 고정 시설물들의 크기 및 배치를 사용자가 조작하는 지형 정보 제작부;하역 장비의 초기배치 및 수량을 결정하는 하역 장비 모델 관리부;상기 하역 장비의 제어 알고리즘을 작성하고 제어 알고리즘의 타탕성을 검증하는 제어 알고리즘부;3차원 모델들을 관리하는 3차원 모델 관리부;시뮬레이션에 필요한 지형 정보, 하역 장비 모델들을 불러오고, 입력된 모델들의 알고리즘과 시나리오를 이용하여 시뮬레이션을 수행하며, 모델들의 작업 결과를 통계내는 시뮬레이션 수행부;상기 시뮬레이션을 3D로 표현하는 3차원 시뮬레이션 출력부;상기 통계를 바탕으로 수치 및 그래프로 표현하는 통계 표현부;작업 조건 시나리오를 생성하는 시나리오 생성부; 및상기 생성된 시나리오를 바탕으로 각 하역 장비 모델들을 제어하는 모델 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 제어 알고리즘부는 제어 알고리즘 입력부와 제어 알고리즘 평가부로 구성된 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 시스템.
- 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법에 있어서,(a) 터미널 지형 정보와 하역 장비 정보를 입력하는 단계;(b) 상기 하역 장비의 자동화에 필요한 제어 알고리즘의 입력 조건을 파악하는 단계;(c) 상기 제어 알고리즘에 프로그램 언어로 제어 알고리즘을 생성하고, 알고리즘의 유효함을 평가 받는 단계;(d) 상기 하역 장비에 전달할 작업 시나리오를 생성하는 단계;(e) 상기 터미널의 지형 정보와 하역 장비 정보, 생성된 작업 시나리오를 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 단계;(f) 상기 수행된 시뮬레이션을 제어 명령 통신한 후, 3차원 가상 영상 보기 유무를 파악하는 단계;(g) 상기 작업 시나리오를 분석하고 통계내는 단계;(h) 작업 종료 유무를 파악하는 단계; 및(i) 전체 작업 시나리오를 분석하고 통계 처리한 후, 상기 결과를 사용자에게 출력하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 (b) 단계는 제어 알고리즘의 입력 조건이 없을 경우에는 (d) 단계로 이동하고, 제어 알고리즘의 입력 조건이 있을 경우에는 프로그램 언어로 무인 자동화 장비의 제어 알고리즘을 생성하고, 상기 제어 알고리즘의 유효함을 평가 받은 후, 무인 자동화 장비에 제어 알고리즘을 입력하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 (d) 단계는 실제 터미널의 작업 시나리오에 영향을 주는 처리할 컨테이너의 수, 야드의 적재 상태, 작업에 투입될 하역 장비의 수의 조합을 이용하여, 각 하역 장비들에게 전달할 명령어가 포함된 다양한 작업 시나리오를 생성하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 (f) 단계는 3차원 가상 영상을 보지 않을 경우에는 (g) 단계로 이동하 고, 3차원 가상 영상을 볼 경우에는 직접 시나리오에 해당하는 명령을 전달하여 작업의 3차원 영상을 출력하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 (h) 단계는 작업 종료를 원할 경우에는 (i) 단계로 이동하고, 작업 종료를 원하지 않을 경우에는 (e) 단계로 이동하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법.
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