KR20080001717A

KR20080001717A - 컨테이너터미널 운영개선을 위한 시뮬레이션 방법

Info

Publication number: KR20080001717A
Application number: KR1020060059565A
Authority: KR
Inventors: 박기순; 신상호
Original assignee: (주)토탈소프트뱅크
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-01-04

Abstract

본 발명은 시뮬레이션 기법을 이용하여 컨테이너터미널의 운영 전에 계획된 정보를 이용하여 가상의 터미널을 생성하여 수행해 봄으로써, 실제 수행 시에 일어날 문제발생에 대한 분석을 통해 해결방안을 제시함으로써, 터미널의 운영능력을 극대화하는 방법이다.

본 발명에 따르면, a) 컨테이너 터미널의 데이터를 획득하는 단계; b) a)의 정보를 이용하여 가상터미널을 구성하는 단계; c) 외부트럭 및 대상선박을 생성하는 단계; d) 가상터미널과 운영시스템의 작업지시정보 교환 단계; e) 터미널내의 장비들의 동작을 정의하는 단계; f) 가상터미널의 운영을 완료한 후, 평가항목을 도출하는 단계; 및 g) 운영개선을 위해 운영시스템으로 정보를 주는 단계로 이루어진다. 그 결과 실제 터미널에서 발생 가능한 상황들을 예측하여 문제점을 사전에 발견하여 대안을 제시함으로써, 터미널 운영 계획자는 터미널 운영 계획을 변경하여 터미널 전체의 생산성을 향상시킴은 물론, 장비의 운영시간을 최소한으로 줄임으로써 터미널의 비용을 줄일 수 있다.

컨테이너 터미널, 항만, 운영, 계획, 가상터미널

Description

컨테이너터미널 운영개선을 위한 시뮬레이션 방법{SIMULATION METHOD FOR OPERATING IMPROVEMENT OF THE CONTAINER TERMINAL}

도 1은 컨테이너 터미널의 구성요소

도 2는 컨테이너터미널의 운영개선을 위한 시뮬레이션 전체 흐름

도 3은 시뮬레이션 운영을 위한 기능별 인터페이스 구성도

도 4는 컨테이너터미널에서의 시설물 간 동선체계

도 5는 반출입작업의 가상단말기와 TOS의 작업 흐름도

도 6은 양하작업의 가상단말기와 TOS의 작업 흐름도

도 7은 적하작업의 가상단말기와 TOS의 작업 흐름도

도 8은 가상 C/C장비의 동작 흐름도

도 9는 가상 Y/Q장비의 동작 흐름도

도 10은 가상 Y/T장비의 동작 흐름도

도 11은 가상 트럭의 동작 흐름도

도 12는 컨테이너터미널의 워크로드 분석 화면

도 13은 시간대별 C/C 작업 현황 그래프

도 14는 시간대별 Y/Q의 작업 현황 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 컨테이너 선 2 : 컨테이너 크레인

3 : 야드 하역 장비 4 : 철송 크레인

5 : 게이트 6 : 컨테이너

7 : 선석 8 : 컨테이너 장치장

9 : 야드 이송 장비 A : 터미널 전체 작업 현황

B : 블록의 워크로드 C : 야드장비 간섭현황

D : 동선 이용현황 E : 게이트의 워크로드

F : 타임 슬라이드

본 발명은 컨테이너 터미널 내에서 일어날 수 있는 문제발생 상황들을 사전에 예측함으로써 계획자에게 문제해결 대안을 제시하기 위한 것으로, 특히 시뮬레이션 기법을 이용하여 컨테이너터미널의 운영 전에 계획된 정보를 이용하여 가상의 터미널을 생성하여 수행해 봄으로써, 실제 수행 시에 일어날 문제발생에 대한 분석을 통해 해결방안을 제시함으로써, 터미널의 운영능력을 극대화하는 방법이다.

컨테이너 터미널은 해상운송과 육상운송을 연결하는 중요한 기능을 담당하면서, 컨테이너 물류를 종합적으로 기능화하고, 총체적인 활동을 원활하게 추진한다. 컨테이너를 이용한 수송은 육상 수송 수단과 해상 수송 수단 뿐만 아니라 해륙의 중계지 역할을 하는 항만의 기능이 결합되어 이루어진다. 재래식 항만의 부두는 단순한 화물의 종착 지점인데 비하여, 컨테이너 터미널은 화물의 집적, 양적하 등을 행하는 물류기지로서 뿐만 아니라 집화, 재고 상황을 관리하는 정보 중추의 역할을 하는 곳이다. 따라서, 컨테이너 터미널은 컨테이너가 복수의 수송 기관을 이용하여 세계 각지에 집산 이동하는 거점, 컨테이너의 이동을 파악하고 관리하는 기점, 해상과 육상의 두 운송 수단의 생산성을 향상시키는 기능을 담당한다.

[도 1]은 컨테이너 터미널의 구성요소를 나타낸 그림이다.

컨테이너 터미널은 육상 트럭의 유출입을 통제하는 게이트(5), 수출 및 수입 컨테이너를 일시 보관하는 컨테이너 장치장(Yard, 이하 야드)(8), 컨테이너선(이하 선박)(1)이 접안하여 적하(Loading)와 양하(Discharging) 작업이 이루어지는 안벽(Berth)(7), 컨테이너선에서 컨테이너를 하역하는 컨테이너 크레인(Container Crane, 이하 C/C)(2), 터미널 내에 컨테이너를 장치하는 야드 하역 장비(Yard Equipment, 이하 Y/Q)(3), 기차에서 컨테이너를 하역하는 철송 크레인(Rail Crane, 이하 R/C)(4), 장치장내에 컨테이너의 이송을 담당하는 야드 이송 장비(Yard Tractor, 이하 Y/T)(9)등으로 구성된다. 게이트는 외부트럭이 컨테이너 수출입을 위해 진입하는 인게이트(Ingate)와 컨테이너를 싣거나 내린 후에 외부로 빠져나가는 아웃게이트(Outgate)로 나뉜다. 인게이트 앞쪽에는 컨테이너정보를 검사를 자동으로 수행하기 위한 프리게이트(Pregate)가 있을 수 있다.

현재의 컨테이너터미널 운영의 경우, 사전에 컨테이너 적하리스트 및 양하리 스트, 선박내의 컨테이너 리스트 등의 정보를 받아 본선계획을 작성하며, 게이트 반출입의 경우에서 사전에 EDI를 통해 반출입정보를 미리 받음으로써 게이트 통과시키는 시간을 단축시키고 있다. 하지만, 이러한 방법들은 실제 운영시에 데이터의 오류가 났을 경우에는 수작업을 통해 보정작업을 함으로써 운영시간에 중요한 지연요소가 되고 있으며, 장치장의 계획 및 Y/Q 또는 Y/T의 배차 계획 등은 검증하기가 힘들다. 실제로 장치장계획 또는 배차계획 등은 수행시점에서 다양한 변수를 이용하여 선정하므로 사전에 모든 계획 대비 실적을 평가하거나, 계획에 대한 오류사항을 발견하기란 어렵다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 컨테이너터미널의 전반적인 운영 프로세스가 포함된 시뮬레이션기법의 문제해결 방법이 필요하다.

본 발명의 기술과 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 컨테이너터미널 운영을 위한 계획시점에서 시계열을 통한 미래예측기법을 이용하여, Y/Q 배정 계획과 야드 Y/T의 배정 계획, 장치장의 계획 등을 평가하여 실제 운영시에 효율적인 운영방안을 제시하는 데이터를 생성하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해서는 컨테이너터미널의 운영 프로세스를 명확하게 분석하여야 한다. 이를 가상터미널(Virtual Container Terminal, 이하 VCT)에서 적용하기 위해서는 운영프로세스에 근거한 프로세스기반의 사건이 정의되어야 하며, 단말기와의 정보전달 내용도 명확하게 정의되어야 한다. 이러한 문제는 아무리 시뮬레이션 프로그램을 정확하게 개발하여도 실제의 운영시스템(Terminal Operation System, 이하 TOS)과는 프로세스의 정의, 다양한 파라미터의 정의, 수행시간 및 시점의 차이 등으로 실제 운영시점에서 기대되는 결과와는 차이점을 가질 수 있다.

본 발명은 특정 컨테이너터미널에서 수행되고 있는 TOS가 수행될 수 있는 환경을 구축하는 데이터 형성단계와 TOS의 단말기 끝단의 역할을 하는 VCT 구축단계, VCT 구축과 시간의 흐름을 적용한 단말기 동작 단계, 모든 계획을 통제하는 복제된 TOS의 수행 단계를 통한 정확한 컨테이너터미널 운영 에뮬레이터 기능을 포함하여야 한다. 또한 대상선박의 경우에는 접안 시점이 사전에 결정되지만, 게이트 반출입 트럭의 경우, 반출입 시간을 예측하기가 어려우므로, 사전 반출입 정보와 기존의 게이트 반출입 패턴정보를 이용하여 좀 더 사실에 가까운 정보를 생성하는 단계를 포함하여야 한다. 이러한 VCT 구축과 데이터 생성 기능 외에도 정확한 에뮬레이션을 위해서 가상장비들의 컨테이너 취급 시간등의 정보를 통계학적으로 생성하는 단계가 포함되어야 한다. 이러한 입력단계와 처리단계를 거치면 운영결과 데이터를 추출하고, 터미널 운영에 대한 평가항목을 추출하는 단계를 거친 뒤, TOS로 정보를 주는 단계로 구성되어야 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, a) 컨테이너 터미널의 데이터를 획득하는 단계; b) a)의 정보를 이용하여 VCT을 구성하는 단계; c) 외부트럭 및 대 상선박을 생성하는 단계; d) VCT와 TOS의 작업지시정보 교환 단계; e) 터미널내의 장비들의 동작을 정의하는 단계; f) VCT의 운영을 완료한 후, 평가항목을 도출하는 단계; 및 g) 운영개선을 위해 TOS로 정보를 주는 단계로 이루어진다.

[도 2]는 컨테이너터미널 운영개선을 위한 시뮬레이션의 전체 흐름을 나타낸다.

현재 운영되고 있는 선석, 야드, 게이트, 철송과 같은 TOS의 터미널 데이터와 시뮬레이션 수행시간, 영역별 시뮬레이션 옵션, 분석을 위한 정보저장 시간등의 기본적인 시뮬레이션 입력자료를 정의한 후(S101), 터미널배치변경, 동선체계 변경, 터미널내의 장비 사양변경, 시간대별 반출입 통계, 장비의 생산성 통계 등의 시뮬레이션을 위한 입력정보 정의와 선박/야드 계획 데이터, 장치장 배정 파라미터, Y/T Pooling적용, 적재단수 우선순위등과 같은 터미널 운영전략 파라미터, 인적자원의 변경이나 장비의 예방정보와 같은 자원 파라미터등의 TOS의 입력정보 정의를 통한 시나리오를 생성한다(S102). 이러한 시나리오를 기반으로 운영시뮬레이터(S104)와 실제 TOS와 같은 역할을 하는 복제된 TOS(S105)는 메시지를 통하여 작업정보를 교환하며 시뮬레이션을 수행한 후, 결과 데이터를 분석한다(S103). 이러한 결과 데이터는 컨테이너터미널의 대표적인 운영지표인 C/C생산성, 선석생산성, 게이트이용율, 야드장비생산성등의 정보이외에도 그래피컬한 분석화면을 통해 워크로드분석 및 터미널 트래픽분석, 장비간 간섭 분석 등을 통해 현재 계획의 문제점을 추론한다(S106). 이러한 결과의 원인을 판단하여 문제가 있을 경우에는 터미널 계획자는 선박계획 또는 장치장계획 파라미터를 변경하여(S107) 새로운 계획정보를 재 구성하며(S108), 터미널 운영자는 운영 파라미터의 변경(S109)을 통해 새로운 시나리오를 작성하여 다시 시뮬레이션을 수행한다. 문제가 있더라도 기존의 계획데이터를 기반으로 사전에 문제가 해결되는 사항에 대해서는 실제 운영을 하기 전에 사전작업지시를 통해 더 나은 컨테이너터미널 운영을 수행할 수 있으며, 이는 터미널의 생산성과 고객의 서비스를 충족시킬 수 있다.

[도 3]은 시뮬레이션 운영을 위한 기능별 인터페이스 구성도이다.

실제 운영되고 있는 운영데이터베이스(M101)과 TOS(M102)는 시뮬레이션 수행중에도 컨테이너터미널의 각 영역별로 컨테이너 처리를 계속하므로 시뮬레이션 수행을 위한 별개의 데이터베이스가 필요하다. 통계툴은 매일 운영데이터베이스로 부터 시뮬레이터의 통계데이터베이스(M103)로 과거의 통계정보들을 기록하여 시뮬레이션의 입력정보로 사용되며, 마이그레이션툴(M104)는 운영데이터베이스로부터 시뮬레이터의 운영데이터베이스(M106)으로 터미널재원정보등과 같은 정적정보와 작업계획정보등과 같은 동적정보를 복제하는 역할을 한다. 이 운영데이터베이스는 초기에는 터미널정의툴(M109)를 통하여 시뮬레이터가 수행되기 위한 정보의 재정의 및 추가정의를 수행하며, 운영시뮬레이터(M108)은 통계데이터베이스와 복제된 운영데이터베이스를 이용하여 시뮬레이션 수행을 위한 환경을 구성하며, 작업관련 정보는 복제된 운영데이터베이스 기반으로 운영되는 복제된 TOS(M107)과 메시지를 교환하며 정해진 시간동안 시뮬레이션을 수행한다. 이러한 시뮬레이션의 결과는 결과데이터베이스(M112)에 저장되며, 시뮬레이션결과 분석을 위한 결과뷰어(M111)과 레포트툴(M110)을 이용한다.

a)단계를 설명하면, 컨테이너터미널의 정보형태는 한번 구축하면 변경이 되지 않는 정적 정보와 운영결과 및 계획에 의한 동적정보로 구성된다. 정적 정보는 블록, 베이, 슬롯, 선석, 게이트, 동선정보등과 같이 컨테이너터미널의 구성요소를 정의하는 야드정보와 C/C, Y/Q, Y/T등과 같은 컨테이너터미널을 운영하는 장비정보, 운영을 위한 코드정보등으로 나누어진다. 이와 같은 정보는 한번 구축하면 특별한 사유이외에는 변경이 되지 않으므로 시뮬레이션 초기 정보 입력시에 실 운영데이터베이스를 복사하는 방법으로 구축한다. 동적 정보는 시간의 경과에 따라 항상 변화하는 정보이며, 선박 스케쥴 정보, 컨테이너 마스터정보, 적양하 계획정보, 야드 계획정보, 사전반출입 정보, 장비의 현재위치정보 등으로 나누어지며, 이러한 정보는 과거 마지막으로 다운로드한 시점 이후에 생성되거나 갱신된 정보만 삽입 또는 갱신한다.

b)단계는 a)의 정보를 이용하여 가상의 터미널을 구성하는 단계이다. 가상의 터미널 구성요소로는 컨테이너터미널의 야드 정보를 실제위치에 근거한 정보로 변환한다. 단말기가 구성되어 있는 장비 기준으로는 가상의 단말기를 생성하며, 이러한 단말기의 운영원리는 터미널의 운영 프로세서에 따라 사람 또는 시스템이 작업하던 내용을 그대로 수행한다. 예를 들어, 안벽하역장비 단말기의 경우 양하작업을 할 때, 최초 작업 지시가 내려오게 되면 야드 Y/T를 배차하게 되며, 선정된 Y/T는 안벽 하역장비로 작업을 대기한다. 안벽 하역장비가 선박으로부터 하나이상의 컨테 이너를 집은 후, Y/T에게 상차하면 안벽하역장비의 작업은 완료되며, 사람은 완료버튼을 누르게 된다. 이러한 내용을 시뮬레이터의 가상단말기에서 그대로 수행함으로써, TOS는 배치형태의 작업을 지속하게 된다. 또한, 대부분의 TOS에서는 컨테이너터미널내의 동선정보가 구축되어 있지 않다. 시뮬레이터는 근본적으로 실제좌표를 근간으로 실제의 이동 및 작업속도와 얼마나 근접한가에 따라 신뢰성이 좌우된다.

[도 4]는 컨테이너터미널에서의 시설물 간 동선체계를 구축한 예시화면이다.

동선을 구성하기 위한 요소로서는 블록으로 진입을 위한 NODE(P101), 블록에서 진출을 위한 NODE(P102), 선석으로 진입을 위한 NODE(P103), 선석에서 진출을 위한 NODE(P104), 인게이트로 진입하는 NODE(P105), 아웃게이트에서 진출하는 NODE(P106), 철송으로 진입을 위한 NODE, 철송에서 진출을 위한 NODE, 상기 8개 NODE외에 동선을 구축하기 위한 임시 NODE(P107)가 있으며, 각 NODE는 LINK(P108)로 연결되어 있다. 선석의 진입/출 점 정의는 선석기호 (Q) + 선석이름 + "_" + 진입/출 기호 (I 또는 O)로 구성되며, 블록의 진입/출 점 정의는 블록기호 (B) + 블록이름 + "_" + 진입/출 기호 (I 또는 O)로 구성되며, 게이트의 진입/출 점 정의는 게이트기호 (G) + 게이트이름 + 진입/출 기호 (IG 또는 OG)로 구성되며, 철송 진입/출 점 정의는 철송기호 (R) + 철송 이름 + "_" + 진입/출 기호 (I 또는 O)로 구성된다. LINK는 차선정보, 통과정보, 가중치정보, 최대 속도 정보, 사용유무 정보를 포함하고 있다. 터미널의 동선체계는 차량간의 간섭을 최대한 줄이기 위해 주도로를 제외한 대부분의 도로는 일방통행을 권장하고 있다. 경로는 게이트 <-> 선석, 게이트 <-> 블록, 게이트 <-> 철송, 블록 <-> 선석, 블록 <-> 블록, 블록 <-> 철송, 선석 <-> 철송을 정의한다. 각 시작점과 끝점은 NODE에서 정의한 각 시설물의 진출점과 진입점으로 정의한다.

c)단계는 터미널 물류의 시작점이자 종점인 대상선박과 게이트 물량 및 반출입 패턴을 정의하는 단계이다. 대상선박의 경우, 컨테이너터미널에서는 각 선사로부터 월간입항스케쥴을 수신한 후, 선석 배정계획을 수립하며, 선박 베이플랜과 컨테이너적하리스트 등의 정보를 수신하면, 터미널내의 선박작업계획자는 선박작업계획을 세우게 된다. 특별한 사유가 없는 한 이러한 일정은 지켜지게 된다. 시뮬레이터에서 요구하는 선박의 정보는 선박 속성 정보, 입항예정일자, 베이 플랜, 컨테이너적하리스트등이며, 이는 컨테이너터미널 TOS 중 선박스케줄 및 작업예정리스트정보에서 얻을 수 있다.

게이트 반출입트럭의 경우, 운송사 또는 화주에서 사전반출입정보를 터미널에 송부한 후, 컨테이너를 수입하거나 수출하기위해 터미널을 방문한다. 이 때, 사전반출입정보 내용에는 컨테이너명, 선박명, 트럭번호, 반출입구분정보가 포함된다. 이정보만 가지고는 반출입 시점을 예측하기가 힘들므로, 과거의 반출입 통계 데이터를 이용하여 트럭의 게이트 진입 시간을 예측한다. 게이트 진입 시간 예측방법은 먼저 연간 물동량을 기반으로 월별 반출입 대수 비율을 이용하여 금월에 대한 비율을 계산한다. 다음으로 주간 반출입 대수 비율을 이용하여 일간 반출입 대수를 계산한다. 다음으로 계산된 일간 반출입대수와 시간대별 반출입 대수 비율, 사전정 보를 통해 입수한 총 트럭의 대수를 이용하여 최대발생시간을 계산한 후, 시간대별 반출입 대수 비율을 이용하여 반출입 시간을 범위 내에서 난수를 발생시켜서 얻는다.

d) VCT과 TOS의 작업지시정보 교환 단계를 설명하자면, TOS의 하부 단말기들은 TOS 서버와 작업 지시 및 완료에 대한 정보를 교환하여 작업을 수행한다. 단말기의 종류는 C/C 단말기, Y/Q 단말기, Y/T 단말기, 게이트 단말기로 나누어진다.

[표 1]은 TOS과 VCT의 메시지 정의서이다.

No	Header	Description	Field	Direction
1	G23+CR	게이트 작업 처리 요청	게이트번호, 트럭번호, 컨테이너개수 컨테이너번호*	GATE->TOS
2	G23+DN	게이트 작업 처리 완료 요청	게이트번호, 트럭번호, 컨테이너개수 컨테이너번호*	GATE->TOS
3	G23+RST	게이트 작업의 컨테이너 검사 정보	게이트번호, 컨테이너개수 컨테이너번호, 반출입구분, 작업블록, 작업베이, 작업로우, 작업티어, 컨테이너규격*	TOS->GATE
4	G11+CR	게이트 작업 지시	게이트번호, Y/Q이름, 트럭번호, 컨테이너번호, 반출입구분, 선박이름, 목적블록, 목적베이, 목적로우, 목적티어, 야드장비이름, 컨테이너규격, 컨테이너무게	TOS->GATE
5	G11+UP	게이트 작업 갱신
6	G11+DN	게이트 작업 완료
7	G21+UP	게이트 작업 완료 요청	게이트번호, Y/Q이름, 트럭번호, 컨테이너번호, 반출입구분, 선박이름, 목적블록, 목적베이, 목적로우, 목적티어, 야드장비이름, 컨테이너규격, 컨테이너무게	GATE->TOS
8	Y11+CR	야드 작업 지시	Y/Q이름, Y/T이름, C/C이름, 컨테이너번호, 작업형태(반입/반출/구내이적), 선박이름, 작업블록, 작업베이, 작업로우, 작업티어, 목적블록, 목적베이, 목적로우, 목적티어, 컨테이너규격, 컨테이너무게	TOS->Y/Q
9	Y11+DN	야드 작업 완료		TOS->Y/Q
10	Y21+DN	야드 작업 완료 요청	Y/Q이름, Y/T이름, C/C이름, 컨테이너번호, 작업형태(반입/반출/구내이적), 선박이름, 작업블록, 작업베이, 작업로우, 작업티어, 목적블록, 목적베이, 목적로우, 목적티어, 컨테이너규격	Y/Q->TOS
11	Q11+CR	선박 작업 지시	C/C이름, Y/T이름, Y/Q이름, 컨테이너번호, 작업형태(양하/적하/선내이적), 선박이름, 선박베이, 선박로우, 선박티어, 목적블록, 목적베이, 목적로우, 목적티어, 컨테이너규격, 컨테이너무게	TOS->C/C
12	Q11+UP	선박 작업 갱신
13	Q11+DN	선박 작업 완료
14	Q21+DN	선박 작업 완료 요청	C/C이름, Y/T이름, Y/Q이름, 컨테이너번호, 작업형태(양하/적하/선내이적), 선박이름, 선박베이, 선박로우, 선박티어, 목적블록, 목적베이, 목적로우, 목적티어, 컨테이너규격	C/C->TOS
15	T11+CR	이송장비 작업 지시	Y/T이름, 하역장비타입, 하역장비이름, 컨테이너번호, 작업형태(양하/적하/구내이적), 선박이름, 선박베이, 선박로우, 선박티어, 목적블록, 목적베이, 목적로우, 목적티어, 컨테이너규격	TOS->Y/T
16	T11+UP	이송장비 작업 갱신
17	T11+DN	이송장비 작업 완료
18	T21+UP	이송장비 작업 갱신 요청	Y/T이름, 하역장비타입, 하역장비이름, 컨테이너번호, 작업형태(양하/적하/구내이적), 선박이름	Y/T->TOS
19	T21+DN	이송장비 작업 완료 요청	Y/T이름, 하역장비타입, 하역장비이름, 컨테이너번호, 작업형태(양하/적하/구내이적), 선박이름	Y/T->TOS

[도 5]은 반출입작업의 가상단말기와 TOS의 작업 흐름도를 나타낸 것이다.

게이트에 트럭이 도착하면 G23+CR메시지를 송부하여 인게이트 작업을 요청한다. TOS는 G23+RST메시지를 송부하여 컨테이너 오류정보 검사결과를 송신한다. 동시에 Y/Q에게는 Y11+CR메시지를 보내어 현재 작업을 지시한다. 인게이트와 아웃게이트로 G11+CR메시지를 송부하여 인게이트 통과작업을 지시한다. 인게이트는 트럭의 반입작업을 완료한 후 G21+UP 메시지를 TOS에 전달하며, 트럭은 인게이트를 통과해 목적블록의 베이위치까지 이동하며, Y/Q의 작업을 대기한다. Y/Q는 트럭의 상하차 작업을 완료하면 G21+DN메시지를 TOS로 송부하고, TOS는 Y/Q의 작업완료정보를 이용하여 Y/Q로 Y11+DN 작업완료 메시지를 송신하고, 이 때, 트럭은 아웃게이트로 이동한다. 아웃게이트에 트럭이 도착하면 게이트는 G23+DN메시지를 TOS로 송부하여 아웃게이트 작업을 요청하며, TOS는 G23+RST메시지를 송부하여 컨테이너 오류정보 검사결과를 송신한다. 동시에 인게이트와 아웃게이트로 G11+DN메시지를 송부하여 아웃게이트 통과작업을 지시함으로써 게이트 반출입작업을 완료한다.

[도 6]은 양하작업의 가상단말기와 TOS의 작업 흐름도를 나타낸 것이다.

OS는 C/C에게 Q11+CR 양하작업 지시메시지를 송부하며, 동시에 Y/T에게 T11+CR메시지를 송부하여 양하작업을 지시한다. Y/T는 C/C아래로 이동하여 T21+UP 메시지를 송부하고 C/C 작업을 대기하며, C/C는 선박으로부터 컨테이너를 Y/T에 상차하고 작업완료 요청 메시지인 Q21+DN메시지를 TOS에 송부한다. 작업이 이상이 없으면 TOS는 양하작업 완료 메시지인 Q11+DN메시지를 C/C에게 송부하며, Y/T에게는 야드작업 위치로 이동하라는 T11+UP메시지를 송부한다. 동시에 Y/Q에게는 Y11+CR메시지를 송부하여 작업을 지시한다. Y/T는 야드 작업 위치로 이동한 후 T21+DN메시지를 송부하여 도착했다는 정보를 TOS로 알려주며, Y/Q는 Y/T하차작업을 완료한 후 Y21+DN메시지를 송부한다. 작업이 이상이 없으면, TOS는 Y/Q에게는 Y11+DN메시지를 송부하며, Y/T에게는 T11+DN메시지를 송부함으로써 양하작업이 완료된다.

[도 7]은 적하작업의 가상단말기와 TOS의 작업 흐름도를 나타낸 것이다.

OS는 C/C에게 Q11+CR 적하작업 지시메시지를 송부하며, 동시에 Y/T에게 T11+CR메시지를 송부하여 적하작업을 지시하며, Y/Q에게는 Y11+CR메시지를 송부하여 야드작업을 지시한다. Y/T는 야드의 작업위치로 이동하여 T21+UP 메시지를 송부하고 Y/Q 작업을 대기하며, Y/Q는 야드로부터 컨테이너를 Y/T에 상차하고 작업완료 요청 메시지인 Y21+DN메시지를 TOS에 송부한다. 작업이 이상이 없으면 TOS는 야드의 상차작업 완료 메시지인 Y11+DN메시지를 Y/Q에게 송부하며, Y/T에게는 선박작업위치로 이동하라는 T11+UP메시지를 송부한다. 동시에 C/C에게는 적하작업의 야드작업이 완료되었다는 Q11+UP메시지를 송부한다. Y/T는 선박 작업 위치로 이동한 후 T21+DN메시지를 송부하여 도착했다는 정보를 TOS로 알려주며, C/C는 Y/T하차작업을 완료한 후 선박에 컨테이너를 적하한 후 Q21+DN메시지를 송부한다. 작업이 이상이 없으면, TOS는 C/C에게는 Q11+DN 적하작업 완료 메시지를 송부하며, Y/T에게는 T11+DN메시지를 송부함으로써 적하작업이 완료된다.

e) 터미널내의 장비들의 동작을 정의하는 단계를 설명하자면, 컨테이너터미널은 선박의 적양하작업을 위한 C/C 장비, 야드의 반출입 작업을 위한 Y/Q 장비, 선박과 야드의 컨테이너 이송을 담당하는 Y/T 장비, 외부에서 컨테이너를 반출입하기 위한 트럭으로 컨테이너의 흐름을 운영한다. 각 장비들은 기계적인 이벤트 및 기사들의 판단을 기반으로 하는 이벤트로 구성되며 각 이벤트에서는 TOS와의 정보전달, 작업시간 예측, 다음 이벤트 결정등의 행위로 구성된다.

[도 8]은 가상 C/C장비의 동작 흐름를 나타낸 그림이다.

컨테이너터미널에 작업을 하지 않을 경우 C/C는 Boom이 올라가 있는 상태로 선박을 대기하며, 선박이 컨테이너터미널에 접안하면 C/C는 Boom Down시간을 이용하여 Boom을 내리는 작업을 시작한다(Q101). Boom을 내리는 작업이 끝나면 작업대기상태로 되며(Q102), TOS로부터 작업오더가 내려오면 C/C는 현재 작업이 진행 중이라면 작업 큐에 저장하고, 진행 중인 작업이 없다면 대상작업을 선정하고 하나의 작업에 대한 초기화작업을 한다(Q103). 만약 작업이 없다면 Boom Up시간을 이용하여 Boom을 올리는 작업을 시작한다(Q106). Boom을 올리는 작업이 끝나면 선박에게 작업완료지시를 하고 전체 작업에 대한 통계작업을 진행하면 하나의 선박에 대한 모든작업은 종료한다(Q107). 만약 작업이 설정되면 선박의 상황을 인지하여 해치작업을 해야될 지를 판단하며(Q104), 해치작업이 있다면 해치작업시간을 예측하여 해치작업을 수행하고(Q105), 다시 해치작업을 판단한다. 만약 해치작업이 없다면, 작업형태를 판단하여 양적하작업이면 Y/T를 할당하며(Q106), 선내이적일 경우에는 작업 선박 베이로 이동시간을 계산한다(Q109). 양적하 작업의 경우 할당된 Y/T가 있으면 작업 선박 베이로 이동시간을 계산하며 다른 C/C와의 간섭도 체크한다(Q109), 이동시간이 경과한 후에는 이동시간 및 간섭정보를 저장한다(Q110).

양하작업의 경우, 선박으로부터 컨테이너를 올리는 작업(이하 Picking)시간을 계산한다(Q111). Picking을 완료(Q112)한 후에, 만약 Y/T가 선박의 베이까지 이동을 하지 않을 경우에 C/C는 정의된 Y/T의 대기위치까지 이동하며(Q117, Q118), 선박의 베이까지 이동할 경우에는 해당 Y/T의 도착을 확인한다(Q115). Y/T가 도착하지 않은 경우에는 C/C는 작업 대기를 하며 대기시간을 저장한다(Q118). Y/T가 도착한 경우에는 Y/T의 샤시위에 컨테이너를 내리는 동작(이하 상차)시간을 계산하며(Q119), 상차가 끝난 후에는 Y/T에게 출발신호를 보낸다(Q120). 하나의 사이클이 완료되었으므로 작업시간, 이동시간, 대기시간, 간섭시간에 대한 통계저장작업을 수행하며, TOS로 작업완료 메시지를 송부한다(Q123),

적하작업의 경우, 선박의 작업베이 위치로 C/C가 이동하면, 해당 Y/T의 도착을 확인한다(Q115). Y/T가 도착하지 않은 경우에는 C/C는 작업 대기를 하며 대기시간을 저장한다(Q118). Y/T가 도착한 경우에는 Y/T의 샤시위에서 컨테이너를 올리는 동작(이하 하차)시간을 계산하며(Q113), 하차가 끝난 후에는 Y/T에게 출발신호를 보낸다(Q114). 만약 Y/T의 위치와 목적하는 선박의 베이가 다를 경우에는 선박베이의 위치까지의 이동시간을 계산하며 다른 C/C와의 간섭도 체크한다(Q116), 이동시간이 경과한 후에는 이동시간 및 간섭정보를 저장한다(Q117). 선박에 컨테이너를 내리는 작업(이하 Stacking)시간을 계산(Q121)한 후, Stacking을 완료(Q122)한다. 하나의 사이클이 완료에 따른 통계계산 및 TOS로 작업완료 메시지를 송부한다(Q123).

선내이적작업의 경우, 다른 C/C와의 간섭을 체크하며 작업 베이로 이동(Q109, Q110)한 후, 컨테이너를 Picking을 하며(Q111, Q112), 다른 C/C와의 간섭을 체크하며 목적베이로 이동(Q116, Q117)한 후, Stacking 작업을 한다(Q121, Q122). 하나의 사이클이 완료에 따른 통계계산 및 TOS로 작업완료 메시지를 송부한다(Q123).

하나의 사이클이 완료되는 다음 작업을 검사하며 상기에서 명시한 작업의 흐름을 적용한다.

[도 9]는 가상 Y/Q장비의 동작 흐름를 나타낸 그림이다.

Y/Q의 경우에는 TOS로부터 작업이 내려오기 전에는 항상 Idle상태로 대기한다. TOS로부터 작업오더가 내려오면 Y/Q는 현재 작업이 진행 중이라면 작업 큐에 저장하고, 진행 중인 작업이 없다면 대상작업을 선정하고 하나의 작업에 대한 초기화작업을 한다(Y101). 만약 작업이 없다면 Y/Q는 다시 Idle상태로 대기한다(Y117). 야드 반입 작업의 경우, Y/Q는 현재위치에서 작업블록의 베이위치까지의 이송시간 계산 및 다른 Y/Q와의 간섭을 검사하며(Y102), 이동시간이 경과한 후에는 이동시간 및 간섭정보를 저장한다(Y103). 이동이 끝나면 C/C는 해당 Y/T 또는 트럭의 도착을 확인한다(Y106). Y/T 또는 트럭이 도착하지 않은 경우에는 Y/Q는 작업 대기를 하며 대기시간을 저장한다(Y111). 이후의 작업들은 작업위치만 차이가 있을 뿐 C/C작업과 유사하게 흘러간다.

하나의 사이클이 완료에 따른 통계계산 및 TOS로 작업완료 메시지를 송부한다(Y116). 하나의 사이클이 완료되는 다음 작업을 검사하며 상기에서 명시한 작업의 흐름을 적용한다.

[도 10]은 가상 Y/T장비의 동작 흐름를 나타낸 그림이다.

Y/T의 경우에는 TOS로부터 작업이 내려오기 전에는 항상 Idle상태로 대기한다. TOS로부터 작업오더가 내려오면 Y/T는 현재 작업이 진행 중이면 작업 큐에 저장하거나, 진행중인 작업이 없다면 대상작업을 선정하고 하나의 작업에 대한 초기화작업을 한다(T101). 만약 작업이 없다면 Y/T는 다시 Idle상태로 대기한다(T102). Y/T의 경우에는 하나의 작업으로 여러 목적위치에 컨테이너를 이송하여야 하므로 작업지시의 내용을 판단하여 이동하여야할 목적위치를 나누어 세부작업 큐에 저장한다(T103). 여기서, 목적위치는 야드의 블록, 선박 베이, 철송 베이, 대기위치가 될 수 있다. 세부작업을 검사하여 작업이 없다면 Y/T는 이동시간, Y/Q에서의 대기시간, C/C에서의 대기시간, R/C에서의 대기시간등의 통계정보를 저장한 후(T105), 다음 작업을 검사한다. 세부작업이 있다면, 작업이 유효한 작업인지를 판단하며(T106), 유효한 작업이 아니라면, 작업오류정보를 저장한다. 현재 위치는 항상 목적위치에 도착하면 항상 갱신하게 되며, 현재위치에서 목적위치의 이동경로를 계산한 후(T111), Y/T는 목적위치에 도착하면 이동시간을 저장하고(T112, T113, T114, T115), 도착정보를 TOS로 전송한다(T116). 이 때부터 Y/T는 하역장비의 작업대기상태를 유지하며 대기시간을 초기화한다(T117), Y/T가 대기중인 상태에서 TOS로부터 하역장비의 작업메시지를 수신하면, 다음 세부작업을 수행한다.

[도 11]은 가상 트럭의 동작 흐름를 나타낸 그림이다.

트럭의 경우에는 시뮬레이션 시작 초기에 해당하는 컨테이너가 언제 발생하는지를 예상하여 이벤트 큐에 저장한다. 저장된 이벤트는 해당하는 시간이 되면 해당하는 정보를 꺼내어서 트럭과 컨테이너속성정보, 작업정보등을 설정하며, 트럭의 통계정보를 초기화한다(E101). 이단계 게이트를 적용하는 경우에는 트럭은 프리게이트의 큐에 저장되고 프리게이트의 최대 대기 큐를 기록하며(E102), 프리게이트의 빈 레인이 있는지 확인하여 진입을 결정하며, 없으면 이벤트는 중단된다(E103). 프리게이트에 진입이 허용되면 게이트 통과시간을 계산하며(E104), 프리게이트를 통과할 때(E105), 프리게이트의 레인이 없어 대기하는 트럭을 위해 프리게이트 큐에 저장된 트럭정보를 꺼낸다(E106).

이단계 게이트가 없는 경우 또는 프리게이트를 통과한 트럭은 인게이트의 큐에 저장되고 인게이트의 최대 대기 큐를 기록하며(E107), 인게이트의 빈 레인이 있는지 확인하여 진입을 결정하며, 없으면 이벤트는 중단된다(E108). 인게이트에 진입이 허용되면 게이트 통과시간을 계산하고 TOS로 트럭이 인게이트에 도착했다는 정보를 전송한다(E109).

TOS로부터 트럭이 이동해야 될 야드의 목적위치를 수신하면, 트럭은 작업을 세부작업으로 나누어서 세부작업 큐에 저장하여 현재의 세부작업을 판단하거나, 하역장비의 작업을 대기한 상태에서 출발 신호를 수신하면 대기시간을 저장하며(E110), 현재 세부작업이 인게이트를 통과하는 정보라면(E128), 인게이트의 레인이 없어 대기하는 트럭을 위해 인게이트 큐에 저장된 트럭정보를 꺼낸다(E111).

인게이트, 야드 블록, 선박 베이, 철송 베이에서 출발할 때 트럭의 이동정보를 초기화하며, 대기시간 및 게이트 통과시간을 저장한다(E112, E113, E114, E128). 현재 위치는 항상 목적위치에 도착하면 항상 갱신하게 되며, 현재위치에서 목적위치의 이동경로를 계산한 후(E115), 해당하는 목적위치로 도착하면 이동시간을 저장한 후(E116, E117, E118), TOS로 트럭 도착정보를 전송하고(E119) 트럭은 하역장비의 작업을 위한 대기상태가 된다(E120). 아웃게이트에 도착한 상태라면 트럭은 아웃게이트의 큐에 저장되고 아웃게이트의 최대 대기 큐를 기록하며(E121), 아웃게이트의 빈 레인이 있는지 확인하여 진입을 결정하며, 없으면 이벤트는 중단된다(E122). 아웃게이트에 진입이 허용되면 게이트 통과시간을 계산하며(E123), 아웃게이트를 통과할 때 게이트 통과시간을 저장하며(E124), 아웃게이트의 레인이 없어 대기하는 트럭을 위해 아웃게이트 큐에 저장된 트럭정보를 꺼낸다(E125). 다음으로 생성된 트럭은 제거하며(E126), 트럭의 통계량 수집을 한다(E127).

이러한 각 하역장비 및 이송장비들은 각각의 해당되는 이벤트에서 출발신호 및 도착신호를 전송하고, 수신한 장비는 다음 이벤트를 수행함으로써 전체적인 통합 시뮬레이션은 수행된다.

f) VCT의 운영을 완료한 후에는 블록, C/C, Y/Q, Gate의 작업부하(Workload, 이하 워크로드)를 분석하여 부하가 집중된 영역을 도출하여 가상의 운영결과를 평가하는 단계이다.

[도 12]는 컨테이너터미널의 워크로드 분석 화면을 나타낸 예시화면이다.

이 화면을 통하여 컨테이너터미널 전체의 양하작업 처리개수, 적하작업 처리개수, 반입작업 처리개수, 반출작업 처리개수, 선내이적작업 처리개수, 구내이적작업 처리개수를 화면상단에 구성하였으며(A), 야드 블록 끝단에 양하작업 처리개수, 적하작업 처리개수, 반입작업 처리개수, 반출작업 처리개수, 구내이적작업 처리개수, Y/T 또는 트럭 진입대수 이하 6개 항목을 표시하여 블록내의 작업처리현황을 분석할 수 있으며(B), 블록의 중간에 야드장비의 간섭지역을 사각영역으로 표시함으로써 장비의 간섭으로 인한 작업지연상황을 분석할 수 있으며(C), 동선의 링크정보에 Y/T 또는 트럭의 이동대수를 링크의 두께정보로 표시함으로써 차량의 교통량을 분석할 수 있으며(D), 인게이트와 아웃게이트에 대기큐길이, 레인이용율, 현재 사용중인 레인개수 정보를 표시함으로써 시간대별 게이트 이용현황을 분석하여 시간대별 게이트 운영계획을 작성할 수 있으며(E), 타임 슬라이드를 제공함으로써 시뮬레이션 수행시간동안의 문제발생시간대의 터미널 상황을 직관적으로 알 수 있다(F). 또한, C/C, 선박, Y/Q, Y/T, 트럭, 야드내의 컨테이너정보, 선박내의 컨테이너 정보를 표현함으로써 각 장비의 운영현황 및 터미널의 장치장 운영현황 정보를 알 수 있다.

[도 13]은 시간대별 C/C 작업 현황 그래프의 예시화면이다.

X축은 선박 베이를 나타내며, Y축은 시간을 나타내며, 큰 사각형은 40피트 컨테이너의 작업 시작시간과 종료시간을 나타내며, 작은 사각형은 20피트 컨테이너의 작업 시작시간과 종료시간을 나타낸다. 이 화면은 시간대별 각 C/C의 작업 현황을 한 눈에 볼 수 있으며, 간섭이 예상되는 지점을 명확하게 분석할 수 있다.

[도 14]는 시간대별 Y/Q의 작업 현황 그래프의 예시화면이다. X축은 야드 블록의 베이를 나타내며, Y축은 시간을 나타내며, 큰 사각형은 40피트 컨테이너의 작업 시작시간과 종료시간을 나타내며, 작은 사각형은 20피트 컨테이너의 작업 시작시간과 종료시간을 나타낸다. 이 화면은 시간대별 각 Y/Q의 작업 현황을 한 눈에 볼 수 있으며, 간섭이 예상되는 지점을 명확하게 분석할 수 있다.

g) 운영개선을 위한 시뮬레이션을 수행과정에서 발생하는 정보들은 TOS로 전달되면, 게이트에서의 반출입에러 트럭 정보, 선박에서 적양하 작업 에러 컨테이너 정보, 야드 플래닝의 미비로 야드에 반입되지 못하는 컨테이너 정보를 포함하는 컨테이너 에러정보와 반출입되는 트럭의 Y/Q 작업대기정보를 이용한 게이트 반출입 작업통제, 시간대별 게이트의 이용률을 이용하여 시간대별 게이트 레인의 운영 레인수를 결정, Y/Q의 워크로드 분석을 통한 시간대별 적정 Y/Q의 소요량 분석, 블록의 워크로드 분석을 통한 야드 반입물량의 위치결정, 워크로드 분석을 통한 야드장비의 작업물량 균등분배, Y/T 투입 소요량 분석 등 다양한 사전정보 보정 및 계획수립에 사용될 수 있다.

터미널 운영개선을 위한 시뮬레이션은 터미널에서 실제로 운영되고 있는 운영시스템과 같은 논리로 결과를 예측하므로 기존의 문제 분석 방법과는 달리 운영상황을 고려한 결과를 도출하게 된다. 이는 현 상황을 정확하게 분석할 수 있는 장점과 함께 실제 데이터를 근간으로 가상현실에서 운영이 되므로, 문제 해결 상황이 예측되면 운영시스템으로 해결방법을 제시할 수 있는 장점이 있다. 이를 해결하기 위하여 시뮬레이션을 위한 터미널 정의부터 운영시스템과 밀접한 관련을 가지고 있으며, 정확한 운영을 위하여 운영시스템이 필요로 하는 데이터는 마이그레이션 툴을 이용하여 정적인 데이터 및 동적 데이터를 일정 시간 간격으로 마이그레이션을 수행하며, 운영시스템 데이터베이스에 축적된 데이터를 이용하여 현실성 있는 통계 데이터를 획득한다. 이를 이용하여 운영시스템과 연동하여 미래에 일어나게 될 터미널의 상황을 예측하게 되며, 그래픽화면 또는 레포트를 통하여 플래너에게 문제점을 전달하게 되며, 플래너는 문제 해결이 반영된 계획을 다시 수립함으로써 터미널의 생산성은 올라가게 되며, 고객 서비스는 향상된다.

Claims

컨테이너터미널의 구성요소를 정의하고, 운영상의 통계정보를 기반으로 시뮬레이션 기초정보를 생성하고, 운영시스템과의 연계를 통한 미래예측 시뮬레이션을 수행하며, 수행결과를 기반으로 운영상의 문제를 도출하여 운영개선을 위한 정보데이터를 생성하는 운영개선을 위한 시뮬레이션 방법에 있어서,

a) 컨테이너 터미널의 데이터를 획득하는 단계;

b) a)의 정보를 이용하여 VCT을 구성하는 단계;

c) 외부트럭 및 대상선박을 생성하는 단계;

d) VCT와 TOS의 작업지시정보 교환 단계;

e) 터미널내의 장비들의 동작을 정의하는 단계;

f) VCT의 운영을 완료한 후, 평가항목을 도출하는 단계; 및

g) 운영개선을 위해 TOS로 정보를 주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너터미널의 운영개선을 위한 시뮬레이션 방법.
가상의 컨테이너터미널의 각 장비들의 운영을 제어함에 있어서,

a) TOS와 C/C, Y/Q, Y/T, GATE간의 메시지 정의서;

b) 컨테이너 반출입 작업을 수행하기 위한 가상 GATE와 TOS와의 메시지 흐름;

c) 컨테이너를 야드에 반입, 반출, 구내이적 작업을 수행하기 위한 가상 Y/Q와 TOS와의 메시지 흐름;

d) 컨테이너를 선박에 양하, 적하, 선내이적 작업을 수행하기 위한 가상 C/C와 TOS와의 메시지 흐름; 및

e) 컨테이너를 선박에서 야드, 야드에서 선박, 야드에서 야드, 선박에서 선박으로 이동을 수행하기 위한 Y/T와 TOS와의 메시지 흐름을 특징으로 하는 컨테이너터미널 시뮬레이션 방법.
가상의 터미널내의 각 장비들의 동작을 정의함에 있어서,

a) 가상 C/C의 동작 흐름을 사건 이벤트로 정의하는 방법;

b) 가상 Y/Q의 동작 흐름을 사건 이벤트로 정의하는 방법;

c) 가상 Y/T의 동작 흐름을 사건 이벤트로 정의하는 방법; 및

d) 가상 트럭의 동작 흐름을 사건 이벤트로 정의하는 방법을 특징으로 하는 이벤트기반의 컨테이너터미널 시뮬레이션 방법.
가상의 컨테이너터미널의 구축함에 있어서,

a) 선석, 블록, 게이트, 철송지역에 대한 진입과 진출을 결정하는 노드 정의 방법;

b) a)항의 노드 정보를 이용하여 적어도 하나의 차선정보, 통과정보, 가중치정보, 최대 속도 정보, 사용유무 정보를 가지는 링크 정의 방법; 및

c) a)항과 b)항을 이용하여 현재 링크의 정체정보를 이용하여 우회경로를 포함한 최단경로를 정의하는 방법을 특징으로 하는 컨테이너터미널의 동선 체계 구축방법.
운영개선을 위한 시뮬레이션을 수행한 후에 생성된 정보를 기반으로 블록의 워크로드, C/C의 워크로드, Y/Q의 워크로드, GATE의 워크로드, 시간대별 C/C의 작업 그래프, 시간대별 Y/Q의 작업 그래프, 시간대별 블록의 작업 그래프를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너터미널의 시뮬레이션 결과 분석 방법.