KR20160070699A - 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배송지에 배송물을 배송하는 복수의 차량에 배송물을 할당(assign)하는 자동배차계획 설계방법으로서: 복수의 배송지를 포함하는 소권역, 복수의 소권역을 포함하는 대권역, 복수의 대권역을 포함하는 전체권역을 설정하는 단계, 소권역, 대권역, 전체권역 중에서 권역 수준을 선택하고, 해당 권역에 포함된 배송지의 배송물을 정렬 방법에 따라 정렬한 후, 정렬된 배송물을 비용함수에 따라 산출된 비용이 가장 작은 차량에 할당하는 방법을 반복하여, 소권역, 대권역, 전체권역 순서로 배송물을 차량에 배차하여 기본 해를 생성하는 단계, 및 상기 기본 해의 일부를 삭제하고 다른 정렬 방식을 적용하여 해를 생성하는 과정을 반복하여 최선 해를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법{METHOD OF DESIGNING VEHICLE DELIVERY ROUTES BY SETTING ZONES}

본 발명은 물류 배송 산업에서 트럭의 배차계획을 자동으로 설계하는 방법에 관한 것이다.

배송물을 배송하는 물류배송산업에서는 주어진 배송 물량을 한정된 트럭에 어떻게 할당(assign)하여 어떤 경로를 통해 배송할 것인지 결정하는 것이 매우 중요하다. 배차계획을 효율적으로 설계하면 물류비용을 최소화할 수 있기 때문이다. 그러나, 종래 배차계획(vehicle routing problem)은 경험이 풍부한 사무원에 의해 할당되는 경우가 대부분이어서 시간이 오래걸리며 정확성이 떨어진다는 문제가 있었다.

한편, 종래 물류 배송을 위한 배차 시스템은 화물차를 소유한 화주가 화주의 단말기를 이용하여 물류 센터의 서버에 접속하여 원하는 물류 배송을 배정받는 방법으로 운영되었기 때문에 물류회사입장에서 물류비용을 최소화할 수 있는 시스템과는 거리가 멀었다.

이에 출원인은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 오랫동안 연구노력한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 전술한 자동배차계획 생성 시의 문제점을 효과적으로 해결하기 위한 자동배차계획 설계방법을 제공함에 있다. 본 발명은 배송지를 3단계의 계층으로 구분함으로서, 보다 효율적인 배차계획을 설계할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 목적은 차량이 다 회전(multiple trips) 배송할 수 있도록 하기 위한 자동배차계획 설계방법을 제공함에 있다. 하나의 차량이 다 회전 배송할 수 있도록 배차계획을 설계하면 배송의 효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 배송지에 배송물을 배송하는 복수의 차량에 배송물을 할당(assign)하는 자동배차계획 설계방법으로서:

복수의 배송지를 포함하는 소권역, 복수의 소권역을 포함하는 대권역, 복수의 대권역을 포함하는 전체권역을 설정하는 단계;

소권역, 대권역, 전체권역 중에서 권역 수준을 선택하고, 해당 권역에 포함된 배송지의 배송물을 정렬 방법에 따라 정렬한 후, 정렬된 배송물을 비용함수에 따라 산출된 비용이 가장 작은 차량에 할당하는 방법을 반복하여, 소권역, 대권역, 전체권역 순서로 배송물을 차량에 배차하여 기본 해를 생성하는 단계;

상기 기본 해의 일부를 삭제하고 다른 정렬 방식을 적용하여 해를 생성하는 과정을 반복하여 최선 해를 생성하는 단계를 포함하는 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법을 제공한다.

바람직한 실시예에서 상기 기본 해를 생성하는 단계는 배송물의 중량, 체적, 팔레트 단위 중 어느 하나에 따라 배송물을 내림차순으로 정렬하는 정렬 방법에 따라 배송물을 정렬하고, 배차되는 차량이 배송요청시간, 배송지 진입제한, 배송물 중량을 포함하는 배송물 제한조건을 만족하도록 배송물을 할당하되, 차량의 고정비용에 배송거리 및 배송물에 따른 변동비용을 합산하여 연산하는 비용함수에 따라 산출된 비용이 가장 작은 차량에 배송물을 할당하는 방법으로 기본 해를 생성하는 것이 좋다.

바람직한 실시예에서 상기 최선 해를 생성하는 단계는 상기 기본 해에 할당된 배송물의 일부를 해제하는 단계;

주문 목록에 포함된 배송물을 다른 정렬 기준에 따라 할당하여 개선 해를 산출하는 단계; 및

개선 해의 비용이 해제된 해의 비용보다 낮으면 개선 해를 최선 해로 결정하는 단계를 포함하는 것이 좋다.

바람직한 실시예에서 상기 최선 해를 생성하는 단계는 상기 기본 해에 포함된 차량 중에서 2개의 차량을 차량 쌍으로 선택하는 단계;

선택된 차량에 할당된 배송물을 교환하는 단계; 및

교환 후 해의 비용이 교환 전 해의 비용보다 낮으면 교환 후 해를 최선 해로 결정하는 단계를 포함하는 차량 간 개선 방법을 반복실시하는 것이 좋다.

바람직한 실시예에서 상기 차량 간 개선 방법은 다중 쓰레드를 이용하여 복수의 차량 쌍에 대해 병렬연산하는 방법으로 수행되고, 차량 쌍으로 선택된 차량의 플래그 값을 변경하여 서로 다른 차량 쌍에서 하나의 차량이 복수 회 선택되는 것을 방지하는 것이 좋다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 최선 해를 생성하는 단계는 상기 기본 해에 포함된 차량을 임의로 선택하는 단계;

선택된 차량에 할당된 배송물의 배송순서를 교환하는 단계; 및

교환 후 해의 비용이 교환 전 해의 비용보다 낮으면 교환 후 해를 최선 해로 결정하는 단계를 포함하는 차량 내 개선 방법을 반복실시하는 것이 좋다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 기본 해를 생성하는 단계는 하나의 차량이 할당된 배송물을 모두 배송한 후 다시 물류센터에서 배송물을 상차하여 배송할 수 있도록 하는 다 회전(multiple trips) 배송방법에 따라 배송물을 할당하고, 다 회전(multiple trips) 배송방법은 각 회전별로 최대 방문 가능 배송지를 설정함으로써 회전별 업무 부하를 조정하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 배차계획 수립 방법을 통해 종래의 최적화 방법의 문제점을 개선하였는바, 본 발명에 따라 배차계획을 수립한다면, 차량의 회전 당 운행 범위를 지정할 수 있게 되어 보다 현실적인 배차계획을 수립할 수가 있고 병렬처리가 가능하게 되어 빠른 시간에 질 높은 해를 도출할 수 있게 되어 물류배송 비용을 절감할 수 있다. 또한, 수작업에 의존하던 배차계획을 자동생성시킬 수 있게 함으로써 배차계획 수립시간을 획기적으로 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법을 실행하는 자동배차계획 설계시스템의 바람직한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 소권역, 대권역, 전체권역으로 분류되는 것을 예시하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법의 바람직한 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 설계방법에서 소권역배차, 대권역배차, 전체권역배차 계획이 이루어진 결과를 예시하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에서 기본 해를 생성하는 단계의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에서 최선 해를 생성하는 단계의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 다루는 배차계획 설계방법은 배송물과 배송을 담당하는 트럭(또는 차량)이 주어진다고 가정한다. 배송물은 물류센터에서 트럭에 상차되어 정해진 배송지에 배달되게 되는데 각 배송물은 중량, 체적, 팔레트 단위의 정보를 갖게 되고 배송지에 언제 배달되어야 하는지에 관한 시간 창 (time window)의 제약조건이 있다. 배송을 담당하는 트럭은 실을 수 있는 톤 수가 지정되어 있으며 탑차량 형태인지 카고 차량 형태인지 지정되어 있다.

또한, 배송지에 따라서 진입이 가능한 트럭 종류가 결정되게 된다. 예를 들어 어떤 배송지의 차량 진입조건이 3.5톤 탑이라면, 3.5톤 이하의 카고 차량과 탑 차량은 이 배송지에 진입이 가능하다. 반면 어떤 배송지의 차량 진입조건이 3.5톤 카고라면, 3.5톤 이하의 카고 차량만 이 배송지에 진입 가능하다. 이외에도 트럭은 실을 수 있는 부피, 팔레트 수 등의 제약조건을 갖는다.

트럭은 크기 및 종류에 따라 고정비용이 있고 움직이는 거리 및 배송한 물량에 따라 변동비용이 할당된다. 본 발명의 배송계획의 목적은 제약조건을 만족하면서 최소비용으로 배송을 완료할 수 있는 계획을 찾는 것이다.

종래의 기술에서 배송계획에 반영하지 못하고 있는 제약조건들로는 각 트럭이 운행되는 지역의 넓이가 대표적이다. 어떤 트럭이 넓은 지역을 운행하는 것이 전체의 배차계획 관점에서는 비용을 최소화하는 것이라고 할지라도 그 배차계획을 현실적으로 적용하는 것은 여러 한계점이 있다.

따라서 현실적으로 적용가능한 배차계획을 수립하기 위해서는 각 차량이 운행할 수 있는 권역(zone)을 지정할 필요가 있다. 하지만 각 차량에 특정 권역만 운행할 수 있도록 지정하면 전체 배차계획의 품질은 저하될 수 밖에 없다. 이 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 권역을 세단계로 나누는 방법을 고안하였다.

또한 종래 기술에서 반영되지 않은 부분이 차량의 다수 회전 사용 여부 및 회전 당 방문가능한 배송지 수의 제한이다. 종래 기술에서 차량은 물류센터에서 해당 물량을 상차하여 해당 배송지들에 하차하는 작업을 한번만 수행하는 것을 가정하지만 본 발명에서는 이런 작업을 여러 번 수행하는 것을 가정하며 이것을 차량의 다 회전 (multiple trips) 사용이라고 명명한다. 또한, 현실 문제에의 원활한 적용을 위해서는 차량의 각 회전별로 방문 가능한 배송지의 수를 제한할 수 있어야 한다. 본 발명에서는 이러한 제약 조건을 반영하여 자동배차계획을 수립할 수 있는 기술을 개발하였다.

도 1은 본 발명의 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법을 실행하는 자동배차계획 설계시스템의 바람직한 실시예를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 소권역, 대권역, 전체권역으로 분류되는 것을 예시하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2에서 알 수 있듯이 본 발명의 설계시스템은 주문자 단말(10), 배차계획 설계서버(100), 및 배송자 단말(20)을 포함한다. 주문자 단말(10)은 배송물과 배송지에 관한 정보를 배차계획 설계서버(100)에 전송한다. 배차계획 설계서버(100)는 복수의 주문자 단말(10)로부터 수집한 주문 리스트를 배송물 데이터베이스(200)에 저장한다. 배차계획 설계서버(100)는 배송물 데이터베이스(200)에 저장된 주문 리스트 및 차량 정보를 바탕으로 배차계획을 설계한다.

배차계획 설계서버(100)는 배송지를 3개의 수직권역으로 설계한다. 소권역, 대권역, 전체권역이 그것이다. 소권역을 복수의 배송지를 포함하는 권역으로 최하위 권역이다. 소권역은 서로 중복되지 않는다. 대권역은 복수의 소권역을 포함하는 권역이다. 대권역 역시 중복되는 배송지를 포함하지 않는다. 전체권역은 복수의 대권역을 포함하며 전체 배송지를 포함하는 최상위 권역이다. 도 2의 실시예는 복수의 배송지를 여섯 개의 소권역(1, 2, 3, 4, 5, 6)과 세 개의 대권역(A, B, C)과 하나의 전체권역을 포함하는 예를 도시한다. 전체권역은 복수의 대권역(110, 120, 130)을 포함한다. 제1대권역(110)은 두 개의 소권역(111, 112)을 포함한다. 제2대권역(120)은 하나의 소권역(121)을 포함한다. 제3대권역(130)은 세 개의 소권역(131, 132, 133)을 포함한다. 소권역들 사이에는 겹치는 부분이 없고 대권역들 사이에도 겹치는 부분이 없다.

본 발명은 이러한 계층구조를 갖는 권역을 사용하여 배차계획을 설계한다. 계층구조를 갖는 권역개념을 사용하면 각 차량에 대해 회전별로 특정 소권역, 대권역, 전체 권역을 지정할 수 있게 되어 배차계획을 수립하는 담당자의 요구사항에 맞는 배차계획을 보다 손쉽게 생성할 수 있다. 예를 들어 어떤 차량의 운행범위가 소권역을 벗어 나더라도 어떤 대권역을 넘어서는 안된다는 조건을 부여하면 인접된 소권역까지만 운행범위를 넓힐 수 있게 된다.

배차계획 설계서버(100)는 소권역, 대권역, 전체권역 순으로 주문 리스트와 차량 정보를 매칭하여 주문 리스트를 할당한다. 이를 기본 해라 칭한다.

배차계획 설계서버(100)는 기본 해가 정해지면 기본 해의 일부를 해제하고 그보다 비용면에서 효율적인 개선 해를 찾는 단계를 반복하여 최선 해를 도출한다.

최선 해가 도출되면 배차계획 설계서버(100)는 차주가 소유하는 배송자 단말(20)에 배차계획을 전송한다.

도 3은 본 발명의 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법의 바람직한 실시예를 나타내는 순서도이다. 배차계획 설계서버는 크게 3 단계로 구성된 자동배차계획 설계방법을 실행한다.

도 2 및 도 3을 참고하여 설명한다. 먼저 배차계획 설계서버는 배송지를 3개의 수직권역으로 설계한다(S1100). 소권역, 대권역, 전체권역이 그것이다. 소권역을 복수의 배송지를 포함하는 권역으로 최하위 권역이다. 소권역은 서로 중복되지 않는다. 대권역은 복수의 소권역을 포함하는 권역이다. 대권역 역시 중복되는 배송지를 포함하지 않는다. 전체권역은 복수의 대권역을 포함하며 전체 배송지를 포함하는 최상위 권역이다.

[기본 해 생성 방법]

배차계획 설계서버는 소권역, 대권역, 전체권역 순으로 주문 리스트와 차량 정보를 매칭하여 할당한다. 이를 기본 해라 칭한다(S1200). 예를 들어 소권역(111, 112, 121, 131, 132, 133)을 선택하여 배차하고, 대권역(110, 120, 130)을 선택하여 배차하며, 마지막으로 전체권역을 선택하여 배차하는 방법으로 기본 해를 산출한다.

이하 기본 해를 산출하는 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 먼저 소권역, 대권역, 전체권역 중에서 권역 수준을 선택한다.

주문 목록과 차량 목록을 초기화 한다. 선택된 해당 권역에 포함된 배송지의 배송물을 주문 목록에 추가하고, 해당 권역의 차량을 차량 목록에 추가한다.

주문 목록에 포함된 배송물을 정렬 기준에 따라 정렬한다. 바람직한 실시예에서 정렬 기준은 배송물의 중량, 체적, 팔레트 단위 중 어느 하나를 선택하고, 선택한 기준에 따라 배송물을 내림차순으로 정렬하는 것일 수 있다.

내림차순으로 정렬된 주문 목록에 표시된 배송물을 차례대로 차량에 배차한다. 이때 배차되는 차량이 배송요청시간, 배송지 진입제한, 배송물 중량을 포함하는 배송물 제한조건을 만족하도록 배송물을 할당한다. 다른 실시예에서, 정렬된 배송물을 비용함수에 따라 산출된 비용이 가장 작은 차량에 할당한다. 비용함수는 차량의 고정비용에 배송거리 및 배송물에 따른 변동비용을 합산하여 산출하는 것일 수 있다.

이와 같은 단계를 소권역, 대권역, 전체권역 순으로 반복하면 기본 해를 산출할 수 있다.

[다 회전 배송방법]

다른 실시예에서 기본 해를 생성하는 단계는 다회전 배송방법을 포함할 수 있다. 예를 들어 기본 해 생성단계는 하나의 차량이 할당된 배송물을 모두 배송한 후 다시 물류센터에서 배송물을 상차하여 배송할 수 있도록 하는 다 회전(multiple trips) 배송방법에 따라 배송물을 할당할 수 있다.

다 회전 가능한 차량인지 여부는 배송시간, 배송거리, 배송량 중 어느 하나의 상한을 초과하지 않는 방법으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 하루 업무시간이 8시간인 경우 1회차 회전에서 A차량이 3시간을 소요했다면 나머지 5시간을 초과하지 않는 범위에서 2회차 회전에 참여할 수 있다. 또는 하루 배송거리가 500km인 경우 1회차 회전에서 300km 배송을 마친 B차량은 200km를 초과하지 않는 범위에서 2회차 회전에 참여할 수 있다.

다 회전(multiple trips) 배송방법은 각 회전별로 최대 방문 가능 배송지를 설정함으로써 회전별 업무 부하를 조정할 수도 있다. 예를 들어 최대 방문 가능 배송지를 개별 회전 당 50개로 한정하면 회전별 업무 부하를 조정할 수 있다. 최대 방문 가능 배송지의 수는 배송시간, 배송거리와 상관관계가 있는 함수이다. 배송시간과 배송거리를 복잡하게 한정하는 것보다 최대 방문 가능 배송지의 수를 한정하는 것이 보다 간편하게 회전별 업무 부하를 조정하는 방법일 수 있다.

[최선 해 생성 방법]

배차계획 설계서버는 기본 해가 정해지면 기본 해의 일부를 해제하고 그보다 비용면에서 효율적인 개선 해를 찾는 단계를 반복하여 최선 해를 도출한다(S1300). 바람직한 실시예에서 최선 해를 생성하는 단계는 아래와 같은 세부 단계를 통해 구현될 수 있다.

먼저 기본 해에 할당된 배송물의 일부를 해제한다.

기본 해에서 해제되어 주문 목록에 다시 포함된 배송물을 다른 정렬 기준에 따라 차량에 할당하여 개선 해를 산출한다.

개선 해의 비용이 해제된 해의 비용보다 낮으면 개선 해를 최선 해로 결정한다.

[외적 개선 방법]

바람직한 실시예에서 최선 해를 생성하는 단계는 아래와 같은 외적 개선 방법(또는 차량 간 개선 방법)을 통해 산출될 수 있다.

차량 간 개선 알고리즘은 차량 2개를 선택하여 그 안에 있는 라우트 경로를 서로 교환하여 개선, 즉 비용 감소가 발생하면 교환을 받아들이는 과정을 밟게 된다. 모든 가능한 차량 조합을 개선 목록으로 생성하여 모든 조합에 대해 할당된 주문 물량들을 맞교환하거나 이동시켜보아 개선이 일어나면 받아들이는 구조로 구동된다.

구체적으로 차량 간 개선 알고리즘은 다음과 같은 방법으로 구현될 수 있다. 먼저 기본 해에 포함된 차량 중에서 2개의 차량을 차량 쌍(pair)으로 선택한다. 선택된 차량 쌍에 할당된 배송물을 교환한다. 교환 전과 후의 비용을 계산한다. 교환 후 해의 비용이 교환 전 해의 비용보다 낮으면 교환 후 해를 최선 해로 결정한다.

이때 상술한 차량 간 개선 방법은 다중 쓰레드를 이용하여 복수의 차량 쌍에 대해 병렬연산하는 방법으로 수행될 수 있다. 계산 시간을 감소시키기 위함이다. 그러나, 하나의 차량이 서로 다른 병렬연산 쓰레드에 참여하면 안된다. 따라서, 차량 쌍으로 선택된 차량의 플래그 값을 변경하여 서로 다른 차량 쌍에서 하나의 차량이 복수 회 선택되는 것을 방지한다. 예를 들어 차량 [1,2]의 개선이 진행될 때는 차량 1이나 차량 2가 또 다른 개선과정에 참여하지 못하도록 개선이 이루어지는 동안 차량 1과 차량 2의 [플래그] 값을 체크하게 된다.

[내적 개선 방법]

다른 실시예에서 최선 해를 생성하는 단계는 아래와 같은 내적 개선 방법(차량 내 개선 방법)을 통해 산출될 수 있다.

기본 해에 포함된 차량을 임의로 선택한다. 선택된 차량에 할당된 배송물의 배송순서를 교환한다. 교환 전과 후의 비용을 계산한다. 교환 후 해의 비용이 교환 전 해의 비용보다 낮으면 교환 후 해를 최선 해로 결정한다.

배차계획 설계서버는 외적 개선 방법과 내적 개선 방법을 모두 사용하여 기본 해로부터 최선 해를 산출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 설계방법에서 소권역배차, 대권역배차, 전체권역배차 계획이 이루어진 결과를 예시하기 위한 도면이다.

앞서 설명한 자동배차계획 설계방법을 구현하면 도 4와 같은 배차결과를 도출할 수 있다.

도 4 (a)는 소권역에서 배차를 완료한 도면이다. 하나의 차량이 하나의 소권역에서만 배송할 수 있도록 배차되었음을 알 수 있다. 일부의 배송물이 배차되지 않고 남아 있으므로 대권역 배차로 넘어간다.

도 4 (b)는 대권역에서 배차를 완료한 도면이다. 하나의 차량이 하나의 대권역에서만 배송할 수 있도록 배차되었음을 알 수 있다. 예를 들어 대권역 A에 배차된 차량은 대권역 A에 포함된 소권역 1과 소권역 2에서만 배송하고, 대권역 C에 배차된 차량은 대권역 C에 포함된 소권역 4와 소권역 6에서만 배송한다.

도 4 (c)는 전체권역에서 배차를 완료한 도면이다. 하나의 차량이 하나의 전체권역 전부에서 배송할 수 있도록 배차되었음을 알 수 있다. 예를 들어 대권역 A에 배송하는 차량이 대권역 B에서도 배송할 수 있다.

도 5 내지 도 8은 본 발명에서 기본 해를 생성하는 단계의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5와 같이 배차계획 설계서버가 주문리스트와 차량 리스트를 정렬한다. 주문리스트는 소정의 정렬기준으로 정렬될 수 있는데, 도 5 (a)의 실시예는 배송요청시간을 기준으로 정렬된 예를 도시하고 있다.

정렬된 주문리스트에 차량을 배차한다. 주어진 주문 물량 및 차량에 따라 어떤 소권역은 차량이 여유롭게 남을 수 있고 반대로 어떤 소권역은 주문 물량이 할당되지 못하고 남을 수 있다. 따라서 소권역 배차계획이 끝나면 대권역 배차계획을 수립한다. 이때는 대권역 단위에서 주문 물량과 차량을 함께 고려하여 배차계획을 수립한다. 마지막으로 남은 주문물량과 차량에 대해 전체 권역을 대상으로 배차계획을 수립한다.

해당 권역에 대해서는 대상이 되는 권역에 지정된 주문물량과 차량을 주문목록 및 차량목록에 추가한 후 삽입기반 알고리즘에 의해 기본 해를 생성하게 된다. 삽입기반 알고리즘은 차량운영계획문제의 해를 구할 때 가장 보편적으로 사용되는 것으로서 주문을 정렬 기준(예, 중량의 내림차순)에 의해 정렬한 후 모든 주문에 대해 하나씩 가능한 차량의 배차 라우트(route)에 할당해 본 후 비용함수가 가장 작은 차량에 할당하는 방식이다.

구체적으로 도 6은 강남35가0001 차량에 배송물을 배차하는 과정을 설명한다.

먼저 강남35가0001 차량(이하 '0001 차량'이라 한다)을 주문리스트의 배송물에 차례로 대응시킨다. 1005 배송물은 0001 차량의 적재제한보다 작으므로 0001 차량에 배치된다. 다음으로 1004 배송물에 대해 판단한다. 1004 배송물은 배송요청시간이 1005 배송물과 같으므로 0001 차량에 배치될 수 없다. 다음으로 1003 배송물에 대해 판단한다. 1003 배송물은 주문중량 초과를 이유로 0001 차량에 배치될 수 없다. 1007 배송물은 제약조건을 만족하므로 0001 차량에 배치된다. 나머지 1006, 1001, 1002 배송물은 각각 주문중량 초과를 이유로 0001 차량에 배치될 수 없다.

다음으로 도 7에 따라 강남35가0003 차량(이하 '0003'차량이라 한다)에 배송물을 배치한다. 1004 배송물은 제약조건을 만족하므로 0003차량에 배치된다. 그러나, 1003 배송물은 주문중량을 초과하므로 배치되지 않는다. 다음으로 1006 배송물은 제약조건을 만족하므로 0003차량에 배치된다. 나머지 1001 및 1002 배송물은 배송요청시간 또는 주문중량 초과로 배치될 수 없다.

다음으로 도 8에 따라 나머지 차량에 대해 배송물을 배치한다. 강남50가0004차량(이하 '0004 차량'이라 한다)에는 1003 배송물이 배치된다. 강남45가0002차량(이하 '0002 차량'이라 한다)에는 1001 및 1002 배송물이 배치된다.

도 6 내지 도 8의 실시예와 같이 배차하면 주문 리스트를 모두 차량에 배차하여 기본 해를 생성할 수 있다.

이하에서는 기본 해에서 개선 해를 찾아 최선 해를 도출하는 방법을 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다.

도 9와 같이 기본 해에서 일부 해를 삭제한다. 0003 차량에서는 1006 배송물을 삭제하고, 0002 차량에서는 1001, 1002 배송물을 삭제한다. 바람직한 실시예에서 배송물을 삭제하는 방법은 차량에 배치된 배송물의 20% 범위에서 임의로 배송물을 삭제하는 방법과 적재율이 65% 미만인 차량에 배치된 배송물을 모두 삭제하는 방법을 포함할 수 있다.

삭제된 배송물은 도 10과 같은 방법으로 다시 배치된다. 즉, 1006, 1001, 1002 배송물을 배차할 차량을 0001, 0003, 0004, 0002 차량의 순서로 다시 매칭하는 것이다.

이와 같은 방법을 반복하여 실시하면 최선 해를 도출할 수 있다.

[해 개선 알고리즘에 대한 실시예]

생성된 기본 해는 해 개선 알고리즘을 통해 개선된다. 이때 바람직한 실시예에서 해 개선 알고리즘은 메타휴리스틱기법의 하나인 Large Neighborhood Search (LNS) 기법을 따른다. LNS 에서는 주어진 해에서 무작위로 해의 일부를 삭제한 후 다시 삽입하는 과정을 반복수행하며 보다 나은 해가 생성되면 그 해를 최선 해로 저장하게 된다. 해를 다시 생성하는 과정에서는 다양한 정렬 방식을 적용할 수 있다. 또한 새로운 해가 생성되는 과정에서 차량내 및 차량간 개선 알고리즘이 구동된다. 차량 내 개선 알고리즘은 차량운행경로문제의 해를 구할 때 2-OPT, Or-OPT 알고리즘들을 사용한다. 해 개선 알고리즘은 계산 시간을 줄이기 위해 다중 쓰레드를 이용하여 병렬처리가 가능하도록 하였다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (7)

1. 배송지에 배송물을 배송하는 복수의 차량에 배송물을 할당(assign)하는 자동배차계획 설계방법으로서:
   적어도 하나 이상의 배송지를 포함하는 소권역, 적어도 하나 이상의 소권역을 포함하는 대권역, 적어도 하나 이상의 대권역을 포함하는 전체권역을 설정하는 단계;
   소권역, 대권역, 전체권역 중에서 권역 수준을 선택하고, 해당 권역에 포함된 배송지의 배송물을 정렬 방법에 따라 정렬한 후, 정렬된 배송물을 비용함수에 따라 산출된 비용이 가장 작은 차량에 할당하는 방법을 반복하여, 소권역, 대권역, 전체권역 순서로 배송물을 차량에 배차하여 기본 해를 생성하는 단계;
   상기 기본 해의 일부를 삭제하고 다른 정렬 방식을 적용하여 해를 생성하는 과정을 반복하여 최선 해를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기본 해를 생성하는 단계는
   배송물의 중량, 체적, 팔레트 단위 중 어느 하나에 따라 배송물을 내림차순으로 정렬하는 정렬 방법에 따라 배송물을 정렬하고, 배차되는 차량이 배송요청시간, 배송지 진입제한, 배송물 중량을 포함하는 배송물 제한조건을 만족하도록 배송물을 할당하되, 차량의 고정비용에 배송거리 및 배송물에 따른 변동비용을 합산하여 연산하는 비용함수에 따라 산출된 비용이 가장 작은 차량에 배송물을 할당하는 방법으로 기본 해를 생성하는, 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 최선 해를 생성하는 단계는
   상기 기본 해에 할당된 배송물의 일부를 해제하는 단계;
   주문 목록에 포함된 배송물을 다른 정렬 기준에 따라 할당하여 개선 해를 산출하는 단계; 및
   개선 해의 비용이 해제된 해의 비용보다 낮으면 개선 해를 최선 해로 결정하는 단계를 포함하는 것인 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 최선 해를 생성하는 단계는
   상기 기본 해에 포함된 차량 중에서 2개의 차량을 차량 쌍으로 선택하는 단계;
   선택된 차량에 할당된 배송물을 교환하는 단계; 및
   교환 후 해의 비용이 교환 전 해의 비용보다 낮으면 교환 후 해를 최선 해로 결정하는 단계를 포함하는 차량 간 개선 방법을 반복실시하는 것인 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 차량 간 개선 방법은
   다중 쓰레드를 이용하여 복수의 차량 쌍에 대해 병렬연산하는 방법으로 수행되고, 차량 쌍으로 선택된 차량의 플래그 값을 변경하여 서로 다른 차량 쌍에서 하나의 차량이 복수 회 선택되는 것을 방지하는 것인 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 최선 해를 생성하는 단계는
   상기 기본 해에 포함된 차량을 임의로 선택하는 단계;
   선택된 차량에 할당된 배송물의 배송순서를 교환하는 단계; 및
   교환 후 해의 비용이 교환 전 해의 비용보다 낮으면 교환 후 해를 최선 해로 결정하는 단계를 포함하는 차량 내 개선 방법을 반복실시하는 것인 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 기본 해를 생성하는 단계는
   하나의 차량이 할당된 배송물을 모두 배송한 후 다시 물류센터에서 배송물을 상차하여 배송할 수 있도록 하는 다 회전(multiple trips) 배송방법에 따라 배송물을 할당하고, 다 회전(multiple trips) 배송방법은 각 회전별로 최대 방문 가능 배송지를 설정함으로써 회전별 업무 부하를 조정하는 것인 권역지정을 통한 자동배차계획 설계방법.

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