본 논문은 컨테이너 터미널에서 장치장의 작업부하가 고르게 분산되도록 안벽크레인의 작업을 계획함으로써 장치장의 컨테이너 처리능력을 최대로 활용할 수 있는 두 가지 알고리즘을 제안한다. 두 제안방안 모두 선적 작업을 진행하는 동안 안벽크레인의 컨테이너 반출 요청이 특정 블록에 집중 되지 않고 전체 블록에 고르게 분산될 수 있도록 안벽크레인이 작업할 선박 베이(ship bay)의 순서를 결정한다. 첫 번째 제안 방안은 장치장 블록의 작업부하의 엔트로피(entropy)를 계산하여 이를 최대화하도록 다음에 작업할 베이를 결정하는 휴리스틱(heuristic)알고리즘이다. 두 번째 방안은 유전 알고리즘(genetic algorithm, GA)을 이용하여 최적의 선박 베이 작업순서를 탐색한다. 유전 알고리즘의 각 염색체(chromosome)의 적합도(fitness)를 계산하기 위해 장치장의 작업부하 분포를 고려하여 안벽크레인의 작업시간을 계산하는 알고리즘을 고안하였다. 제안한 두 가지 방안으로 선박 베이 작업순서를 조정한 안벽크레인 작업계획과 기존 작업계획을 비교 실험한 결과 선박의 총 적하 시간이 단축되는 것을 확인하였다.
현재 전세계 해운물류 선진국들은 앞다퉈 자동화 터미널, 공유플랫폼 등 다양한 디지털 기술을 도입하며 스마트항만을 구축하고 있다. 이처럼 자원 활용 효율 향상 및 작업 유휴시간 최소화를 통한 항만 전반에 걸친 효율화의 중요성이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 자원 활용 효율 향상을 위한 방법의 하나로 개선된 Y/T(Yard Truck) 배차 방식을 제안하고자 한다. 이를 위해, 기존 배차 방식의 문제점을 분석하고 이와 관련한 제약사항을 종합적으로 고려한 Y/T 배차 알고리즘을 개발한다. 또한, 부산 신항 컨테이너터미널 운영 데이터를 기반으로 터미널 혼잡 상황에 따른 다양한 시나리오를 가정하고 시나리오에 대해 기존 배차 방식과 Y/T 배차 알고리즘을 적용한 시뮬레이션 실험을 실시한 후 분석결과를 바탕으로 Y/T 배차 알고리즘 활용에 따른 운영적 효과를 평가한다.
본 연구의 목적은 컨테이너터미널의 하역시스템 장비조합을 분석하는 것이다. 일반적으로 컨테이너터미널의 생산성은 안벽에서 컨테이너크레인의 생산성에 의해 평가되고 있으나 이송차량과 야드크레인과 같은 다른 장비도 있다. 그러므로 컨테이너 터미널에서 하역시스템의 최적장비조합을 추정할 수 있는 방법이 요구된다. 다양한 시뮬레이션 실험을 수행하고 생산성 향상을 위한 장비조합을 분석한다. 사례연구의 적용으로부터 장비조합에 따른 평균대기시간비율을 사용하여 절감효과를 설명하였다.
유선과 무선 등 다양한 융복합 기술을 이용하고 있는 컨테이너 항만에서는 작업을 위해 항만운영정보시스템(TOS)과 하역장비(CC, TC, YT) 간의 무선통신을 통해 작업정보를 교환한다. 그러나 컨테이너항만의 야드에 컨테이너화물이 높게 장치되어 있는 경우, 무선통신이 단절되어 음영지역(작업자가 정보를 받을 수 없는 지역)이 발생하여 작업 지연 및 작업 지시 오류가 발생한다. 이 때 작업자인 야드 트랙터(YT)의 운전자가 통신 상태를 인식할 수 있어야 한다. 그래야만 통신 음영지역에서의 작업 지연 및 작업지시 오류를 방지할 수 있고, 통신 단절로 작업이 지연될 때에도 작업자가 스스로 처리할 수 있다. 즉, 야드 트랙터에 장착된 웹-패드의 기능 개발, 그리고 통신 단절 시 빠르게 통신을 회복하는 기능 등을 개발하여 업무 처리속도를 향상시키는 등의 하역작업의 효율성을 높일 방안이 필요하다. 본 연구에서는 통신 모듈의 흐름을 변경하고, 야드 트랙터의 웹-패드에 단락(끊김) 또는 통신지연에 대한 네트워크 상태를 알려주는 UI 개발 등을 통해 작업자가 작업지연 및 작업지시 오류에 능동적으로 대처하여 하역작업의 효율성을 높이는 무선통신 환경을 구축하였다.
최근의 컨테이너 수송환경은 컨테이너 선사간 인수합병, 동맹화, 컨테이너선의 대형화와 하주의 요구에 대응하기 위한 복합수송체계 등 급속하게 변화하고 있다. 이에 컨테이너터미널에 요구되어지는 서비스로서 항만의 대수심화, 하역의 신속화, 이용료의 저가격화 등을 예로들 수 있고, 이러한 서비스가 제공되지 않을 경우 컨테이너 선사는 컨테이너터미널의 기항을 기피하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 컨테이너터미널에 있어서 하역의 효율화와 기능성 평가를 위해 실제 컨테이너터미널의 하역 데이터 분석을 통하여 하역기기, 야드샤시 및 외부트럭의 관리에 대한 프로세스 정보를 추출하여 하역 효율화에 저해가 되는 하역기기 운전원의 스킬과 트러블 등의 요인을 분석하였다. 또한, 추출한 프로세스 정보를 활용하여 페트리 넷을 이용해 컨테이너 하역시뮬레이션 모델을 구축하고 하역기기의 컨테이너 하역작업을 시뮬레이션하여 그 유효성을 확인하였다.
컨테이너 터미널의 주요 생산성 지표는 안벽에서의 작업 효율성이라 할 수 있다. 안벽에서는 Q/C(Quay Crane)이라는 장비가 접안 선박의 컨테이너를 하역한다. Q/C의 작업 생산성을 높이기 위해서는 좀 더 효율적인 Y/T(Yard Tractor)운영 방식이 필요하다. 기존 작업 방식(싱글 사이클)에서는 양하작업 이후 적하 작업이 이루어진다. 듀얼 사이클이란 양하작업과 적하 작업을 동시에 함으로써 안벽 생산성과 야드 트랙터의 이용률을 높이는 방법이다. 터미널에서 듀얼 사이클의 도입은 추가적인 장비의 도입 없이 운영에서의 변화만을 요구한다. 즉, 기존의 dedicate 시스템에서 pooling 시스템으로의 변화가 필요하다. 본 논문에서는 듀얼 사이클을 이용하는 항만에서의 작업 효율성을 증대시키기 위한 선적 계획 방법을 제시하고자 한다. 이 문제를 풀기위해 유전 알고리즘과 타부서치를 제시하였다.
현재 선박의 대형화 및 선박의 운항시간 단축 요구 등의 환경변화에 따라 컨테이너터미널의 생산성 향상이 요구되고 있다. 컨테이너터미널의 생산성은 어떠한 생산성 평가 모델을 이용하여 생산성을 측정하는지와 투입요소인 장치장, 장비, 종업원, 시설 등의 개별적인 투입요소에 따라 서로 다른 측정 결과가 나온다. 그러나 컨테이너터미널의 생산성을 측정하는데 단순히 부분적인 생산성 평가 모델이나 기존의 일반적인 투입 요소만으로 생산성의 정도를 평가하는 것은 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 컨테이너터미널의 생산성을 측정하기 위해, 기존의 컨테이너터미널 생산성 평가 모델에 관한 분석 및 투입과 산출의 명확한 인과관계를 밝히기 어려운 의사결정단위들의 상대적 효율성을 평가하기 위해 개발된 자료포락분석(DEA) 기법을 활용하여 컨테이너터미널의 생산성을 평가하고자 한다. 더불어 투입요소의 변화에 따라 생산성의 측정 결과가 어떻게 변화하는지 파악하여 보다 정확한 생산성 평가 모델을 제시하고자 한다.
최근 컨테이너선의 대형화 추세와 항만간의 경쟁 가속화로 인해 컨테이너터미널의 효율적 운영과 생산성 향상에 대한 관심과 노력이 증대되고 있다. 특히 YT를 이용한 이송방식을 채택하고 있는 터미널의 경우 AGV(Automated Guided Vehicle)를 이용하고 있는 자동화터미널에 비해 상대적으로 경제성 및 운용효율성 측면에서 불리한 것이 사실이다. 최근 10여 년간 이와 같은 YT운용의 비효율성을 보완하기 위해 YT Pooling Operation 도입과 같은 노력이 계속되어 왔으나 개별 YT의 위치인식기능부재로 인한 제약으로 실질적인 효과는 미미한 수준이었다. 본 연구에서는 최근 주목받고 있는 RTLS(Real Time Location System) 기술을 활용하여 기존 YT Pooling Operation의 제약사항을 해결하는 새로운 개념의 YT Dynamic Operation 모델을 세안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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