KR100297095B1 - 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨테이너 터미널 설계시 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. 컨테이너 터미널의 배치, 운영, 물동량 및 터미널 판단 정보를 포함하는 전제 조건 정보를 이용하여 터미널 규모를 예측하고, 터미널 배치 설계 및 동적 시뮬레이션을 위한 이송 경로를 설계하며, 터미널의 동적 시뮬레이션을 위한 전체적인 운영 계획 전략을 설정하여 시뮬레이션 기본 모형을 구축한다. 이어 구축된 기본 모형을 이용하여 발생되는 이벤트에 따라 동적인 시뮬레이션을 수행하고, 각 수행 상태 및 실적을 디스플레이한다. 이어 각종 지표를 관리하고 시뮬레이션의 분석 및 평가 지식 데이터 베이스를 기반으로 구축되어진 판단 규칙에 따라 시뮬레이션 수행 단계 및 이전에 수행되었던 시뮬레이션 모형과의 비교를 통하여 최종 결과 확인 절차를 거쳐 저장한다. 그 결과 새로운 항만의 건설 또는 기존 항만의 변경시 컨테이너 터미널 계획 단계에서부터 터미널의 작업 효율성과 경제성이 고려된 컨테이너 터미널의 개발 방향 및 운용 전략의 방향을 제시할 수 있다.

Description

컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법{Simulation method in designing of container terminal}

본 발명은 컨테이너 터미널 설계시 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 새로운 항만의 건설 또는 기존 항만의 변경시 컨테이너 터미널을 계획 설계 작업을 수행하고 이를 이용한 시스템의 능력 분석 산정시 각 서브 시스템을 동시에 분석하는 모형을 구축하여 효율적인 시뮬레이션을 수행하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 컨테이너 터미널(contain terminal)이란 해상 컨테이너 수송 체계에 있어서 해상 운송과 육상 운송의 연결점으로 컨테이너선, 하역 장비, 운반 차량, 컨테이너 야드, 배후 창고 등과 일체가 되어 화물 유통을 원활히 수행하기 위한 시설을 말한다.

도 1은 일반적인 항만 부두용 컨테이너 터미널의 구조도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 컨테이너 터미널은 컨테이너선 하역 크레인(1), 야드 하역 크레인(2), 야드 이송 장비(트럭 또는 트레일러)(3), 터미널 내에 화물을 장치하는 야드 장치장(4)(5)(6)(7), 제어 센터(8), 컨테이너 화물의 반출/입을 위한 게이트 입/출구(9)(10) 및 유지 보수 센터(11) 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.

이러한 컨테이너 터미널의 주요 기능은 컨테이너선의 하역 및 하역 준비, 화물 또는 컨테이너의 보관, 수/출입 컨테이너 화물의 양/적하 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.

도 2는 일반적인 컨테이너 터미널에서의 하역 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 항만 컨테이너 터미널의 하역 시스템을 분류하면, a는 컨테이너선과 안벽 크레인(또는 케이 크레인(Quay Crane; QC))간의 수/출입 컨테이너 하역 시스템이고, b는 입/출력 게이트와 게이트 처리부간의 반/출입 게이트 하역 시스템이고, c는 환적 야드 또는 수입 야드, 수출 야드와 야드 크레인간의 야드내 정리를 위한 야드내 이동 시스템이고, d는 철송 반/출입 시스템이다. 이때 환적 야드이란 해상측으로부터 제공된 컨테이너를 적치하고 있다가 다시 해상측으로 반출하기 위해 별도로 구비한 야적 장소이다.

도 1 내지 도 2에서 언급한 항만에서의 효율성 및 투자 비용은 컨테이너 터미널 내부 배치, 운영 방법, 트래픽 패턴, 장비 선정 등의 복합적인 입력 요소에 의해서 결정된다. 각각의 변수들은 서로 간에 잘 조화를 이루어 병목 현상이 일어나지 않도록 하여 최소의 투자로 최대의 효율을 얻을 수 있도록 하여야 한다.

최적의 컨테이너 야드의 설계 작업은 동선 체계 및 야드 운영에 큰 영향을 미치게 되며, 결과적으로 최적의 컨테이너 야드의 생성 및 배치 방법이 전체적인 설계 시스템의 핵심 요소가 된다.

또한 효율적인 터미널 운영은 이러한 구성 요소들이 건설 및 계획 단계에서부터 각 기능의 최적화를 꾀함으로써 각 기능의 배치 및 운영을 최적화할 수 있는 모형 및 해법 개발이 필수적인 요소가 된다.

따라서, 초기에 항만을 설계할 때 항만 효율 및 비용에 영향을 미치는 입력 요소들을 변경시켜 가며 동적으로 분석해 나감으로써 최적의 안을 세우는 방법으로 적합한 컨테이너 터미널의 구체적인 설계안을 제시할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 운영 전략에 따른 컨테이너 하역 시뮬레이션이 동시에 수행되어야 만이 가능하다.

그러나 통상적으로 컨테이너 터미널의 설계시 또는 보수 작업시, 그 규모 산정은 물동량 정보를 이용하여 설계자의 계산 또는 직감에 의해 안벽 길이, 소요 야드 장치장 면적 및 게이트 기능 등을 계산하고 있으며, 야드 블록의 크기, 야드 레이아웃 및 동선 체계 설계는 정형화되어진 방법이 없이 설계자의 경험과 지식에 의해 시행 착오를 반복하면서 컨테이너 터미널을 설계하고 있는 실정이다.

그러므로, 아무리 숙련된 설계 기술자라 할지라도 컨테이너 터미널을 구성하는 다양한 구성 요소들을 설계하는데 소요되는 변수를 누락할 수 있고, 정확히 계산된 데이터에 의해 설계를 하더라도 이를 객관적으로 입증할 만한 수단이 부재한 실정에서 약간의 계산 오차라 할지라도 막대한 비용이 소요되는 항만의 컨테이너 터미널 설계 및 개보수 작업에 드는 비용이 증가한다는 문제점이 있다.

또한 잘못된 계산으로 건설된 컨테이너 터미널을 이용하는 해상측의 선박이나 육상측의 운송 수단들의 트래픽으로 인해 서비스가 감소하는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 항만 컨테이너 터미널의 초기 건설시, 또는 기존 항만의 운영 방법을 변경하고자하는 개보수시에 따르는 설계 작업 이전에 항만 효율 및 비용에 영향을 미치는 입력 요소들을 변경시키는 방법을 사용하여 가상 시나리오를 변경시켜 가면서 최적의 설계 및 운영안을 세우기 위한 컴퓨터 시뮬레이터 모델을 통해 이를이용한 제한된 조건 내에서 자원을 최적으로 이용할 수 있으며, 항만 컨테이너 터미널 내에서 투자 및 운영 비용을 최소화할 수 있는 컨테이너 터미널 시스템 설계시 시뮬레이션 방법을 제공한다.

도 1은 일반적인 컨테이너 터미널의 구조도이다.

도 2는 일반적인 컨테이너 터미널의 하역 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시스템 모듈의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 컨테이너 터미널 통합 시뮬레이션 모델 구축 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a는 본 발명에 따른 시뮬레이션의 기준 정보인 컨테이너 터미널의 레이아웃 결과 정보를 디스플레이하는 도면이고,

도 5b는 하역 시스템에 따른 야드 이송 경로망 구축 과정을 디플레이하는 도면이다.

도 6은 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7은 컨테이너 터미널의 동적 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8은 안벽 크레인과 야드 트레일러의 분석을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 야드 트레일러 할당 대수 변경에 따른 안벽 크레인 처리 능력을 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 본선 하역 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본선 하역 시뮬레이션을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12는 반/출입 하역 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 반/출입 하역 시뮬레이션을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 14는 본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 15는 본선 및 반/출입 통합 하역 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 16은 본 발명의 동적 시뮬레이션 수행 상태에서의 그래픽 인터페이스 화면이다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 통합 시뮬레이션 방법에 사용되는 시나리오 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 18은 도 17에 도시한 시나리오 구성 내용을 도 4에 연관시켜 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 컨테이너선 하역 크레인 2 : 야드 하역 크레인

3 : 야드 이송 장비 4, 5, 6, 7 : 야드 장치장

8 : 제어 센터 9, 10 : 게이트 입출구

11 : 유지 보수 센터 A : 터미널 예측 모듈

B : 터미널 배치 계획 모듈 C : 시뮬레이션 모듈

D : 터미널 평가 모듈 10 : 선박 도착 매니져

20 : 정박선 큐 매니져 30 : 정박선 캡쳐 매니져

40 : 선박 이/적재 매니져 50 : 컨테이너 크레인 매니져

60 : 야드 블록 할당 매니져 70 : 이/적재 매니져

80 : 이송 장비 매니져 90 : 야드 크레인 매니져

100 : 정박선 해제 매니져 110 : 분석 모듈

15 : 트럭 도착 매니져 25 : 게이트 외부 큐 매니져

35 : 게이트 처리 매니져 45 : 야드 블록 할당 모듈

55 : 게이트 내부 큐 매니져 65, 95 : 이송 장비 이동 매니져

75 : 야드 크레인 매니져 85 : 야드 블록 매니져

105 : 트럭 출발 매니져 115 : 분석 모듈

이러한 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법은, 컨테이너 터미널 시스템의 계획 설계 작업을 수행하고, 이를 이용한 컨테이너 터미널 시스템의 능력 분석 산정시 각 서브 시스템을 동시에 분석하여 최적의 모델을 출력하는 컨테이너 터미널 시스템의 시뮬레이션 방법에 있어서,

터미널의 배치 정보, 터미널 공통 운영 정보, 물동량 정보 및 터미널 판단 정보를 포함하는 전제 조건 정보를 이용하여 터미널 규모를 예측하는 단계;

터미널 배치 설계 및 동적 시뮬레이션을 위한 이송 경로를 설계하는 단계;

터미널의 동적 시뮬레이션을 위한 전체적인 운영 계획 전략을 설정하여 시뮬레이션 기본 모형을 구축하는 단계;

상기 구축된 시뮬레이션 기본 모형을 이용하여 적어도 하나 이상의 이벤트 발생에 따라 동적인 시뮬레이션을 수행하고, 각 시뮬레이션 수행 상태 및 실적을 디스플레이하는 단계; 및

각종 지표를 관리하고, 시뮬레이션의 분석 및 평가 지식 데이터 베이스를 기반으로 구축되어진 판단 규칙에 따라 상기 동적인 시뮬레이션의 수행에 따른 실적 및 이전에 수행되었던 시뮬레이션 모형에 따른 실적과의 비교를 통하여 최적 컨테이너 터미널 모델을 저장하는 단계를 포함한다.

이러한 컨테이너 터미널 시스템의 설계시 시뮬레이션 방법에 의하면, 물동량에 따른 안벽, 야드 장치장 및 게이트 영역의 규모를 예측하여, 이 예측 정보를 기반으로 각 영역의 생성 및 배치 작업을 통한 컨테이너 터미널의 초기 배치 설계 수행을 통해 컨테이너 터미널의 규모를 설정하고 이것을 기반으로 컨테이너 터미널을 구성하고 있는 각 구성 요소의 생성 및 배치에 따른 상세 설계 작업에 의한 컨테이너 터미널의 가상 구현을 통하여 다양한 하역 시스템에 따라 목적에 맞게 설계 및 배치 작업을 짧은 시간에 수행할 수 있으며, 또한 하역 시뮬레이션시 필수적인 것으로 상세 설계되어진 터미널을 기반으로 야드 특성을 고려한 컨테이너 하역 시스템에 따른 구성 요소간 다양한 이송 경로망을 구축하여 시험할 수 있다.

그러면, 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 관해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시스템 모듈의 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전체 시스템 모듈은 터미널 예측 모듈(A), 터미널 배치 계획 모듈(B), 시뮬레이션 모듈(C) 및 터미널 평가 모듈(D)의 4개의 독립적이지만 서로 유기적으로 결합되어 하나의 통합 모듈로 이루어진다.

보다 상세히는, 터미널 예측 모듈(A)은 컨테이너 물동량 분포에 따른 안벽과 야드 및 게이트 크기 등의 규모를 예측하고, 게이트를 모델링한다.

터미널 배치 계획 모듈(B)은 컨테이너 터미널 내의 모든 구성 요소들을 구축하기 위해 터미널 예측 모듈(A)로부터 제공되는 예측 정보와 계획 정보를 이용하여 레이아웃 설계 작업 및 이송 경로망을 구축 작업을 수행한다.

시뮬레이션 모듈(C)은 터미널 예측 모듈(A)로부터 제공되는 컨테이너 터미널 계획 모듈의 결과인 레이아웃과 터미널 배치 계획 모듈(B)로부터 제공되는 이송 경로망을 기반으로 하여 제공되는 각 시나리오에 따른 동작 성능 및 결과 등을 출력한다.

터미널 평가 모듈(D)은 시뮬레이션 모듈(C)로부터 제공되는 정보를 근거로 컨테이너 터미널 운영 전략, 터미널 생산성 및 터미널 통계 등을 출력하고, 또한 터미널 배치 계획 모듈(B)에 제공하여 레이아웃 설계 작업과 이송 경로망 구축 작업을 수정하도록 한다.

이러한 시뮬레이션을 수행하는데 있어서, 동적인 방법을 통하여 판단 및 평가 작업을 터미널 계획에 반영하었다. 또한 이러한 컴퓨터 시뮬레이션 도구는 여러 가지의 터미널 설계 및 운영안 검토시 비용 및 시간 측면에서도 매우 효율적으로 이용할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 컨테이너 터미널 통합 시뮬레이션 모델 구축 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 먼저 컨테이너 터미널의 통합 시뮬레이션 모델을 구축하기 위해서 터미널 예측 타입에 따른 초기 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 초기 데이터 베이스로부터 경로 a를 통해 초기 데이터를 제공받아 모델 입력 데이터를 준비한다.

이어 준비된 모델 입력 데이터를 경로 b를 통해 제공받아 복수의 터미널 레이아웃 모델을 설정하고, 또한 준비된 모델 입력 데이터를 경로 c를 통해 제공받고, 설정된 복수의 컨테이너 터미널의 레이아웃 모델을 경로 e를 통해 제공받아 이들을 근거로 복수의 컨테이너 터미널 이송 경로 모델을 설정한다.

또한 준비된 모델 입력 데이터를 경로 d를 통해 제공받고, 복수의 컨테이너 터미널 이송 경로 모델을 경로 f를 통해 제공받아 복수의 컨테이너 터미널의 운영 모델을 설정한다.

이어, 설정된 터미널 레이아웃 모델, 터미널 이송 경로 모델, 터미널 운영 모델을 경로 g, h, i를 통해 각각 제공받아 모델의 시뮬레이션을 구현한다.

이어, 경로 j를 통해 모델의 시뮬레이션 실행중 결과를 제공받아 이를 분석하고, 분석된 모델의 실행중 결과치를 경로 k를 통해 제공받아 모델 실행중 데이터를 수정하여 수정된 데이터를 터미널 레이아웃 모델, 터미널 이송 경로 모델, 터미널 운영 모델을 설정하는 모듈에 경로 m, n, p를 통해 출력한다.

또한 모델의 시뮬레이션 구현 후 모델 실행 후의 결과를 경로 q을 통해 제공받아 이를 분석하여 타입별 선택에 따른 결과 데이터를 경로 v를 통해 출력하고, 또한 경로 r을 통해 모델 실행후 데이터를 수정한 후 터미널 레이아웃 모델, 터미널 이송 경로 모델 및 터미널 운영 모델을 설정하는데 각각 경로 s, t, u를 통해 제공하여 수정 데이터로 제공한다.

도 5a는 본 발명에 따른 시뮬레이션의 기준 정보인 컨테이너 터미널의 레이아웃 결과 정보를 디스플레이하는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 하역 시스템에 따른 야드 이송 경로망이 구축되는 과정을 특정 시간에 디스플레이하는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법은 터미널 규모 산정을 예측하는 셋업 단계(Ⅰ), 터미널 배치 및 이송 경로를 설계하는 단계(Ⅱ), 터미널 운영 전략에 대한 계획을 수립하여 시뮬레이션 기본 모형을 구축하는 단계(Ⅲ), 실제로 시뮬레이션 모형을 이용하여 각종 이벤트 발생에 따라 동적인 시뮬레이션을 수행하고, 각 시뮬레이션 수행 상태 및 실적을 디스플레이하는 단계(Ⅳ)와 시뮬레이션 수행 및 이전 수행된 시뮬레이션 모형과의 비교를 통하여 최종 결과의 확인 절차를 거쳐 저장하고 종료하는 단계(Ⅴ)로 구분할 수 있다.

보다 상세히는, 셋업 단계(Ⅰ)는 컨테이너 터미널의 전제 조건 정보와, 공통 운영 조건 정보와, 물동량 조건 정보 및 판단 조건 지식 베이스를 근거로 야드 규모, 안벽 규모, 게이트 규모를 각각 계획한다.

또한 터미널 배치 및 이송 경로를 설계하는 단계(Ⅱ)는 장비 사양 및 특성 정보를 이용하여 셋업 단계(Ⅰ)에서 계획된 야드 규모, 안벽 규모, 게이트 규모를 근거로 터미널 하역 장비를 모델링하고, 이어 안벽 시뮬레이션 및 게이트 시뮬레이션 정보를 이용하여 모델링된 터미널 하역 장비를 근거로 기본 터미널 레이아웃을 생성하고, 터미널 레이아웃 이송 경로를 생성한다.

또한 터미널 운영 전략에 대한 계획 단계(Ⅲ)는 서치 알고리즘을 이용하여터미널 배치 및 이송 경로 설계 단계(Ⅱ)에서 생성된 터미널 레이아웃 이송 경로에 이송 장비 하역 경로를 설정하고, 안벽 크레인, 야드 크레인 및 야드 트레일러의 운영을 계획하고, 야드 블록 장치를 계획하고, 컨테이너 적치 계획을 수립한다. 이어 장비 대수 산정 데이터 베이스를 근거로 장비 할당을 계획하고, 야드 거리 테이블 데이터를 근거로 시뮬레이션 기본 모델을 생성하고, 기본 운영 계획의 적정성을 판단한다.

또한 시뮬레이션을 수행 단계(Ⅳ)는 물동량 데이터를 근거로 동작 시뮬레이션 모델을 생성하고, 엔터티 프로세스 시뮬레이션을 수행한 후 이를 디스플레이한다. 이어, 의사 결정 지원 지식 베이스를 근거로 시뮬레이션 제어의 입력 유무를 체크하여 시뮬레이션 제어가 입력되는 경우에는 셋업 단계의 안벽 규모 및 게이트 규모를 재계획하고, 컨테이너 터미널 배치 및 이송 경로 생성 단계(Ⅱ)의 장비 사양 및 특성 데이터를 변경시키고, 컨테이너 터미널을 변경하고, 이송 경로를 변경시켜 터미널 운영 전략 계획 단계(Ⅲ)의 장비 운영, 야드 계획, 장치 계획, 장비 대수를 각각 변경시킨다.

또한 시뮬레이션 결과 분석 및 평가 단계(Ⅴ)는 시뮬레이션 수행 단계(Ⅳ)에서 시뮬레이션 제어가 없는 경우에 시뮬레이션 결과를 출력하고, 분석 및 평가 지식 베이스를 근거로 출력된 시뮬레이션 결과를 분석 및 평가하여 그 평가치가 부적절한 경우에는 컨테이너 터미널 운영 전략 계획 단계(Ⅲ)의 시뮬레이션 기본 모델 생성 단계로 피드백하여 시뮬레이션 기본 모델을 재생성하고, 적정한 경우에는 시뮬레이션 모형 지식 베이스를 근거로 비교 및 확인한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 터미널의 동적 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 컨테이너 터미널의 동적 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 먼저, 컨테이너 터미널의 레이아웃 설계 정보와 컨테이너 터미널의 운영 계획 정보를 포함하는 시뮬레이션 기준 정보를 설정한다(단계 S10).

이어, 시뮬레이션의 주기 설정, 야드 장치장의 블록 분포 설정, 입항 선박의 계획 설정 및 평균 야드 장치장의 비율 설정을 포함하여 본선 하역, 반출·입 하역, 본선/반출·입 통합 하역별로 시뮬레이션의 모델을 설정한다(단계 S20).

이어, 단계 S20에서 설정된 각 본선 하역, 반/출입 하역, 통합 하역 모델별로 설정된 야드 장치 분포를 근거로 시뮬레이션을 셋업시킨다(단계 S30).

이어, 안벽 운영 계획, 장비 운영 계획, 야드 운영 계획, 장치 운영 계획, 장비 대수 할당 계획 및 게이트 운영 계획을 근거로 단계 S30에서 셋업된 시뮬레이션의 모델별로 시나리오를 설정한다(단계 S40).

이어, 터미널 규모 예측 정보와 터미널 레이아웃 정보 및 이송 경로 정보의 지식 베이스 및 설정된 운영 계획 시나리오를 비교 판단하여 적정하지 않은 경우에는 단계 S30 및 단계 S40으로 피드백한다(단계 S50).

이어, 선박, 안벽 크레인, 야드 크레인 및 야드 이송 장비에 따른 하역 시간 분포 모델과, 하역 부하량 모델과, 설정된 이송 경로 모델을 근거로 본선 하역과, 반/출입 하역과, 본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션 별로 적재/이재를 모델링한다(단계 S60).

이어, 수/출입 선박과 반/출입 트럭에 대한 물동량 데이터를 근거로 이벤트 발생한다(단계 S70).

이어, 이송 거리/시간 테이블을 근거로 시뮬레이션의 진행 상태를 표시하고, 제어를 수행한다(단계 S80).

이어, 하역 장비 가동 통계치, 장치장 통계치, 생산성 통계치를 포함하는 시뮬레이션 지표를 근거로 본선 및 반/출입 하역 능력을 판단하여(단계 S90), 부적절하다고 판단되는 경우에는 시나리오를 변경한 후 단계 S30, S40으로 피드백한다(단계 S95). 이때 변경되는 시나리오 설정은 안벽 위치 할당, 안벽 크레인 장비 할당 및 블록 할당을 변경하여 선박/정박선별로 시나리오 설정을 변경하고, 이송 장비 할당을 변경하여 안벽 크레인별로 시나리오 설정을 변경하고, 게이트 할당과 블록 할당을 변경하여 반/출입 장비별로 시나리오를 변경하며, 야드 크레인 장비의 할당을 변경하여 블록별로 시나리오 설정을 변경한다.

이어, 단계 S90에서 본선 및 반/출입 하역 능력이 적절하다고 판단되는 경우에는 시뮬레이션을 분석하고(단계 S100), 시뮬레이션 결과를 출력하며(단계 S110), 출력된 시뮬레이션 결과치를 분석한다(단계 S120).

도 7에 도시된 컨테이너 터미널의 동적 시뮬레이션 동작을 매 단계마다 분리하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도 7에 도시된 항만 운영 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 안벽/게이트 규모 예측 결과 정보, 터미널 배치 정보, 터미널 하역 장비 정보, 하역 이송 경로망 정보, 장치장 블록 운영 계획 정보, 일간, 주간 년간 작업 시간 및 교대 주기시간 등을 포함하는 터미널 작업 계획 정보, 수출/수입/환적/연안 적재 컨테이너/연안 공컨테이너 운영 계획, 야드 종류별 운영 계획, 하역 이송 거리 및 시간 정보 등이 사전 정의되어져야 한다. 이때 각 시뮬레이션 모델 종류별로 수행하는 성격에 맞게 이상에서 언급한 정보들이 설정되어져야 한다.

실제 항만에서 야드 운영 계획은 설계/개발되어진 스케쥴링 시스템에 의해서 최선으로 운영되고 계속 보완하여 진행하고 있다.

야드 설계 및 장비 할당의 적합도를 분석하기 위하여 야드 설계 레벨에서는 기본적으로 운영될 수 있는 야드 운영 전략을 세우고, 시뮬레이션을 수행함으로써 설계된 야드의 블록 배치 및 장비 할당, 야드의 적치 상황 등의 상태를 분석한다.

또한 적재/ 하역 대상의 블록을 설정하는 운영 전략은 선석/화물 종류별 할당 가능한 야드 블록을 설정하는 운영 전략 제1 단계와 선박의 컨테이너/화물 종류별 실지 적치할 야드 블록 번호를 결정하는 운영 전략 제2 단계로 구분할 수 있다.

보다 상세히는, 제1 단계는 선석별 행 단위 블록 할당 또는 선석별 열 단위 블록 할당 또는 모든 블록 할당을 포함하는 장기간 야드 블록 운영 전략과, 수출입 화물을 구분하는 수출입 종류 적치 전략과 컨테이너 사이즈와 종류별로 구분하는 컨테이너 타입별 적치 전략을 포함한다.

또한 제2 단계는 단거리 블록, 장거리 블록 적치 저장, 최대 적치 가능 블록 적치 저장, 최적 적치 가능 블록, 균형 적치 저장, 무작위 적치 저장 중 어느 하나를 선정하는 적치 전략 선정이다.

이어 블럭내 적재 및 하역 위치를 설정하게 되는데, 야드 블록의 중심점을선택하거나, 블록내 현재 컨테이너의 수의 분포에 따른 적정 위치 모델링하여 설정된 포인트를 선택하거나, 또는 좌측에서 우측으로 우측에서 좌측으로 이동시켜 포인트를 선택한다.

도 7에 도시된 시뮬레이션 모델을 설정하는 단계는 하기 하는 4가지 형태의 시뮬레이션 모델을 설정하여 각 모델별 시나리오 설정에 따른 시뮬레이션을 수행한다. 이때 시뮬레이션 주기 설정, 야드 장치장 블록 분포 설정, 입항 선박 계획 설정 및 평균 장치장 비율 설정을 포함한다.

첫째, 운영 계획 하역 시스템 판단 모델로서 배치되어진 안벽 크레인 또는 반/출입 게이트와 배치 및 운영 계획이 설정된 각 장치장 블록간에 하역 시뮬레이션을 통하여 적정한 소요 장비 대수 판단, 장비와 장치장 운영 계획 및 하역 시간을 분석한다.

둘째, 본선 하역 모델로서 컨테이너선의 물동량 데이터 발생에 따른 하역 시뮬레이션만을 수행하여 본선 운영 전략에 의한 하역 작업 수행, 야드 블록 운영 전략 및 소요 하역 장비 대수 등을 분석한다.

셋째, 반/출입 하역 모델로써 육상측 물동량 데이터 발생에 따른 하역 시뮬레이션만을 수행하여 반/출입 운영 전략에 의한 하역 작업 수행 및 소요 하역 장비 대수 등을 분석한다.

넷째, 통합 하역 모델로서 해상측 및 육상측 물동량 데이터 동시 발생에 따른 하역 시뮬레이션을 수행하여 터미널의 통합 운영 전략에 의한 하역 작업 수행 및 소요 장비 대수 등을 분석한다. 4가지중 설정된 모델에 대한 시뮬레이션 주기설정, 야드 장치장 블록 분포 설정, 입항 선박 계획 설정 및 평균 장치장 비율 설정 등을 수행한다.

도 7에 도시한 단계 S40의 시뮬레이션의 모델별로 시나리오를 설정하는 전략 설정 항목은 정박 선박수, 정박 선박별 할당 안벽 크레인수, 야드 블록 정보, 선석별 야드 운영 전략, 컨테이너 적치 전략, 이송 장비수, 이송 장비 운영 전략, 장기간 야드 블록 운영 전략, 수출입 종류 적치 전략, 컨테이너 타입별 적치 전략 등을 포함한다.

도 7에 도시된 운영 계획 판단 단계(S50)는 터미널 규모 예측 정보와 터미널 레이아웃 정보 및 이송 경로 정보 등의 지식 베이스(Knowledge Base) 및 앞에서 설정된 시나리오를 전체적으로 비교 판단하는 작업을 수행한다.

보다 상세히는, 안벽 크레인의 처리 능력 분석, 안벽 크레인과 야드 트레일러의 분석 및 안벽 크레인과 야드 크레인의 분석을 통해 야드 장비를 분석한다. 이때 안벽 크레인 처리 능력은 실제 야드에 배치되어 운영되고 있는 야드 크레인과 야드 트레일러의 수에 영향을 받게 되는데, 이들의 수는 처리 물동량, 트래픽 정도, 야드 블록의 수, 안벽 크레인의 처리 능력 등의 관계를 분석하여 적절하게 결정되어져야 한다. 또한 안벽 크레인과 야드 트레일러의 분석은 우선 야드 블록에 배치된 야드 크레인의 수는 충분하게 배치되어져 있다고 생각하여 야드 크레인으로 인한 지체 시간은 없는 것으로 설정하고, 본선 하역의 야드 트레일러는 안벽 크레인 별로 할당 운영되도록 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 안벽 크레인과 야드 트레일러의 분석을 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 시나리오별 야드 블록 배치도를 설계하고, 설계된 시나리오별 야드 블록 배치도에서 야드 트레일러가 본선 하역에 소요하는 평균 이송 거리 및 시간을 산출한다. 이어, 안벽 크레인의 1주기 시간을 시간당 41이라 가정한 경우에 야드 트레일러 5대 할당시 안벽 크레인 처리 능력과, 야드 트레일러 6대 할당시 안벽 크레인 처리 능력과, 또한 야드 트레일러 7대 할당시 안벽 크레인 처리 능력을 각각 출력한다.

이상과 같이 1개의 안벽 크레인에 할당된 야드 트레일러의 수에 따른 처리 능력은 표 1과 출력된다.

표 1은 안벽 크레인 생산성 대비 야드 트레일러 할당수의 분석표이다.

레이아웃 시나리오	1	2	3
	단위시간(초)	처리수/Hr	단위시간(초)	처리수/Hr	단위시간(초)	처리수/Hr
QC 1 주기 시간	88	41
YT 1 주기 시간		5.98
QC 1대당 YT 5대 할당		25.4
QC 1대당 YT 6대 할당		27.8
QC 1대당 YT 7대 할당		30.1

이때 표 1에 야드 이송 장비 1 주기 시간의 모델링은+(대기 시간 포함)을 통해 달성된다.

또한, 모델의 실행은 1 시간 동안 안벽 크레인의 이/적재시에 소요되는 시간이며, 보다 상세히는, 안벽 크레인의 이/적재 시간과 화물을 이/적재하기 위한 게런티 및 해치 커버를 제거하는데 소요되는 시간이다.

또한 야드 트레일러를 5대 또는 6대, 7대를 운행시킬 때 도 9에 도시한 바와 같이 야드 장치장 블록 1부터 8까지 순차적으로 할당할 수도 있고, 무작위로 할당할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 야드 트레일러 할당 대수 변경에 따른 안벽 크레인 처리 능력을 설명하기 위한 도면이다.

또한 시나리오별 야드 트레일러 할당 대수 변경에 따른 안벽 크레인 처리 능력을 분석하여 적합한 야드 트레일러의 대수를 결정한다.

이어, 안벽 크레인과 야드 크레인을 분석한다.

보다 상세히는, 안벽 크레인과 야드 트레일러의 분석에서 구해진 야드 트레일러의 대수를 고정시키고, 안벽 크레인, 야드 트레일러 및 게이트에 진입한 외래 트레일러의 야드 내 평균 지체율 등의 상관 관계를 분석하여 야드 크레인의 대수를 구한다. 예를 들어, RMG/OHBC 장비는 각 구동시에는 같은 수의 RMG 장비를 가지고, ASC장비는 각 블록별로 적어도 하나의 ASC를 가져야 하며, 각 블록별 같은 수의 ASC를 가진다.

도 9에서 1 야드 블럭의 수는 11개이며, 3개의 선석(3개의 섹션)으로 구성되었다고 가정한다면, RMG 수는 11, 11*2=22, 11*4=44, 11*5=55 대의 RMG를 설정할 수 있다.

표 2는 안벽 크레인 생산성/외래 트레일러들의 야드내 체류 시간과 야드 트레일러 할당수의 분석표이다.

야드 크레인 수	안벽 크레인 생산성	외래 트레일러 체류 시간
22대	27.5	13.2
33대	29.3	11.5
44대	29.8	11.0
55대	30.1	10.3

표 2에 도시한 바와 같이, 야드 크레인 장비의 1 주기 시간을 모델링하여, 모델링된 야드 크레인을 구동시킨다. 이때 이/적재하는데 구동되는 안벽 크레인의 소요 시간을 1시간으로 하고, 1대의 안벽 크레인당 7대의 야드 트레일러를 구동시키고, 게런티를 제거하기 위해 야드 크레인을 구동한다.

이어, 야드 크레인 할당 대수 변경에 따른 안벽 크레인 처리 능력 및 트럭의 야드 내 평균 체류 시간을 분석하여 적합한 야드 크레인의 대수를 결정한다.

도 7에서 도시한 이/적재 동작을 모델링하는 하역 시스템 종류별 모델링 단계(S20)는 본선 하역 시뮬레이션과 반/출입 하역 시뮬레이션과 본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션을 분리하여 각각 모델링한다.

먼저 이/적재 동작을 모델링하는 하역 시스템의 본선 하역 시뮬레이션을 설명한다.

본선 시뮬레이션에 필요한 엔터티와 프로세스를 정의한 후 예측 모듈에서 예측된 선박의 도착 시간에 선박을 생성하여 도착시키고, 도착된 선박에 대해 사정 정의된 시뮬레이션 전략(운영 전략)에 따라 이/적재 작업을 수행하며, 각 시나리오별 레이 아웃 및 장비, 리소스에 대하여 분석하고 평가할 수 있는 정보를 제공하도록 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 본선 하역 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 선박, 선박 선석, 안벽 크레인 및 트레일러로 분류하여 선박 입항 예측을 모델링하고, 선박 도착 큐에 따라 선박별 이/적재 컨테이너 수를 예측하고, 선석 대기 큐에 따라 선박 선석의 할당을 모델링한다. 이어, 모델링된 선박 선석에 따라 컨테이너 크레인 할당을 모델링하고, 모델링된 컨테이너 크레인 정보를 근거로 선박 출항 시간 예측을 모델링한 후, 일정 시간 후에 선박이 출항하는 것으로 모델링한다.

선박이 선석에 접안된 후 이/적재 작업을 수행하는 안벽 크레인 서버는 선박 도착/작업 준비 완료 이벤트를 감시하고, 야드내 이송 장비를 감시하며, 처리 시간 모델링에 따른 컨테이너의 이/적재 작업을 수행한다.

또한, 선박 도착 모델링 결과인 안벽 규모 예측 모델 인터페이스에 따라 선박 도착 리스트를 생성하고, 항만 장비 모델링 결과인 안벽 규모 예측 모델 인터페이스에 따라 안벽 크레인의 처리 시간을 모델링한다.

야드 및 안벽 크레인 할당 전략은 다음과 같다.

먼저, 야드 할당 전략은 왼쪽 또는 오른쪽 끝부터 할당하거나 왼쪽/오른쪽 양쪽에서 중앙부의 야드 지역으로 할당하거나, 제약 조건 및 우선 순위를 두고 할당한다.

또한, 안벽 크레인 할당 전략은 인접 기중기 간의 이동에 따른 제약 조건은 없다고 가정하고, 물동량에 따라 할당할 수 있는 작업 가능한 안벽 크레인의 수를 할당하거나, 물동량에 따른 결정된 안벽 크레인 수만 할당하고, 작업 시작 시점에 결정된 안벽 크레인 수 보다 적을 경우는 작업 도중에 가용한 안벽 크레인이 발생시 재 할당되어 작업이 되도록 할당한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 본선 하역 시뮬레이션의 단위 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

도 11에 도시한 본선 하역 단위 모듈은 선박 도착 매니져(10), 정박선 큐 매니져(20), 정박선 캡쳐 매니져(30), 선박 이/적재 매니져(40), 컨테이너 크레인 매니져(50), 야드 블록 할당 매니져(60), 이/적재 매니져(70), 이송 장비 매니져(80), 야드 크레인 매니져(90), 정박선 해제 매니져(100) 및 분석 모듈(110)을 포함하며, 이러한 단위 모듈에 대한 기능을 보다 상세히 설명한다. 본 발명에서 언급하고 있는 매니져(Manager)는 예를 들어, 'X 매니져'는 'X 기능을 제어하는 프로그램 모듈'을 지칭한다.

선박 도착 매니져(10)는 예측 모듈에 의해서 구해진 선박 도착 시간대로 선박이 항만에 도착되도록 이벤트를 발생시킨다.

정박선 큐 매니져(20)는 입항된 선박이 선석에 할당되기 전에 선석 큐 대기 영역에 위치시키며, 선석의 처리 능력에 따라 큐 대기 또는 선석 할당을 하여 접안시킨다. 또한 선박 도착 매니져(10)에서 선석 큐에 삽입하여 선박 도착 또는 선석 해제시 선석 큐 상태를 감시하여 선석이 자유로울 때 선석 큐에서 삭제하고 선석에 접안시키도록 이벤트를 발생시킨다.

정박선 캡쳐 매니져(30)는 선석 분석을 위한 통계 정보를 생성한다. 도착 선박에 대하여 입. 출항 시간 정보를 관리한다. 선석에 할당된 선박에 대하여 이/적재를 요청한다.

선박 이/적재 매니져(40)는 선석에 들어온 선박에 대하여 이/적재 작업 수행에 관련하며 출항 전까지의 전체 작업을 관리하는 기능을 수행한다.

컨테이너 크레인 매니져(50)는 선석에 입항된 선박에 대하여 선박 크기 및 이/적재 컨테이너 수에 따라 작업을 수행할 컨테이너 크레인을 할당한다. 할당된 크레인은 서버의 역할을 수행하게 되며 할당되어진 이/적재 수만큼의 컨테이너 이/적재 작업을 수행한다. 컨테이너 크레인은 야드의 장비 및 야드 블록의 상황을 고려하여 관리하는 선박 이/적재 매니져(40)에 의해서 작업을 수행하게 된다.

야드 블록 할당 매니져(60)는 사전 정의된 시뮬레이션 및 운영 전략에 의하여 도착된 선박의 이재 컨테이너 각각에 대하여 적재될 야드 블록을 할당하고, 적재할 컨테이너를 어느 블록에서 가져와야 하는지를 할당한다.

이/적재 매니져(70)는 이/적재 매니져는 본선 시뮬레이션을 수행하기 위한 서버 역할을 수행한다. 할당된 컨테이너 크레인을 관리하고, 컨테이너 크레인은 처리 능력 및 이송 장비의 상태를 감시하면서 컨테이너의 이/적재 작업을 수행한다.

이송 장비 매니져(80)는 이송 장비는 AGV 또는 내부 트레일러가 될 수 있으며, 야드 레이아웃에 따라 이송 장비의 위치, 이/적재중, 적재/프리, 대기 등을 추적하여 관리하며, 대기 위치시 이/적재 매니져에 이벤트를 주어 컨테이너의 이/적재 작업을 수행하도록 한다. 이송 장비의 이동 거리 및 시간에 관련된 정보는 이송 장비 매니져에서 관리 및 생성하여 운영된다.

야드 크레인 매니져(90)는 정의된 시나리오와 운영 전략에 따라 야드 크레인의 할당, 운영을 관리하며, 야드 크레인의 수행을 분석할 수 있는 정보를 제공하도록 한다. 이송 장비에 의해 컨테이너의 이/적재 이벤트가 발생되면 야드 크레인 모델을 불러 컨테이너의 이/적재 작업을 수행하도록 한다.

정박선 해제 매니져(100)는 선석에 접안된 선박의 이/적재 작업이 완료된 후 선박을 선석에서 출항시키는 기능을 수행하며 선석 큐에서 대기하고 있는 선박에 대하여 선석 접안 이벤트를 발생시켜 입항 되도록 한다. 선석 및 선박의 정보를 통계 관리한다.

분석 모듈(110)은 본선 시뮬레이션의 결과에 대해 통계 처리를 수행하고 분석하는 기능을 수행한다. 이때 분석되는 본선 시뮬레이션의 결과치는 선석 분석, 선박 분석, 안벽 크레인 분석, 이송 장비 분석, 야드 크레인 분석을 통한 접안, 안벽, 안벽 크레인, 야드내 이송 장비, 야드 크레인에 대한 정보이다.

보다 상세히는, 접안 시뮬레이션 결과는 선박 접안 대기율(접안 지체율 또는 접안 서비스 효율), 평균/최대 접안 대기 시간, 대기 선박 비율을 포함한다.

안벽 시뮬레이션 결과는 안벽 점유율, 접안 선박 지체율, 접안 선박 평균 지체 시간을 포함한다.

안벽 크레인 시뮬레이션 결과는 안벽 크레인 유용성, 시간당 평균 처리 능력, 이송 장비 요구 대기 시간/대기율을 포함한다.

야드내 이송 장비 시뮬레이션 결과는 평균 이송 거리, 시간당 평균 처리 능력, 안벽 크레인 처리 대기 시간/대기율, 야드 크레인 처리 대기 시간/대기율, 이송 장비 유용성을 포함한다.

야드 크레인 시뮬레이션 결과는 야드 크레인 유용성, 시간당 처리 능력을 포함한다.

이상에서는 이/적재 동작을 모델링하는 하역 시스템의 본선 하역 시뮬레이션을 설명하였다.

그러면, 이/적재 동작을 모델링하는 하역 시스템의 반/출입 하역 시뮬레이션을 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 반/출입 하역 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 트럭은 제1 도착 유니트(arrival unit-1)인 대기 큐에 정렬하고, 제1 서비스 유니트(service unit-1)인 게이트를 통과하여 제2 도착 유니트(arrival unit-2)인 대기 큐를 통해 제2 서비스 유니트(service unit-2)를 경유하여 메인 도로 측으로 진입하게 된다. 이때 정의되어야 하는 클래스는 트럭과 게이트이다.

또한 게이트 외부 매니져에서 서버 기능 수행하는 게이트 서버를 정의하여 게이트에 도착하는 트럭 도착 이벤트를 감시하고, 감시되는 이벤트에 따라 처리하는 게이트 처리를 감시하여, 대기 트럭 게이트에 할당한다. 이때 게이트의 할당 전략은 대기 시간을 최단으로 줄이기 위해서 서비스 순서를 선착순으로 지정하고, 같은 조건일 경우에는 제1 라인부터 할당한다.

또한 게이트 라인의 할당 순서는 운영 전략에 따라 특정 화물은 특정 게이트에만 할당할 수 있다. 예를 들어, 터미널에 진입하기 위한 입력 게이트 라인은 처리 시간이 많이 소요되는 비 예약 트럭이나 빈 트럭 등은 별도의 지정된 게이트를이용하도록 하고, 터미널을 탈출하기 위한 출력 게이트 라인은 처리 시간이 짧은 컨테이너를 탑재하지 않은 빈(Bare) 트럭만 별도의 라인으로 운영한다.

또한 게이트 내부 큐 매니져에서 서버 기능을 수행하는 야드 운영 서버를 정의하여 야드내에 도착하는 대기 트럭의 도착 이벤트를 감시하고, 감시되는 이벤트에 따라 처리하는 야드 크레인의 작업 상황을 감시하여, 대기 트럭이 야드내에 진입하는 것을 허용한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 반/출입 하역 시뮬레이션의 단위 모듈을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 13에 도시한 반/출입 하역 시뮬레이션의 단위 모듈은 트럭 도착 매니져(15),게이트 외부 큐 매니져(25), 게이트 처리 매니져(35), 야드 블록 할당 모듈(45), 게이트 내부 큐 매니져(55), 이송 장비 이동 매니져(65), 야드 크레인 매니져(75), 야드 블록 매니져(85), 이송 장비 이동 매니져(95), 트럭 출발 매니져(105), 분석 모듈(115)을 포함하며, 이러한 단위 모듈에 대한 기능을 보다 상세히 설명한다.

보다 상세히는, 트럭 도착 매니져(15)는 예측 모듈에 의해서 구해진 트럭 도착 시간대로 트럭이 야드에 도착되도록 이벤트를 발생시킨다. 예를 들어, 이때 발생되는 이벤트는 20/20ft 또는 20/40ft 트럭의 종류, 컨테이너의 종류 등을 포함한다. 여기서, 20/20ft는 컨테이너의 규격을 이르는 용어로써 20/40ft는 20/20ft 컨테이너의 2배에 해당하는 컨테이너이다.

게이트 외부 큐 매니져(25)는 도착된 트럭에 따라 게이트를 할당하고, 게이트 처리 매니져(35)는 게이트 처리 모델을 근거로 할당된 게이트를 처리하며, 야드 블록 할당 모듈(45)은 사전 정의된 시뮬레이션 및 운영 전략에 의하여 도착된 선박의 이재 컨테이너 각각에 대하여 적재될 야드 블록을 할당하고, 적재할 컨테이너를 어느 블록에서 가져와야 하는지를 할당한다.

게이트 내부 큐 매니져(55)는 할당된 야드 블록에 따라 게이트를 할당하고, 이송 장비 이동 매니져(65)는, 여기서 이송 장비는 AGV 또는 내부 트레일러가 될 수 있으며, 야드 레이아웃에 따라 이송 장비의 위치, 이/적재중, 적재/프리(free) 및 대기 등을 추적하여 관리하며, 대기 위치시 이/적재 매니져에 이벤트를 주어 컨테이너의 이/적재 작업을 수행하도록 한다. 이송 장비의 이동 거리 및 시간에 관련된 정보는 이송 장비 이동 매니져(65)에서 관리 및 생성하여 운영된다.

야드 크레인 매니져(75)는 정의된 시나리오와 운영 전략에 따라 야드 크레인의 할당, 운영을 관리하며, 야드 크레인의 수행을 분석할 수 있는 정보를 제공하도록 한다. 이송 장비에 의한 컨테이너의 이/적재 이벤트가 발생되면 야드 크레인의 모델을 불러 컨테이너의 이/적재 작업을 수행하도록 하고, 그 수행 결과를 야드 블록 매니져(85)에 제공한다.

이송 장치 이동 매니져(95)는 이송 장비 모델을 불러 이송 장비의 이동을 수행하고, 트럭 출발 매니져(105)는 트럭 출발 시각을 예측하고, 분석 모듈(115)은 반/출입 하역 시뮬레이션의 결과에 대해 통계 처리를 수행하고 분석하는 기능을 수행한다. 이때 분석되는 반/출입 하역 시뮬레이션의 결과치는 선석 분석, 선박 분석, 안벽 크레인 분석, 이송 장비 분석, 야드 크레인 분석을 통한 접안, 안벽, 안벽 크레인, 야드내 이송 장비, 야드 크레인에 대한 정보이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 반/출입 시뮬레이션의 출력은 시뮬레이션을 수행하여 다른 자원들과 고려된 실제 결과를 분석하고, 게이트 예측 모델에 의해 구해진 게이트 라인 및 모델을 가지고 분석한 정보와 상호 관련 정보를 분석하여 반/출입에 관련된 전반적인 처리를 분석할 수 있도록 게이트 및 야드내 이송 장비, 야드 크레인에 관련된 시뮬레이션의 결과 정보를 제시한다.

보다 상세히는, 게이트에 관련된 시뮬레이션 출력 정보는 입/출력에 관련되는 게이트 라인의 수, 게이트 평균 처리 시간, 게이트 내부 영역 크기, 게이트 외부 대기 영역 크기 및 게이트 내부 외래 트레일러 운영 방안 설정/야드 운영 전략을 포함한다.

또한, 야드내 이송 장비에 관련된 시뮬레이션 출력 정보는 야드내 외래 트레일러 체류 시간, 야드내 외래 트럭 평균 이송 거리, 야드 크레인 대기 시간 및 대기율을 포함한다.

또한, 야드 크레인에 관련된 시뮬레이션 출력 정보는 야드 크레인 유용성, 시간당 처리 능력을 포함한다.

이상에서는 본 발명에 따른 반/출입 시뮬레이션 절차를 설명하였다.

다음에는 본 발명에 따른 본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션 절차를 설명한다.

도 14는 본 발명에 따른 본선 및 반/출입 통합 하역 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 본 발명에 따른 본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 트레일러 도착 측에서는 반/출입 시뮬레이션 프로그램을 사용하고, 선박 측에서는 본선 시뮬레이션 프로그램을 사용하며, 각각의 시뮬레이션 프로그램에 이벤트를 발생시키는 이벤트 매니져를 설정하여 사용한다. 도착 예정인 선박 및 트레일러들은 예측 모듈에 의해 도착 시간을 부여받게 된다.

도 15를 참조하면, 해상측 선박 도착 리스트를 생성한다(단계 S210). 이어 선박별 수출용 컨테이너 게이트 도착을 모델링하고(단계 S220), 게이트 도착 리스트를 소트시킨다(단계 S230). 또한 선박별 수입용 컨테이너 게이트 출발을 모델링하고(단계 S225), 게이트 출발 리스트를 소트시킨다(단계 S235).

이어, 컨테이너 종류를 설정하고(단계 S240), 게이트 도착 트레일러 리스트를 소트시킨 후(단계 S250), 장래에 게이트에 도착 이벤트를 생성한다(단계 S260).

이어, 통합 시뮬레이션 이벤트 리스트를 생성한 후(단계 S270), 해상측 하역 시뮬레이션은 도 11에 도시한 바와 같은 플로우(flow)를 통해 수행하고, 육상측 하역 시뮬레이션은 도 13에 도시한 바와 같은 플로우를 통해 수행하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 본선 및 반/출입 시뮬레이션에서는 예측 모듈에서 구해진 시간대로 이벤트(event)를 발생시켜 시뮬레이션을 실시한다. 예측 모듈에서 선박의 도착 시간 전에 수출용 컨테이너는 게이트에 들어오도록 설정되어 있고, 수입용 컨테이너는 선박 도착 후에 게이트를 빠져나가게 되어있으므로 시뮬레이션을 구동하게 되면 3일 내지 7일 전에 게이트의 트레일러 도착이 발생하면서 진행이 되고 그 후에 선박 입항이 진행된다.

이러한 본선 및 반/출입 시뮬레이션의 결과는 야드의 적재 분포가 정상 운영 상태로 되는 시점, 즉 7일 정도 후부터 적용하여 1주일, 10일 등을 정하여 실시하도록 한다. 야드의 초기 분포 상태는 미리 설정하지 않고 7일 정도 시뮬레이션을 실시하여 자동으로 설정되도록 한다.

이러한 본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션의 출력과 분석을 설명하면 다음과 같다.

본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션의 출력 형태를 그대로 사용한다. 또는 본선 및 반/출입 시뮬레이션을 따로 분리하여 실행했을 때의 결과를 비교 분석한다. 또한 통합 시뮬레이션에서 야드 분포 상황, 이송 장비의 트래픽 및 야드 크레인의 유용성 등을 중점적으로 분석한다.

이상에서는 본 발명에 따른 본선 하역, 반/출입 하역, 본선 및 반/출입 통합 하역 시스템 종류별로 각각 모델링을 하는 과정을 설명하였다.

도 7에 도시한 바와 같은 단계 S70의 본선 및 반/출입 이벤트에 따른 내용을 하기 하는 표 3에 나타내었다.

단계	순서/이벤트
	본선 하역	반/출입 하역
장비/운영 조건 설정	▶Berth 수 / Berth 별 할당 안벽 크레인 수 / 행/열별 야드 블록 정보 / 선석별 야드 운영 전략 / 컨테이너 적치 전략 / 이송 장비수(필요시 선석별 분리) / 이송 장비 운영 전략 / 이송 경로 기준 거리 정보
예측 정보 읽기	▶선박수만큼 선박 오브젝트 생성
대기 큐	▶도착 시간에 들어온 선박 관리	▶도착 시간에 의해 들어온 트레일러 관리
캡쳐	▶선박 도착 시 할당된 선석이 프리인지 체크▶선석이 릴리즈될 때 해당 선석의 대기 선박이 있는지 체크▶선석 단계별 작업 시간/완료 시간▶적재/이재 수, 작업한 선박 리스트▶현재 작업 중인 선박 정보 표시	▶트레일러 도착 시 할당된 블록이 프리인지 체크▶블록이 릴리즈될 때 해당 블록의 대기 트레일러가 있는지 체크▶트레일러 작업 단계별 작업 시작/과▶적재/이재수, 작업한 트레일러 리스트▶현재 작업 중인 트레일러 정보 표시
하역작업	▶적재 작업-캡쳐후 이재를 위한 작업 준비 시간후-수입 컨테이너 정보를 작업 순서에 따라 이재(단계별로 대기 시간/처리 시간 반영)(1) 대기 트레일러 확인(2) 트레일러 이재/야드 이송/야드적치/선석 이동	▶트레일러의 야드 진입 작업-캡쳐후 게이트 진입을 위한 작업 준비 시간후-반입 트레일러 정보를 작업 순서에 따라 하역(단계별 대기 시간/처리 시간 반영)(1)대기 트레일러 확인(2)트레일러 야드 이동/야드 하역
	▶적재 작업-야드에 할당된 모든 안벽 크레인의 수입 컨테이너 이재 작업이 완료후(1) 안벽 크레인별 처리할 수출 컨테이너 수 및 정보 리스트화(야드 블록 번호 포함)(2) 대기 트레일러 확인(3) 트레일러 야드 이송/야드 이재/선석 이송/선석 적재	▶트레일러의 야드 출력 작업-반출 트레일러 정보를 작업 순서에 따라 하역(단계별 대기 시간/처리 시간 반영)-게이트 트레일러 확인(1) 대기 트레일러 확인(2) 트레일러 야드 이동/게이트 통과
릴리즈	-하역 작업 완료후 출항 준비 시간후-안벽 크레인, Berth, 선박 작업 시간 및 상태 정보, 작업 수량, 기타 운영 정보 관리-반/출입 트레일러 작업 시간 및 상태 정보, 게이트별 작업 수량, 기타 운영 정보 관리

도 7에 도시한 바와 같은 단계 S80의 동적 시뮬레이션 수행 상태에서의 그래픽 인터페이스 화면을 도 16에 나타내었다.

도 16은 본 발명에 따른 동적 시뮬레이션 수행 상태에서의 그래픽 인터페이스 화면이다.

도 16에 도시한 바와 같이, 화물 적재시에는, 안벽 이송 경로 노드로부터 컨테이너 화물을 이재하여 컨테이너 하역 이송 경로 노드를 경유하여 컨테이너 장치장 블록 노드에 적재하는 과정을 도시하고 있으며, 화물 이재시에는 컨테이너 장치장 블록 노드에 적재된 화물을 이재하여 컨테이너 반/출입 하역 이송 경로를 경유하여 안벽 이송 경로 노드를 통해 선박에 적재하는 과정을 도시한다. 이때, 시뮬레이션 되는 과정은 실시간을 압축한 형태로 진행된다.

이어, 도 7에 도시한 바와 같이, 시뮬레이션 수행 후의 결과를 하역 장비 가동 통계치와 장치장 통계치와 생산성 통계치를 포함하는 시뮬레이션 지표를 근거로 본선 및 반/출입 하역 능력을 판단하여(단계 S90), 적정하다고 판단되는 경우에는 시뮬레이션 결과치를 분석하고(단계 S100), 그 결과치를 출력한다(단계 S110).

이러한 시뮬레이션 수행 후의 결과와 분석을 보다 상세히 설명한다.

이러한 시뮬레이션 수행 후의 결과 종류별 내용은 표 4에 그리고 분석은 표 5에 종류별로 상세히 내용을 나타내었다.

종류	항목
선박/외래 트레일러	▶현재까지의 수행한 작업 실적▶모델의 작업 시간의 전체 분포▶작업 대기 시간의 전체 분포
안벽 크레인야드 하역 장비철송 하역 장비	▶이재 컨테이너의 수▶적재된 컨테이너의 수▶적재/이재 동작 시간
야드 이송 장비	▶컨테이너 적재시의 이동 횟수▶컨테이너 미 적재시의 이동 횟수▶컨테이너 적재한 차량의 전체 이동 거리▶컨테이너 비적재 차량의 전체 이동 거리▶이동 시간
대기 큐	▶선박/트레일러 입항/반입 큐의 수▶선박/트레일러 출항/반출 큐의 수▶큐가 비어있지 않을 때의 시간 할당▶대기 큐 길이의 값▶대기 시간 큐의 분포
도큐멘트 처리 포인트	▶수입 고객 서비스의 수▶수출 고객 서비스의 수▶고객 서비스에 사용된 시간 할당
장비별 성능	▶전체 작업 시간▶다운 시간▶대기 시간▶고장별 평균 시간(작업 시간/고장 빈도)▶장비별 작업 TEU수(박스수)▶컨테이너 박스별 작업 시간▶장비별 활용▶장비별 생산성 : 처리 TEU수/장비▶장비별 성능
야드 성능	▶처리 TEU수

종 류	항 목
장비별 성능 및 생산성 지표	▶장비별 활용▶장비별 생산성 : 처리 TEU수/장비
선박별 생산성 지표	▶선박별 턴어라운드 시간▶선박별 크레인 작업율▶전체 크레인 작업율
야드 성능 지표	▶이송 경로 효율▶블록의 장치 효율▶장비 대수 및 장비별 가동률
선석별 생산성 지표	▶선석 점유율▶선박 대기 시간▶선석 효율
게이트 생산성 지표	▶게이트 평균/최대 대기 시간▶대기 영역 큐의 평균/최대 길이
터미널 생산성 지표	▶안벽 크레인당 TEU수▶GS당 TEU수▶작업 인원당 TEU수

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 통합 시뮬레이션 방법에 사용되는 시나리오 구성 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 그 세부적인 시나리오 구성 내용을 나타낸다.

보다 상세히는, 도 18은 도 17에 도시한 통합 시뮬레이션 방법에 따라 도 4에 도시한 시뮬레이션 경로를 통해 수행되는 세부적인 세뮬레이션 내용을 나타낸다.

이상의 본 발명에 따르면, 컨테이너 터미널 계획자로 하여금 컨테이너 터미널의 초기 건설 및 개보수시 소요되는 시간과 비용, 건설후 본격 가동시 서비스 효율 등을 투자하기 전에 터미널 설계 및 개선 사항 등에 대한 새로운 방안 등을 시험할 수가 있다.

또한 여러 컨테이너 터미널 배치 계획에 따른 설계안을 기반으로 하여 하역 시스템 운영 전략 시나리오에 대한 시뮬레이션을 효율적으로 수행하는 통합적인 방법을 제공함으로써 컨테이너 터미널 계획 단계부터 하역 작업 수행까지 통합하여 효율적인 방법을 통해 시험을 해 볼 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 컨테이너 터미널의 시뮬레이션 방법은 시뮬레이션을 효율적으로 하기 위한 기본 방법 중 컨테이너 터미널의 규모 산정에서부터 컨테이너 초기 배치 운영 계획, 이송 경로 계획 설계 및 터미널 운영 전략에 의한 동적인 시뮬레이션까지 통합하여 수행할 수 있는 방법을 제공하므로써 컨테이너 터미널 모형의 개발 및 모형의 동적 시뮬레이션 도구로써 컨테이너 터미널 개발시 매우 유용하게 이용할 수 있다.

또한 컨테이너 터미널 설계시, 터미널 특성상 사용되는 변수값이나 계수값이 임의로 결정되는 문제점을 해결할 수 있고, 또한 보다 객관적이고 저비용, 고효율의 컨테이너 터미널을 제시할 수 있다.

또한 장비의 변화 등 다양한 여건 변화에 대한 그 평가를 시험해 볼 수 있는 전용 도구로서 입력 조건에 대응되고, 사용되어질 특성이 어떠한 가에 따라 그 구성 요소들을 유기적으로 조정하고, 시나리오를 구성함으로써 동적 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

또한 컨테이너 터미널의 최초 설계 또는 보수시에 컨테이너 터미널을 구성하는 여러 유기적인 시스템들을 변경시켜 가면서 시뮬레이션을 수행할 수 있으므로 미래 예측형 컨테이너 터미널을 설계할 수 있어 항만을 이용하는 선박이나 트럭, 트레일러 등의 지체 시간을 효율적으로 지정할 수 있으므로 이용자에 대한 서비스 효율을 늘릴 수 있다.

Claims (4)

1. 컨테이너 터미널 시스템의 계획 설계 작업을 수행하고, 이를 이용한 컨테이너 터미널 시스템의 능력 분석 산정시 각 서브 시스템을 동시에 분석하여 최적의 모델을 출력하는 컨테이너 터미널 시스템의 시뮬레이션 방법에 있어서,

   터미널의 배치 정보, 터미널 공통 운영 정보, 물동량 정보 및 터미널 판단 정보를 포함하는 전제 조건 정보를 이용하여 터미널 규모를 예측하는 단계;

   터미널 배치 설계 및 동적 시뮬레이션을 위한 이송 경로를 설계하는 단계;

   터미널의 동적 시뮬레이션을 위한 전체적인 운영 계획 전략을 설정하여 시뮬레이션 기본 모형을 구축하는 단계;

   상기 구축된 시뮬레이션 기본 모형을 이용하여 적어도 하나 이상의 이벤트 발생에 따라 동적인 시뮬레이션을 수행하고, 각 시뮬레이션 수행 상태 및 실적을 디스플레이하는 단계; 및

   각종 지표를 관리하고, 시뮬레이션의 분석 및 평가 지식 데이터 베이스를 기반으로 구축되어진 판단 규칙에 따라 상기 동적인 시뮬레이션의 수행에 따른 실적 및 이전에 수행되었던 시뮬레이션 모형에 따른 실적과의 비교를 통하여 최적 컨테이너 터미널 모델을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 동적인 시뮬레이션을 수행하고, 각 수행 상태 및 실적을 디스플레이하는 단계가,

   터미널 레이아웃 설계 정보와 터미널 운영 계획 정보를 포함하는 시뮬레이션 기준 정보를 설정하는 단계;

   상기 설정된 시뮬레이션 기준 정보를 근거로 적어도 하나 이상의 시뮬레이션 모델을 설정하는 단계;

   상기 설정된 시뮬레이션 모델별 시나리오를 설정하는 단계;

   운영 계획을 판단하는 단계;

   하역 시스템 종류별 모델링 단계;

   구축된 물동량 데이터 베이스로부터 기설정된 시뮬레이션 기간에 따른 물동량 데이터를 생성하는 단계;

   적어도 하나 이상의 이벤트를 발생하는 단계;

   시뮬레이션 진행 상태의 표시 및 제어 수행 단계; 및

   시뮬레이션 결과 표시 및 분석 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 하역 시스템 종류별 모델링 단계는 본선 하역 시뮬레이션 모델링 단계와, 반/출입 하역 시뮬레이션 모델링 단계와 본선 및 반/출입 통합 시뮬레이션 모델링 단계인 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 터미널 레이아웃 설계 정보는 컨테이너 물동량 분포에 따른 안벽 길이, 야드 장치장 및 게이트 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 터미널의 설계시 시뮬레이션 방법.