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김남주 ( Nam Ju Kim ),김용진 ( Yong Jin Kim ) 한국로지스틱스학회 2012 로지스틱스연구 Vol.20 No.2
본 연구는 허브간 수송비용할인의 비제약 허브네트워크를 설계하여 김남주 외 (2008), 김남주와 김용진 (2011)의 연구를 개선하였다. 허브간 대용량수송과 공차율 저감으로 인한 수송비용 절감효과를 고려하되 허브경유의 우회수송이 비용효과적이지 않을 경우 기종점간 직송을 하는 현실 수송시장특성을 반영할 수 있도록 설계했으며, 분석결과를 기존연구와 비교 종합검토하였다. 국내 도로화물수송망에 적용한 결과, 허브수가 늘어날수록 기종점 수요의 허브경유로 인한 우회수송의 증가로 톤km는 점차 증가하는 반면, 허브간 집적수송의 규모의 경제효과로 수송비용은 점차 감소하였다. 최적 허브입지는 전구간과 허브간의 수송비용 할인구간, 제약과 비제약의 허브정책 등 허브네트워크 설계방법과 무관하게 허브수가 늘어남에 따라 수도권, 경상권, 충청권, 전라권의 순서로 선정되었으며, 수송의 간선축인 경부축에 집중되었다. 허브수 증가에 따른 수송비용의 한계감소율은 허브간 수송량 분산에 따른 규모의 경제효과 감소로 허브수가 늘어남에 따라 감소하였다. 또한, 수송량 증가에 따른 비용할인효과가 클수록 허브간 거리가 멀어지는 반면, 비용할인효과가 작을수록 허브간 거리는 가까워졌다. 본 연구는 GIS프로그램을 이용한 공학적 접근방법을 통해 현실 수송특성을 반영할 수 있는 허브네트워크를 설계한 것으로, 산출된 허브입지는 실제 운영, 건설, 계획 중인 내륙화물기지입지와 유사한 것으로 나타났다. 향후, 내륙화물기지 신설 및 확장 타당성 검토 등 국가 수송비용을 절감하려는 정책적 측면에서 의미가 있을 것으로 판단된다. This study presents an algorithm and conducts a computer experiment based on real field data of Korea that determines optimal number and location of hubs and routes among shippers to minimize total transport costs. The algorithm is a non-strict hub network design policy based on the fact that freight trucking between hubs can reduce the costs due to large size cargo and reduced empty movement. Furthermore, the algorithm allows direct transportation between shippers if a route connecting hubs is not cost- effective, which is different from the assumption in the previous study (Kim et al. 2008). A greedy-interchange algorithm was employed for hub location decision process and EMME/2 was applied to find route searching process. Applied to national road transport network of Korea, as the number of hubs increase, Seoul metropolitan, Gyeong-Nam, Chung-Nam, Jeon-Nam, Gyeong-Buk, Chung-Buk are selected in order. Freight traffic is concentrated on main corridor between Seoul and Busan area. The proposed non-strict hub network design policy may increase the transportation distances but can reduce overall transport costs by passing through the hubs. Total transport costs reduction can be achieved as the number of hubs increase. However the marginal amount of reduction by increasing number of hubs gradually decreases because the cost reduction of decreased detour transportation length between non-hubs and hubs is smaller than the amount of discount reduction for dispersion of inter-hubs transportation volumes.
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김남주,김용진 대한교통학회 2011 대한교통학회지 Vol.29 No.2
Hub network design for freight transportation is a decision process that determines hub locations together with freight transportation routes among shippers so as to ultimately minimize total logistics cost. This study presents the optimal location of hubs by strict hub network design policy with single allocation, which overcomes the limitation of Kim et al. (2008) that does not allow direct transportation among shippers. The greedy-interchange algorithm is employed for hub location decision process, and EMME/2 is adopted for the route searching process. Application of the processes to the nationwide highway network shows that the best hub locations in order are Seoul metropolitan, GyeongNam, Chung-nam, Jeon-Nam, Gyeong-Buk, Chung-Buk, and the locations are concentrated on the Seoul–Busan corridor. The strict hubnetwork design policy with single allocation increases the transportation distance but decreases the transportation cost by passing through the hubs instead of direct transportation. The reduction in total transportation cost can be achieved as the number of hubs increases, but the amount of the reduction gradually decreases because the cost reduction from the decrease in detour transportation distance between non-hubs and hubs becomes less than the discount reduction from dispersion of inter-hubs transportation volumes. 허브네트워크 설계는 수송량의 증가에 따라 단위 수송비가 감소하는 규모의 경제효과를 이용하여 네트워크의 총 물류비용을 최소화시키는 허브입지, 기종점별 수송경로를 결정하는 최적화과정이다. 본 연구에서는 비허브가 한 개의 허브에만 연결되고, 기종점간의 직결수송이 허용되지 않고 허브간 수송만을 허용하는 단일할당 제약 허브네트워크 설계를 통해 네트워크의 최적 허브입지를 제시하지 못했던 김남주 외 (2008)의 한계를 극복하여 최적 허브입지를 결정적으로 제시하였다. 허브집합 결정과정에서는 greedy-interchange algorithm을 사용하였고, 수송경로탐색에서는 EMME/2를 사용하였다. 우리나라 전국 도로수송 네트워크에 적용한 결과, 최적 허브입지는 수도권, 경남권, 충남권, 전남권, 경북권, 충북권 등의 순서로 선정되었으며, 수송의 간선축인 경부축에 집중되었다. 단일할당 제약 허브정책으로 각 기종점간 직접운송 대신에 허브를 경유하는 운송 방식을 취함으로써 운송거리는 증가했으나, 수송비용은 오히려 감소하였다. 또한 기종점-허브간 우회거리 단축으로 인한 수송비용 절감보다 허브간 수송량 분산으로 인한 규모의 경제효과 감소가 더 커 허브수가 늘어남에 따른 수송비용 감소폭은 점차 감소하였다. 본 연구는 GIS프로그램을 이용한 공학적 접근방법을 통해 국내 화물수송의 대부분을 차지하는 도로수송의 최적 허브입지와 수송경로를 결정적으로 제시한 것으로 국가물류비용을 절감하려는 정책적 측면에서 의미가 있을 것으로 판단된다.
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규모의 경제효과를 고려한 도로화물수송의 비제약 허브네트워크 설계
김남주,김용진,고승영,전경수 대한교통학회 2008 대한교통학회지 Vol.26 No.6
Implementing hub networks in logistics is generally attractive and effective because of cost savings derived from economies of scale on network transportation, and objective of the hub network design problem is to decide optimal hub locations, and the transportation route of each origin-destination pair. This problem is generally a NP-complete problem not to solve easily, and it is almost impossible to find optimal solutions considering the big-sized network within a reasonable time. This research tried to find optimal logistics strategy in the given big-sized real network and the freight origin-destination data. The objective function, which was proposed by Honor and O'kelly (2001), that rewards economies of scale on network links with increase of transportation volumes, is applied. This thesis proposed the optimal hub network of korea within a reasonable time based on engineering approaches. And it is expected that this thesis can contribute to plan freight policies which can improve to have competitive power in the level of a company or nation by reducing logistic costs. 허브네트워크 설계는 네트워크 내에 전환점 역할을 수행하는 허브를 건설하여 허브에서의 분류, 환적, 집화 등의 과정을 통한 규모의 경제효과로 네트워크의 물류비용을 줄이는 물류정책과정이다. 이는 일반적으로 물류비용을 최소화하기 위한 최적 허브수 및 입지, 그리고 최적 수송경로를 결정하는 것이 목적으로 허브정책, 허브입지, 비허브의 허브할당, 할인율 등의 특성으로 인하여 최적해의 도출이 어려운 NP-Hard문제이다. 본 연구에서는 기 형성된 네트워크 구조에서 수송량 증가에 따른 규모의 경제효과로서 나타나는 비용할인을 반영할 수 있는 Hornor and O'kelly (2001)를 살펴보고, 이를 근간으로 우리나라 전국 도로네트워크를 대상으로 할인율에 따른 허브가능입지 및 수송경로 변화를 검토하였다. 본 연구는 링크중심의 도로네트워크 경로탐색과 같은 공학적인 접근을 통하여 대규모 도로네트워크와 수송자료를 이용하여 합리적인 시간 내에 최적해를 도출할 수 있는 방법론을 적용하여 우리나라에 적합한 허브네트워크를 제시한다는 점에서 의의가 있다. 나아가, 글로벌 경쟁화로 인한 범세계적 물류 네트워크에서 물류비용절감을 통해 국가경쟁력을 확보하도록 하는 화물정책적 측면에서 기여할 것으로 판단된다.
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