가감속을 고려한 교착없는 AGV 주행경로설정

최이,박태진,류광렬,Choe, Ri,Park, Tae-Jin,Ryu, Kwang-Ryel 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회지 Vol.30 No.10

컨테이너 터미널과 같이 다수의 AGV(Automated Guided Vehicle)를 한정된 공간에서 동시에 운용하는 환경에서는 AGV의 작업생산성에 악영향을 주는 충돌, 데드락(deadlock), 라이브락(liveiock)이 발생할 확률이 높다. 또한, AGV의 가/감속 운동은 AGV의 주행시간을 예측하기 어렵게 만들기 때문에 AGV 라우팅을 더욱 어렵게 만드는 요인이다. 본 논문에서는 AGV 사이의 충돌, 데드락, 라이브락을 방지하기 위해 점유영역 예약테이블(Occupancy Area Reservation table; OAR table)을 이용하는 방법과 최적주행경로를 선택하기 위해 가감속 운동을 고려하여 AGV의 주행시간을 추정하는 방법을 제안한다. 시간중심 시뮬레이 션(time-driven simulation)을 통해 제안방안을 실험 한 결과 제안방안의 효과를 확인하였다. In the environment where multiple AGVs(Automated Guided Vehicles) operate concurrently in limited space, collisions, deadlocks, and livelocks which have negative effect on the productivity of AGVs occure more frequently. The accelerated motion of an AGV is also one of the factors that make the AGV routing more difficult because the accelerated motion makes it difficult to estimate the vehicle's exact travel time. In this study, we propose methods of avoiding collisions, deadlocks, and livelocks using OAR(Occupancy Area Reservation) table, and selecting best route by estimating the travel time of an AGV in accelerated motion. A set of time-driven simulation works validated the effectiveness of the proposed methods.

확률적 시뮬레이션 기반 AGV 배차

최이(Choe, Ri),박태진(Park, Tae-Jin),류광렬(Ryu, Kwang-Ryel) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회지 Vol.32 No.10

자동화 컨테이너 터미널에서 안벽크레인, AGV (Automated Guided Vehicle)와 같은 하역장비의 작업은 수많은 요인에 영향을 받으며, 이로 인해 각 장비의 작업시간 예측에 있어 불확실성이 존재한다 이러한 불확실성은 AGV 배차를 어렵게 만들고 작업효율을 떨어뜨리는 주요 원인 중 하나이다. 본 논문에서는 이러한 불확실성에 대처하기 위하여 확률적 시뮬레이션 기반 AGV 배차 알고리즘을 제안한다. 제안 방안은 AGV에 작업을 할당할 때, 할당된 작업의 수행 및 이후 일정 기간 동안의 AGV의 작업에 대해 확률적 시뮬레이션을 여러 번 반복 수행하여 작업할당에 대한 평가치의 확률적 표본을 수집한다. 수집한 표본으로부터 평가의 기대치를 추정하고 이를 이용하여 대안을 평가함으로써 불확실성의 영향을 줄인다. 평가의 신뢰도를 높이기 위해서는 많은 수의 표본을 수집해야 하므로 실시간 제약 하에서 수집 가능한 확률적 표본의 수를 늘리기 위해 이벤트 기반의 고속 시뮬레이션을 디자인하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 검증한 결과 불확실성이 있는 환경에서 제안방안의 성능이 정적인 환경을 가정하는 방안보다 뛰어남을 확인하였다. In an automated container terminal, various factors affect the operation of container handling equipment such as quay cranes and AGVs, and thus calculating the exact operation time is nearly infeasible. This uncertainty makes it difficult to dispatch AGVs well. In this paper, we propose a simulation-based AGV dispatching algorithm When dispatching an AGV to an operation, the proposed algorithm conducts multiple stochastic simulation for the succeeding AGV operations for the predetermined period to collect stochastic samples of the result of the dispatching. In the stochastic simulation, the uncertainty of crane operations is represented as a simple probability distribution and the operation time of a crane is determined according to this. A dispatching option is evaluated by the total delay time of quay cranes which is estimated by averaging the quay crane delay of each simulation In order to collect a sufficient number of samples that guarantee the credibility of the evaluation, we devised a high-speed simulator that simulates AGV operation The effectiveness of the proposed algorithm is validated by simulation experiments.

가감속을 고려한 교착없는 AGV 주행경로설정

최이(Ri Choe),박태진(Taejin Park),류광렬(Kwang Ryel Ryu) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.3 No.1

컨테이너 터미널과 같이 다수의 AGV(Automated Guided Vehicle)를 한정된 공간에서 동시에 운용하는 환경에서는 AGV의 작업생산성에 악영향을 주는 충돌, 데드락(deadlock), 라이브락(livelock)이 발생할 확률이 높다. 또한, AGV의 가/감속 운동은 AGV의 주행시간을 예측하기 어렵게 만들기 때문에 AGV 라우팅을 더욱 어렵게 만드는 요인이다. 본 연구에서는 AGV 사이의 충돌, 데드락, 라이브락을 방지하기 위해 점유영역 예약테이블(Occupancy Area Reservation table; OAR table)올 이용하는 방법과 최적주행경로를 선택하기 위해 가감속 운동을 고려하여 AGV의 주행시간을 추정하는 방법을 제안한다. 시간중심 시뮬레이션 (time-driven simulation)을 통해 제안방안을 실험한 결과 제안방안의 효과를 확인하였다. In the environment where multiple AGVs(Automated Guided Vehicles) operate concurrently in limited space, collisions, deadlocks, and livelocks which have negative effect on the productivity of AGVs occure more frequently. The accelerated motion of an AGV is also the factor that make the AGV routing more difficult because the accelerated motion makes it difficult to estimate the vehicle's exact travel time. In this study, we propose methods of avoiding collisions, deadlocks, and livelocks using OAR(Occupancy Area Reservation) table, and selecting best route by estimating the travel time of an AGV in accelerated motion. A time-driven simulation validated the effectiveness of the proposed methods.

자동화 컨테이너 터미널의 복수 규칙 기반 AGV 배차 전략 최적화

김정민(Jeongmin Kim),최이(Ri Choe),박태진(Taejin Park),류광렬(Kwang Ryul Ryu) 한국항해항만학회 2011 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.춘계

본 논문은 컨테이너 운송을 위한 AGV(Automated Guided Vehicle) 배차 전략을 대상으로 한다. AGV 배차 문제는 안벽 크레인의 대기 시간과 AGV의 주행 거리를 최소화하도록 AGV에 작업을 할당하는 것이 목표이다. 터미널 환경의 동적인 특성으로 인해 계획 결과의 정확한 예측이 어렵고 수정이 빈번하기 때문에 실무에서는 의사결정 시간이 짧은 단순 규칙 기반 배차가 많이 쓰인다. 그러나 단순 규칙 기반 배차는 근시안적 특성으로 인해 배차의 다양한 성능 지표를 만족시키지 못하는 한계가 있으며 이를 극복하기 위해 본 논문에서는 복수 규칙 기반의 배차 전략을 제안한다. 복수 휴리스틱 기반 배차 전략은 여러 규칙의 가중합으로 구성되며 규칙 사이의 가중치를 최적화하기 위해 다목적 진화 알고리즘을 적용하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 제안 방안이 기존 단일 규칙 기반 배차에 비해 더 좋은 성능을 보임을 확인하였다. This paper focuses on dispatching strategy for AGVs(Automated Guided Vehicle). The goal of AGV dispatching problem is allocating jobs to AGVs to minimizing QC delay and AGV total travel distance. Due to the highly dynamic nature of container terminal environment, the effect of dispatching is hard to predict thus it leads to frequent modification of dispatching results. Given this situation, single rule-based approach is widely used due to its simplicity and small computational cost. However, single rule-based approach has a limitation that cannot guarantee a satisfactory performance for the various performance measures. In this paper, dispatching strategy based on multicriteria heuristics is proposed. Proposed strategy consists of multiple decision criteria. A muti-objective evolutionary algorithm is applied to optimize weights of those criteria. The result of simulation experiment shows that the proposed approach outperforms single rule-based dispatching approaches.

자동화 컨테이너 터미널의 AGV 교통흐름 동적 최적화

김후림(Hoolim Kim),최이(Ri Choe),박태진(Taejin Park),류광렬(Kwang Ryel Ryu) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.5

본 논문에서는 자동화 컨테이너 터미널에서 컨테이너를 운반하는데 사용되는 무인 운반 차량(AGV)의 교통흐름을 동적으로 최적화하는 방안을 제안한다. 터미널 환경은 다수의 차량이 한정된 영역 내에서 주행하므로 높은 생산성을 위해서는 차량 사이의 간섭 및 병목현상을 최소화하도록 교통흐름을 제어해야 한다. 제안 알고리즘은 터미널 환경의 동적 변화에 대응하여 유전알고리즘을 이용하여 AGV의 교통흐름을 최적화한다. 알고리즘의 속도향상을 위해 이전에 수행한 최적화 결과를 활용하는 방안이 시도되었다. 시뮬레이션 실험을 통해 제안 알고리즘의 성능을 확인하였다. In this paper, a method that dynamically adapts the traffic flow of automated guided vehicles (AGVs) used in automated container terminals to the changing operational condition is presented. In a container terminal, the AGVs are vulnerable to traffic congestion because a large number of AGVs operate in a limited area. In addition, dynamically changing operational condition requires the traffic flow of AGVs to be continuously adjusted to keep up with the change. The proposed method utilizes a genetic algorithm to optimize the traffic flow. Exploiting the dynamic nature of the problem an approach that reuses the results of the previous search is tried to speed up the convergence of the genetic algorithm. The results of simulation experiments show the efficiency of the proposed method.

자동화 컨테이너 터미널의 복수 장치장 크레인을 위한 실시간 작업 계획 수립

박태진(Tae-lin Park),최이(Ri Choe),류광렬(Kwang-Ryel Ryu) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.10

본 논문은 교행이 불가능한 두 대의 자동화 크레인을 운영하는 자동화 컨테이너 터미널의 장치장을 대상으로 국지적 탐색 알고리즘을 이용해 실시간 작업계획을 수립하는 방안을 제안한다. 제안방안은 실시간 제약조건을 만족시키기 위해 현재 이후 일정 시간의 작업만을 작업 계획의 대상으로 삼으며, 장치장의 동적인 작업 특성을 고려하여 새로운 작업이 요청될 때마다 작업 계획을 다시 수립한다. 또한, 교행이 불가능한 두 대의 크레인을 운영할 때 발생할 수 있는 크레인 간의 작업 부하 불균형을 해소하기 위해 작업 계획 과정에서 상대 크레인에 의한 사전 재취급과 사전 이적을 통한 두 크레인 간의 협업을 가능하게 하였다. 시뮬레이션을 이용한 실험 결과 제안 방안이 휴리스틱 방안에 비해 우수하며, 크레인 간의 협업이 작업 효율 향상에 도움이 됨을 확인하였다. This paper proposes a realtime scheduling method using local search algorithm for non-crossable yard cranes in automated container terminal. To take into consideration the dynamic property of yard crane operation and satisfy the real time constraint, the proposed method repeatedly builds crane schedule for the jobs in a fixed length look-ahead horizon whenever a new job is requested In addition, the proposed method enables the co-operation between yard cranes through prior re-handling and re-positioning in order to resolve the workload imbalance problem between the two cranes, which is one of the primary causes that lower the performance of yard cranes. Simulation-based experiments have shown that the proposed method outperforms the heuristic based methods, and the cooperation scheme contributes a lot to the performance improvement.

자동화 컨테이너 터미널의 복수 규칙 기반 AGV 배차전략 최적화

김정민(Jeongmin Kim),최이(Ri Choe),박태진(Taejin Park),류광렬(Kwang Ryul Ryu) 한국항해항만학회 2011 한국항해항만학회지 Vol.35 No.6

본 논문은 컨테이너 운송을 위한 AGV(Automated Guided Vehicle) 배차 전략을 대상으로 한다. AGV 배차 문제는 안벽 크레인의 대기 시간과 AGV의 주행 거리를 최소화하도록 AGV에 작업을 할당하는 것이 목표이다. 터미널 환경의 동적인 특성으로 인해 계획 결과의 정확한 예측이 어렵고 수정이 빈번하기 때문에 실무에서는 의사결정 시간이 짧은 단순 규칙 기반 배차가 많이 쓰인다. 그러나 단순 규칙 기반배차는 근시안적 특성으로 인해 배차의 다양한 성능 지표를 만족시키지 못하는 한계가 있으며 이를 극복하기 위해 본 논문에서는 복수 규칙기반의 배차 전략을 제안한다. 복수 휴리스틱 기반 배차 전략은 여러 규칙의 가중합으로 구성되며 규칙 사이의 가중치를 최적화하기 위해 다목적 진화 알고리즘을 적용하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 제안 방안이 기존 단일 규칙 기반 배차에 비해 더 좋은 성능을 보임을 확인하였다. This paper focuses on dispatching strategy for AGVs(Automated Guided Vehicle). The goal of AGV dispatching is assigning AGVs to requested job to minimizing the delay of QCs and the travel distance of AGVs. Due to the high dynamic nature of container terminal environment, the effect of dispatching is hard to predict thus it leads to frequent modification of dispatching decisions. In this situation, approaches based on a single rule are widely used due to its simplicity and small computational cost. However, these approaches have a limitation that cannot guarantee a satisfactory performance for the various performance measures. In this paper, dispatching strategy based on multicriteria heuristics is proposed. The Proposed strategy consists of multiple decision criteria. A multi-objective evolutionary algorithm is applied to optimize weights of those criteria. The result of simulation experiment shows that the proposed approach outperforms single rule-based dispatching approaches.

장치장 블록의 작업부하를 고려한 안벽크레인 작업계획

이승환(Seung Hwan Lee),최이(Ri Choe),박태진(Taejin Park),김갑환(Kap Hwan Kim),류광렬(Kwang Ryel Ryu) 한국지능정보시스템학회 2008 지능정보연구 Vol.14 No.4

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. This paper proposes quay crane (QC) scheduling algorithms that determine the working sequence of QCs over ship bays in a container vessel in automated container terminals. We propose two scheduling algorithms that examine the distribution of export containers in the stacking yard and determine the sequence of ship bays to balance the workload distribution among the yard blocks. One of the algorithms is a simple heuristic algorithm which dynamically selects the next ship bay based on the entropy of workloads among yard blocks whenever a QC finishes loading containers at a ship bay and the other uses genetic algorithm to search the optimal sequence of ship bays. To evaluate the fitness of each chromosome in the genetic algorithm, we have devised a method that is able to calculate an approximation of loading time of container vessels considering the workloads among yard blocks. Simulation experiments have been carried out to compare the efficiency of the proposed algorithms. The results show that our QC scheduling algorithms are efficient in reducing the turn-around time of container vessels.

자동화 컨테이너 터미널의 AGV 교통흐름 동적 최적화

김후림(Hoolim Kim),최이(Ri Choe),박태진(Taejin Park),류광렬(Kwang Ryel Ryu) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.2A

유전 알고리즘을 이용한 자동화 컨테이너 터미널에서의 장치장 크레인의 작업 할당 전략

우졔민(Wu Jiemin),양영지(Yang Youngjee),최이(Choe Ri),류광렬(Ryu Kwang Ryel) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.5

자동화 컨테이너 터미널에서 자동화 장치장 크레인(ASC)은 장치장 블록 내에서의 컨테이너 운송을 담당한다. 본 논문에서는 크기와 사양이 동일한 두 대의 ASC의 작업 할당 문제를 해결하기 위한 다중 평가 기준 전략을 제안한다. 제안 방안은 컨테이너 터미널의 상황을 다각적으로 고려하기 위하여 여러 평가 요소를 통해 후보 작업을 평가하고, 결과를 가중합함으로써 가장 높은 점수를 얻은 작업을 크레인에 할당하는 방식을 취한다. 본 논문에서는 작업 할당을 위한 평가 기준을 고안하고, 평가 결과를 취합하기 위한 가중치를 유전 알고리즘을 이용하여 최적화하는 방안을 제안한다. 실험 결과를 통하여 제안 방안이 낮은 계산 비용으로 실시간 터미널에 적합함을 보이고, 다양한 평가 기준을 통한 작업 할당이 컨테이너 터미널의 효율을 개선시킴을 확인하였다. In an automated container terminal, automated stacking cranes(ASCs) take charge of handling of containers in a block of the stacking yard. This paper proposes a multi-criteria strategy to solve the problem of job dispatching of twin ASCs which are identical to each another in size and specification. To consider terminal situation from different angles, the proposed method evaluates candidate jobs through various factors and it dispatches the best score job to a crane by doing a weighted sum of the evaluated values. In this paper, we derive the criteria for job dispatching strategy, and we propose a genetic algorithm to optimize weights for aggregating evaluated results. Experimental results are shown that it is suitable for real time terminal with lower computational cost and the strategy using various criteria improves the efficiency of the container terminal.