Liner Ship Routing with Speed and Fleet Size Optimization

김화중,손동훈,양우석,김재곤 대한토목학회 2019 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.23 No.3

The shipping route network design is a strategic decision issue for shipping lines because liner ships operate along routes and timetables published months ahead. This paper considers an Integrated Planning Problem (IPP) of determining the speed, route, and number of ships deployed (fleet size) of a ship type. The objective is to maximize a carrier’s profit, which is the revenue minus Cargo Handling Charge (CHC), bunker consumption cost, port charge, cargo inventory cost and ship time cost. We present a nonlinear shortest-path model to represent the considered problem and suggest a Simulated Annealing (SA) algorithm with some analytic methods. Performance evaluation experiments demonstrate that the proposed algorithm works well for small test problems. A number of scenario analyses are further performed with the heuristic algorithm to investigate the effect of exogenous factors, including bunker price, chartering cost, revenue (sea freight rate) and ship size. The analysis results show that strategic decisions for determining the route, fleet size and ship speed can be affected by changes in the factors. The performance tests and scenario analyses show that the heuristic algorithm can be utilized as an efficient and effective planning tool for the liner service in both the current environment and feasible future situations.

Efficient Train Operation for Sustainable Freight Transportation: Optimizing Frequency with Fleet Size Constraints

김동규,박민영 인하대학교 정석물류통상연구원 2012 JOURNAL OF INTERNATIONAL LOGISTICS AND TRADE Vol.10 No.1

Sustainable transport has become a new paradigm offering efficient, equitable, and pro-environment transport services. Many intermodal freight systems, especially those for port-to-rail networks, consist of multiple routes starting from and ending at the same port in order to exploit economies of scale. It is of interest to railway operators, therefore, to improve the efficiency of the system by finding the optimal fleet size (the number of cars assigned to a route) and frequency for each route. This paper proposes a model which determines the optimal frequency of each route under the total fleet size constraint for the one-to-many distribution. Trains carry items from one port to their destinations on their predetermined routes. This paper focuses on situations in which items from one port are transported to many destinations via railroads. The tradeoffs between transportation and inventory costs determine optimal frequency under the total fleet size and capacity constraints. The optimal frequency and fleet size of each route are calculated and then updated at the end of each step of the model. The model that we have developed in this paper is validated by port-to-rail freight data from actual shipments in Korea. The results of the analysis show that the proposed model can provide a more reliable and realistic representation of the real one-to-many distribution than the other alternatives which are commonly used. This study not only forms the theoretical basis of an effective and rational freight operation, but it also contributes to the assessment of the existing and planned logistics systems.

Efficient Train Operation for Sustainable Freight Transportation

Dong-Kyu Kim,Minyoung Park 인하대학교 정석물류통상연구원 2012 JOURNAL OF INTERNATIONAL LOGISTICS AND TRADE Vol.10 No.1

Sustainable transport has become a new paradigm offering efficient, equitable, and pro-environment transport services. Many intermodal freight systems, especially those for port-to-rail networks, consist of multiple routes starting from and ending at the same port in order to exploit economies of scale. It is of interest to railway operators, therefore, to improve the efficiency of the system by finding the optimal fleet size (the number of cars assigned to a route) and frequency for each route. This paper proposes a model which determines the optimal frequency of each route under the total fleet size constraint for the one-to-many distribution. Trains carry items from one port to their destinations on their predetermined routes. This paper focuses on situations in which items from one port are transported to many destinations via railroads. The tradeoffs between transportation and inventory costs determine optimal frequency under the total fleet size and capacity constraints. The optimal frequency and fleet size of each route are calculated and then updated at the end of each step of the model. The model that we have developed in this paper is validated by port-to-rail freight data from actual shipments in Korea. The results of the analysis show that the proposed model can provide a more reliable and realistic representation of the real one-to-many distribution than the other alternatives which are commonly used. This study not only forms the theoretical basis of an effective and rational freight operation, but it also contributes to the assessment of the existing and planned logistics systems.

택시총량산정을 위한 수리모형의 개발 : 평택시를 중심으로

김숙희(Kim,Suk Hee),최기주(Choi,Keechoo),최두선(Choi,Doo Sun) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 D Vol.31 No.5D

적정수준의 택시규모를 산정하기 위해 본 연구에서는 타코미터 데이터 분석을 통해 법인택시와 개인택시의 운행실태를 분석하였다. 대상예시지역으로 평택시를 선정하여, 도시특성을 기반으로한 택시총량산정 수리모형을 개발하였다. 개발된 도시특성기반 모형의 분석결과 결정계수(수정된 R제곱) 값이 0.970로 모형이 유의한 것으로 나타났다. 모형적용결과 평택시에 적합한 택시총량은 2014년까지 총1,794대로 이는 2009년 기준년도보다 214대 많은 것으로 분석되었다. 또한 실제 택시의 운영데이터를 기반으로한 실차율에 의한 택시총량산정 모형을 분석하였다. 실치율모형 적용결과 2014년까지 총1,224대로 이는 2009년 보다 356대 적은 것으로 분석이 되었다. 결론적으로 평택시의 택시총량은 실차율모형과 도시 특성을 반영한 두 모델을 적용한 결과 2014까지 평택시의 택시총량공급계획은 2009년 1,580보다 71대 적은 1,509대로 분석되었다. To estimate a proper fleet size of taxi, a daily archived tachograph was analyzed for both corporate taxi and owner-driver taxi. Mathematical model to estimate a desirable number of taxi was developed using city's characteristics of Pyeong-taek city case. This model could be used as coefficient of determination of city's characteristics model(revised R square) was 0.970. a total amount of taxi number in the future for the city of Pyeong-taek. As a result, the model produced a proper fleet size of Pyeong-taek city in the future as 1,794 taxis by 2014, which was higher in number by 214 taxis, compared to 2009. Also, the model of the service rate, considering operation condition, was used to analyze a total number of taxies. As a result, the model showed a total number of taxis as 1,224 taxis by 2014, which is lower in number by 356 taxies, compared to 2009. It is desirable to use both city's characteristics model and the service rate model to estimate a total number of taxis in conclusion. As a result of adopting average value from two model, the model produced a total supply plan of Pyeong-taek city as 1,509 taxis by 2014, which is smaller than in number by 71 taxis, compared to 2009.

대기행렬이론을 이용한 수요응답형 대중교통 서비스의 최적 차량 대수 산정에 관한 연구 : 인천 영종도 사례를 중심으로

박준수,김진희,이재형 대한교통학회 2022 대한교통학회지 Vol.40 No.6

최근 수요응답형 대중교통 서비스는 전통적인 대중교통 노선의 배차 간격이 크거나 아예 존재하지 않는 경우 또는 첨두시간에 집중되는 수요 처리를 보조하기 위한 도심형 교통수단으로 주목받고 있다. 하지만 무분별한 차량의 도입은 도로 위 혼잡을 증가시키며, 수요응답형 대중교통 서비스의 고질적인 문제인 서비스 운영비용을 증가시킨다. 따라서 본 연구는 대기행렬이론을 이용한 분석 모델로 수요응답형 대중교통 서비스의 최적 차량 대수를 산정하고 이에 따른 서비스 수준을 분석하였다. 이를 위하여 인천 영종도에서 실제 운행된 I-MOD의 시간대별 수요량 및 서비스 수준을 기초자료로 사용하였다. 모델 검증을 위해 실제 서비스에 성공한 수요를 기준으로 최적 차량 대수를 산정한 결과 실제 운행 대수와 매우 유사하였다. 발생한 모든 수요를 처리하기 위해서는 평균 재차 인원 5명을 기준으로 평일에는 17대, 주말에는 11대의 차량이 필요하며, 배정 대기시간과 탑승 대기시간은 각각 4.4, 8.8분으로 분석되었다. 분석 결과를 바탕으로 서비스 운영정책과 시간대별 차량 관리방안을 제안하였다. 승객의 총 대기시간의 감소를 위해 호출자의 풀을 적정량 유지하여 배정 대기시간을 조정하는 것이 적절하다. 평균 재차 인원의 경우 높게 설정할수록 최적 차량 대수는 적어지지만, 승객들의 총 통행시간이 증가하므로 수요량과 목표 서비스 수준에 맞게 조정할 필요가 있다. 최적 차량 대수는 수요량에 따라 변화하므로 시간대별로 운행하는 차량 대수를 조정하여 운영비용을 감소시키거나 평균 재차 인원을 조정하여 서비스 수준을 증가시킬 수 있다. 본 연구는 수요응답형 대중교통 서비스의 도입에 있어서 최적 서비스 설계 및 시간대별 운영정책을 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

반응표면법을 이용한 버퍼 야드의 장비 규모에 관한 연구

배종욱 ( Jong Wook Bae ) 한국로지스틱스학회 2004 로지스틱스연구 Vol.12 No.2

소요차량을 최소화하는 기간차량경로 문제에 관한 2 단계 발견적 기법

조병민(Byeong-Min Cho),김준규(Jun-Gyu Kim),이동호(Dong-Ho Lee) 한국산업경영시스템학회 2008 한국산업경영시스템학회 학술대회 Vol.2008 No.하계

기간차량경로 문제는 자원제약을 고려한 차량경로문제를 다 기간으로 확장한 형태의 문제로 역방향 로지스틱스의 폐기물 혹은 재활용품 수거에 관련된 주요한 운영 문제들 중의 하나이다. 각 고객에 대해서는 계획기간 중에 방문해야 하는 횟수가 정해져 있어 방문날짜 조합을 결정해야 하며 주어진 방문날짜 조합 하에 각 기간의 차량경로도 결정해야 한다. 주요한 제약조건으로는 차량의 용량제약과 각 기간의 가용 시간제약이 있으며 소요차량의 대수를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 대상 문제의 복잡도로 인하여 초기해를 구하고 그 해를 개선하는 2 단계 발견적 알고리듬을 제안하였으며 다양한 문제들에 대한 계산실험 결과 본 연구에서 제안하고 있는 발견적 알고리듬이 기존 알고리듬보다 우수함을 보였다.

A Two-Stage Heuristic for Period Vehicle Routing:Minimizing the Fleet Size

조병민(Byeong-Min Cho),김준규(Jun-Gyu Kim),이동호(Dong-Ho Lee) 한국산업경영시스템학회 2008 한국산업경영시스템학회지 Vol.31 No.3

  기간차량경로 문제는 차량용량제약을 고려한 차량경로문제를 다 기간으로 확장한 형태의 문제로 역방향 로지스틱스의 폐기물 혹은 재활용품 수거에 관련된 주요한 운영 문제들 중의 하나로 각 고객에 대해서는 계획기간 중에 방문해야 하는 횟수가 정해져 있어 방문날짜 조합을 결정해야 하며 주어진 방문날짜 조합 하에 각 기간의 차량경로도 결정해야 한다. 주요한 제약조건으로는 차량의 용량제약과 각 기간의 가용 시간제약이 있으며 소요차량의 대수를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 대상 문제의 복잡도로 인하여 초기해를 구하고 그 해를 개선하는 2 단계 발견적 알고리듬을 제안하였으며 다양한 문제들에 대한 계산실험 결과 본 연구에서 제안하고 있는 발견적 알고리듬이 기존 알고리듬보다 우수함을 보였다

환승지체 및 가변수요를 고려한 대중교통 운행빈도 모형 개발

유경상,김동규,전경수 대한교통학회 2009 대한교통학회지 Vol.27 No.6

We present a methodology for modeling and solving the transit frequency design problem with variable demand. The problem is described as a bi-level model based on a non-cooperative Stackelberg game. The upper-level operator problem is formulated as a non-linear optimization model to minimize net cost, which includes operating cost, travel cost and revenue, with fleet size and frequency constraints. The lower-level user problem is formulated as a capacity-constrained stochastic user equilibrium assignment model with variable demand, considering transfer delay between transit lines. An efficient algorithm is also presented for solving the proposed model. The upper-level model is solved by a gradient projection method, and the lower-level model is solved by an existing iterative balancing method. An application of the proposed model and algorithm is presented using a small test network. The results of this application show that the proposed algorithm converges well to an optimal point. The methodology of this study is expected to contribute to form a theoretical basis for diagnosing the problems of current transit systems and for improving its operational efficiency to increase the demand as well as the level of service. 본 논문에서는 기 운영되고 있는 도시부 대중교통을 대상으로 노선의 운행빈도 설계 문제의 모델링 및 해법 개발을 위한 방법론을 제시하였다. 개발된 운행빈도 모형은 이중구조 모형으로서 상위 운영자 모형은 이용 가능한 총 차량 대수 제약과 최소/최대 운행빈도 제약 하에 비용과 수익을 모두 포함한 순비용을 최소화하는 비선형 최적화 모형이고, 하위 사용자 모형은 가변수요와 용량제약으로 인한 노선의 혼잡, 그리고 노선 간 환승에 따른 지체를 고려한 확률적 사용자평형 수단/경로선택 모형이다. 모형의 해법으로는 상위 모형의 경우 목적함수의 그레디언트를 기반으로 하는 “그레디언트 투사 해법”을 제안하였고, 하위 모형의 경우는 기존의 “반복조정 해법”을 활용하였다. 또한, 구축된 모형과 해법을 소규모 예제네트워크에 적용하여 그 수렴성과 도출된 해를 분석하였다. 본 논문의 운행빈도 설계 방법론은 노선의 운영 효율성을 진단·평가하고, 투입 차량대수 제약 하에 대중교통 운영 효율을 개선하는 방안을 마련하는 데 있어 이론적인 토대로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

AGV Operations for Cycle time-based Manufacturing Systems

김지표 한국SCM학회 2006 한국SCM학회지 Vol.6 No.1

The AGV system is part of a manufacturing system so that the relationship between them should be reviewed carefully before the parameters of AGV systems are determined. In this paper the AGV operation is analyzed in conjunction with a manufacturing system that has a cycle time for producing units. Because parts are to be processed in a constant rate, the production schedule including material movements can be projected easily and the facts can be exploited for running AGVs more effectively. First, empty vehicle travel time can be reduced dramatically because it would be scheduled to travel loaded until it reaches the final workstation once a vehicle departs from the beginning workstation with a part. Second, comparing the total vehicle travel time to the cycle time, an appropriate vehicle fleet size can be determined quickly. Also, the vehicle waiting time for drop-off or pickup of a part can be minimized and buffer space of workstations for input and output can be saved. Finally, All these features are demonstrated through simulations.