유통 물류 차량 경로 최적화 : 시간 창 설정과 정시성·효율성 균형 연구 = Vehicle Routing Optimization in Retail Logistics : Time Window Configuration and the Balance between Timeliness and Efficiency

국문 초록 (Abstract)

유통 물류 차량 경로 최적화: 시간 창 설정과 정시성·효율성 균형 연구 인하대학교 물류전문대학원 김용재 편의점 물류는 '다품종·소량·다빈도 배송'이라는 특성으로 인해 정확한 시 간대 도착을 의미하는 'Just-On-Time(JOT)' 배송이 요구되며, 이를 위한 시간 창 (Time Window, TW) 설정이 중요한 과제로 부상하고 있다. 본 연구는 실제 배 송 데이터를 기반으로 TW 조정이 정시 도착률과 물류 효율성에 미치는 영향을 분석하고, 최적의 TW 설정 방안을 제안하는 것을 목적으로 한다. 이중 수준 최 적화 접근법을 채택하여 상위 수준에서는 TW 조합을 결정하고 하위 수준에서 는 VRPTW를 해결하는 구조를 구현하였다. 국내 유통기업 A사의 876개 점포와 34대 차량 데이터를 활용하여 총 91개 TW 조합에 대한 시뮬레이션을 수행하였 으며, 정시 배송 실패율, 대기시간, 도착 편차를 성과 지표로 설정하여 통합 목 적함수를 구성하였다. 연구 결과, TW 크기와 정시 배송 성과 간 관계가 있음을 확인하였다. TW 확대 시 배송 실패율이 급격히 감소하였으며, 대기시간은 주로 조기 도착 허용 시간에 의해 결정되고 지연 도착 허용 시간의 영향은 제한적임 을 발견하였다. 시나리오 분석 결과 운영 목표에 따라 최적의 TW 조합이 상이 하게 도출되어, 정시 도착률, 운영 효율성, 고객 만족도 중 어느 것을 우선시하 느냐에 따른 차별화된 TW 설정이 필요함을 확인하였다. 본 연구는 TW 설정값 자체를 최적화 대상으로 한 이론적 기여와 함께 편의점 물류 운영의 실무적 개 선 방안을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Graduate School of Logistics, Inha University YongJae Kim Convenience store logistics requires Just-On-Time (JOT) delivery due to its characteristic of "multi-product, small-volume, high-frequency delivery," making time window (TW) configuration a critical challenge. This study aims to analyze the impact of TW adjustments on on-time delivery rates and logistics efficiency based on actual delivery data, and to propose optimal TW configuration strategies. A bi-level optimization approach was adopted, where the upper level determines TW combinations and the lower level solves the Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW). Using data from 876 stores and 34 vehicles of domestic distribution company A, simulations were conducted for 91 TW combinations. An integrated objective function was constructed using on-time delivery failure rate, waiting time, and arrival deviation as performance indicators. The results confirmed a clear correlation between TW size and on-time delivery performance. TW expansion led to a dramatic reduction in delivery failure rates, and waiting time was found to be primarily determined by early arrival tolerance while late arrival tolerance had limited impact. Scenario analysis revealed that optimal TW combinations varied according to operational objectives, confirming the need for differentiated TW configurations depending on whether on-time delivery rate, operational efficiency, or customer satisfaction is prioritized. This study provides theoretical contributions by treating TW configuration itself as an optimization target, along with practical improvement strategies for convenience store logistics operations.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구 범위 및 절차 3
• 제2장 선행 연구 검토 5
• 제1절 시간 창을 고려한 차량 경로 문제 관련 선행 연구 5
• 제2절 시간 창 관련 연구 8
• 제3절 편의점/소매 물류 관련 연구 9
• 제4절 연구의 차별성 9
• 제3장 연구방법론 11
• 제1절 방법론 개요 11
• 제2절 최적화 문제 정의 11
• 제4장 연구 결과 17
• 제1절 실험 구성 17
• 제2절 VRP 결과 분석 22
• 제3절 정규화 및 목적함수 정의 30
• 제4절 통합 목적함수 기반 시나리오 분석 32
• 제5장 결론 35
• 제1절 연구결과 종합 35
• 제2절 시사점 36
• 제3절 연구의 한계 및 향후 연구 방향 36
• 참고문헌 38