미래형 무인항공기 배송 시스템의 운영개념 설계
Designing the Operational Concepts for a Futuristic Unmanned Aerial Vehicle Delivery System
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초록
본 연구는 전통적인 물류 시스템을 대상으로 발전해온 차량경로문제를 최근 이슈화되고 있는 무인기를 활용한 배송 시스템에 적용을 시도하였다. 이 과정에서 배송수단으로써의 무인기의 특성과 발전추세를 고려하였으며, 최근 글로벌 기업들이 도입하고 있는 드론 배송 시스템들이 30분 이내와 같이 준실시간(Semi-real-time) 배송을 목표로 하고 있기 때문에 이에 효율적으로 대응하기 위한 운영개념을 제시하였다. 첫째, “무인기의 중앙집권적(전사적) 운영․통제”를 통해 능력공유 전략을 실현하였으며, 이는 한정된 자원을 효과적으로 활용하여 배송 서비스의 질적 향상을 도모할 수 있게 한다. 둘째, 시간대에 따라 주요 주문지역이 변화되는 상황을 고려하여 “간헐적 수요에 대응하기 위한 무인기 운용”으로 서비스의 신뢰도를 향상시키고자 하였다. 셋째, 실시간 주문에 효율적으로 대응하기 위한 “동적최적화 규칙”을 제안하였다. 이러한 운영개념들을 실현하기 위한 배송계획 최적화 수리모형을 제시하였으며, 수치실험을 통해 검증하였다. 또한, 수치실험의 결과를 분석하여 “중앙집권적 운영․통제”와 “간헐적 수요에 대응하기 위한 무인기 운용” 전략의 효과성을 입증하였다.
Abstract
This study attempts to apply the vehicle routing problem (VRP) developed for the traditional logistics system to a delivery system that uses unmanned aerial vehicles (UAVs). It does so by considering the features and development tendency of UAVs as a transportation medium. Because the delivery systems introduced by some global corporations have aimed at near real-time delivery, that is, within 30 minutes or 1 hour, the following operational concepts are suggested to ensure effectiveness of the proposed delivery system. First, there should be centralized (or enterprise) operation and control of UAVs, which will improve the quality of the delivery service by effectively utilizing limited resources. Second, in a situation where the primary service region changes over time, the deployment of UAVs to prepare for intermittent demands from other locations will improve the reliability of the service. Third, a dynamic optimization rule, which will help in responding efficiently to real-time ordering, should be adopted. A mathematical model is suggested for optimizing the delivery plan that incorporates the abovementioned operating concepts. Further, by conducting numerical experiments, the effectiveness of the suggested operational strategies (i.e., centralized operation & control and the deployment of UAVs for intermittent demands) was demonstrated.
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