예방교체를 고려한 드론 배송 스케쥴링 및 적정 운용 대수 산출에 관한 연구
A Study on Scheduling of Drone Delivery Considering Preventive Replacement and Calculation of Appropriate Number of Operations
0
조회
0
다운로드
6
인용
0
참고문헌
키워드
초록
최근 학계에서는 기존 배송 서비스를 보완하면서 동시에 보다 신속한 고객서비스를 위해 드론을 활용하려는 시도가 이루어지고 있다. 다만, 이러한 드론 배송의 안전을 담보 할 수 있는 기술의 보완과 비용의 문제는 여전히 해결해야 할 중요한 과제로 남아있다. 드론을 배송에 활용하기 위한 선결과제는 크게 기술, 운영, 제도로 나뉘며, 본 논문은 이 중 드론의 운영에 관련된 문제에 초점을 맞추었다. 본 연구에서는 드론의 운영적 문제에서 내구성과 배송안정성을 고려하여 드론의 배송 계획을 산출하는 MINLP 모형을 제안하였다. 제안된 모형은 여러 대의 드론이 일정 시간 동안 운용되었을 때 예방교체를 통해 드론의 고장교체를 예방하고 배송과 교체 계획이 중복되지 않도록 하였다. 또한, MINLP 모형을 다중배낭계획 문제로 정의하여 빠르게 최적해에 가까운 값을 산출 할 수 있는 MULDRONE 알고리즘도 제안하였고 수치실험을 통해 유의함을 보였다. 마지막으로 알고리즘을 사용한 시뮬레이션을 통해 장기적인 관점에서 적절한 드론의 운용 대수를 산출하는 방법을 제시하였다.
Abstract
Global B2C logistics companies are actively investing in and developing small cargo delivery service through drones. This is because the cost of transportation for last-mile delivery accounts for 30% of the total transportation cost. However, there are various problems in putting drones into small cargo delivery service. First, there are problems related to drone technology, and second, it is institutional problem. In this study, we propose a MINLP model to estimate the drone 's delivery plan by emphasizing durability and delivery stability among the technical problems of drones. The proposed model prevented the drones from failing through preventive replacement. In addition, the preventive replacement plan should not be duplicated so that the delivery capacity is maximized. Also, the MINLP model is defined as a multi knapsack problem, and a MULDRONE algorithm is proposed to quickly calculate the value close to the optimal solution. Finally, we showed a method to calculate proper the number of drone from a long-term perspective through simulation using algorithms.
참고문헌 (30)
- 권오경, "물류정책, 패러다임 전환의 시기에 서다", 월간교통, 2~4 (2014)
- 김근영, "병렬 유전자 알고리즘 기법을 이용한 드론 배송서비스 최적화", 한국산업경영 시스템학회 학술대회, 24, pp.8~253 (2015)
- 김명기, "Kano 모델과 Timko의 고객만족계수를 이용한 택배서비스차별화에 대한 고객 인식 분석 – 온라인 쇼핑고객을 중심으로", 로지스틱스연구, 24(2), pp.33~46 (2016), 한국로지스틱스학회[DOI]
- 왕도휘, "드론 물류배송 활용 사례와 향후 발전방향에 관한 연구", 한국통신학회 하계종합학술발표회 (2016)
- 원종운, "로봇을 활용한 택배 산업 인력수급개선 방안 연구", 로지스틱스연구, 24(3), pp.79~92 (2016), 한국로지스틱스학회[DOI]
- 원중연, "일반 다중선택 선형배낭문제에 대한 효율적인 해법", 한국경영과학회 학술대회논문집, pp.7~7 (1990)
- 원중연, "확장된 다중선택 선형배낭문제의 신속한 해법연구", 대한산업공학회지, 22(3), pp.365~375 (1996)
- 윤유림, "다중 배낭 문제를 위한 라그랑지안 휴리스틱", 한국지능시스템학회 논문지, 20(6), pp.755~760 (2010), 한국지능시스템학회
- 이상욱, "수리계획 및 최적화 : 다중제약 배낭문제를 위한 새로운 유전알고리즘", 대한산업공학회 춘계학술발표논문집, (단일), pp.773~774 (2005)
- 이수미, "드론의 국내 도시 도입을 위한 국내외 사례 연구", 대한건축학회 학술발표대회 논문집, 37(2), pp.994~997 (2017)
- 이헌수, "지방 중소형 공항 화물운송 활성화 방안 연구: 항공 네트워크 분석을 통해", 로지스틱스연구, 25(3), pp.83~100 (2017), 한국로지스틱스학회[DOI]
- 이현수, "용량제한과 직접수송이 있는 Hub-and-Spoke 네트워크 설계: 진화알고리듬 기반의 접근법에 의해", 대한산업공학회지, 31(4), pp.5~5 (2005), 대한산업공학회
- 임수연, "재난 안전 현장에서의 드론(drone)활용", 과학기술정책, 25(6), pp.16~19 (2015)
- 정훈, "드론을 이용한 물류서비스 추진 방향", 정보통신정책연구원 우정정보 게재지, ~ (2015)
- Optimization Approaches for the Traveling Salesman Problem with Drone, "Agatz N.", Erasmus Research Institute of Management (ERIM), ~, pp.Technical Report ERS-2015-011-LIS (2015)
- Chasse C. Murray, "The flying sidekick traveling salesman problem : Optimization of drone-assisted parcel delivery", Transportation Research Part C, 54, pp.86~109 (2015)
- David Pisinger, "A Minimal Algorithm for the 0-1 Knapsack Problem", Operations Research, 45(5), pp.758~767 (1997)
- David Pisinger, "An exact algorithm for large multiple knapsack problem", European Journal of Operational Research, 114, pp.528~541 (1999)
- Duran, Marco A., "An outer-approximation algorithm for a class of mixed-integer nonlinear programs", Mathematical programming, 36(3), pp.307~339 (1986)
- Elhedhli, S., "Hub-and-spoke network design with congestion", Computers &Operations Research, 32(6), pp.1615~1632 (2005)
- Goodman W. R., "“Whatever You Call It, Just Don’t Think of Last-Mile Logistics, Last”, Global Supply Chain Strategies", KUEHNE+NAGEL, ~ (2005)
- Ha Q. M., "Heuristic methods for the Traveling Salesman Problem with Drone", CoRR, abs, 2015
- Hasan, P., "A multi commodity, multi plant, capacitated facility location problem:formulation and efficient heuristic solution", Computers & Operations Research, 25(10), pp.869~878 (1998)
- Mathew N., "Planning Paths for Package Delivery in Heterogeneous Multirobot Teams", IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 12(4), pp.1298~1308 (2015)
- McKinsey&Company, "Parcel delivery The future of last mile", Travel. Transport and Logistics, ~ (2016)
- Melkote, S., "Capacitated facility location", network design problems, 2001, pp.129(3), 481~495
- Vempati, Lakshmi, "Linear program and simulation model for aerial package delivery: a case study of Amazon Prime Air in Phoenix, AZ", 17th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (2017)
- Welch, Adrienne, "A cost-benefit analysis of Amazon Prime Air", ~ (2015)
- Zpfel, G., "Planning and optimization of hub-and-spoke transportation network of cooperative thirdparty logistics providers", International Journal of Production Economics, 78(2), pp.207~220 (2002)
- "DHL Parcelcopter 3.0"[URL]