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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최인찬
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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본 논문은 기존의 잠수함 선석할당 계획문제를 확장하여 한국 해군 잠수함 선석할당방법을 반영한 잠수함 선석 할당모형을 제안한다. 기존의 잠수함 선석할당 계획문제는 정박 중 선석 이동 횟수와 지원업무 실패 횟수를 최소화하면서, 잠수함이 필요한 지원업무가 가능한 선석에 잠수함을 할당한다. 한국 해군도 잠수함 선석할당 계획을 수립할 때 선석 이동 횟수와 지원업무 실패 횟수 최소화를 고려하지만, 특정 지원업무의 경우 지원자원을 이동형으로 제작하여 지원업무를 수행하고 잠수함이 요구한 일정이 중복될 경우 각 잠수함의 일정을 조율한 뒤 선석을 할당한다. 따라서 본 논문은 한국 해군의 운용상황에 맞게 기존의 잠수함 선석 할당계획 문제를 확장하여 부두 가용자원을 이동형과 고정형으로 구분하고, 선석이동과 지원업무 실패 최소화를 위해 잠수함간 지원업무 일정 조율을 포함하는 모형을 제안한다.
제안하는 모형은 선석 이동 횟수, 지원업무 지원 실패 횟수, 잠수함 지원업무 요구 일정 조율 횟수를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 본 모형의 검증을 위해 한국 해군의 상황을 반영한 가상의 데이터를 사용한다. 가상의 데이터는 총 14일 동안 7종의 지원업무가 필요한 10척의 잠수함을 5개의 선석에 할당한다. 이 데이터를 이용하여 기존의 잠수함 선석 할당 계획문제와 본 논문에서 제시한 선석할당 계획문제를 모형에 대입하고 두 결과를 비교 분석한다. 모든 실험은 Window 10을 OS로 한 AMD Ryzen 5 3600 6-Core processor @ 3.6GHz 성능의 PC에서 최적화 솔루션은 Gurobi 9.03을 이용한다.
기존의 잠수함 선석할당 문제와 동일한 환경을 조성하기 위해 지원자원이 선석에 고정되어 있고, 잠수함의 지원업무 일정이 상호 조율이 되지 않는 경우를 모형에 대입하여 실험한다. 실험결과 계산시간은 0.14초가 소요되었고, 선석이동 12회, 지원업무 실패 3회가 산출되었다. 반면, 기존의 잠수함 선석할당계획 문제를 확장하여 지원자원이 이동형과 고정형으로 구분하고, 각 잠수함의 일정이 조율될 때를 가정하여 모형에 대입하였다. 실험결과 계산시간은 2,935초가 소요되었고, 선석이동 7회, 지원업무 실패 0회, 일정조율 3회가 산출되었다. 두 실험 결과를 비교할 때 본 논문에서 확장한 잠수함 선석할당 문제를 모형에 대입한 결과가 선석이동 횟수와 지원업무 제공 실패 횟수를 줄일 수 있었다.
본 논문에서 제안한 잠수함 선석 할당문제를 모형에 대입하여 산출할 때, 계산시간을 줄일 수 있도록 휴리스틱을 이용한 방법을 제안한다. 동일한 데이터에 제안한 휴리스틱을 적용하였을 때 약 1초가 소요되어 계산시간을 줄이는데 많은 개선이 있음을 확인하였다. 지원업무 실패 0회, 선석이동 횟수는 9회로 기존의 실험결과보다 선석이동 횟수가 2회 많고 목적값은 17.6% 차이가 발생한다.
실험한 데이터의 지원업무 중 지원시간이 길고 해당 지원업무를 요구하는 잠수함이 많은 지원업무 4종의 지원자원 수량을 변경하여 실험하고 결과를 분석하였다. 지원자원의 수량이 많아짐에 따라 선석이동의 횟수는 줄어드는 경향이 보이나, 지원자원이 특정 수량 이상 많아지면 일정조율 횟수도 더 많아지는 것을 확인하였다.
제안하는 모형은 선석 이동 횟수, 지원업무 지원 실패 횟수, 잠수함 지원업무 요구 일정 조율 횟수를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 본 모형의 검증을 위해 한국 해군의 상황을 반영한 가상의 데이터를 사용한다. 가상의 데이터는 총 14일 동안 7종의 지원업무가 필요한 10척의 잠수함을 5개의 선석에 할당한다. 이 데이터를 이용하여 기존의 잠수함 선석 할당 계획문제와 본 논문에서 제시한 선석할당 계획문제를 모형에 대입하고 두 결과를 비교 분석한다. 모든 실험은 Window 10을 OS로 한 AMD Ryzen 5 3600 6-Core processor @ 3.6GHz 성능의 PC에서 최적화 솔루션은 Gurobi 9.03을 이용한다.
기존의 잠수함 선석할당 문제와 동일한 환경을 조성하기 위해 지원자원이 선석에 고정되어 있고, 잠수함의 지원업무 일정이 상호 조율이 되지 않는 경우를 모형에 대입하여 실험한다. 실험결과 계산시간은 0.14초가 소요되었고, 선석이동 12회, 지원업무 실패 3회가 산출되었다. 반면, 기존의 잠수함 선석할당계획 문제를 확장하여 지원자원이 이동형과 고정형으로 구분하고, 각 잠수함의 일정이 조율될 때를 가정하여 모형에 대입하였다. 실험결과 계산시간은 2,935초가 소요되었고, 선석이동 7회, 지원업무 실패 0회, 일정조율 3회가 산출되었다. 두 실험 결과를 비교할 때 본 논문에서 확장한 잠수함 선석할당 문제를 모형에 대입한 결과가 선석이동 횟수와 지원업무 제공 실패 횟수를 줄일 수 있었다.
본 논문에서 제안한 잠수함 선석 할당문제를 모형에 대입하여 산출할 때, 계산시간을 줄일 수 있도록 휴리스틱을 이용한 방법을 제안한다. 동일한 데이터에 제안한 휴리스틱을 적용하였을 때 약 1초가 소요되어 계산시간을 줄이는데 많은 개선이 있음을 확인하였다. 지원업무 실패 0회, 선석이동 횟수는 9회로 기존의 실험결과보다 선석이동 횟수가 2회 많고 목적값은 17.6% 차이가 발생한다.
실험한 데이터의 지원업무 중 지원시간이 길고 해당 지원업무를 요구하는 잠수함이 많은 지원업무 4종의 지원자원 수량을 변경하여 실험하고 결과를 분석하였다. 지원자원의 수량이 많아짐에 따라 선석이동의 횟수는 줄어드는 경향이 보이나, 지원자원이 특정 수량 이상 많아지면 일정조율 횟수도 더 많아지는 것을 확인하였다.
목차
- 목 차 -요약문 i목차 iv표 목차 v그림 목차 v제 1 장 서론 1제 1절 연구배경 및 내용 1제 2절 선석할당문제 고찰 4제 3절 문제 정의 12제 2 장 최적화 모형 수립 16제 1절 문제 가정 16제 2절 수리모형 17제 3절 휴리스틱 알고리즘 21제 3 장 실험결과 및 분석 23제 1절 실험설정 23제 2절 기존 잠수함 선석할당 문제와 비교 24제 3절 휴리스틱을 이용한 방법과 비교 29제 4절 지원자원 수량 변경 시 계산결과 31제 4 장 결론 33참고문헌 35
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