TypeScript 운송 최적화: 모빌리티 유형 구현에 대한 글로벌 가이드

번잡하고 상호 연결된 현대 상업 및 도시 생활에서 사람과 상품의 효율적인 이동은 가장 중요합니다. 빽빽한 도시 풍경을 탐색하는 라스트마일 배송 드론부터 대륙을 횡단하는 장거리 화물 트럭에 이르기까지 운송 방법의 다양성이 폭발적으로 증가했습니다. 이러한 복잡성은 중요한 소프트웨어 엔지니어링 과제를 제시합니다. 어떻게 그렇게 광범위한 모빌리티 옵션을 지능적으로 관리, 라우팅 및 최적화할 수 있는 시스템을 구축할 수 있을까요? 그 답은 영리한 알고리즘뿐만 아니라 강력하고 유연한 소프트웨어 아키텍처에 있습니다. 이것이 TypeScript가 빛을 발하는 곳입니다.

이 포괄적인 가이드는 물류, 서비스형 모빌리티(MaaS) 및 운송 부문에서 일하는 소프트웨어 아키텍트, 엔지니어 및 기술 리더를 위한 것입니다. TypeScript를 사용하여 다양한 운송 모드를 모델링하는 강력하고 타입 안전한 접근 방식(우리가 '모빌리티 유형'이라고 부를 것)을 살펴볼 것입니다. TypeScript의 고급 유형 시스템을 활용하여 강력할 뿐만 아니라 확장 가능하고 유지 관리 가능하며 오류가 훨씬 적은 솔루션을 만들 수 있습니다. 기본 개념에서 실제 구현으로 이동하여 차세대 운송 플랫폼 구축을 위한 청사진을 제공합니다.

복잡한 운송 로직에 TypeScript를 선택하는 이유는 무엇입니까?

구현에 뛰어들기 전에 왜 TypeScript가 이 도메인에 매우 매력적인 선택인지 이해하는 것이 중요합니다. 운송 로직은 규칙, 제약 조건 및 에지 케이스로 가득 차 있습니다. 화물 배송을 자전거에 할당하거나 낮은 다리 아래로 이층 버스를 라우팅하는 것과 같은 간단한 오류는 심각한 실제 결과를 초래할 수 있습니다. TypeScript는 기존 JavaScript에 없는 안전망을 제공합니다.

• 대규모 타입 안전성: 주요 이점은 프로덕션 환경이 아닌 개발 중에 오류를 포착하는 것입니다. '차량', '보행자' 또는 '대중교통 구간'이 무엇인지에 대한 엄격한 계약을 정의하여 코드 수준에서 비논리적인 작업을 방지합니다. 예를 들어 컴파일러는 사람이 걷는 것을 나타내는 모빌리티 유형에서 fuel_capacity 속성에 액세스하지 못하도록 할 수 있습니다.
• 향상된 개발자 경험 및 협업: 크고 전 세계에 분산된 팀에서는 명확하고 자체 문서화된 코드베이스가 필수적입니다. TypeScript의 인터페이스와 유형은 살아있는 문서 역할을 합니다. TypeScript를 지원하는 편집기는 지능적인 자동 완성 및 리팩토링 도구를 제공하여 개발자 생산성을 크게 향상시키고 새로운 팀 구성원이 복잡한 도메인 로직을 더 쉽게 이해할 수 있도록 합니다.
• 확장성 및 유지 관리 용이성: 운송 시스템은 진화합니다. 오늘날에는 자동차와 밴을 관리할 수 있습니다. 내일은 전기 스쿠터, 배달 드론 및 자율 포드가 될 수 있습니다. 잘 설계된 TypeScript 애플리케이션을 사용하면 자신 있게 새로운 모빌리티 유형을 추가할 수 있습니다. 컴파일러는 시스템의 모든 부분을 가리키며 새로운 유형을 처리하기 위해 업데이트해야 합니다. 이는 프로덕션 버그를 통해 잊혀진 `if-else` 블록을 발견하는 것보다 훨씬 우수합니다.
• 복잡한 비즈니스 규칙 모델링: 운송은 속도와 거리만의 문제가 아닙니다. 차량 치수, 중량 제한, 도로 제한, 운전자 시간, 통행료 및 환경 구역이 포함됩니다. TypeScript의 유형 시스템, 특히 판별된 유니온 및 인터페이스와 같은 기능은 이러한 다면적인 규칙을 코드에서 직접 모델링하는 표현력 있고 우아한 방법을 제공합니다.

핵심 개념: 범용 모빌리티 유형 정의

시스템 구축의 첫 번째 단계는 공통 언어를 설정하는 것입니다. '모빌리티 유형'이란 무엇일까요? 운송 네트워크에서 경로를 통과할 수 있는 모든 엔티티의 추상적 표현입니다. 단순한 차량 그 이상입니다. 라우팅, 스케줄링 및 최적화에 필요한 모든 속성을 포함하는 포괄적인 프로필입니다.

대부분의 모빌리티 유형에 공통적인 핵심 속성을 정의하는 것으로 시작할 수 있습니다. 이러한 속성은 보편적인 모델의 기초를 형성합니다.

모빌리티 유형의 주요 속성

강력한 모빌리티 유형은 다음 정보 범주를 캡슐화해야 합니다.

• 아이덴티티 및 분류:
  • `id`: 고유한 문자열 식별자(예: 'CARGO_VAN_XL', 'CITY_BICYCLE').
  • `type`: 광범위한 분류를 위한 분류자(예: 'VEHICLE', 'MICROMOBILITY', 'PEDESTRIAN'). 타입 안전 전환에 매우 중요합니다.
  • `name`: 사람이 읽을 수 있는 이름(예: "Extra Large Cargo Van").
• 성능 프로필:
  • `speedProfile`: 이는 간단한 평균 속도(예: 걷기의 경우 5km/h) 또는 도로 유형, 경사 및 교통 상황을 고려하는 복잡한 함수일 수 있습니다. 차량의 경우 가속 및 감속 모델이 포함될 수 있습니다.
  • `energyProfile`: 에너지 소비를 정의합니다. 연료 효율성(리터/100km 또는 MPG), 배터리 용량 및 소비량(kWh/km) 또는 걷기 및 자전거 타기의 경우 인체의 칼로리 소모량을 모델링할 수 있습니다.
• 물리적 제약 조건:
  • `dimensions`: 미터와 같은 표준 단위로 `height`, `width` 및 `length`를 포함하는 객체입니다. 다리, 터널 및 좁은 거리의 간극을 확인하는 데 중요합니다.
  • `weight`: 킬로그램 단위의 `grossWeight` 및 `axleWeight` 객체입니다. 중량 제한이 있는 다리 및 도로에 필수적입니다.
• 운영 및 법적 제약 조건:
  • `accessPermissions`: 사용할 수 있는 인프라 유형을 정의하는 태그 배열 또는 세트(예: ['HIGHWAY', 'URBAN_ROAD', 'BIKE_LANE']).
  • `prohibitedFeatures`: 피해야 할 것들의 목록(예: ['TOLL_ROADS', 'FERRIES', 'STAIRS']).
  • `specialDesignations`: 자체 라우팅 규칙이 있는 유해 물질의 경우 'HAZMAT' 또는 온도 제어 화물의 경우 'REFRIGERATED'와 같은 특별 분류에 대한 태그입니다.
• 경제 모델:
  • `costModel`: `costPerKilometer`, `costPerHour`(운전자 급여 또는 차량 마모용) 및 `fixedCost`(단일 여행용)와 같은 비용을 정의하는 구조입니다.
• 환경 영향:
  • `emissionsProfile`: 친환경 라우팅 최적화를 가능하게 하기 위해 `co2GramsPerKilometer`와 같은 배출량을 자세히 설명하는 객체입니다.

TypeScript의 실제 구현 전략

이제 이러한 개념을 깔끔하고 유지 관리 가능한 TypeScript 코드로 변환해 보겠습니다. 인터페이스, 유형 및 이러한 종류의 모델링을 위한 TypeScript의 가장 강력한 기능 중 하나인 판별된 유니온의 조합을 사용합니다.

1단계: 기본 인터페이스 정의

먼저 앞에서 정의한 구조화된 속성에 대한 인터페이스를 만듭니다. 내부적으로 표준 단위 시스템(예: 미터법)을 사용하는 것은 변환 오류를 방지하기 위한 글로벌 모범 사례입니다.

예: 기본 속성 인터페이스

// 모든 단위는 내부적으로 표준화되어 있습니다(예: 미터, kg, km/h)

interface IDimensions {
  height: number;
  width: number;
  length: number;
}

interface IWeight {
  gross: number; // 총 중량
  axleLoad?: number; // 선택 사항, 특정 도로 제한용
}

interface ICostModel {
  perKilometer: number; // 거리 단위당 비용
  perHour: number; // 시간 단위당 비용
  fixed: number; // 여행당 고정 비용
}

interface IEmissionsProfile {
  co2GramsPerKilometer: number;
}

다음으로 모든 모빌리티 유형이 공유할 기본 인터페이스를 만듭니다. 보행자는 치수나 연료비가 없기 때문에 많은 속성이 선택 사항입니다.

예: 핵심 `IMobilityType` 인터페이스

interface IMobilityType {
  id: string;
  name: string;
  averageSpeedKph: number;
  accessPermissions: string[]; // 예: ['PEDESTRIAN_PATH']
  prohibitedFeatures?: string[]; // 예: ['HIGHWAY']
  costModel?: ICostModel;
  emissionsProfile?: IEmissionsProfile;
  dimensions?: IDimensions;
  weight?: IWeight;
}

2단계: 유형별 로직을 위한 판별된 유니온 활용

판별된 유니온은 TypeScript가 작업 중인 특정 유형을 좁힐 수 있도록 유니온 내의 각 유형에 리터럴 속성('판별자')을 사용하는 패턴입니다. 이는 우리의 사용 사례에 완벽합니다. `mobilityClass` 속성을 추가하여 판별자 역할을 합니다.

다른 클래스의 모빌리티에 대한 특정 인터페이스를 정의해 보겠습니다. 각각은 기본 `IMobilityType`을 확장하고 모든 중요한 `mobilityClass` 판별자와 함께 자체 고유한 속성을 추가합니다.

예: 특정 모빌리티 인터페이스 정의

interface IPedestrianProfile extends IMobilityType {
  mobilityClass: 'PEDESTRIAN';
  avoidsTraffic: boolean; // 공원 등을 통해 바로 가기를 사용할 수 있습니다.
}

interface IBicycleProfile extends IMobilityType {
  mobilityClass: 'BICYCLE';
  requiresBikeParking: boolean;
}

// 전동 차량을 위한 더 복잡한 유형
interface IVehicleProfile extends IMobilityType {
  mobilityClass: 'VEHICLE';
  fuelType: 'GASOLINE' | 'DIESEL' | 'ELECTRIC' | 'HYBRID';
  fuelCapacity?: number; // 리터 또는 kWh 단위
  // 차량에 필요한 치수 및 무게 만들기
  dimensions: IDimensions;
  weight: IWeight;
}

interface IPublicTransitProfile extends IMobilityType {
  mobilityClass: 'PUBLIC_TRANSIT';
  agencyName: string; // 예: "TfL", "MTA"
  mode: 'BUS' | 'TRAIN' | 'SUBWAY' | 'TRAM';
}

이제 단일 유니온 유형으로 결합합니다. 이 `MobilityProfile` 유형은 시스템의 초석입니다. 라우팅 또는 최적화를 수행하는 모든 함수는 이 유형의 인수를 허용합니다.

예: 최종 유니온 유형

type MobilityProfile = IPedestrianProfile | IBicycleProfile | IVehicleProfile | IPublicTransitProfile;

3단계: 구체적인 모빌리티 유형 인스턴스 생성

유형 및 인터페이스를 정의했으므로 구체적인 모빌리티 프로필 라이브러리를 만들 수 있습니다. 이는 정의된 모양을 준수하는 일반 객체일 뿐입니다. 이 라이브러리는 데이터베이스 또는 구성 파일에 저장하고 런타임에 로드할 수 있습니다.

예: 구체적인 인스턴스

const WALKING_PROFILE: IPedestrianProfile = {
  id: 'pedestrian_standard',
  name: 'Walking',
  mobilityClass: 'PEDESTRIAN',
  averageSpeedKph: 5,
  accessPermissions: ['PEDESTRIAN_PATH', 'SIDEWALK', 'PARK_TRAIL'],
  prohibitedFeatures: ['HIGHWAY', 'TUNNEL_VEHICLE_ONLY'],
  avoidsTraffic: true,
  emissionsProfile: { co2GramsPerKilometer: 0 },
};

const CARGO_VAN_PROFILE: IVehicleProfile = {
  id: 'van_cargo_large_diesel',
  name: 'Large Diesel Cargo Van',
  mobilityClass: 'VEHICLE',
  averageSpeedKph: 60,
  accessPermissions: ['HIGHWAY', 'URBAN_ROAD'],
  fuelType: 'DIESEL',
  dimensions: { height: 2.7, width: 2.2, length: 6.0 },
  weight: { gross: 3500 },
  costModel: { perKilometer: 0.3, perHour: 25, fixed: 10 },
  emissionsProfile: { co2GramsPerKilometer: 250 },
};

라우팅 엔진에서 모빌리티 유형 적용

이 아키텍처의 진정한 힘은 라우팅 엔진과 같은 핵심 애플리케이션 로직에서 이러한 유형화된 프로필을 사용할 때 분명해집니다. 판별된 유니온을 사용하면 다양한 모빌리티 규칙을 처리하기 위한 깔끔하고 완전하며 타입 안전한 코드를 작성할 수 있습니다.

모빌리티 유형이 도로망의 특정 세그먼트(그래프 이론 용어로 '에지')를 통과할 수 있는지 여부를 결정해야 하는 함수가 있다고 상상해 보십시오. 이 에지에는 `maxHeight`, `maxWeight`, `allowedAccessTags` 등과 같은 속성이 있습니다.

완전한 `switch` 문을 사용한 타입 안전 로직

`MobilityProfile` 유형을 사용하는 함수는 `mobilityClass` 속성에 `switch` 문을 사용할 수 있습니다. TypeScript는 이를 이해하고 각 `case` 블록 내에서 `profile`의 유형을 지능적으로 좁힙니다. 즉, `'VEHICLE'` case 내에서 컴파일러가 불평하지 않고 `profile.dimensions.height`에 안전하게 액세스할 수 있습니다. 왜냐하면 컴파일러는 `IVehicleProfile`만 될 수 있다는 것을 알고 있기 때문입니다.

또한 tsconfig에서 `"strictNullChecks": true`를 활성화한 경우 TypeScript 컴파일러는 `switch` 문이 완전한지 확인합니다. `MobilityProfile` 유니온에 새 유형(`IDroneProfile` 등)을 추가했지만 해당 `case`를 추가하는 것을 잊어버린 경우 컴파일러는 오류를 발생시킵니다. 이는 유지 관리를 위한 매우 강력한 기능입니다.

예: 타입 안전 접근성 확인 함수

// RoadSegment가 도로 조각에 대해 정의된 유형이라고 가정합니다.
interface RoadSegment {
  id: number;
  allowedAccess: string[]; // 예: ['HIGHWAY', 'VEHICLE']
  maxHeight?: number;
  maxWeight?: number;
}

function canTraverse(profile: MobilityProfile, segment: RoadSegment): boolean {
  // 기본 확인: 세그먼트가 이 일반적인 유형의 액세스를 허용합니까?
  const hasAccessPermission = profile.accessPermissions.some(perm => segment.allowedAccess.includes(perm));
  if (!hasAccessPermission) {
    return false;
  }

  // 이제 판별된 유니온을 사용하여 특정 검사를 수행합니다.
  switch (profile.mobilityClass) {
    case 'PEDESTRIAN':
      // 보행자는 물리적 제약 조건이 거의 없습니다.
      return true;

    case 'BICYCLE':
      // 자전거는 몇 가지 특정 제약 조건이 있을 수 있지만 여기서는 간단합니다.
      return true;

    case 'VEHICLE':
      // TypeScript는 `profile`이 여기에서 IVehicleProfile이라는 것을 알고 있습니다!
      // 치수와 무게에 안전하게 액세스할 수 있습니다.
      if (segment.maxHeight && profile.dimensions.height > segment.maxHeight) {
        return false; // 이 다리/터널에 너무 높습니다.
      }
      if (segment.maxWeight && profile.weight.gross > segment.maxWeight) {
        return false; // 이 다리에 너무 무겁습니다.
      }
      return true;

    case 'PUBLIC_TRANSIT':
      // 대중교통은 고정된 경로를 따르므로 이 검사는 다를 수 있습니다.
      // 지금은 기본 액세스 권한이 있는 경우 유효하다고 가정합니다.
      return true;

    default:
      // 이 기본 케이스는 완전성을 처리합니다.
      const _exhaustiveCheck: never = profile;
      return _exhaustiveCheck;
  }
}

글로벌 고려 사항 및 확장성

전 세계적으로 사용하도록 설계된 시스템은 적응 가능해야 합니다. 규정, 단위 및 사용 가능한 운송 모드는 대륙, 국가, 심지어 도시마다 크게 다릅니다. 우리의 아키텍처는 이러한 복잡성을 처리하는 데 적합합니다.

지역적 차이 처리

• 측정 단위: 글로벌 시스템에서 오류의 일반적인 원인은 미터법(킬로미터, 킬로그램)과 영국식(마일, 파운드) 단위 간의 혼동입니다. 모범 사례: 전체 백엔드 시스템을 단일 단위 시스템(미터법은 과학적 및 글로벌 표준임)으로 표준화합니다. `MobilityProfile`에는 미터법 값만 포함되어야 합니다. 모든 영국식 단위로의 변환은 사용자의 로케일을 기반으로 프레젠테이션 계층(API 응답 또는 프런트엔드 UI)에서 수행되어야 합니다.
• 지역 규정: 런던 중심부에서 초저배출 구역(ULEZ)이 있는 화물 밴의 라우팅은 텍사스 시골에서의 라우팅과 매우 다릅니다. 이는 제약 조건을 동적으로 만들어 처리할 수 있습니다. `accessPermissions`를 하드 코딩하는 대신 라우팅 요청에 지리적 컨텍스트(`context: 'london_city_center'` 등)가 포함될 수 있습니다. 그러면 엔진은 차량의 `fuelType` 또는 `emissionsProfile`을 ULEZ 요구 사항에 대해 확인하는 것과 같이 해당 컨텍스트에 고유한 규칙 세트를 적용합니다.
• 동적 데이터: 기본 프로필과 실시간 데이터를 결합하여 '수화된' 프로필을 만들 수 있습니다. 예를 들어 기본 `CAR_PROFILE`을 실시간 교통 데이터와 결합하여 특정 시간대의 특정 경로에 대한 동적 `speedProfile`을 만들 수 있습니다.

새로운 모빌리티 유형으로 모델 확장

회사가 배달 드론 서비스를 시작하기로 결정하면 어떻게 될까요? 이 아키텍처를 사용하면 프로세스가 구조화되고 안전합니다.

1. 인터페이스 정의: `IMobilityType`을 확장하고 `maxFlightAltitude`, `batteryLifeMinutes` 및 `payloadCapacityKg`와 같은 드론 관련 속성을 포함하는 새 `IDroneProfile` 인터페이스를 만듭니다. 판별자를 잊지 마십시오: `mobilityClass: 'DRONE';`
2. 유니온 업데이트: `IDroneProfile`을 `MobilityProfile` 유니온 유형에 추가합니다: `type MobilityProfile = ... | IDroneProfile;`
3. 컴파일러 오류 따르기: 이것이 마법의 단계입니다. 이제 TypeScript 컴파일러는 더 이상 완전하지 않은 모든 `switch` 문에서 오류를 생성합니다. `canTraverse`와 같은 모든 함수를 가리키고 'DRONE' 케이스에 대한 로직을 구현하도록 강요합니다. 이 체계적인 프로세스는 중요한 로직을 놓치지 않도록 보장하여 새로운 기능을 도입할 때 버그 위험을 크게 줄입니다.
4. 로직 구현: 라우팅 엔진에서 드론에 대한 로직을 추가합니다. 이는 지상 차량과 완전히 다릅니다. 도로망 속성 대신 비행 금지 구역, 기상 조건(풍속) 및 착륙장 가용성을 확인하는 것이 포함될 수 있습니다.

결론: 미래 모빌리티를 위한 기반 구축

운송 최적화는 현대 소프트웨어 엔지니어링에서 가장 복잡하고 영향력 있는 과제 중 하나입니다. 우리가 구축하는 시스템은 정확하고 안정적이어야 하며 빠르게 진화하는 모빌리티 옵션 환경에 적응할 수 있어야 합니다. TypeScript의 강력한 유형 지정, 특히 판별된 유니온과 같은 패턴을 수용함으로써 이러한 복잡성을 위한 견고한 기반을 구축할 수 있습니다.

개략적으로 설명한 모빌리티 유형 구현은 단순한 코드 구조 그 이상을 제공합니다. 오류를 방지하고 개발자 생산성을 향상시키며 플랫폼이 자신 있게 성장할 수 있도록 해주는 명확하고 유지 관리 가능하며 확장 가능한 문제 해결 방법을 제공합니다. 글로벌 물류 회사를 위한 라우팅 엔진, 주요 도시를 위한 다중 모드 여행 계획, 또는 자율 함대 관리 시스템을 구축하든, 잘 설계된 유형 시스템은 사치가 아니라 성공을 위한 필수 청사진입니다.