Small but powerful start, 물류로봇으로 시작하는 물류자동화

 

 

로봇, 물류자동화 트렌드 변화

지금까지 물류자동화는 대규모 자동창고(Automated Storage and Retrieval System, AS/RS)를 중심으로 대형 물류센터에서 주로 이뤄졌습니다. 이에, 자동창고를 높게 쌓아올려 밀집도를 높이고 투자 대비 수익률(Return on Investment, ROI)을 극대화하는 것이 중요했습니다. 두산로지스틱스솔루션(이하 DLS)도 이러한 수요에 맞춘 하드웨어 및 소프트웨어 역량을 갖췄으며, 지난해 말 아시아에서 가장 높은 26m 높이의 셔틀 AS/RS를 공급하기도 했습니다.

하지만 한국에서 가장 일반적인 물류센터 및 창고의 높이가 10m 남짓할 정도로 크지 않고, 임대로 활용하는 경우가 많다보니, 물류자동화 도입이 현실적으로 어려운 화주들이 많았습니다.

이러한 상황에서 최근 로봇 기술의 발전은 물류자동화를 더욱 쉽고 간편하게 도입할 수 있는 계기가 됐습니다. 전용 랙 등 갖가지 제반 인프라 구축이 필수였던 기존의 고정식 설비와 달리 간편한 이동식 설비를 활용해 구축 기간과 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 물류센터 및 창고의 레이아웃을 유지한 채 일부만 자동화하는 것이 가능해졌습니다. 사업이 성장하거나 물동량이 증가하는 경우 물류로봇을 추가로 공급해 적시의 수요 대응이 가능하고, 레이아웃이나 운영 방식을 유지함으로써 생산성을 극대화할 수 있습니다.

더 이상 물류자동화는 ROI 극대화를 위한 선택지가 아닙니다. 당일배송, 새벽배송부터 주문 즉시 배송이 시작되는 퀵커머스까지, 물류는 고객 경험의 영역으로 확장되고 있기 때문에 물류자동화를 통한 빠른 배송 실현은 필수요소로 자리매김했습니다.

물류센터를 비롯한 현장에서의 인력부족 문제도 물류자동화 도입이 필요한 이유입니다. 물류로봇을 활용하면 유휴시간 없이 운영이 가능하고, 사람과 달리 결과물을 표준화할 수 있습니다. 또한 복잡하고 힘든 작업을 로봇이 대신하기 때문에 사람은 부가가치가 높은 일에 집중할 수 있는 한편, 현장에서의 위험요소도 줄어들게 됩니다.

 

최적 물류로봇을 선정하는 방법

일단 물류로봇을 도입하기로 결정했다면, 현장의 상황에 최적화된 로봇 종류를 선택하는 것이 중요합니다. 가장 대중적인 물류로봇은 선반 랙을 통째로 들고 이송하는 저상형 로봇과 분류로봇(Sorting robot)일 것 같은데요, DLS에서는 이 두 가지 유형을 포함해 총 8가지 유형으로 물류로봇을 구분하고 있습니다. 각 유형 별로 다양한 로봇 브랜드가 있기 때문에 실질적인 로봇 제품의 종류는 더 많습니다.

물류로봇을 현장에 적용하는 방법 또한 다양합니다. 물류로봇은 입하부터 출하까지 창고 내 모든 물류 작업과, 생산라인의 여러 영역에 응용되어 적용될 수 있는 만큼 도입 전략을 세우는 것이 중요합니다.

DLS는 로봇의 유형별, 브랜드별 특징을 이해하고, 고객사 물류 현황 분석과 현장 환경 검토를 통한 최적 로봇 운영 방안을 도출합니다. 또한 입하부터 출하까지 전체 물류 프로세스에 적용할 수 있는 다양한 로봇 제조사와 파트너십을 통해 특정 제조사 모델에 종속되지 않는 최적 솔루션을 제안합니다.

 

반출, 피킹, 분류하느라 하루가 다 간다면

물류로봇은 전체 물류 프로세스에 적용 가능하지만, 처음 자동화 기술 도입을 시도할 때 큰 효과를 볼 수 있는 영역은 반출, 피킹, 분류입니다. 자동화 기술이 전혀 도입되지 않은 창고에서 입하부터 출하까지 전체 물류 프로세스 중 반출, 피킹, 분류에 소요되는 작업시간은 약 48%를 차지합니다. 절반에 가까운 비중이기 때문에 자동화 기술 도입을 시도했을 때 큰 효과를 체감할 수 있습니다.

반출, 피킹, 분류에 적용되는 물류로봇에는 대표적으로 4가지 유형이 있습니다. 그러나 소개드릴 유형 외의 다른 로봇을 해당 작업에 적용하는 것도 가능하며, 아래 4가지 유형의 로봇 또한 반출, 피킹, 분류 작업 외 다양한 영역에 적용할 수 있습니다.

 

▲물류 프로세스 별 소요 작업시간

 

1) 자동으로 상품을 반출하는 저상형 물류로봇 2) 고단 적재용 물류로봇

     ▲(왼쪽) 저상형 물류로봇, (오른쪽) 고단 적재용 물류로봇

 

반출 작업을 자동으로 수행하는 대표적인 물류로봇은 저상형 물류로봇과 고단 적재용 물류로봇입니다.
저상형 물류로봇은 선반 랙 자체를 들어올려 피킹 작업을 하는 사람에게 가져다주고, 피킹 작업이 끝난 랙은 다시 원 위치로 되돌려 놓습니다. 랙 외에도 팔레트나 고중량 운송품을 들어올려 이송할 때 사용할 수 있고, 활용 방안이 가장 다양한 물류로봇입니다.

고단 적재용 물류로봇은 위로 높게 뻗어 올라가는 리프트가 탑재되어 있습니다. 상품이나 부품, 자재를 보관하기 위해 고단으로 설치된 랙에서 택배박스(Carton box) 크기의 물건을 반출하고 적재합니다. 사람의 손이 닿지 않는 10m 이상의 높은 랙을 활용할 수 있어 많은 양을 저장할 수 있고, 랙에서 꺼낸 박스를 자동으로 작업자 앞으로 가져다주기 때문에 작업자가 이동할 필요 없는 것도 장점입니다.

 

3) 사람과 협업하는 선반형 물류로봇

 

▲선반형 물류로봇

 

피킹 작업에 가장 간단하게 적용할 수 있는 솔루션은 선반형 물류로봇입니다. 선반형 물류로봇은 작업자와 협업하여 피킹 작업을 수행합니다. 로봇이 오더를 수신하여 피킹해야 할 상품의 위치로 자동으로 이동하고, 모니터에 작업자가 피킹해야 할 상품의 이름과 개수를 띄워줍니다. 작업자는 로봇의 안내에 따라 상품을 피킹하고, 피킹 완료 버튼을 누르면 로봇이 다음 피킹 위치로 이동합니다. 선반형 물류로봇을 활용하면 무거운 상품도 한꺼번에 많은 양을 피킹할 수 있기 때문에 작업자의 이동 동선이 줄어들어 생산성이 향상되고, 전산에 의한 작업지시로 오피킹 가능성이 낮아집니다. 또한 기존 물류센터의 레이아웃과 물류 운영 방식을 유지할 수 있기 때문에 변화관리가 쉽습니다.

피킹뿐만 아니라 사람과 협업이 필요한 작업에 다양하게 어울리며, 공정 라인 간 이송이나, 조립라인에서 부품이나 공구를 들고 사람을 따라다니는 역할을 하기도 합니다.

 

4) 공간 효율이 좋은 분류로봇

 

▲분류로봇

 

마지막으로 분류로봇은 기존의 분류기(Sorter)를 대체하는 로봇입니다. 컨베이어식 분류기 대비 레이아웃을 자유롭게 구성할 수 있는 것이 강점이며, 물량 증가 시 로봇 대수를 추가하는 것도 용이합니다. 또한 로봇이 움직이는 플랫폼을 다단으로 구성할 수 있어 수직 공간 활용도가 높고, 컨베이어식 분류기 대비 같은 면적에서 더 많은 양을 분류할 수 있습니다.

DLS에서는 지난해 수작업으로 분류 작업을 처리하던 물류센터에 50대의 분류로봇을 도입하는 프로젝트를 수행하였는데요, 기존 대비 분류량이 약 200% 증가하는 효과를 얻었습니다. 설계 단계부터 시뮬레이션을 적용하여 로봇 운영 시나리오를 도출하였고, 로봇의 이동 경로와 작업자의 작업 편의성을 고려하여 주문별 분류 슈트(Chutes)의 위치를 전략적으로 할당함으로써 로봇 운영을 최적화시킨 결과입니다.

 

로봇 스스로는 못 하는 것…최적화 설계의 중요성

물류자동화를 도입하는 데에 가장 중요한 것은 전체 물류 프로세스를 아우르는 최적화가 이루어져야 한다는 것입니다. 특정 작업 라인의 개선방안을 수립하고 도입할 로봇을 선정하는 것도 중요하지만, 로봇은 기본적으로 자기가 해야하는 일밖에 모릅니다. 때문에 설계 단계부터 단일 로봇 관점이 아닌 전체 물동량 관점에서의 최적화가 필요합니다. DLS는 자칫 복잡하고 어려울 수 있는 설계부터 안정화, 사후관리까지의 전 과정을 통합 솔루션으로 제공합니다.

일부 물류로봇이 작업을 빠르게 처리한다고 해서, 전체 물류센터 혹은 공장의 효율성이 향상될 수 있을까요? 예를 들어 재고 랙에서 빠르게 많은 양의 상품을 반출한다고 하더라도, 그 뒤에 이어지는 분류작업의 속도가 느리다면 분류 라인 앞에 꺼내온 상품이 쌓여갈 뿐입니다. 반대로 재고 반출 속도가 너무 느리다면 분류 라인이 작업을 끝내고 다음 상품이 올 때까지 기다리게 되는 유휴시간이 발생합니다. 이처럼 목표했던 퍼포먼스를 달성하고, 실제로 운영 효율과 생산성이 개선되는 효과를 얻기 위해서는 전체 물동량 관점에서의 최적화가 중요합니다. DLS에서는 물류 운영 데이터 분석을 통해 향후 경영계획에 따른 물동량 전망치, 공정간 이동량을 도출하고, 물류로봇의 효율적 운영을 위한 적정 위치 등을 고려하여 설계를 진행합니다.

또한 설계를 통해 도출한 최적 퍼포먼스를 실현하기 위해서는 SW의 역할이 중요합니다. DLS는 국내 최다 물류자동화 SW 개발 레퍼런스를 보유하고 있어 전 산업 분야의 물류 운영 전략을 기반으로하는 최적화 알고리즘을 보유하고 있습니다.

최적 설계안이 도출된 이후에는 물류로봇을 안정적으로 현장에 설치하기 위한 과정이 남아 있습니다. 이는 로봇 시스템과 도입 기업의 시스템, 그리고 현장 인프라를 하나로 통합하기 위한 복잡한 과정이 될 수 있습니다. DLS는 물류자동화 분야의 다양한 경험을 갖춘 엔지니어로 구성된 전문 PM팀을 통해 전반적인 프로젝트 관리를 수행하며, 하자 검수부터 통합 테스트까지 현장 안정화 과정을 책임집니다. 그리고 정기·비정기 점검, 고장 이력 관리 등을 통해 안정적인 사후관리를 지원합니다

지금까지 물류로봇으로 시도할 수 있는 다양한 자동화 방법과, 로봇을 더 똑똑하게 운영하기 위한 자동화 기술을 소개해드렸습니다. 위에서 다룬 내용 외에도 도입 기업의 특성에 따라 적용할 수 있는 물류로봇과 자동화 기술은 다양하게 있을 수 있고, 결국은 각 비즈니스 환경에 최적화된 맞춤형 솔루션이 필요합니다. 당사를 잘 이해하고 신뢰할 수 있는 파트너와 협업이 물류로봇 도입의 핵심 성공요인이 될 수 있습니다.

 

 

글 | 두산로지스틱스솔루션 전략/OE팀 이세미