창고 자동화: 효율성 극대화를 위한 종합 가이드

창고 자동화란 무엇인가?

2016년 기준 창고 자동화 솔루션 출하량은 약 40,000대 수준이었으나, 2021년에는 연간 약 620,000대로 급증할 것으로 예측됩니다. 이처럼 급격한 도입 증가는 창고 자동화가 고객에게 긍정적인 결과를 제공하고 있음을 의미합니다.

이러한 흐름에 따라 귀사의 창고 자동화를 고려 중일 수 있습니다. 하지만 많은 기업가들과 마찬가지로 어디서부터 시작해야 할지 막막할 수 있습니다. 시설이 초대형이어야만 자격이 되는 걸까요? 적합한 창고 로봇을 어떻게 찾아야 할까요?

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완전 자동화 vs 부분 자동화

창고 자동화는 기술 솔루션을 사용하여 창고 운영을 수행하는 것을 말합니다. 완전 자동화 또는 부분 자동화를 선택할 수 있습니다.

완전 자동화 창고에서는 소수의 직원만 운영에 관여하고 창고 로봇이 거의 모든 작업을 수행합니다. 상하이 우시의 알리바바 창고가 대표적 예입니다.

반면 부분 자동화 시설에서는 로봇과 직원이 협업합니다. 각자 가장 효과적인 작업을 분담하여 양쪽 역량의 최대 이점을 얻습니다. 아마존 창고가 이 원칙으로 운영되는 대표적 사례입니다.

물리적 창고 자동화

지게차로 패키지를 이동하는 데는 시간과 상당한 인력이 필요합니다. 여기에 분류, 적재, 하역 등의 작업이 더해지면 인건비가 창고 비용의 약 65%를 차지하는 이유를 알 수 있습니다. 물리적 자동화는 자동화된 창고 로봇을 사용하여 이 문제를 해결합니다.

자동 창고 로봇은 최소한의 직원 개입으로 자율적으로 작동합니다. 유형별로 적합성이 다르며 주요 유형은 다음과 같습니다.

자동 저장 및 검색 시스템 (AS/RS)

AS/RS는 요청된 패키지를 보관 위치에서 꺼내 공용 구역으로 전달하는 컴퓨터화된 로봇 시스템입니다. 재고 단위를 지정된 구역에 보관하는 데도 사용됩니다.

다음과 같은 경우에 권장됩니다:

• 대량 재고를 보유한 대형 창고
• 보관 공간을 극대화해야 하는 창고
• 추가 공정 없이 보관 및 검색 작업만 필요한 재고 작업

무인 운반 차량 (AGV)

AGV는 창고 내 재고를 운반하는 무인 차량입니다. 바닥에 설치된 마그네틱 스트립을 따라 정해진 경로로만 이동합니다. 다만 센서와 창고 맵을 조합하여 경로를 찾는 모델도 있습니다.

재고 하중에 따라 자동 유도 카트(AGC)를 선택할 수도 있습니다. AGC는 AGV와 같은 원리로 작동하지만 더 작은 하중을 처리하도록 설계되었습니다.

AGC 또는 AGV가 이상적인 경우:

• 재품을 사람 위치로 이동시키는 작업 (Goods-to-person)
• 내비게이션 공간만 충분하면 모든 규모의 창고
• 저예산 자동화 계획

항공 드론 (Aerial Drones)

드론 기술이 확산되면서 로봇 제조업체들은 창고 자동화용으로 드론을 활용하는 방법을 찾았습니다. 모든 규모와 유형의 창고에 편리하게 적용 가능합니다.

창고 용도에 맞게 광학 내비게이션 시스템과 딥러닝 기술을 창고 관리 소프트웨어와 연동하여 개발되었습니다. 이를 통해 다음 작업이 가능합니다:

• RFID 기술을 활용한 공중 위치에서 재고 스캔
• 데이터를 창고 관리 시스템에 직접 업로드
• 시설 내 경량 패키지 위치 파악 및 수거

자율 이동 로봇 (AMR)

AMR은 내장 센서와 컴퓨터 시스템을 사용하여 창고를 탐색하는 소형 로봇입니다. AGV와 달리 유연한 경로 추적이 가능하며 경로 방해 시 우회할 수 있습니다. 또한 시설 적용 전 인프라 조정이 필요하지 않습니다. 다음과 같은 용도로 적용 가능합니다:

• 패키지 운송
• RFID 기술을 활용한 재고 스캔
• 픽 앤 플레이스 로봇 암 장착 시 패키지 위치 파악, 분류, 수거

관절형 로봇 암 (Articulated Robotic Arm)

관절형 로봇 암은 사람의 팔처럼 신축이 가능한 유연한 관절을 가지며, 보통 견고한 베이스에 고정되어 안정성을 확보합니다. 모든 유형의 창고에 적합하며 다양한 기능에 활용됩니다:

• 랙에 패키지 픽 앤 플레이스
• 팔레타이징 (Palletizing)
• 재고 적재 및 하역
• 센서 장착 시 패키지 분류

이러한 로봇은 모든 유형의 창고에 권장됩니다. 이상적인 관절형 로봇 암은 다음 요소에 따라 결정됩니다:

• 처리할 페이로드 (하중)
• 보관 랙 높이 대비 로봇 암 도달 거리
• 희망하는 유연성 또는 동작 범위: 6축 로봇 암이 4축 로봇 암보다 더 유연함

디지털 자동화

디지털 창고 자동화는 창고 관리 시스템(WMS)을 사용하여 재고 관리 작업(재고 조사 등)을 수행하는 것을 말합니다. WMS 소프트웨어는 독립적으로 작동하지 않고 더 큰 운영 시스템의 일부로 기능합니다. 창고 로봇은 주로 이러한 소프트웨어와 연동되어 제어됩니다.

WMS 소프트웨어의 목표는 재고 관리에 더 많은 통제와 질서를 부여하는 것입니다. 다음 기능에서 효과적입니다:

• 출하 추적
• 유통기한 모니터링
• 재주문 위한 재고 수준 모니터링

운영 범위에 따라 다양한 유형의 창고 관리 시스템이 있습니다:

스탠드얼론 WMS (Standalone WMS)

모든 창고에 적용 가능한 기본 수준 소프트웨어로, 다른 유형보다 훨씬 저렴합니다. 창고 기능에만 집중하며 공급망 다른 부분은 다루지 않습니다. 입고, 포장, 출하, 보관, 유통기한 추적, 바코드 스캔, 기본적인 창고 내 운송 도구 등을 포함합니다.

공급망 WMS (Supply Chain WMS)

더 광범위한 운영 범위를 다룹니다. 내부 창고 관리 외에 외부 프로세스 관리도 지원합니다. 벤더 관련 프로세스, 제품 주기, 유통 프로세스, 위험 관리 등을 포함합니다. 공급망의 더 큰 부분을 통제할 수 있습니다.

전사적 자원 관리 (ERP)

흔히 ERP라고 불리며, 창고 관리 시스템의 올인원 옵션입니다. 인사 관리부터 로봇 시스템 통합까지 창고 운영의 거의 모든 영역을 포괄합니다.

창고 소프트웨어 선택 시 고려 요소

비즈니스 니즈가 창고 소프트웨어 선택의 중심이 됩니다. 예를 들어 물류 회사는 제품 제조업체와 약간 다른 니즈를 가질 수 있습니다. 대형 창고는 소형 창고보다 더 견고한 시스템이 필요할 수 있습니다.

또한 선택한 로봇 창고 자동화 방식과 WMS 호환성을 확인하는 것이 좋습니다. 내부 운송 도구를 지원하는 소프트웨어를 목표로 하세요. 구매 결정에 영향을 줄 수 있는 기타 요소:

• 예산 - 종합 WMS 유형은 더 많은 가치를 제공하지만 비용도 높습니다. 잠재적 ROI도 평가해야 합니다.
• 사용 편의성 - 관련 모든 직원이 쉽게 사용할 수 있어야 합니다.
• 유연성 - 창고 물량이 크게 늘어나거나 줄어드는 경우에도 적응할 수 있어야 합니다.
• 보안 - 실시간 재고 추적 및 기타 보안 조치는 공급망 무결성 유지에 필수적입니다.

창고 로봇 자동화가 중요한 이유

창고 로봇 도입에는 비용이 듭니다. 인력 재편이나 로봇 수용을 위한 구조 변경 등 다른 변화도 필요할 수 있습니다. 이러한 큰 변화는 부담스럽게 느껴져 로봇 자동화 투자를 주저하게 만들 수 있습니다.

모든 신중한 비즈니스 결정과 마찬가지로 옵션을 저울질해야 합니다. 로봇 자동화로 무엇을 얻을 수 있을까요? 금전적, 비금전적 투자 비용을 감수할 가치가 있을까요?

아래는 로봇 창고 자동화 투자로 얻을 수 있는 이점에 대한 비용-편익 분석입니다.

비용 (Cost)

평균적으로 창고 직원은 주당 최소 40시간 근무하며 약 $15~20를 법니다. 연간으로 환산하면 직원 1인당 약 $40,000입니다. 관리 및 지원 역할을 포함해 모든 근로자로 확대하면 훨씬 큰 금액이 됩니다.

반면 창고 로봇에 투자하면 인건비가 전혀 들지 않습니다. 한 번 구매로 수년간 서비스를 누릴 수 있습니다. 인건비 절감만으로도 창고 수익성을 크게 높일 수 있습니다.

운영 규모 확대 (Larger Scale of Operation)

창고 용량은 조직 구조에 의해 제한될 수 있습니다. 직원이 사다리나 레버를 사용해 수동으로 재고를 꺼내야 한다면 보관 랙 높이에 한계가 있습니다. 이런 상황에서는 최적 용량으로 운영되지 않을 가능성이 높습니다.

AS/RS나 장거리 로봇 암 같은 로봇 자동화는 이러한 제약을 극복합니다. 재고를 훨씬 높게 적재하고 그만큼 쉽게 꺼낼 수 있습니다. 창고 시설을 확장하지 않고도 기존 공간을 극대화하면서 더 많은 재고 처리로 수익을 늘릴 수 있습니다.

속도 (Speed)

직원이 제품 위치를 파악하고 걸어가거나 지게차를 운전해 가져오는 데 걸리는 시간을 고려해 보세요. 이제 로봇 시스템에서는 직원이 자리를 떠나지 않아도 됩니다. WMS나 와이파이로 로봇과 통신하면 필요한 것을 가져옵니다.

후자가 훨씬 빠른 시스템으로, 근무 교대 중 직원이 더 많은 작업을 수행할 수 있습니다. 초과 근무 필요성이 거의 없어져 직원과 시설 모두에 이롭습니다.

서비스 제공 향상 (Improved Service Delivery)

주문 처리에서 속도는 왕입니다. 짧은 처리 시간은 모든 비즈니스의 주요 경쟁력입니다. 고객은 빠른 주문 처리에 만족하며 경쟁사 대비 우위를 점할 수 있습니다.

로봇 창고 자동화는 운영 오류도 크게 줄여줍니다. 로봇은 피로로 실수하지 않고 정확한 컴퓨터 시스템으로 작동합니다. 결과적으로 재고 처리 및 출고 프로세스가 전례 없는 효율성으로 운영될 것입니다.

재고 관리 개선 (Improved Inventory Management)

매일 재고 수준을 쉽게 확인하고 각 재고 단위를 추적할 수 있다는 것은 매우 편리합니다. 창고 운영을 훨씬 수월하게 만들 뿐 아니라 다른 이점도 있습니다.

제약 분야 등 일부 산업은 엄격한 책임 규정을 따릅니다. 재고가 귀사 관리 하에 있는 전체 기간 동안 각 단위를 추적하고 추적할 수 있어야 합니다. 적합한 창고 로봇과 좋은 WMS가 이 과제 해결을 돕습니다. RFID 기술을 활용한 빠른 로봇 스캔으로 필요할 때마다 실시간 재고 업데이트가 가능합니다.

절도도 과거의 일이 될 수 있습니다. 직원에게 WMS 접근 비밀번호를 부여하면 누가 언제 어떤 재고를 처리했는지 기록이 남습니다. 또한 RFID 칩은 완벽하게 추적 가능합니다.

창고에 로봇 시스템을 도입할 최적의 시기

창고에 로봇 시스템을 도입할 시기는 타이밍과 목적의 문제입니다. 적절한 시기에 도입하면 더 나은 성과를 얻고 자동화 시스템으로의 전환도 수월해집니다. 목적 측면에서는 해결하려는 과제를 이해하면 시설에 적합한 로봇 시스템 선택에 도움이 됩니다.

로봇 창고 시스템 도입에 이상적인 몇 가지 시나리오를 살펴보겠습니다.

규모 확장 (Scaling Up)

창고 비즈니스가 확장됨에 따라 현재 운영 시스템을 초과할 수 있습니다. 주요 지표:

• 비즈니스 수요 충족을 위해 끊임없이 직원 추가 채용 필요
• 주문 적체 발생
• 보관 공간 부족

자발적 사업 확장 의도일 수도 있습니다. 어느 쪽이든 규모 확대는 더 큰 운영 압력을 감당할 수 있는 운영 시스템을 요구합니다.

여기에 로봇 자동화의 중요성이 있습니다. 직원 추가 채용 없이 확장할 수 있고 현재 공간을 더 효율적으로 활용할 수 있습니다. 저비용 운영으로 더 많은 수익을 창출하며 이익을 극대화할 수 있습니다.

인력 문제 (Staffing Challenges)

창고 업무는 장시간 근무와 고강도 작업이 수반되어 이직률이 높습니다. 잦은 채용과 교육으로 운영이 느려지고 비용도 발생합니다. 성수기와 비수기 주기에 따라 인력 조정이 필요한 경우도 마찬가지입니다.

로봇은 고장 나지 않는 한 영원한 직원입니다. 고장 나도 수리 가능합니다. 성수기/비수기 상관없이 추가 비용 없이 필요할 때 배치할 수 있습니다. 직원으로는 달성하기 어려운 인력 유연성을 제공합니다.

최근에는 코로나19라는 또 다른 변수가 생겼습니다. 창고는 밀폐 공간이고 작업 특성상 권장 방역 수칙 시행이 어렵습니다. 직원들도 직장에서 감염 노출을 우려합니다.

일부 기업은 소수 직원과 로봇이 협업하는 방식으로 성공을 거두었습니다. 운영 타협 없이 적절한 사회적 거리두기가 가능합니다. 대부분 비즈니스 활동이 침체된 지금이 로봇 시스템 전환의 적기일 수 있습니다. 정상화가 돌아와 세계 경제가 회복되면 투자를 회수할 수 있습니다.

비효율성 (Inefficiencies)

창고 운영에서 오류가 빈번하면 대부분의 시설은 직원 추가 채용으로 대응합니다. 더 많은 감독으로 오류를 줄이고 효율을 높이겠다는 생각입니다. 불행히도 이 해결책이 항상 효과적인 것은 아닙니다. 오히려 작업자 체인에 사람이 많을수록 오류 확률이 높아지기도 합니다.

로봇은 정밀한 작업을 위해 설계되었습니다. 인력 확충 대신 로봇 시스템에 투자하는 것이 낫습니다. 결과가 보장되고 장기적 해결책이 됩니다.

브랜딩 (Branding)

세상은 디지털화되었습니다. 효율적인 하이테크 창고 운영 시스템은 브랜드 이미지를 제고합니다. 고객은 제품이나 배송물이 안전하게 관리될 것이라는 확신이 드는 창고에 끌립니다. 암시장 확산으로 공급망 무결성이 감시받는 지금 더욱 그렇습니다.

창고 로봇 시스템 도입 방법

로봇 산업은 최근 몇 년간 급성장했습니다. 창고 자동화를 위해 상당한 양의 옵션을 검토해야 합니다. 구매 과정을 더 잘 탐색하는 데 도움이 될 몇 가지 지침을 소개합니다.

니즈 평가 (Assess Your Needs)

창고에서 어떤 문제를 해결하고 싶고 어떤 유형의 로봇이 최적인가? 이 질문에 대한 답이 창고 로봇 기업 목록을 좁히는 데 도움이 됩니다.

예를 들어 입고 및 적치 공정 자동화가 필요하다면 팔레타이징 로봇 암이나 픽 앤 플레이스 대안을 고려하세요. 검색 초점도 로봇 암 제조업체로 맞춰집니다.

엔드 이펙터 제공 여부나 독특한 요구사항에 대한 맞춤 솔루션 제공 가능성 등 다른 니즈도 고려하세요. 애프터 서비스에 성실한지도 중요합니다. 시스템 적응 과정에서 문제 해결 가이드가 필요할 수 있습니다. 가격과 공급 범위도 당연히 결정에 영향을 줍니다.

어디서 찾을 것인가? (Where Should You Look?)

필요한 것이 무엇인지 알고 예산을 마련했다면 남은 건 공급업체 찾기입니다. 다음 경로를 탐색해 보세요:

온라인 검색 (Online Search)

언뜻 보면 온라인 검색이 창고 로봇 공급업체 발굴에 매우 파격적인 방법처럼 보일 수 있습니다. 하지만 실제로는 시작하기에 가장 좋은 곳일 수 있습니다. 대부분 로봇 제조업체 웹사이트에 상세 제품 정보가 있고, 다른 고객 리뷰도 읽어볼 수 있습니다. 버튼 하나로 원하는 만큼 많은 옵션을 편리하게 비교할 수 있습니다.

또한 온라인 검색은 물리적으로 방문 가능한 제조업체로만 제한되지 않습니다. 전 세계 로봇 공급업체와 소통할 수 있습니다. 가격이 훨씬 낮거나 지역 업체보다 더 진보된 기술을 보유할 수도 있습니다.

실행 가능한 옵션 목록이 생기면 온라인으로 구매 희망 품목에 대한 견적도 요청할 수 있습니다. 추가 협업 여부 결정에 도움이 됩니다.

전시회 (Trade Fairs)

투자 대상을 직접 보고 이해하고 싶다면 전시회가 좋은 선택입니다. 로봇 이해관계자들이 대거 참석하여 창고 로봇 등 최신 발명품을 전시합니다. 브랜드 비교뿐만 아니라 담당자와 직접 소통할 기회도 얻습니다.

일부 전시회는 세미나도 개최하여 큰 도움이 됩니다. 최신 트렌드 논의와 제품 상세 분석이 심도 있게 이루어집니다. 배울 점이 많아 구매 결정에 큰 도움이 됩니다.

설치 및 창고 로봇 적응

설치 과정과 시설이 겪을 혼란 수준은 선택한 로봇에 따라 다릅니다. 자동 저장 및 검색 시스템처럼 복잡한 절차가 필요한 반면, 로봇 암 도입은 간단한 해결책입니다. 목표는 프로세스를 이해하여 서비스 중단 일정을 잡는 것입니다.

기타 주요 직면 과제:

• 안전 - 설치 중에는 해당 창고 구역 운영을 중단하는 것이 좋습니다. 주변 재고도 이동시켜 손상 및 손실 가능성 방지. 무엇보다 설치 과정과 전환 기간 동안 로봇 전문가 참여 필수.
• 직원 교육 - 창고 로봇 개념은 일반적으로 비슷하지만 각 창고 적용은 고유합니다. 창고 자동화 프로젝트 성공은 직원 교육에 크게 의존합니다. 필요한 만큼 많은 교육 세션과 교육 자료 제공에 힘쓰세요.
• 직원 안전 - 교육과 로봇 안전 기능이 있어도 사고는 발생할 수 있습니다. 창고 로봇 공급업체와 협의하여 로봇과 협업하는 직원의 안전을 최상으로 개선하는 방안 모색. 아마존의 경우 직원에게 추가 센서가 부착된 특수 재킷 착용하게 하여 로봇에 작업자 존재 알림.
• 직원 재배치 - 일부 직원 업무가 로봇 시스템으로 대체되어 재배치 필요. 인력 감축은 전반적 사기 저하 초래하므로 가능한 많은 직원 유지 권장. 출하 업무나 공급망 하위 직무 등 시설 내 다른 업무 맡길 수 있습니다.

결론

비즈니스 역사에서 자동화는 항상 새로운 여명을 열었습니다. 과거 방식으로는 도달할 수 없던 새로운 개척지를 열었습니다. 자동화 너머에는 멋진 창고 가능성의 완전히 새로운 세계가 기다리고 있습니다. 이제 창고 로봇 제조업체를 찾아 시작해 볼 때이지 않을까요?