제브라 테크놀로지스, Fetch Robotics 인수로 자동화 포트폴리오 확장

자율 이동 로봇은 자동화된 자재 핸들링 그 이상

워크플로 디지털화 및 자동화 도구를 제조하는 제브라 테크놀로지스(Zebra Technologies)는 바코드 스캐너와 핸드헬드 모바일 컴퓨터로 이미 여러 산업의 최전선 작업자들을 증강해 왔습니다. Fetch Robotics 인수를 통해 자율 이동 로봇(AMR)을 제품군에 추가하는 것은 좋은 다음 단계로 보였습니다.

인수가 2021년 완료되면서 제브라(일리노이주 링컨셔)는 '두 마리 토끼'를 잡았습니다. 힘과 두뇌 모두를 얻은 것입니다.

스펙트럼의 한쪽 끝에서는 트럭 하역, 자재를 창고로 이동해 선반에 적재, 부품을 제조 라인으로 운반, 해당 라인의 가상 일부가 되기, 심지어 쓰레기 배출까지 무거운 작업을 수행하는 기술을 제공합니다. 프로그래밍 후 Fetch 및 제조에 사용되는 기타 AMR은 스스로 행동해 이러한 작업을 수행할 수 있습니다.

AMR의 자율성은 자율주행차와 비교되지만, 이 로봇들은 이미 인간 주변에서 안전하게 작동할 수 있는 안전 표준을 갖추고 있습니다.

스펙트럼의 다른 쪽 끝에서는 AMR이 물류 관리에 인공지능을 적용할 수 있는 정교한 소프트웨어 '두뇌'를 가질 수 있습니다. 애플리케이션은 수행해야 할 작업을 분석하고 개별 작업을 수행할 수 있는 자산과 짝지을 수 있습니다.

"그게 바로 우리의 전체 초점, 오케스트레이션입니다."라고 Vecna Robotics(매사추세츠주 월섬)의 창업자이자 CIO인 다니엘 테오발드(Daniel Theobald)는 말했습니다. "체스의 그랜드마스터가 되는 것과 같습니다."

트럭이 늦게 오고, 사람들이 출근하지 않고, 장비가 고장 나는 등 동적이고 예측 불가능한 시설에서 어떻게 최고의 처리량을 얻습니까? 테오발드는 Vecna의 Pivotal 오케스트레이션 소프트웨어만 사용해 실시간으로 최적의 할당을 파악하도록 도움으로써 추가 리소스 없이 출하 시설의 처리량을 두 배로 늘렸다고 말했습니다.

"믿기 힘들겠지만 그렇게 잘 작동하는 이유는 시설의 처리량이 결국 단일 병목 현상으로 인해 특정 시점에 제한되기 때문입니다."라고 테오발드는 말했습니다. "그리고 인간은 실시간으로 그 병목이 어디인지 파악하는 데 능숙하지 않습니다. 그게 AI가 잘하는 일입니다. 시스템 전체를 보고 수천 개의 변수를 고려합니다."

왜 이 모든 것이 중요할까요? 간단히 말해, AMR은 기계와 인간이 각자 가장 잘하는 일을 하게 합니다.

기계는 일을 완수하는 데 필요한 근력을 제공하는 데 능숙합니다. 인간은 신체 능력이 넘어서는 물리적 작업을 하려 할 때 몸이 상합니다. 기계로는 엔지니어링을 적용해 더 무거운 하중을 수용할 수 있습니다. 배터리가 다 되면 충전할 수 있습니다. 고장 나면 부품을 고치거나 새 것을 설치하면 됩니다.

계획을 위한 증강 지능

불행히도 인간은 공장 성과에 영향을 미치는 모든 요소를 고려하는 데도 능숙하지 않습니다. 하지만 회사 서버나 클라우드에서 실행되는 AI 소프트웨어가 바로 그걸 잘합니다.

Fetch Robotics의 클라우드 기반 로봇 소프트웨어 FetchCore는 로봇이나 인간 작업자만 최적화하는 게 아니라, 둘을 집합적으로 고도로 생산적이고 효율적인 방식으로 최적화할 수 있다고 제브라 테크놀로지스/Fetch Robotics의 로봇 자동화 부사장 겸 총괄 매니저 짐 로튼(Jim Lawton)은 말했습니다.

"제브라에서 우리가 할 수 있는 건 AMR과 사람을 모두 최적화하는 것입니다."라고 로튼은 말했습니다. "특정 작업을 해야 한다면, 사람과 로봇이 같은 시간, 같은 장소에 나타나 각자 할 일을 하게 조정할 수 있습니다. 그러면 사람은 다음 작업으로 안내되고, 로봇은 다음 작업으로 안내되며, 훨씬 더 최적화된 방식으로 지속적으로 운영됩니다."

이 효율성과 최적화는 2021년 팬데믹 중 시작된 대퇴사(Great Resignation) 이전에도 만성적 노동력 부족이 존재했던 제조업에서 매우 중요합니다. 효율적인 운영은 자동화가 말 그대로 무거운 짐을 들어주는 세상에서 작업자의 참여와 관련성을 유지하는 데 필요한 업스킬링 시간을 확보해 줄 수도 있습니다.

AMR이 조립 라인의 일부가 될 수 있을까?

캘리포니아주 산호세 기반의 240억 달러 글로벌 계약 제조업체 Flex Ltd.는 약 10년 전 AMR을 사용하기 시작했으며, 이제 100개 이상의 위치에 300개 이상의 자율 자재 핸들러를 보유하고 있습니다. 그들의 로봇은 운영, 공장, 창고, 물류, 서비스 데포, 수리, 자재 보관 환경에서 사용됩니다.

"AMR의 주요 요소는 안전과 인체공학을 돕고, 모든 것이 연결된 인더스트리 4.0에서 우리 운영을 지원한다는 것입니다."라고 첨단 제조 엔지니어링 부사장 무라드 쿠르와(Murad Kurwa)는 말했습니다.

AMR 사용을 통해 Flex는 약 20,000 작업자 시간의 생산성 향상을 실현했다고 회사 제공 수치에 따르면 밝혔습니다.

"자동화된 이동 로봇은 Flex에 단순한 필수품을 넘어섭니다."라고 쿠르와는 말했습니다. "우리는 원자재, 재공품, 완제품을 적재 스테이션으로 운반해 출하하고, 제품을 변환하는 더 숙련된 작업에 인적 역량을 집중하고 고객 기대를 충족하는 등 다양한 임무에 AMR을 사용합니다."

Flex는 AMR의 더 광범위한 미래 역할을 보고 있습니다. 문자 그대로도, 비유적으로도.

회사는 AMR용 5G 연결을 검토하기 시작했고, 일부 개념 증명 작업과 파일럿을 수행했습니다.

"현재 Wi-Fi/LTE 대체재인 5G는 전용 네트워크로 더 넓은 신호 스펙트럼을 제공해 AMR 같은 수신기가 신호 감쇠나 지연 없이 더 긴 거리에서 지속적으로 작동할 수 있게 합니다. 이는 AMR이 멈추는 원인이 될 수 있습니다."라고 쿠르와는 말했습니다.

Flex에서 AMR의 한 가지 가능성은 조립 라인의 가상 일부가 되는 것으로, 생산 현장을 더 유연하게 만들고 다른 프로젝트로 전환할 수 있게 합니다. 회사는 또한 이동할 수 없는 기념물(예: 용광로)이 있는 이동 라인의 단계 간 컨베이스를 AMR로 연결하는 것도 탐구 중입니다.

"선형 흐름 대신 AMR이 부품을 집어 기념물 주변을 돌아 다음 단계로 컨베이스를 통해 연결할 수 있습니다. AMR 위에 컨베이스를 사용해 말입니다."라고 쿠르와는 말했습니다.

가장 큰 실수는 AMR의 역량을 완전히 활용하지 않는 것이라고 테오발드는 말했습니다.

"여기서 마법의 일부는 이 기술로 가장 잘 해결되는 초기 작업이 무엇인가입니다. 왜냐하면 우리는 여전히 도입 곡선 초기에 있기 때문입니다."라고 그는 말했습니다. "올바른 첫 작업을 선택하는 것이 엄청난 차이를 만들 수 있습니다."

예를 들어, 인간 작업자가 운전하던 지게차를 무인 지게차로 교체하고 평소처럼 비즈니스를 계속하는 공장 주인을 생각해 보세요. 그들은 무인 장비가 인간 작업자의 한계를 넘어서는 완전히 다른 속성 세트—쉬지 않고, 피곤하지 않고, 전체 교대 근무 가능, 일정이 AI로 조정 및 계획됨—를 가진다는 사실을 무시합니다.

"일반적으로 그건 올바른 접근이 아닙니다."라고 테오발드는 말했습니다. "종종 워크플로를 재고하는 것이 이득이 됩니다."

변동성이 AMR에 빛을 줄 기회

인간 작업자가 AMR을 갖게 되면, 배포가 쉬워지길 원합니다.

"사람들은 자신의 프로세스를 정말 잘 이해합니다."라고 로튼은 말했습니다. "로봇공학을 반드시 이해할 필요는 없습니다. 그래서 우리는 사람들이 자신의 공간, 워크플로를 매우 간단히 정의할 수 있는 기술을 개발했습니다."

역사적으로 로봇 프로그래밍에 300시간이 걸렸지만, Fetch Robotics의 AMR은 하루 만에 가동할 수 있다고 그는 말했습니다. AMR 프로그래밍은 일반적으로 공장 주변을 운전하는 것을 의미합니다. Fetch Robotics에서는 사용자가 드래그 앤 드롭 방식으로 FetchCore 소프트웨어를 설정합니다.

"시설에서 정말 빠르게 가동시킬 수 있어야 하고, 일반적인 환경에서 볼 수 있는 정상적인 변동성을 수용할 수 있어야 합니다."라고 그는 말했습니다. "거기가 AMR이 진정으로 빛나는 곳입니다."

결국 공장에는 각각 고유한 플릿 관리 소프트웨어를 가진 이종 AMR 플릿이 생길 수 있습니다. 그럼 어떻게 함께 작동하게 할까요?

여러분의 로봇 중 일부가 Vecna 제품이라면 준비된 셈입니다. 그 Pivotal 소프트웨어가 작업 관리 시나리오에서 리소스 유형에 구애받지 않기 때문입니다. "인간일 수도, 우리 로봇일 수도, 다른 벤더 로봇일 수도, 수동 조작 장비일 수도 있습니다."라고 테오발드는 말했습니다. "그들의 능력, 위치, 가용성에 기반해 이들 중 어느 것에든 작업을 할당할 수 있습니다."

한편 테오발드가 공동 설립한 보스턴의 비영리 로봇공학 및 커넥티드 디바이스 혁신 허브 MassRobotics는 로봇-플릿 관리 보고를 위한 상호운용성 표준 MR Interop을 발표했습니다. 또한 로봇에 작업 할당을 허용하는 표준의 차기 버전도 만드는 중입니다. MassRobotics는 충전기용 상호운용성 표준도 작업 중입니다.

"미래에는 어떤 회사의 플릿 관리 소프트웨어든 MR Interop만 사용하면 다른 로봇과 직접 통합할 필요가 없길 바랍니다."라고 그는 말했습니다. "MR Interop은 그 과정을 쉽게 만드는 표준입니다."

상호운용성 표준은 이미 효과를 내고 있습니다. FedEx 같은 회사들은 MassRobotics 상호운용성 표준을 준수하지 않는 로봇은 사지 않겠다고 말했습니다. FetchCore는 서로 다른 벤더의 이종 AMR 그룹을 플릿 관리할 수 있는 능력을 가지고 있지만 아직 그렇게 하진 않았다고 로튼은 말했습니다.

Flex의 경우, 세 벤더에서 수백 대의 로봇을 사용하지만, 같은 시설에서 서로 섞이진 않는다고 쿠르와는 말했습니다.

서로 연결해 바로 작동하는 AMR은 사용자뿐만 아니라 산업 자체의 성장에도 도움이 됩니다. "상호운용성 문제가 해결될 때까지 산업은 확장되지 않으므로, 우리는 컴퓨터 산업이나 휴대폰 산업에서 한 페이지를 가져오기로 했습니다."라고 테오발드는 말했습니다. "비디오테이프 산업, VHS 대 베타 전쟁을 말할 수도 있습니다. 이런 건 매우 지저분한 과정이라 때로는 수십 년이 걸리고 고객의 이런 도구 채택을 정말 늦춥니다."

AMR 성장이 액세서리, 서드파티 소프트웨어 탄생시켜

자율 이동 로봇 사용이 늘어나면서, 서로 다른 벤더의 AMR 플릿을 제어하는 소프트웨어와 탑재용 액세서리 필요성도 커집니다.

한 AMR 제조업체인 Mobile Industrial Robots(MiR, 덴마크 오덴세)는 의도적으로 개방형 플랫폼 로봇을 만들었습니다.

"우리를 48볼트 리튬이온 배터리를 가진 베이스 로봇으로 생각하고, 사람들이 로봇 위에 무엇이든 만들 수 있게 허용한다고 보세요."라고 중서부 및 캐나다 영업 매니저 맷 찰스(Matt Charles)는 말했습니다. "로봇 팔을 위에 올릴 수 있고, 그건 우리 배터리로 전원 공급되고 우리 로봇과 양방향 통신합니다—언제 움직이고 언제 갈지."

로봇 팔도 가능하지만, MiR AMR용 탑재 모듈 상위 3개는 컨베이어 데크, 카트 부착용 핀닝 시스템, 팔레트 리프트라고 찰스는 말했습니다.

ROEQ(발음: RO-eek, 'robotic equipment'의 줄임말), 덴마크 비센비에르는 MiR의 탑재 액세서리 선두 공급업체입니다. 사실 이 회사는 MiR AMR용 탑재 모듈을 만들기 위해 특별히 만들어졌습니다. 카트, 탑 롤러, 리프트, 랙 등이 포함됩니다. ROEQ 공동 창업자 마이클 E. 한센(Michael E. Hansen)과 베니 S. 룬드(Benni S. Lund)는 이전 컨설팅 엔지니어 자격으로 MiR에 불려갔고, 기회를 보고 회사를 만들었습니다.

"그들은 훌륭한 기술, 물건을 이동시키는 훌륭한 플랫폼이 있지만, 전체 생태계가 올바른 도구로 완성되어야 집어넣고, 내려놓고, 자재를 이송할 수 있다는 시장의 갭을 발견했습니다."라고 ROEQ 글로벌 영업 매니저 셔마인 갓프레드슨(Shermine Gotfredson)은 말했습니다. "그게 빠져 있던 링크였습니다."

첫 제품은 여전히 생산 중인 TMC 300 탑 랙이었습니다. ROEQ의 최신 제품은 TMS-C500 Ext와 S-Cart500Ext로, 함께 작동하도록 설계되었습니다. 새로운 모듈/카트 조합은 MiR 250 AMR의 페이로드를 250kg에서 500kg으로 효과적으로 두 배로 늘립니다. TMS-C500 Ext 탑 모듈은 안전성을 해치지 않으면서 최대 1.2m 길이의 하중 수송도 가능하게 합니다.

ROEQ가 지금까지 MiR 로봇과 사업을 연계해 왔지만, 공장 소유주는 그렇게 충성스럽지 않을 수 있습니다. 제조업체가 AMR 관리 소프트웨어를 제공하지만, 이종 로봇 플릿과의 상호운용성 달성은 더 복잡합니다. "그건 제조업체가 흔히 겪는 과제이고, 상호운용성과 함께 섞여 작동할 수 있는 인터플릿에 대한 강한 추진이 있습니다."라고 찰스는 말했습니다. "그건 우리가 노력하는 방향이고 다른 회사들도 솔루션을 개발 중입니다."

그런 회사 중 하나가 AWS(Amazon Web Services Inc.)입니다.

한 AMR의 컨트롤러 소프트웨어를 수정해 서로 다른 벤더의 로봇을 위한 플릿 매니저 역할을 하게 하는 게 가능할 수 있지만, AWS는 선택된 벤더의 모바일 로봇을 작업 관리 시스템과 통합하고 로봇 플릿 관리 애플리케이션을 구축하기 위한 인프라를 제공하는 AWS IoT RoboRunner를 만들었습니다. 올해 초 RoboRunner는 랩 설정에서 프리뷰 중이었고, 곧 프로덕션 설정으로 롤아웃될 예정이었습니다.

플릿 관리 애플리케이션 구축 인프라 제공 외에도, AWS IoT RoboRunner는 두 소프트웨어 라이브러리—태스크 매니저 라이브러리와 플릿 게이트웨이 라이브러리—와 샘플 애플리케이션을 제공해 개발자가 AWS IoT RoboRunner 위에 로봇 관리 애플리케이션을 더 쉽게 구축할 수 있게 합니다.

또한 AWS IoT RoboRunner는 서로 다른 로봇 제어 시스템과 공장 작업 관리 시스템 간의 수많은 통합 필요성을 없앱니다. 대신 모든 시스템이 AWS IoT RoboRunner와 통합되고, 서비스가 모든 통합 시스템을 자동으로 연결합니다.

또한 AWS IoT RoboRunner는 태스크 매니저 개발 라이브러리로 관리 애플리케이션 구축을 더 쉽게 만듭니다. 이 라이브러리는 공유 공간 관리 기능을 포함한 샘플 태스크 오케스트레이션 애플리케이션과 함께 제공됩니다. 개발자는 이 샘플 애플리케이션을 시작점으로 사용해 애플리케이션 개발을 가속화할 수 있습니다.

"제조, 물류, 소비재 분야의 점점 더 많은 고객이 운영에 로봇과 자율 시스템을 사용하지만, 플릿이나 로봇 전반에서 객체 피킹 및 창고 검사 같은 복잡한 로봇 태스크를 오케스트레이션하기 위해 해당 시스템을 관리하는 데 어려움을 겪습니다."라고 AWS의 로봇 및 자율 시스템 총괄 매니저 에릭 앤더슨(Eric Anderson)은 말했습니다. "AWS IoT RoboRunner로 우리는 고객이 운영에 로봇을 통합, 관리, 오케스트레이션하고 아마존 물류 및 풀필먼트 센터에서 사용하는 동일한 기술로 자율 시스템을 더 똑똑하게 만들 수 있게 합니다."