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Part 1. '더 빠르고 정확' 생존을 위한 물류창고의 무한변신
로봇에서 IoT까지 물류창고를 혁신시키는 핵심기술들
장지웅 기자 | j2w2165@klnews.co.kr   2020년 02월 18일 (화) 08:34:37
   

세계 최대 전자상거래 업체인 아마존의 행보는 글로벌 유통·물류업체에게 늘 주목의 대상이 된다. 아마존이 로보틱스와 자동화를 바탕으로 B2B 부문에서 당일 또는 익일 배송을 실시하자 업계에서는 이를 두고 ‘동일시간 풀필먼트(same-hour fulfillment)’로 부르기 시작했다.

하지만 아마존의 이런 당일 또는 익일 배송 서비스에 대한 우려의 목소리가 나왔다. 아이러니하게도 부작용은 최고의 서비스를 지향하는 ‘하이 퀄리티 마인드’에서 나왔다. 전문가들은 동일시간 풀필먼트 같이 정교하게 설정된 서비스의 경우 저숙련 근로자가 이를 따라가지 못할 경우 문제가 생길 수 있다고 지적한다. 또 데이터 처리를 미흡하게 하거나 노동력이 제한될 경우 다채널 주문(multichannel order)과 결합될 때 오류가 발생할 가능성이 높다는 것이다.하지만 이런 오류는 IT 기술이 적용된 창고실행시스템(WES, Warehouse Execution System)을 도입할 경우 예방이 가능하다.

창고 자동화 솔루션 ‘WES’의 중요성 부각
WES는 기존 창고관리시스템(WMS, Warehouse Management System)과 창고제어시스템(WCS, Warehouse Control System)이 진화된 개념이다. WES를 기술적으로 설명하면 픽 앤 어셈블리(Pick and Assembly) 절차와 재고흐름을 정보통신(IT) 기술로 제어해 최적화하는 것으로 빠른 속도의 연속된 주문과 엄격한 배송 계약 이행을 위해 인력·기계·재고 자원을 자동 관리하는 솔루션을 의미한다.

많이 알려진 WMS가 발주·입고·출고·재고 등 창고 업무를 통합 관리하여 작업자가 더 쉽고 빠르고 정확하게 업무를 처리하는 환경을 조성해 경영 자원의 유용한 활용과 고객 서비스 향상을 촉진하는 솔루션이라면 WCS는 여기에 자동화 제어기술이 적용된 형태다. 그리고 이 WCS에서 한 단계 더 진화한 것이 WES다.

인체에 비유하면 이 셋의 관계를 보다 명확하게 인지할 수 있다. WMS는 인지하고 명령을 내리는 뇌와 같은 기능을 담당한다면 WCS는 각 신체 부문이 원활하게 작동하도록 하는 신경망과 같은 기능을 수행하고 WES는 WCS 보다 훨씬 진화된 능력을 가진 슈퍼 신경망이라고 할 수 있다. WES는 IT 기술을 바탕으로 물류창고 자동화 설비를 시스템화, 주문된 상품이 오류 없이 고객에게 신속·정확하게 전달될 수 있도록 지원한다.

WES의 기능은 IT 기술을 바탕으로 전사적 자원관리(ERP)와 접목해 재고흐름을 최적화하는 등 창고 자동화 설비를 시스템화해 주문된 상품이 오류 없이 고객에게 신속·정확하게 전달되도록 지원하는 것이다. 주문 처리 방식을 보면 WES와 WMS의 차이를 쉽게 비교할 수 있다. WMS가 사전에 계획된 작업 단위로 주문을 처리하는 웨이브(wave) 방식이라면, WES는 주문이 최저 수준으로 지속적으로 떨어지면 주문 요구사항에 따라 인력과 기계 및 재고 자원을 자동 조정하는 웨이브리스(waveless) 방식을 채택하고 있다.

데이터 처리 방식에서도 WES는 WCS와 차이를 보인다. WES는 WCS에서 다루어진 다양한 기계인식(machine awareness)을 IT 기술을 이용해 통합·활용한다. WES는 운송관리시스템(TMS)이나 전자데이터교환(EDI)과도 접목이 훨씬 원활해 작업속도와 우선순위를 역동적으로 조정하는 것이 가능하다.

   

아웃바운드에 대한 변경 사항은 WMS 또는 WES 솔루션을 통해 처리해야 효율적이나 인바운드의 경우 WES로 처리하는 것이 효율적이란 주장도 있다. 인바운드 측면에서 WES는 ERP 시스템 또는 EDI 업데이트, 사전선적통지(Advance Shipment Notice) 데이터와 통합해 고객 주문을 충족시키기 때문에 물류 절차를 최적화 할 수 있다는 것이다.

WMS가 물류창고 업무 ‘관리’에 초점을 맞추는 데 비해, WCS 및 WES는 물류센터 업무 ‘실행’에 초점이 맞춰진 시스템이다. WES가 주목받는 다는 것은 자동화 시대가 요구하는 창고 운영의 무게 중심이 ‘관리’에서 ‘실행’으로 이동한다는 것을 의미한다.

MWS, WCS, WES가 물류창고의 관리를 스마트화 시키는 시스템이라면 이 시스템을 완성시키는 4차 산업형 첨단기술들도 있다. 대표적인 것이 바로 증강 현실, 로봇, 사물인터넷 등이다.

   

Augmented Reality
디지털과 물리적 세계 사이의 경계를 허문 증강 현실(AR)은 사용자가 스마트 글래스를 통해 상황 정보를 자신의 시야에 통합함으로써 주변 환경을 지능적으로 이해할 수 있도록 돕는다. 물류 영역에서는 물류 계획, 프로세스 실행 및 운송에 새로운 관점을 제공한다는 점에서 의미가 크다.

AR은 상황 정보의 가상 계층을 헤드 업 디스플레이 또는 기타 디지털 장치에 추가함으로써 적시에 적절한 장소에 올바른 정보를 제공함으로써 작업자에게 힘을 실어준다. 이런 특징 때문에 창고 작업에서 스마트 글래스를 사용한 주문 피킹 작업(일명 비전 피킹)은 AR의 핵심 응용 분야가 될 것으로 예상되며, 실제로 이미 상당한 잠재력을 보여 주고 있다는 평가를 받고 있다.

창고 작업은 특성 상 하드웨어 장비의 견고성이 중요하고, 고 퀄리티의 이미지 인식 기능이 필요하다. 최근의 AR은 이런 상황에 맞는 컴퓨팅 및 엔터프라이즈 AR 장치가 속속 개발되면서 복잡한 물류 활동에서 프로세스 효율성과 품질을 향상시키는 매력적인 도구로 거듭나고 있다. 그 사용 범위 역시 창고를 비롯해 더 광범위한 물류 영역에서 채택될 것으로 기대된다.

현재 AR을 가장 쉽게 볼 수 있는 물류 현장은 창고 운영 부분이다. DHL 등 선진 물류기업에서는 이미 제품 선택, 포장, 분류 및 조립과 같은 창고 내에서 이뤄지는 다양한 작업을 핸즈프리로 조작하기 위해 스마트 글래스를 사용하고 있다. AR이 적용된 스마트 글래스는 작업 정보를 표시하고, 바코드를 읽고, 실내 내비게이션을 지원할 수 있을 뿐 아니라 창고 관리 시스템에 통합되면서 최고의 시너지를 낼 수 있다.

   

Internet of Things(Connected warehouses)
창고 인프라에 IoT가 접목되면 개별 품목, 팔레트 및 운영 장비 태그를 통해 모든 자산의 투명성을 높일 수 있다. 또한 현재 작업, 상태 및 위치에 대한 정보를 전송할 수 있으므로 강력한 분석을 통해 계획 및 가시성, 프로세스 효율성, 자산 활용도 및 유지보수를 개선할 수 있다. 또한 연계된 인력 개념을 통해 작업자의 건강과 안전 수준을 높일 수 있다.

DHL의 Smart Warehouse System은 스캐너, 운영 장비 및 창고 관리 시스템의 센서를 IoT로 연결해 운영 데이터를 시각화한다. 기존 Wi-Fi 인프라를 통해 삼각 측량을 하는 방식으로 자산을 현지화하고 추적한다. 시각화 플랫폼을 사용하여 프로세스 또는 창고 레이아웃을 즉시 다시 엔지니어링 할 수 있어 운영 효율성을 높일 수 있다.

Robotics & Automation
오늘날 창고의 8할 가량은 수동으로 운영되는 게 현실이다. 하지만 전자상거래가 증가함에 따라 물류 업체는 소규모 개별 주문을 신속하게 처리하고 더 효율적으로 운영해야 하는 과제에 직면하고 있다. 여기에 인력 부족이라는 고질적인 숙제도 해결 과제로 남아 있다. 로봇 공학과 자동화는 이러한 문제를 해결하는 데 필수적일 뿐 아니라 창고 환경을 변화시킬 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있다.

앞으로 로봇 공학은 물건을 잡는 그립 기술과 센서 기술의 빠른 발전으로 더 빠르고, 더 정확하고, 더 유연하며 저렴한 가격으로 솔루션을 제공할 것이다. 창고 업무에 로봇 솔루션이 채택되는 것도 점점 가속화 될 것이다.

지능적인 로봇 기술을 사용하면 필요에 따라 규모를 확대하고 축소할 수 있는 장점이 있다. 또한 고정식 피킹 로봇이나 주변 환경을 지능적으로 감지 할 수 있는 자동유도차량(AGV)은 작업자의 피킹, 포장 및 분류 작업을 보다 정밀하고 효율적으로 지원할 수 있다.이러한 발전을 거쳐 미래의 창고 운영에서는 모바일 피스 피킹 로봇이 중요한 역할을 수행 할 것으로 기대된다.

전자상거래 시장이 지속적으로 성장함에 따라 물류 창고의 입출하 작업이 증가하고 있지만 이와 반대로 이를 처리하는 인력은 현저하게 부족한 실정이다. 이런 현실에서 주목 받는 것이 바로 로봇 시스템이다. 로보틱스화의 가장 큰 타깃은 물류창고로 창고 로봇 뿐 아니라 팔레타이저·자동포장기·웨어러블 시스템 등 물류기계 및 시스템 수요도 증가하고 있다.

물류창고의 로봇 활용은 아직 일부 시설에 한정되어 있지만, 지게차와 같이 순식간에 보급될 가능성도 배제할 수는 없다. 로봇의 양산화가 이뤄지면 생산비의 대폭 절감이 가능해 물류창고 뿐 아니라 공장·점포·호텔·사무실 등 인간이 직접 물품을 운반하는 작업이 모두 대체될 것으로 전망된다.

바코드 스캐닝·RFID 등 여전히 중요해
창고 관리운영을 간소화하려면 새로운 업그레이드가 지속적으로 필요하다. 전문가들은 2020년에 예상되는 10대 물류창고 투자 아이템으로 △빅데이터/분석 △바코드 스캐닝 △사물 인터넷 △고정식 라벨 프린터 △웨어러블 기기 △고급 이미저 및 카메라 △RFID △모바일 감열식 프린터 △트럭 적재 자동화 △태블릿 컴퓨터 등을 꼽고 있다.

대부분의 물류창고 기업은 현장 직원에게 창고 프로세스 전반에 걸쳐 가시성을 제공하는 자동화 된 도구를 제공한다는 계획을 가지고 있다. 그 중에서도 향후 5년 동안 바코드 스캔의 사용은 비약적으로 증가 할 것으로 예상된다. 이런 바코드 기술에 대한 수요 증가는 우수한 효율성, 자동화 요구, 인바운드 및 아웃 바운드 재고 프로세스를 신속하게 처리해야하는 필요성이 점차 증가하는 것과 무관하지 않다.

또한 많은 기업들이 창고 관리 인력에게 모바일 및 휴대용 태블릿을 장착하도록 하고 있다. 이런 시스템은 창고 관리 시스템에 실시간으로 액세스 할 수 있으며 펜과 종이 기반 방법보다 훨씬 효율적이다.

이와 연관된 또 다른 움직임으로 데이터 로드 최적화를 들 수 있다. 향후 몇 년 동안 데이터 처리에 대한 최적화 요구와 실행이 증가 할 것으로 예상된다. 이런 고급 소프트웨어는 실시간 분석 기능을 제공하여 인력 생산성을 높이고 운송비용을 줄일 수 있다.

창고 업무의 특성상 가시성을 향상시키는 전략은 늘 중요한 숙제로 남아 있다. 다양한 프로세스에 대한 가시성을 확보하기 위해 물류창고는 RFID 기술과 사물 인터넷에 투자하고 있다. 이를 통해 재고 추적 및 오더 피킹을 포함한 다양한 작업에서 다양한 데이터를 생성 할 수 있다. 각종 설문 조사에서도 창고 경영진은 IoT를 사용하여 공급망 관리 프로세스에 사용되는 다양한 장치를 연결할 계획이라고 응답하고 있다.

RFID는 품목의 위치와 관련된 정확한 정보를 제공한다. 데이터는 관리자가 더 나은 결정을 내리는 데 도움을 준다. RFID 지원 창고관리시스템은 선적 검증 프로세스를 개선하고 상품 보충을 가속화하여 전반적인 효율성을 향상시킨다. 이전 RFID 시스템은 높은 가격으로 인해 대기업에서만 사용되었다. 하지만 시간이 지남에 따라 비용이 줄어들면서 더 쉽게 접근 할 수 있게 되었다. 이런 이유로 더 많은 창고가 RFID 솔루션에 투자 할 것으로 기대된다. 물류 업체, 유통 업체, 소매 업체 및 제조업체 등 모든 공급망에서 재고 검증 등을 위해 RFID 사용량을 늘릴 것으로 예상된다.

물류창고의 성공 열쇠는 결국 ‘자동화’
물류창고의 성공을 좌우하는 열쇠는 결국 자동화다. 갈수록 더 많은 기업들이 이를 이해하고 있기 때문에 창고관리시스템에 대한 수요도 역시 증가 할 것이다. 실시간으로 물체의 위치를 추적 할 수 있는 WMS 및 실시간 위치 시스템에 대한 수요가 크게 증가 할 것이다. 이러한 고급 자동화 솔루션은 레거시 시스템을 대체 할 것이다.

스토리지 야드의 트레일러를 추적하고 위치와 관련된 실시간 데이터를 제공하는 야드 관리 시스템에 대한 요구도 증가 할 것으로 예상된다. 창고 관리자는 이러한 시스템에서 생성된 통찰력을 사용하여 트레일러를 스테이징에서 도킹으로 이동하기에 적합한 시간을 결정할 수 있으며 이를 통해 주문을 보다 빨리 처리 할 수 있다.

전문가들은 이런 필요에 의해 점점 많은 물류창고가 온 디맨드 및 클라우드 기반의 SaaS로 운영 체계를 혁신시켜 나갈 것으로 예상한다. 아직 국내 환경에서는 생소하지만 해외에서는 직원 생산성 향상을 위해 음성 기반 프로세스에 더 많은 비즈니스를 투자하고 있는 트렌드가 감지되고 있다.

해외 추정 자료에 따르면, 물류창고 업무에 투입된 신입 사원은 전체 생산성에 도달하기 위해 60시간 이상의 교육이 필요하다고 한다. 해외 기업들은 이 시간을 단축하기 위해 음성 전용 시스템에서 음성 및 화면 지향 재고 선택/보충 시스템으로 운영 체계를 혁신할 계획을 가지고 있다. 음성 선택과 화면 지향 선택은 모바일 장치를 통해 이뤄지며 이러한 다중 모드 선택을 활용한 시스템은 앞으로 더 많은 기업들의 선택을 받게 될 것이다.

[관련기사]
물류창고의 화려한 변신/트렌드 ①
Part 2. 인문사회학적 키워드로 본 물류창고의 트렌드 변화
Part 3. 바뀌고 있는 물류창고의 ‘공간’ 개념
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