셔틀형 AMR·로봇소터 등 첨단 물류기술로 물류자동화 역량 강화

‘작업인력 40% 절감 효과’ 물류센터 자동화 지속 추진

 

 

롯데글로벌로지스가 롯데슈퍼 수도권 거점센터인 이천물류센터 상온창고에 셔틀형 AMR, 로봇 소터 등 최첨단 물류자동화설비를 구축하고 물류 프로세스를 자동화함에 따라, 빠르고 정확하게 물류센터를 운영할 수 있는 기반을 갖췄다.

특히 롯데글로벌로지스 물류기술원이 자체적으로 개발한 WCS(Warehouse Control System, 창고제어시스템)를 기반으로 직접 물류자동화설비를 제어함으로써 물류자동화 역량을 강화한 것이 특징이다.

롯데글로벌로지스가 자동화센터로 이천물류센터를 선택한 것은 박스와 낱개상품을 모두 취급해야 하는 슈퍼마켓 물류 특성 때문이다.

물동량이 많은 대형마트는 박스 위주로, 상대적으로 규모가 작은 편의점은 낱개상품 위주로 물류를 운영하므로각각의 특성에 맞춰 물류설비를 구축하기가 용이하다. 

그러나 슈퍼마켓 물류는 박스와 낱개상품을 혼재해 운영한다는 점에서 물류자동화가 상대적으로 어렵다는 문제점이 있다.

이로 인해 기존 롯데슈퍼 이천물류센터 역시 입고부터 피킹, 출고까지 물류 프로세스 대부분이 수작업으로 이뤄졌다. 크로스도킹으로 작업하는 TC 물량의 경우, 상품이 입고되면 작업자가 직접 상품을 끌고 다니면서 점포명이 적힌 롤테이너에 상품을 분배하는 작업을 반복했다.

이에 롯데글로벌로지스는 로봇 기반 물류자동화설비로 이천물류센터의 작업환경을 개선하고 물류 효율성을높이기 위해 테스트베드 운영을 거친후, 지난해 9월부터 본격적으로 물류자동화설비를 운용하고 있다.

현재 이천물류센터는 수도권과 강원권, 충청권에 위치한 294개 점포를 담당하고 있으며, 2만개 이상의 SKU를 취급하고 있다.

 

낱개 및 박스 분류에 특화된 자동화설비 구축

 

자동화설비는 낱개상품 분류 ‘DPS존’과 박스상품분류 ‘TC존’으로 나뉘어 설치했다.

낱개 분류는 셔틀형 AMR과 GTP로 구성돼 있으며, 박스 분류는 파렛트 이송을 위한 AMR, 디파렛타이저를 위한 로봇팔, 로봇소터가 구축돼 있다. 또한 상품인식을 위한 비전기술이 모두 적용됐다.

생수나 자동화설비 규격에 맞지 않는 이형상품 등은 파렛트랙이 설치된 이형작업장에서 별도로 취급한다.

가장 특징적인 설비는 셔틀형 AMR로, 총 29대가 설치돼 있다. 최대 속도 1.5m/s이며 5m 높이 8단으로 구성돼있어 한번에 8개 박스 피킹이 가능하다.

롯데글로벌로지스가 셔틀형 AMR을 선택한 것은 확장성이 뛰어나 물량 변화에 유연하게 대처할 수 있기 때문이다. 멀티셔틀 AS/RS의 경우 설치를 완료하면 속도는 빠르지만 확장하거나 축소하는게 쉽지 않다. 

그러나 셔틀형 AMR은 공간만 있으면 랙을 설치하고 바닥에 QR코드를 부착해 위치만 설정하면 얼마든지 확장할 수 있다. 또한 멀티셔틀 AS/RS에 비해 적은 비용으로 구축 가능하므로 초기 투자비에 대한 부담도 줄일 수 있다.

 

셔틀형 AMR ‘일반 상품박스 핸들링’ 장점

 

셔틀형 AMR의 가장 차별화된 점은 정해진 규격의 토트박스 외에 일반 상품박스를 그대로 사용할 수 있다는 점이다.

물류자동화솔루션팀 이인국 팀장은 “보통 셔틀랙이나 셔틀형 AMR 모두 규격화된 토트박스만 핸들링하도록 설계돼 있는데, 이로 인해 상품 입고시 작업자가 상품 박스를 해체해 토트박스로 옮기는 부가적인 작업이 필요하다”며, “이는 자동화를 하더라도 추가 인력이 필요하게 돼 결국 로스로 작용한다”고 말했다. 따라서 “이천물류센터는 입고시 기존 박스를 그대로 활용함으로써 추가작업을 없애기 위해 1년 이상 테스트를 진행해 적용했다”고 설명했다.

우선 대부분 종이인 상품박스의 훼손 위험성을 줄이기 위해 셔틀형 AMR의 포크 길이를 길게 하고 백플레이트가 박스를 끝까지 밀 수 있도록 설계하는 등 일부 개조했다.

셔틀형 AMR은 완충시 6시간 운행 가능하며, 40% 이하로 떨어질 경우 자동충전하도록 설정했다.

 

재고 전진배치로 작업시간 단축

 

DPS존 물류 프로세스를 살펴보면, 박스 입고시 박스당 개별 아이디를 부여하기 위해 오토라벨러로 QR코드를 부착한뒤 입고정보와 매핑하고 셔틀형 AMR을 통해 랙에 보관한다.

토트박스 입고의 경우 작업자가 상품바코드를 스캔한뒤 수량을 직접 입력한다. 이때 작업자가 실수할 경우를 대비해 피킹시 재고수량이 맞지 않을 경우 추가호출을 할 수 있도록 했으며, 바로 재고수정을 할 수 있는 기능도 만들었다.

이인국 팀장은 “정보입력 오류에 대비하기 위해 박스 호출 기능을 통해 특정 박스를 확인할 수 있도록 했으며, 한달에 한번씩 전체 재고호출을 통해 재고 전수조사도 실시하고 있다”고 말했다.

재고보관은 빠르게 작업할 수 있는 랙의 전면부와 후면부에 각각 나눠 보관한다. 또한 전진배치 기능을 통해 작업속도를 더욱 높이고 있다. 즉, 피킹작업 시작전 D-1일 주문 데이터를 기반으로 당일 출고하는 재고를 비어있는 랙 전면부 앞단에 전진배치하는 재고최적화 작업을 시행하고 있다.

이인국 팀장은 “담배의 경우 매일 출고되는 품목인 만큼 작업시간을 단축하고 물류효율을 높이기 위해 작업시작전 미리 워크스테이션에 재고를 갖다 놓음으로써, 작업자가 업무시작과 함께 바로 피킹작업을 할 수 있도록 하고 있다”고 밝혔다.

WCS에서 출고지시가 내려오면 작업 스케줄링 및 할당을 통해 셔틀형 AMR이 박스 피킹을 시작한다. WCS는 트래픽 제어를 통해 셔틀형 AMR 동선을 관리하면서 가까운 재고부터 피킹하도록 하고 있다.

GTP 워크스테이션은 9개로 구성돼 있으며, 워크스테이션 뒤에는 점포 DAS가 구축돼 있다. 셔틀형 AMR이 인입부 컨베이어에 박스를 올려놓으면 컨베이어를 통해 주문매장이 할당된 각 워크스테이션마다 자동으로 이송된다.

이때 박스가 많이 몰려있는 워크스테이션에 주문이 있는 경우, 병목현상을 방지하기 위해 건너뛰고 다음 워크스테이션으로 이동한뒤 한바퀴를 돌아 다시 해당 워크스테이션으로 이동하도록 루트제어 알고리즘을 적용했다.

피킹을 마친 박스는 셔틀형 AMR을 통해 다시 랙에 보관한다.

 

TC존 입고부터 매장별 분류까지 자동화

TC존은 AMR, 디파렛타이저, 로봇 소터 등을 통해 입고부터 매장별 분류까지 수작업 개입없이 자동화를 구축한 것이 특징으로, 동시에 232개점 및 시간당 최대 2,400박스 분류가 가능하다.

TC존 물류 프로세스를 살펴보면, 파렛트 단위로 상품이 입고되면 AMR이 파렛트를 이송할 수 있도록 지게차가 바닥 작업대에 파렛트를 올려 놓고 작업대에 설치된 발판을 눌러 AMR에게 신호를 보낸다. 바닥 작업대는 물동량을 고려해 15대를 구축했다.

이인국 팀장은 “발판은 작업신호를 보내는 것 이외에 작업자 안전사고를 이중으로 방지하기 위한 것”이라며, “작업대에 올려 놓는 순간 무게 감지 등으로 AMR이 작업대로 오도록 할 수도 있지만, 작업자가 발판을 누르고 떠난 다음에 AMR이 오도록 안전을 강화한 조치”라고 설명했다.

디파렛타이저는 AMR이 이송한 파렛트 상품을 해체하면서 박스를 컨베이어로 올려놓는다. 2대의 디파렛타이저가 설치돼 있으며, 시간당 650박스를 처리할 수 있다.

디파렛타이저에는 3D AI 비전 및 모션 플래닝 기술이 적용돼, 다양한 크기의 박스를 파악하고 흡착해야 하는 위치를 판단한다. 디파렛타이저는 가장 높이 위치한 상품부터 옮기도록 설계됐다.

이인국 팀장은 “박스 재질이나 사용된 테이프 종류 등에 따라 비전인식이나 흡착하는 방법이 달라지기 때문에, 시중에 유통되는 박스들을 모두 테스트했다”고 설명했다.

박스가 컨베이어를 따라 이동하면 5면 인식 스캐너가 상품바코드는 물론 체적 등 상품정보를 인식하고 분류 점포 매핑을 위한 QR코드를 부착한다. 이후 매장별 분류를 위해 로봇 소터존으로 이동한다.

 

로봇소터가 매장별로 박스 분류

로봇 소터도 주목할만한 설비로, 4대가 설치됐으며 시간당 최대 600박스 처리가 가능하다. 로봇 소터는 박스 QR코드를 인식한뒤 박스를 주문 점포가 매핑된 플로우랙에 적치한다.

로봇 소터 역시 비전인식을 통해 상품 사이즈에 맞춰 정확하게 집는다. 로봇 소터는 4단으로 구성된 플로우랙중 주문 점포가 있는 단에 정확히 박스를 넣어야 하기 때문에, 흡착기만 있는 디파렛타이저와 달리 상단 흡착기외에 사이드 그리퍼도 장착했다.

플로우랙은 로봇 소터 1대당 양 옆으로 2개씩 총 4개가 구축돼 있으므로, 로봇 소터존에는 플로우랙이 총 16개 설치됐다.

이인국 팀장은 “기존부터 사용하고 있던 이천물류센터에 자동화설비를 새로 구축하다 보니, 공간활용에 중점을 뒀다”며, “작업자 동선과 롤테이너 배치를 다 고려해 플로우랙을 로봇 소터 양쪽에 설치했다”고 설명했다.

피킹이 완료된 상품은 롤테이너에 담아 점포별 출고라인으로 이동한다.

 

‘상품분류 자동화 방법 및 프로그램’ 특허 출원

롯데글로벌로지스는 물류자동화설비 제어를 위한 WCS를 개발하고, ‘상품 분류 자동화 방법 및 프로그램’ 특허를 출원했다. 이에 따라 박스단위 분류자동화, 낱개단위 분류자동화, GTP 인입부 가변식 컨베이어 등 3건이 현재 출원 진행중에 있다.

이인국 팀장은 “GTP 인입부 컨베이어의 경우 현재 공간문제로 3개 박스만 대기할 수 있으므로, 이를 가변식으로 설치하면 GTP 케파가 필요한 경우 컨베이어 길이를 늘려 처리 물동량을 확대하고, 셔틀형 AMR 동선이 복잡할때는 컨베이어를 줄여 공간을 확대할 수 있다”며, “GTP 물동량과 셔틀형 AMR 동선 분석 알고리즘을 적용하면 가능하다”고 말했다.

롯데글로벌로지스는 이천물류센터 물류자동화를 통해 작업인력을 약 40% 절감한 만큼, 향후에도 국내 물류센터 자동화를 지속적으로 추진해 나간다는 방침이다.

이에 따라 진천 메가허브터미널에 위치한 풀필먼트센터에도 다양한 물류자동화설비를 구축할 계획이다.  

 

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