자재 취급 효율성 향상

자재 취급(material handling)에 대한 내용을 이해하는 데 어려움을 겪고 계신가요? 본 가이드에서는 자재 취급의 자세한 개념과 워크플로우, 그리고 장단점에 대해 살펴보겠습니다.

자재 취급이란?

MHI에 따르면 자재 취급(material handling)은 '제조, 창고 보관, 유통, 소비, 폐기에 이르는 과정 전반에 걸친 자재 및 제품의 운반, 보호, 보관 및 제어'로 정의됩니다. 물류에는 운송, 화물 취급, 유통 처리 등이 포함되지만 물류 산업에서 자재 취급은 주로 창고 관리 업무에 사용됩니다. 구체적으로는 물품의 입고부터 출고, 보관, 배송에 이르는 작업 계획을 수립하는 것을 뜻하며, 자재 취급의 목표는 생산성, 효율성, 품질을 개선하는 것입니다.

창고 운영 분야의 경우, 자동화를 통해 효율성을 높이려는 움직임이 나타나고 있습니다. 이러한 변화는 수작업을 자동화된 프로세스로 대체하여 전반적인 창고 관리 업무를 개선하는 것을 목표로 합니다.

자재 취급 시스템

자재 취급은 단순히 계획을 수립하는 측면에 그치지 않으며, 물류 운영의 효율성을 높이기 위해 판매되는 시스템, 장비, 제품도 포함할 수 있습니다.

자재 취급 장비는 AI, 로봇, 기계 등을 활용하여 물류 작업을 수행하고 수작업을 최대한 자동화함으로써 운영 효율성을 높일 수 있는 시스템을 말합니다. 생산성 향상을 위해 사용되는 전략은 '자재 취급'으로 이해하고, 이러한 목적을 위해 사용되는 특정 장비 및 시스템을 '자재 취급 시스템'으로 구분하면 용어의 혼동을 방지할 수 있습니다.

자재 취급 도입률 증가

상품을 취급하는 기업들은 인력 부족, 작업 환경 개선 등의 문제에 직면하고 있으며, 이에 따라 운영 효율성과 생산성을 높여주는 자재 취급 시스템 도입이 점점 더 주목받고 있습니다.

예를 들어 대표적인 자재 취급 시스템인 'IC 태그'를 사용하면 IC 칩과 안테나가 장착된 태그를 제품에 부착해 재고의 위치를 실시간으로 파악할 수 있어 효율적인 재고 관리가 가능합니다.

인적 오류 감소

자재 취급 시스템을 도입하면 수동으로 이루어지는 물류 작업을 자동화하여 인적 오류를 줄일 수 있습니다. 예를 들어 인적 오류가 발생하기 쉬운 재고 관리의 경우, 자재 취급 시스템은 바코드와 IC 태그를 활용하여 제품의 위치를 파악함으로써 사람의 피킹 오류를 방지할 수 있습니다.

인력난 극복 및 효율성 개선

앞서 언급했듯이 물류 업계는 온라인 쇼핑이 증가하면서 배송량이 급증하고 인력 부족으로 인해 창고 작업자의 업무 부담이 가중되는 등 여러 문제에 직면해 있습니다.

자재 취급 시스템을 도입하면 입고, 배송, 피킹 등 많은 물류 작업을 자동화할 수 있습니다. 이러한 자동화를 통해 인건비를 비롯한 여러 비용을 절감하여 업계가 직면한 많은 문제를 해결할 수 있습니다.

또한 자동화를 통한 작업 환경 개선 방법도 점차 더 주목받고 있습니다. 자재 취급에 자동화를 도입하는 기업은 직원들이 보다 쉽고 편하게 근무할 수 있는 환경을 조성할 수 있습니다.

자재 취급에 관련된 5가지 워크플로우

전반적인 물류 운영의 효율성을 개선하기 위해 업무 현장에서 자재 취급 시스템을 사용하는 대표적인 예시는 다음과 같습니다.

화물 보관을 위한 적재 작업

적재 작업에는 입고되는 자재 또는 공장에서 제조된 제품을 창고 내 팔레트나 랙에 보관한 후, 이러한 품목이 처리될 때까지 해당 품목을 관리하는 작업이 포함됩니다.

적재 대상 화물이 대체로 무겁다는 점을 고려하면, 수동으로 처리할 경우 많은 시간이 소요될 수 있습니다. 그러나 자재 취급 시스템의 일부로 지게차(포크리프트)를 사용하면 수작업에 비해 훨씬 더 쉽고 효율적으로 화물을 적재 및 하역할 수 있습니다. 지게차는 이러한 작업을 간소화하여 전반적인 생산성을 개선하고 작업자의 신체적 부담을 줄여줍니다.

상품 운반을 위한 컨베이어 작업

컨베이어 작업에는 카트 및 기타 장비를 사용하여 공장 및 창고 내에서 상품을 운반하는 작업이 포함됩니다. 이러한 작업을 수동으로 수행하면 많은 노동력과 시간이 필요하기 때문에 일부 물류 회사는 비용 절감을 위해 컨베이어를 도입합니다.  

하지만 컨베이어를 설치하려면 상당한 공간이 필요합니다. 이에 따라 자동 작동 기능을 갖춘 컨베이어 로봇에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 혁신적인 컨베이어 로봇을 도입하면 공간을 절약하는 효율적인 방식으로 컨베이어 작업을 수행할 수 있으므로 많은 기업들이 이러한 접근 방식에 주목하고 있습니다.

상품 보관 작업

재고 관리라고도 하는 상품 보관 작업은 입고되는 상품을 창고 내 지정된 선반에 보관하는 프로세스를 포함합니다. 주요 목표는 피킹 및 배송과 같은 후속 과정 중에 상품이 섞이거나 혼동되지 않도록 미리 정해진 위치에 상품을 정리하고 배치하는 것입니다. 상품을 수동으로 보관하면 작업 중에 오류가 발생하기 쉽기 때문에, 정확한 재고 관리를 위해서는 자동창고를 통한 자동화가 권장됩니다.

상품 및 자재 분류

상품 분류는 창고에 보관된 품목을 배송지별로 정리하고 제조 현장별로 자재를 분류하는 작업입니다. 소량의 상품을 수동으로 분류할 때는 많은 노동력이 필요하지 않지만, 대량의 상품을 수동으로 분류하면 힘들고 시간이 많이 소요됩니다. 상품 및 자재 분류는 인적 오류가 발생하기 쉽기 때문에 자재 취급 장비를 통한 프로세스 자동화를 고려하는 것이 현명합니다.

상품 출고

피킹 작업에는 배송할 제품이 보관되어 있는 특정 빈 또는 선반을 식별하여 해당 위치에서 제품을 출고하는 작업이 포함됩니다. 제품이 정확한 위치에 보관되어 있다면 제품을 빠르게 찾을 수 있지만, 위치를 쉽게 기억하지 못하는 경우에는 시간이 오래 걸릴 수 있습니다. 상품을 수동으로 찾는 경우 일반적으로 많은 거리를 걸어야 하므로 시간이 많이 소요됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 오늘날 많은 물류 기업들은 로봇 피킹 시스템을 도입하여 작업자가 필요한 상품을 쉽고 빠르게 찾을 수 있도록 안내하고 있으며, 이러한 로봇 피킹 시스템은 피킹 프로세스를 간소화 및 최적화하여 작업 시간을 단축하고 전반적인 생산성을 개선합니다.

자재 취급 시스템의 이점

적절한 자재 취급 시스템이 제공하는 이점은 다음과 같습니다.

인건비 절감

창고 환경에 맞는 적절한 자재 취급 시스템을 도입하면 수작업이 자동화되므로 업무 효율성이 향상되며, 이는 곧 비용 절감으로 이어집니다.

예를 들어, 상품 보관 및 입출고 작업은 시간이 많이 소요되는데, 자동창고(AS/RS) 시스템을 도입하면 직원 대신 로봇이 상품 보관 및 입출고 작업을 수행하므로 인건비를 절감할 수 있습니다.

실수 및 작업장 사고 방지

번거로운 상품 운반을 수작업 대신 자재 취급 시스템으로 대체하면 작업장 사고를 예방할 수 있습니다. 자재 취급 시스템을 도입하면 직원들이 보다 쉽게 작업할 수 있기 때문에 큰 사고 없이 안전한 환경에서 일할 수 있습니다. 또한 업무 의욕 저하를 방지하고 인적 오류를 줄일 수 있다는 추가적인 이점도 있습니다.

자동화를 통한 비즈니스 성과 개선

자재 취급 시스템을 도입하여 전체 물류 작업을 자동화하면 직원의 업무량을 줄여 운영을 개선할 수 있습니다. 예를 들어, 자재 취급 시스템은 화물을 들어올리고 운반하는 등의 작업을 대신 처리할 수 있으므로 작업 환경이 개선됩니다.

또한 입고된 화물의 분류 및 재고 관리 등의 작업도 자동화할 수 있어 노동력과 인건비를 모두 절감할 수 있습니다. 

자재 취급 시스템의 단점

단일 장애 지점이 내재된 자재 취급 시스템은 고장, 정전 또는 오류 발생 시 작동이 중단되어 전체 운영이 멈출 수 있습니다. 이로 인해 업무 중단 및 배송 지연 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 반면에 오토스토어의 큐브형 자동창고와 같은 특정 유형의 자재 취급 시스템은 단일 장애 지점이 없으며, 하나의 구성요소가 고장 나더라도 시스템이 계속 작동합니다.

비용 측면에서 보면, 많은 자재 관리 시스템은 가격이 높습니다. 투자할 만한 가치가 있는지 판단하는 것이 중요합니다. 또한 특정 자재 취급 시스템은 주문량 변동에 대응할 수 있을 만큼 유연하지 않습니다. 예를 들어, 소량의 배송을 처리하기 위해 자재 취급 시스템을 설치한 경우 성수기에는 수용 능력이 충분하지 않아 배송 작업이 지연될 수 있습니다.

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창고 관리에 사용되는 자재 취급 시스템의 유형 

창고 관리에는 효율적인 물류 운영을 촉진하도록 설계된 다양한 자재 취급 시스템이 통합되어 있습니다. 이러한 시스템의 유형과 각각 해당되는 창고 관리 분야는 다음과 같습니다.

입고 작업

물류창고의 입고 작업에는 화물을 운반하고 적재/하역하는 데 사용되는 지게차(포크리프트)와 도크 레벨러라는 두 가지 유형의 시스템이 사용됩니다.

지게차(포크리프트)

지게차는 화물을 운송하는 데 사용되는 차량입니다. 집게발처럼 생긴 '포크(fork)'를 팔레트 아래에 삽입하여 화물을 들어 올린 후 이동하는 방식입니다. 포크는 위아래로 움직일 수 있어 높은 곳에 화물을 보관하고 옮기는 데 사용할 수 있으며, 취급하는 제품에 따라 지게차의 무게는 100kg에서 수 톤에 이르기까지 다양합니다.

또한 지게차는 일반적으로 무거운 짐을 운반하는 데 사용되며, 이러한 작업은 위험할 수 있고 운전 면허가 필요합니다. 하지만 오늘날에는 무인 지게차가 출시되어 면허가 반드시 필요하지는 않습니다. 또한 일부 무인 지게차는 24시간 연중무휴로 작동할 수 있어 작업량이 많은 창고 환경에 적합합니다.

도크 레벨러(dock leveler)

도크 레벨러는 화물을 싣고 내릴 때 트럭 또는 컨테이너와 하역장(loading dock) 사이의 간격을 메우는 데 사용되는 장치입니다. 하역 시 높이 차이가 나면 위험할 수 있기 때문에 최대한 높이 차이를 없애기 위해 도입하는 시스템입니다.

기본적인 작동 방식으로는 하역장 입구에 도크 레벨러를 설치하고, 유압, 기계 또는 공압으로 플랫폼을 들어 올려 트럭과 플랫폼의 높이 차이를 해소합니다. 플랫폼이 비스듬히 올라가기 때문에 지게차나 카트로 트럭을 내리기 쉽습니다.

운반

운반 작업에는 물류창고의 규모에 따라 운반 로봇 또는 컨베이어와 같은 산업용 로봇이 설치되어 사용됩니다.

운반 로봇

현재 시장에는 3가지 유형의 운반 로봇이 출시되어 있습니다.

• 슬라이더 로봇: 일직선상에서 미리 정해진 두 방향으로 물체를 운반합니다.
• SCARA 로봇: 여러 회전축을 가지고 있으며 수평으로 이동하면서 운반합니다.
• 모바일 로봇: AI가 탑재된 이 로봇은 자동으로 이동 경로를 결정하고 상품을 운반합니다.

운반 로봇은 창고와 공장에서 제품과 자재를 운반하는 산업용 로봇입니다. 창고에서는 주로 피킹 작업에, 공장에서는 제조 공정별로 자재를 운반하는 데 사용됩니다. 이 중 AI가 탑재된 일부 자율주행 로봇은 창고 내부를 자동으로 매핑하고 장애물을 피하면서 물품을 운반할 수 있습니다.

컨베이어

컨베이어의 4가지 주요 유형은 다음과 같습니다.

• 벨트 컨베이어
• 롤러 컨베이어
• 체인 컨베이어
• 스크류 컨베이어

컨베이어는 제조 작업에서 자재 취급을 위한 도구로 널리 사용됩니다. 컨베이어 위에 놓인 자재는 가공 처리를 위해 기계 또는 작업자에게 전달됩니다. 컨베이어는 제조 산업에서 광범위하게 활용되지만 포장된 상품의 효율적인 운반을 위해 물류 부문에서도 활용되고 있습니다.

분류

'소터(sorter)'라는 이름의 대형 기계가 분류 작업에 활용되며 다양한 유형이 존재합니다.

소터

자동화된 소터는 컨베이어에 놓인 상품을 목적지에 따라 분류하는 대형 기계입니다. 소터에는 크게 네 가지 유형이 있으며, 분류 용량이 큰 슬라이드 슈(slide shoe) 타입이 가장 일반적으로 사용됩니다. 이 외에 팝업(pop-up), 크로스 벨트(cross-belt), 팬(pan) 유형의 소터도 사용할 수 있습니다.

보관

보관 작업의 경우, 소프트웨어로 제어되는 자동화된 창고와 레일을 따라 이동하는 모빌랙(mobile rack)이 사용됩니다.

자동창고‍

자동창고에는 다음과 같은 3가지 유형이 있습니다.

• 자동화된 팔레트 창고: 상품 팔레트를 자동으로 보관합니다.
• 자동화된 빈 창고: 상품을 빈(bin)에 보관합니다.
• 크기 제한이 없는 자동창고: 다양한 크기의 화물을 보관합니다.

자동창고는 상품의 입출고 및 보관 위치와 관련된 정보를 처리하는 전산화된 중앙 관리 시스템을 활용하여 자동으로 상품을 입출고하도록 설계되었습니다.

자동창고 내 팔레트에는 IC 태그와 바코드가 장착되어 있어 위치를 정확하게 추적할 수 있습니다. 창고 내 보관 및 배송 프로세스의 자동화는 이동식 엘리베이터 기능이 통합된 스태커 크레인을 통해 이루어집니다.

스태커 크레인은 대규모 자본 투자가 필요한 대형 장비이지만, 천장과 가까운 곳에 화물을 높이 보관할 수 있어 창고 공간을 최대한 활용할 수 있다는 장점이 있습니다.

이동식 랙(moving rack)

이동식 랙은 설치된 레일을 따라 부착되어 자유롭게 이동할 수 있습니다. 피킹 작업이나 재고 정리 등 상황에 따라 랙을 이동할 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 지게차를 이용해 물품을 운반할 때는 최단 경로를 만들도록 랙을 조정할 수 있고, 사용하지 않을 때는 가장자리로 당길 수 있습니다. 이를 통해 효율성이 향상되고 창고 내 가용 공간이 극대화됩니다.

고정식 랙은 작업자가 편하게 지나갈 수 있도록 선반 사이에 충분한 공간을 제공합니다. 반면에 이동식 랙을 사용하면 필요한 경우 상품을 전달하고 직원이 드나들기 위한 통로를 만들 수 있습니다. 또한 이동식 랙은 수동으로 움직이거나 제어판 또는 리모컨을 사용하여 전동 방식으로 이동할 수 있는 유연성을 제공합니다. 이러한 다용도성 덕분에 보관 물품의 무게에 따라 맞춤설정이 가능하여 효율적인 보관 및 출고 작업을 위한 최적의 솔루션을 보장합니다.

배송

상품을 배송할 때는 디지털 피킹 시스템을 활용하며, 직원이 전자 단말기를 손에 들고 상품을 관리합니다.

디지털 피킹 시스템

디지털 피킹 시스템은 단말기를 통해 직원에게 상품 위치에 관한 정보를 제공합니다. 직원이 지정된 선반에 직접 가서 수동으로 상품을 피킹하는 방식입니다.

단말기 피킹 시스템은 일반적으로 주문 상품 피킹에 사용되며, 직원이 단말기를 사용하여 상품의 보관 위치를 찾습니다. 일반적으로 상품의 위치를 표시하는 방법에는 문구 또는 조명을 사용하는 픽투라이트 시스템과 음성 지시를 활용하는 보이스 피킹 시스템이 존재합니다.

마치며

자재 취급은 물류 산업에서 다양한 작업을 자동화하여 생산성과 운영을 개선할 수 있는 방법 또는 시스템을 뜻합니다. 자재 취급 시스템을 도입하면 물품 운반에 노동력이 필요하지 않으며, 보관부터 분류에 이르는 업무를 자동화할 수 있습니다.

물류 운영의 수준을 높이려면 산업용 로봇을 활용하는 자재 취급 시스템 및 자동화 제품의 도입을 고려하는 것이 좋습니다. 이러한 기술은 효율성, 정확성, 안전성을 크게 개선하여 점점 더 치열해지는 시장에서 기업의 경쟁력을 유지하는 데 많은 도움이 됩니다.