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Vaude, 최상의 물류처리 환경
지멘스 임베디드 PC 적용, 신속 안정적 물류처리 시설 구현

올바른 산업용 PC를 선택함으로써 괄목할만한 혜택을 누리는 사례가 적지 않다. 물류처리 설비 현대화의 경우에도 임베디드 IPC를 투입해 물류흐름은 물론 컨베이어 벨트 제어 현황을 종합적으로 파악할 수 있다. 이 슬림형 시설장비는 기존 제품에 비해 그 성능과 신뢰성이 눈에 띄게 향상됐다.


종래의 안정성을 그대로 유지하면서도 리드 타임은 보다 빠르게 단축하는 등 변화된 환경조건을 기존의 하드웨어가 따라가지 못하는 경우가 적지 않다. 스포츠 용품 제조업체인 Vaude사의 주문처리 설비환경도 그랬다. 고전적인 SPS 기반의 기존 설비는 나날이 그 빈도와 범위가 증가하는 주문량을 오류 없이 신속하게 처리하기에는 역부족이었다. 시설 현대화 과정에서 특히 다음의 2가지 핵심사안에 유의해야 했다. 첫 번째는 진행 중인 업무에 주는 영향을 최소화하도록, 시설개장 기간을 단축하는 것. 두 번째는 이 때 개장된 설비가 미래지향적이며 유연하게 구축하는 것이었다.


시설 현대화 프로젝트를 수주한 Contec사는 Simatic Microbox PC 427C를 기반으로 설계된 솔루션을 제시했다. 즉, 이제까지 별도로 분리 운영되던 원재료 물류처리용 컴퓨터와 제어 시스템을 하나의 장치로 통합하는 것이었다. 이렇게 새로 구축된 설비는 판매량 증가와 개별 품목에 대한 대량 주문을 충분히 감당할 수 있어야 했다. 이 경우, 전 세계의 핸들러 주문 및 공급망에 어떠한 병목현상도 발생하지 않도록 신규 시스템의 설치 및 시운전은 (휴일을 포함한) 긴 주말로 국한해 일정을 잡았다. 이를 위해 사전 시뮬레이션을 통해 솔루션 구현 계획을 수립하고 테스트를 병행했다.


<설계에 따라 시각화 소프트웨어가 컨베이어 벨트 구성도를 출력한 화면.>

 

빠르고 안정적인 물류처리

Vaude의 입장에서 결과는 대만족이었다. 물류처리 속도가 25% 이상 개선된 반면, 하자발생 비율은 0.1% 이하로 잡았기 때문이다. Vaude의 국제 물류창고에는 14,000종 이상의 개별 품목이 발송을 기다리고 있고, 매일 800개 이상의 개별포장 제품이 출고되고 있다.


전체적인 모니터링은 계산센터 내의 중앙 창고관리 컴퓨터가 담당한다. 이 시스템은 모든 입/출고 품목을 기록하는 한편, 신규 품목의 입고위치를 자동적으로 배정한다. 전체 주문사항이 여기서 총괄적으로 파악되는 동시에 배송준비도 이루어지는 셈이다. 실행할 주문이 도착하는 즉시 해당 품목에 적합한 크기의 상자가 선택되고, 명확한 식별을 위해 바코드와 함께 준비된다. 컨베이어 벨트가 해당 상자를 빈 상자 및 포장 패키지들을 옮겨 싣기 위해 마련된 이송지점으로 운반한다. 여기서 창고 직원은 최대 8개의 빈 상자를 동시에 들고 운반한다. 이어서 소위 ‘Pick by Voice’ 방식으로 해당 패키지의 위치가 정해진다. 이 때, 휴대용 녹음기가 해당 품목들을 순서대로 재생해 담당 직원이 창고 내부의 최단 경로를 이용하게 된다. 내용물이 채워져 포장된 패키지는 해당 직원이 다시 선적장소로 보내며, 여기서 잠시 중량 체크과정을 거친 다음 배송부서로 이송된다.


신속한 주변장치 연결

컨베이어 벨트 제어, 패키지 위치파악 및 출고제어 등의 작업은 Microbox PC 427C가 중앙에서 담당한다. 수많은 분산형 주변장치들이 PROFIBUS를 통해 이와 연결된다. 연결에 필요한 인터페이스는 IPC 보드에 내장돼 있다. 확장 카드를 삽입과 구성으로 인한 시간 낭비가 없는 셈이다. DIN(Top-hat) 레일 호환형 공랭식 IPC는 창고 구석에 있는 스위치 캐비닛 내부에 설치된다. 최고 55℃의 주변 온도 조건에서도 설치가 가능하므로, 스위치 캐비닛 냉각이 불필요하다.


패키지 위치지정을 위한 바코드 스캐너는 라이트 배리어와 함께 컨베이어 벨트를 따라 마련된 PROFIBUS 인터페이스 모듈 및 I/O 장치들을 통해 임베디드 PC와 연결돼 있다. 이는 상자가 이송지점으로 들어오는 시간과 해당 직원이 포장된 패키지를 발송하도록 전달할 시점을 통보해준다. 이어서 해당 패키지는 컨베이어 벨트에서 2대의 중량계측기를 거쳐 이송된다.


한편, 중량계측기는 PROFIBUS/직렬 트랜스포머를 통해 네트워크와 통합돼 있다. 이들 장치는 개별 컴포넌트와 패키지 전체의 계측 중량을 비교함으로써 오류발생을 제어하는 역할을 담당한다. 또한, 중량 총계를 바탕으로 운송비용을 계산한다.


컨베이어 벨트 가동상태를 지속적으로 모니터링하기 위해, 시설 내부의 두 곳에 지멘스 텍스트 패널이 설치됐다. 이는 설비상태를 표시하며 파라미터 미세조정도 가능하다.


<컨베이어 벨트를 따라 연결된 주변장치들은 PROFIBUS를 통해 항시 해당 패키지의 위치 및 현황을 파악할 수 있도록 한다.>

 

고성능 컴퓨터 및 개방형 플랫폼

고성능 코어2듀오 프로세서(클록 주파수 1.2GHz)를 탑재한 Simatic Microbox PC 427C를 채택한 덕분에, 자동화 솔루션의 ‘슬림화’가 가능했다. 시설 개장 이전, 기존의 컨베이어 시스템은 SPS로 제어됐고, 별도의 물류 계산용 컴퓨터가 패키지 위치제어 및 컨트롤 중량계측기의 데이터 기록을 담당했다. 새로운 솔루션은 이상의 2가지 기능을 PC 기반의 개방형 플랫폼 하나로 통합했다. 컴퓨터 시운전 시간을 단축하도록 소프트웨어 패키지가 사전 설치 및 활성화돼 있다.


이 때 윈도 XP 환경에서 실행되는 Soft ware-SPS Simatic WinAC가 컨베이어 벨트를 제어하는 동시에, TCP/IP 프로토콜을 적용한 창고관리 컴퓨터와의 통신으로 포장 패키지의 식별 데이터를 주고받는다. TCP/IP 프로토콜을 경유하는 데이터 볼륨을 고려할 때, 내장된 기가비트급 랜 인터페이스 2개 중 하나만 사용해도 충분하다.


일반적으로 모니터를 연결하지 않고 구동되는 IPC의 상태를 한눈에 파악하기 위해, 컴퓨터 전면에 4개의 상태 LED가 장착돼 있으며, 그 중 2개는 WinAC를 통해 임의로 조정할 수 있다. 다른 2개의 LED는 전원공급 및 시스템 상태 정보를 제공한다. 아울러 파라미터 설정 및 상세 분석을 위해 시각화 소프트웨어 SIMATIC WinCC flexible을 IPC에 설치했다. 따라서 유지보수 목적으로 시설 화면을 출력하기 위해서는 모니터 하나만 연결할 수 있다.


또한 USB 2.0 포트 4개가 장착돼 있어, 마우스 및 키보드 또는 CD 레코더 등의 주변장치를 연결하거나 USB 메모리 스틱을 사용할 수도 있다.


평상시 Vaude의 정상업무 중 임베디드 컴퓨터의 프로세서 부하 점유율은 10% 정도에 불과하다. 따라서 물류창고의 물량부담이 증가한다 해도 프로세서의 계산능력은 향후 수년간 충분할 것으로 전망된다.


원활한 시스템 환경

물류시설 개장작업은 문제없이 원활하게 진행됐다. 시설 개장 2일차 작업 마무리 시점부터 이미 시운전을 개시할 수 있었으며, 미세조정을 거쳐 정상 가동을 재개했다. 선결조건은 개별 컴포넌트들 간의 원활한 상호작용이었다. 지멘스의 통합자동화(TIA : Totally Integrated Automation) 프로그램으로 출시된 제품들을 채택함으로써, Vaude 및 Contec 양사는 시스템 구성에 전념할 수 있었다. 신규 시설의 생산성은 예상대로 증가했으며, 기존 솔루션에 비해 월등한 안정성을 입증했다. Vaude측은 투자수익회수(ROI) 기간을 1년 이내로 예상하고 있다.

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