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과제기본정보

셔틀기반 스마트 보관·피킹 솔루션 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 21TBIP-C162502-01
국가과학표준분류 1순위 화학공정 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 화학공정 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 원자력 | 달리 분류되지 않는 원자로 노심기술 | None 과제유형 개발
과제명 셔틀기반 스마트 보관·피킹 솔루션 개발
주관연구기관 (주)랩투마켓
총괄연구 책임자 성명 김남욱
소속 (주)랩투마켓 직위 책임연구원
전화번호 02-3158-2094 FAX 02-2132-5559
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 144,000,000 4,800,000 43,200,000 48,000,000 192,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 적치 보관 피킹을 실행할 수 있는 물류로봇인 (1) 멀티셔틀과 박스나 토트단위의 보관제품을 출고하여 피킹을 지원해주는 (2) 피킹 스테이션과 (3)화물을 랙에 입출고시 지원해주는 컨베이어 시스템 (4) 층간이동을 가능하게 해주는 lift로 구성되어 있는 셔틀 기반 스마트 보관.피킹 솔루션 개발
- 최근 들어 미국 및 유럽등의 마이크로 풀필먼트 센터(200-2000평)에서의 보관 피킹 효율을 극대화 하기 위해 많이 사용되는 기술임
최종목표 셔틀 기반의 스마트 보관 피킹 솔루션 개발 및 상용화
① 제안 기술 정의 및 설명
○ 시스템 정의
- 셔틀 기반 스마트 보관·피킹 솔루션 개발: 제품 보관 및 피킹과 이송을 지원하는 복합 솔루션
○ 시스템 구성
- Shuttle : 랙에 보관된 화물을 피킹/언로딩하여 입고 및 피킹/로딩하여 출고하는 장치
- Picking Station: SKU 단위의 제품이 적재되어있는 Tote에서 개별 아이템을 피킹하는 장치
- Warehouse Execution System: 피킹오더를 실행하는 소프트웨어로, 작업자가 직관적으로 아이템을 피킹할수있도록 지원하는 운영 및 관리 소프트웨어
- Cargo lifter : 보관 랙의 층에 화물을 승.하강 이송하는 장치
- Conveyor : 입고 혹은 출고되는 화물을 이송하는 부가 장치
- Module rack : 입.출고 화물을 보관하는 조립식 랙 구조물
○ 시스템 적용 가능 환경
- 소형, 경량상품이고 1개의 박스 내 동일종류 상품 혹은 2개 이상의 종류 상품의 물류작업이 이뤄지는 풀필먼트센터 및 공장
? 온라인쇼핑몰, 온/오프라인 물류센터/풀필먼트 센터
? 소형 자동차 부품 보관 창고
? 전자제품 공장 공정중 재고 보관 및 물류창고
? 반도체 웨이퍼 보관 및 테스트부품 보관물류센터(2017~현재까지 영종도소재 S사 반도체공장에 설치되어 운영 중)
연구내용 및 범위 ① 개발 목표
ⓐ 셔틀 시스템
○ 목표 성능
- X축 주행 속도 : Max 2m/s
- 포킹 속도 : 분당 3회 화물 포킹 가능
- 취급 화물 무게 : Max 30kg
- WES 일부 기능 설계 및 개발, 테스트
ⓑ 리프트 시스템
○ 목표성능
- 이송속도 : Max 1m/s
ⓒ 피킹스테이션
○ 목표기능
- 동시에 2개의 토트를 수용 및 병렬로 연계할수 있는 피킹스테이션
- 바코드 및 프린터연계 기능
ⓓ 운영관리시스템(WES)
○ 목표 기능
- WES는 웹 기반 Application
- 작업자의 풀필먼트 피킹작업지원, 재고관리, 장비운영, 셔틀, 리프트간의 인터페이스 지원기능 설계

② 개발 내용 및 범위
ⓐ 셔틀 시스템
○ 개발내용 및 범위
- 셔틀의 직/후진 주행을 위한 주행부 설계/개발
? 주행부 고장 시, 신속 유지보수 대응이 가능하도록 하기 위한 모듈화 구조 반영
- 단일 토트박스의 로딩 및 언로딩 포킹을 위한 포킹부 설계/개발
? 시스템 양산을 위해 모듈부 별 반제품 제작이 가능하도록 하기 위한 포킹부 프레임을 별도 구성 설계하여 탈부착 가능하도록 설계
- 배터리 기반 전원 공급부 설계/개발
? Seemless한 셔틀 운영을 위해 지속적인 배터리 전원 공급 가능 충전부 설계/개발
- 시스템의 정밀 제어 및 고속 제어를 위한 상용보드 기반 제어부 설계/개발
- 상품성을 고려한 외관 디자인 설계/개발
ⓑ 리프트 시스템
○ 개발내용 및 범위
- 화물 및 셔틀 승하강 이송을 위한 셔틀 리프트 설계/개발
? 셔틀 이송 시, 안정적인 승하강 구동을 위한 4축 MAST 구조 적용 설계
? 토트박스 입고 승하강 동작과 출고 승하강 동작이 동시 구동 가능하도록 하기 위한 구조 설계
ⓒ 피킹스테이션
○ 개발내용 및 범위
- 작업자 편의성 및 작업효율을 고려한 피킹스테이션 설계 및 연구
ⓓ 운영관리시스템(WES)
○ 개발범위 및 내용
-. 피킹 작업자용 UI를 연구개발
- 셔틀기반의 보관, 피킹솔루션의 성능을 개선시키기 위한 보관존과 개별 활동의 시간에 대한 상관관계를 고려한 피킹스테이션 연구
- 그룹피킹 지원기능: 목적지, 시간별 그룹피킹 지원
- 재고관리기능 : 토트박스의 입?출고 관리 및 토트박스 보관 위치 관리 기능
- 장비운영프로세스 인터페이스 관리기능 : 시스템과 실시간적으로 관리하는 기능
? 시스템 동작 과정 중 고장 발생 시 가시적인 고장 위치 확인 가능하여, 신속 고장 대응 가능
- 셔틀, 리프트 장비와 장비인터페이스 기능
? 다양한 물류 자동화 장비 연동 지원
? Legacy system(ex. MES, WMS)과 인터페이스 기능
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 시작품용 스마트 보관.피킹 솔루션 개발
ⓐ 셔틀 시스템(시작품) 개발
ⓑ 리프트 시스템 설계
ⓒ 피킹스테이션 설계
ⓓ 운영관리시스템(WES) 설계
ⓔ 셔틀 시스템 테스트 및 내부 시운전
① 개발 목표
ⓐ 셔틀 시스템
○ 목표 성능
- X축 주행 속도 : Max 2m/s
- 포킹 속도 : 분당 3회 화물 포킹 가능
- 취급 화물 무게 : Max 30kg
- WES 일부 기능 설계 및 개발, 테스트
ⓑ 리프트 시스템
○ 목표성능
- 이송속도 : Max 1m/s

ⓒ 피킹스테이션
○ 목표기능
- 동시에 2개의 토트를 수용 및 병렬로 연계할수 있는 피킹스테이션
- 바코드 및 프린터연계 기능

ⓓ 운영관리시스템(WES)
○ 목표 기능
- WES는 웹 기반 Application
- 작업자의 풀필먼트 피킹작업지원, 재고관리, 장비운영, 셔틀, 리프트간의 인터페이스 지원기능 설계
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
- 다품종 소량 경량화물의 보관 및 피킹, 이송 기술 선진 기술 확보
? 본 과제를 통해 미국을 필두로 화두가 되고 있는 셔틀기반의 마이크로 풀필먼트 자동화에 대한 기술력을 확보하게 되며 세계 선진 기술과 동등한 수준의 국산 기술력을 확보하게 됨
사회 경제적 파급효과 ○ 경제적 · 산업적 측면
- 도심형 물류센터(풀필먼트 센터) 및 반도체 물류센터의 해외 기술 시장 진입/확산
? 본 과제가 목표로 하고 있는 도심형 물류센터 및 반도체 물류센터의 물류 장비 기술 시장은 현재 해외에서도 형성된 기간이 짧고 참여하고 있는 업체의 수도 많지 않아 발 빠른 연구개발은 해외 시장 진입에 매우 효과적일 것으로 예상
? 특히, 본 과제를 통해 개발되는 시스템은 고속화, 유연화 부분에서 기존 장비 대비 우수한 성능을 가지고 있어 유럽 및 미주 시장에서도 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대
? 실용화 방안에서 언급한 제품의 우월성을 강조한 상품화 디자인 연구를 통해 타 제품에 비해 보다 쉽게 시장 브랜드 이미지를 구축할 수 있을 것으로 예상됨
- 물류 작업 생산성 향상
? 국내 기술력은 해외 기술력 대비 약 70% 정도, 최소 5년에서 최대 9년의 기술격차에 해당하는 낮은 기술력을 보여주고 있는 실정에서 해외 최고 기술과의 동등한 수준의 생산성은 매우 큰 의의를 가지고 있음
? 특히, 본 과제에서 개발되는 시스템은 자동화 설비를 구축하기 어려웠던 다품종 소량 경량화물의 물류 현장을 자동화로 개선하는 것이 가능케 함으로써 수작업과 대비하여 매우 높은 생산성 향상 효과를 가져 올 것으로 기대함
○ 사회적 측면
- 국가 이미지 제고
? 다양한 적용 장비 및 운영 환경을 고려한 모듈 기반 물류 장비 개발은 국가 물류 경쟁력 향상뿐 만 아니라 전 세계적 이슈인 경량화물 물류 분야의 작업 효율 개선에 앞장서는 ‘물류 선진 국가’로서의 이미지를 확보함
? 본 과제를 통해 개발된 물류 장비들은 선진 기술 대비 동등하거나 그 이상의 성능을 보여줌으로써 ‘IT 강국, 대한민국’은 물론 ‘자동화 강국, 대한민국’의 이미지를 확보함
? ‘IT 강국’의 이미지와 ‘자동화 강국’의 이미지 결합은 최신 기술, 첨단 기술의 선도 국가로써 대한민국의 세계화에 이바지함
- 전문 인력 양성
? 본 과제에서는 TRL 8 단계 이상수준의 연구개발을 수행함으로써 장비 개발 전문 인력을 양성하고 장비의 실용화 준비를 위한 성능 점검 및 시범적용 업무 수행을 통해 실제 현장 중심의 물류 작업 전문가를 육성
? 본 과제는 단순한 제품 개발을 넘어 이론적, 학문적 연구를 함께 수행함으로써 산·학 연계 경험 및 지식을 지닌 전문 지식인을 양성함
? 또한, 양성된 전문 지식인을 통해 개발된 이론적 결과물을 지속적으로 개선하고 발전시킴으로써 참여 인력의 전문화 뿐 아니라 외부 전문가 양성에도 이바지함
활용방안 성과 활용계획:
○ 연구개발 성과중 시제품은 구매의향을 밝힌 제이셋스테츠 칩팩에 기술료 지불후 이관
○ WES의 경우 셔틀기반의 보관피킹 솔루션 외에도 반수동 또는 수작업위주의 풀필먼트 센터에서의 운영소프트웨어로 활용코자 함
○ 개발성과는 증가하는 도심형 풀필먼트 센터의 피킹스테이션에서 핵심솔루션으로 활용 될 수 있음
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 셔틀시스템 보관.피킹 피킹스테이션 실행/운영관리시스템 인간공학
영문 Shuttle system Storage.Picking Picking Station Warehouse Execution System Human Factors
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