인더스트리 4.0 – 운송 물류가 변화하고 있습니다
게시 날짜: 2014년 12월 31일 / 업데이트 날짜: 2021년 9월 28일 - 작성자: Konrad Wolfenstein
인더스트리 4.0: 스마트 팩토리 – 스마트 물류 – 이미지: Xpert.Digital / Phonlamai 사진|Shutterstock.com
인더스트리 4.0(Industry 4.0) – 한동안 유행어였으며 산업계와 정치계에서 많은 논의의 주제가 되어온 용어입니다. 실제 의미에서 인더스트리 4.0은 지역 산업을 미래 과제에 적합하게 만들기 위해 IT와 제조 기술의 긴밀한 통합을 구상하는 연방 정부의 미래 프로젝트를 의미합니다.
따라서 전략서에서 선포한 4차 산업혁명은 인터넷의 급속한 발전으로 인해 현실과 가상의 세계가 융합되고, 궁극적으로는 사물인터넷(IoT)으로 이어질 것이다. 여기서 문제가 없고 더욱 효율적인 프로세스를 생성하기 위해 다른 품목, 사용자 또는 운송 수단과 네트워크를 형성하고 통신하는 것은 제품 또는 구성 요소 자체입니다.
인더스트리 4.0을 향한 변화의 신호는 생산 및 물류 프로세스에 내장된 IT 시스템 상호간 및 일반 인터넷(소위 사이버 물리 시스템, CPS)과의 네트워킹 중요성이 증가하고 있다는 것입니다. 산업 분야의 자동화 및 상호 연결이 점점 더 크고 빠르게 발전함에 따라 기업은 전체 가치 창출 네트워크를 거의 실시간으로 제어하고 최적화할 수 있는 더욱 지능적인 모니터링 및 제어 기술이 탄생하게 되었습니다. 처음에는 생산 및 운송 분야에서 완전히 자율적인 의사 결정 프로세스를 구현하게 될 개발입니다.
이를 향한 한 걸음은 스스로 학습하는 지능형 공장( Smart Factory )입니다. 지능적이고 자율적인 생산 시스템 및 프로세스의 개발뿐만 아니라 네트워크로 연결되고 독립적으로 통신하는 생산 시설의 구현에 중점을 두고 있습니다.
스마트 물류: 미래의 물류
스마트한 운송 물류에 진출하고
그런데 스마트 기술이란 무엇일까요?
이는 전체 작업 프로세스를 완전 자동으로 제어하고 자율적으로 작동하여 전체 프로세스를 독립적으로 제어할 수 있는 컴퓨터 지원 시스템입니다.
오늘날의 물류는 몇 년 전의 상대적으로 1차원적인 상품 보관 및 운송과 공통점이 거의 없습니다. 그 이유는 바로 참가자들 사이에 완전히 새로운 수준의 상호 작용을 허용하는 새로운 웹 기술 때문입니다. 그리고 개발은 빠른 속도로 계속됩니다. 부분적으로 또는 완전히 자동화된 운송 시스템은 이미 다양한 방식으로 테스트되고 있습니다.
스마트 팩토리 - 미래의 지능형 공장
스마트 팩토리 라고 불리는 미래 지능형 공장의 첫 번째 프로토타입을 개발했습니다 . 주요 특징은 다양한 정보 시스템을 사용하여 서로 독립적으로 통신하는 독립적인 생산 모듈로 구성된다는 것입니다. 인간의 노동은 생산 과정에서 보조적인 역할만 합니다.
세 가지 중심 빌딩 블록이 개발의 기초를 형성합니다.
- 지능적이고 소통하는 제품
- 네트워크로 연결된 시스템
- 시스템의 보조 운영자
통합 센서(예: RFID 또는 Bluetooth)의 도움으로 지능형 제품은 현재 주문, 자재 및 생산 데이터에 대한 정보를 영구적으로 받아 자체 생산에 영향을 미칩니다. 네트워크로 연결된 시스템은 CPS 구성 요소를 통해 개별 지능형 제품과 병렬로 통신하고 개별 작업 단계를 모니터링합니다. 이 시스템에서는 인간 보조 작업자가 필요한 작업 단계를 포함하여 조립 세부 사항에 대해 제품을 통해 직접 정보를 받습니다.
스마트팩토리와 데이터 물류
스마트 팩토리에서는 생산 계획과 생산 관리의 일반적인 분리가 더 이상 적용되지 않습니다. 대신, 기계가 생산 프로세스에 대한 정보와 예측을 서로 교환하고 추가 작업 단계를 조정하는 통합 접근 방식이 이루어집니다. 자재 흐름, 기계 및 보관 시스템 활용, 자원 소비에 대한 데이터도 프로세스에 통합되어 조치를 계획할 때 고려됩니다. 정보의 흐름이 진행 중인 생산에 영구적인 영향을 미치려면 장치 간에 실시간으로 정보가 이루어져야 합니다.
이는 현재 및 예측의 모든 데이터를 신속하고 포괄적으로 사용할 수 있고 시간 손실 없이 전달되도록 보장해야 하기 때문에 데이터 물류가 특히 중요한 역할을 하는 지점입니다.
이러한 현대적 유형의 생산은 스마트 팩토리 회사 문에서 끝나지 않습니다. 원자재부터 완제품에 이르기까지 전체 가치 사슬을 포괄하는 통합된 주문 중심 제조 접근 방식에는 원활한 정보 교환을 보장하기 위해 회사 간 사고와 데이터 물류가 필요합니다.
이와 관련된 과제는 엄청납니다. 한편으로는 엄청난 양의 데이터 흐름이 예상되며 이를 위해서는 IT 인프라의 포괄적인 재구성이 필요합니다. 따라서 프로젝트 성공을 위해서는 파이프라인 네트워크의 급속한 확장이 필수적입니다.
데이터 라인의 질적, 양적 확장 외에도 데이터 물류는 매우 복잡하고 현재 많이 논의되는 또 다른 과제에 직면해 있습니다. 바로 포괄적인 데이터 보안을 보장하는 것입니다. 승인된 사람의 데이터 가용성을 보장하는 것 외에도 기밀 유지가 핵심적인 역할을 합니다. 허가받지 않은 사람의 침입은 물론 기밀 데이터의 손실이나 허가되지 않은 공개를 방지하는 것이 중요합니다. 따라서 데이터 물류 전문가는 포괄적인 보안 개념과 표준의 개발과 운영을 발전시켜야 하는 과제에 직면해 있습니다.
데이터와 운송 물류의 연결
인더스트리 4.0 시대에는 데이터 물류뿐만 아니라 운송 물류도 더욱 중요한 역할을 하게 될 것입니다. 이는 특히 전송 체인에 관련된 모든 객체의 완전한 네트워킹에 관한 것입니다. 이는 이미 넓은 지역과 다양한 애플리케이션에서 일상적으로 사용되는 방식으로 구현되었습니다. 예상 교통 상황이나 날씨를 기반으로 한 유연한 경로 계획과 소프트웨어 지원 교통 흐름 제어는 단지 두 가지 예에 불과합니다. 하지만 기술 개발은 여기서 끝나지 않습니다. 사물 인터넷을 기반으로 하는 운송 인프라에 지능형 자율 주행 차량이 도입되면 완전히 다른 차원의 자동화되고 유연한 물류 솔루션을 향한 문이 열릴 것입니다.
이 분야에서는 데이터와 운송물류가 함께 작용합니다. 전자는 운송물류를 최적화하는 데 사용할 수 있는 정보를 제공하기 때문입니다. 현재 용량, 날씨, 교통 및 차량 정보를 더욱 포괄적으로 교환할수록 증가하는 물류 흐름을 더욱 효율적으로 제어할 수 있습니다. 생산이 증가하고 배치 크기가 더욱 작아지는 운송(키워드 전자상거래) 시대에 생산 및 판매 측면은 운송 물류의 성능과 유연성에 사실상 의존합니다. 일반적인 4차 산업 혁명의 비전, 특히 스마트 팩토리의 개념은 원자재, 예비 제품 또는 출하 가능한 품목이 적시에 현장에 도착할 수 있는 경우에만 실현될 수 있습니다.
조만간 스마트 기술이 생산 현장에 정착될 것으로 예상됩니다. 그러나 이것이 창고 물류에 어떤 영향을 미칠까요? 그곳의 개발은 동일하거나 유사한 형태로 이루어질 것인가?
이것에 대한 징후가 충분합니다.
창고의 스마트 운송 시스템
중앙 제어 없이 이러한 장치는 들어오는 운송 주문을 서로 협상하고 통행 우선권 규칙을 설정하며 창고 내 각 위치에 대한 데이터를 교환합니다. 각 셔틀은 정보를 분산적으로 처리하므로 전체 제어 시스템이 여러 가상 어깨에 분산됩니다. 오작동이 발생하면 차량 떼가 스스로 반응하여 문제를 해결합니다.
자급자족 운송 로봇
Kardex Remstar와 Servus Intralogistics 두 회사가 여기에 참여합니다. Smart Factory 고객의 내부 생산 물류를 최적화하기 위한 새로운 솔루션을 개발했습니다.
솔루션의 기본 구성 요소는 Kardex Remstar의 동적 공급 솔루션과 철도를 따라 이동하는 자율 운송 로봇으로 구성된 Servus Intralogistics의 특수 운송 시스템입니다. 두 회사의 제품은 오랫동안 별도로 판매되어 왔습니다. 새로운 점은 새로 개발된 소프트웨어를 사용하여 구성 요소가 효율적인 전체 솔루션으로 결합된다는 것입니다. 조립에 필요한 부품은 Kardex Remstar의 수직 보관 리프트, 순환 랙 또는 컨테이너 보관 시스템에 공간 절약형 방식으로 보관됩니다. 공급 시 Servus 운송 시스템은 자율 운송 로봇의 도움을 받아 자동으로 창고에서 부품을 가져와 조립 워크스테이션으로 운송합니다. 장치는 필요한 작업 단계에 대한 정보를 자동으로 수신하고 모든 추가 단계를 독립적으로 수행합니다. 따라서 Servus 시스템에는 운송 로봇이 적외선을 사용하여 다른 운송 로봇 및 작업 스테이션과 직접 통신하여 즉각적인 환경에 반응하므로 중앙 제어가 필요하지 않습니다. Servus 운송 시스템은 공장 홀에서 자유로운 경로를 허용하고 기존 건물 구조에 최적으로 적응할 수 있어 특히 유연한 것으로 입증되었습니다. 이는 경로가 창고 및 생산 홀의 바닥에서 천장까지 어느 지점에나 설치될 수 있음을 의미합니다.
Fraunhofer Institute의 군집 지능
Fraunhofer 재료 흐름 및 물류 연구소가 Multishuttle 이라는 컨테이너 보관 및 운송 시스템은 근본적으로 유사한 접근 방식을 보여 주지만 현재 형태에서는 더 나아갑니다 .
기본 아이디어는 스토리지 시스템의 중요한 이점이 순수한 스토리지 및 검색 성능뿐만 아니라 스토리지 컨테이너가 목적지에 도달하는 속도로 측정된다는 것입니다. 전제로서, Fraunhofer IML의 전문가들은 창고 물류에서 소형 화물 캐리어용 컨베이어 및 보관 시스템의 비율이 팔레트 컨베이어 및 보관 시스템에 비해 계속 증가할 것이라고 가정합니다. 그 이유는 선적 크기의 지속적인 감소와 그에 따른 산업 및 무역 분야의 재고 감소 조치 때문입니다.
원래 아이디어는 저비용의 철도 유도 차량을 사용하는 운송 시스템을 개발하는 것이었습니다. 또한 추가적인 취급 작업 없이 창고에서 작업장까지의 전체 운송을 처리할 수 있도록 창고에서 보관 및 검색 프로세스를 독립적으로 수행할 수 있어야 합니다. Servus 운송 트롤리와 유사하게 작동하는 소위 Multishuttle을
그러나 엔지니어들은 이 솔루션의 한계, 즉 유연성이 없는 레일 시스템이라는 것을 재빨리 인식했습니다. 그런 다음 그들은 레일 없이 창고를 탐색할 수 있는 다중 셔틀을 더욱 개발하기 시작했습니다. 연구소는 Dematic사와 협력하여 기존 철도 시스템과 호환되지만 바닥 섀시와 지능형 내비게이션 시스템도 갖춘 MultiShuttle Move를 차량 전면과 후면에 레이저 스캐너가 장착되어 있어 경로 찾기 및 복도 운영 시 보안 기능을 모두 수행합니다. 통합 포지셔닝 기술의 도움으로 공간에서 완전히 자유롭게 이동할 수 있으며 지침이나 기타 고정 표시 없이 변화에 동적으로 반응할 수 있습니다. 따라서 영구적으로 설치된 컨베이어 기술은 최소한으로 감소되는 동시에 최대의 유연성이 달성됩니다.
새로운 시스템을 통해 지능적이고 상호 연결된 운송 차량은 예를 들어 하이베이 창고에서 추가 처리 또는 피킹이 이루어지는 작업장까지 모든 운송을 수행합니다. 그러나 민첩한 도우미는 이동 중에 창고 관리 소프트웨어의 안내를 받지 않고 중앙 제어 없이 서로 독립적으로 조정합니다. 이러한 유형의 창고 물류에는 많은 수의 작은 도우미가 필요하기 때문에 소프트웨어는 이 로봇 떼에 대한 제어 작업의 복잡성으로 인해 압도될 것입니다. 그대로, 레일 위의 고천장 창고와 지상의 창고에서 완전 자유롭게 이동이 가능하다.
장치들은 군집 지능의 원리에 따라 서로 통신하고 제어합니다. 이는 무선 위치, 거리, 내비게이션 기기 등의 기능을 갖춘 새로 개발된 센서 기술을 사용하여 달성됩니다. 이는 개별 셔틀이 항상 목적지까지 직접적이고 최단 경로를 찾고, 주문을 받고 최적의 경로를 찾기 위해 서로 협력함으로써 창고의 최대 처리량과 효율성을 보장한다는 것을 의미합니다.
다른 장치나 사람과의 충돌이 임박한 경우 차량을 자동으로 정지시키는 통합 센서 개념 덕분에 충돌도 방지됩니다. 그렇지 않으면 도로 교통과 유사하게 창고에 고정 통행권 규칙이 적용됩니다.
추가 자원이 필요한 경우 차량 수를 늘려 시스템의 운송 성능을 유연하게 조정할 수 있습니다. 고정 시스템에 대한 투자는 필요하지 않습니다.
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