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편의점 유통물류센터의 AGV 도입에 대한 시뮬레이션 분석

Simulation analysis of AGV introduction in the convenience store logistics distribution centers

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.17 no.6, 2016년, pp.61 - 69  

김정훈 (고려대학교 산업경영공학과) ,  김연진 (고려대학교 산업경영공학과) ,  이홍철 (고려대학교 산업경영공학과)

초록
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2000년 이후 1인가구수의 폭발적인 증가로 국내 편의점 시장 또한 급속히 성장하고 있지만, 아직 국내물류산업의 여건상 수작업 중심으로 이루어져 있어서 시장의 폭발적인 수요증대를 대부분 작업자들에게 의존하고 있다. 이로 인해 전자, 자동차 등 제조업에서 많이 수행되고 있는 자동화를 통한 효율성 증대와 관련된 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 국내 유명 편의점 기업인 A사의 유통물류센터를 대상으로 자동화 설비의 도입을 위한 투자 타당성 분석을 수행하였다. 시간과 인력이 가장 많이 소요되는 피킹 프로세스를 대상으로 시뮬레이션을 이용하여 무인운반차 장비 도입에 따른 생산성 증가 및 비용절감 효과를 분석하였다. 시뮬레이션 결과로 피킹 프로세스에 도입한 AGV 장비는 현재 수작업 대비 시간당 효율성을 증가시키고, 비용을 절감하는 효과도 존재하였다. 아울러, 꾸준히 성장하고 있는 A사 편의점 유통물류센터의 처리물량을 감안하여 적정 AGV 대수를 예측하였다. 물류산업 종사자들의 인건비가 빠르게 증가하는 요즘, 대규모 신규 자동화 센터 구축에 앞서 단위 프로세스 별 부분 자동화를 통한 생산성 증대와 비용감소에 고민하는 투자 의사결정권자들에게 좋은 정보를 줄 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Since 2000, the market of convenient stores in Korea has developed rapidly due to the explosive growth in single households but it still consists mainly of manual work due to the nature of the domestic industry. Hence the explosive increase in demand in the market is mostly due to workers. Therefore...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 시뮬레이션 실험을 통하여 적정 AGV의 대안으로 3가지의 케이스를 확인하였다. 3가지의 대안 중 최적 AGV 대수를 산출하기 위해 본 절에서는 AGV 도입에 대한 투자 타당성을 검증한다.
  • 또한 전체 공급 체인을 효율적으로 운영하기 위해 최적의 오더 피킹 프로세스를 설계해야 한다[3]. 따라서 본 연구는 기존 수작업 위주의 편의점 유통물류센터를 운영함에 있어 자동화 방법을 도입하는 개선 방안을 제안한다. 편의점 유통물류센터는 제안하는 개선 방안을 통해 피킹 작업의 제어와 작업시간의 편차에 대한 표준화를 기대할 수 있다.
  • 본 논문은 최적 AGV 대수를 산출하기 위해 시뮬레이션을 실시하였다. 제한 조건으로는 AGV 도입 이전의 지출 금액을 예산 한도로 설정한다.
  • 본 논문은 편의점 유통물류센터에서 최적 AGV 도입 대수 산출 및 타당성에 관한 연구논문으로써 기존 유통물류센터의 레이아웃에서 변경을 하지 않고 문제점 및 개선점을 파악 한 후 AGV 도입으로 발생되는 효과를 분석하였다.
  • 이러한 요인들은 시간이 지날수록 작업자의 작업 처리 효율이 현저하게 저하된다. 위와 같은 문제점들 확인할 수 있던 바, 본 논문에서 AGV를 도입하여 발생되는 효과를 설명하고 시뮬레이션을 통해 정확한 수치를 제공하고 검증하려 한다.
  • 또한 물류센터의 작업 분석과 레이아웃 등을 분석한 기존의 연구 논문들은 바로 현장 적용이 어려운 내용들을 서술하고 있으며, 현장의 특성에 맞춰 대응하기에 어려움을 따르고 있다. 이에 본 논문에서는 유통물류센터의 현상 및 문제점을 분석하고, 그 물류특성과 개선방향에 맞춰 시뮬레이션 모델을 수립하고, 생산성과 비용측면에서 그에 대한 실질적인 대안을 제시하고 결과를 검증한다.

가설 설정

  • 작업자가 1개의 물품 당 피킹 하는 시간은 정규분포를 이용하여 평균은 5초이며 분산은 1초로 가정한다. AGV의 이동속도는 1m/sec로 가정한다. 마지막으로 기존 유통물류센터에서 없던 변수로 AGV를 이용하여 피킹을 작업을 할 때 AGV에 연결된 롤테이너에 물품을 피킹하고 있는데 AGV의 가동률을 높이기 위해서 점포 별 피킹이 완료된 롤테이너는 비어있는 롤테이너와 교체해주기 위해 정규분포를 이용하여 평균은 30초이며 분산은 5초의 시간을 추가했다.
  • 두 번째 유통물류센터의 특성을 살려 Distribution형태로 운영을 하고 있기 때문에 물품의 재고량은 항상 일정 수준을 유지한다. 그리하여 재고량이 부족하여 재 입고에 대한 부분은 고려하지 않고 오더 피킹 작업을 진행한다고 가정한다.
  • 본 시뮬레이션에 앞서 Table 2의 데이터를 이용하여 기타 시뮬레이션 모델링에 사용되는 시간을 정의한다. 작업자가 1개의 물품 당 피킹 하는 시간은 정규분포를 이용하여 평균은 5초이며 분산은 1초로 가정한다. AGV의 이동속도는 1m/sec로 가정한다.
  • 본 논문에서 개선방안으로 제시할 프로세스로 피킹 방법에는 크게 2가지로 나눌 수 있다. 총량 피킹과 오더 피킹으로 나눌 수 있는데 편의점 유통물류센터에서 대부분의 피킹 전략으로 오더 피킹 방법으로 운영하고 있어, 본 논문에서도 운영 전략을 오더 피킹 방법으로 가정한다. 마지막 출고 프로세스로 점포 별 피킹이 완료된 물품들을 검수를 통해 수량, 물품 정보를 확인한 다음 운송차량에 상차 후 지정된 구역으로 출발을 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
편의점 물류센터의 프로세스는 어떻게 구성되어 있는가? 일반적인 편의점 물류센터의 프로세스는 크게 4가지로 구성되어 있다. 첫 번째 입고 프로세스로 물품이 외부에서 유통물류센터로 운송되어 저장하기 위해 유통물류센터 내에 적재 전까지 단계를 말한다. 두 번째 보관 프로세스로 입고된 물품을 각 포지션에 할당하여 이동하고, 해당 창고 및 렉에 저장하는 것이다. 세 번째 피킹 프로세스이다. 본 논문에서 개선방안으로 제시할 프로세스로 피킹 방법에는 크게 2가지로 나눌 수 있다. 총량 피킹과 오더 피킹으로 나눌 수 있는데 편의점 유통물류센터에서 대부분의 피킹 전략으로 오더 피킹 방법으로 운영하고 있어, 본 논문에서도 운영 전략을 오더 피킹 방법으로 가정한다. 마지막 출고 프로세스로 점포 별 피킹이 완료된 물품들을 검수를 통해 수량, 물품 정보를 확인한 다음 운송차량에 상차 후 지정된 구역으로 출발을 한다.
편의점시장이 성장하는 대표적 요인은 무엇인가? 1][1]. 편의점시장이 성장하는 대표적 요인은 1~2인 가구수 증가, 소량 구매 패턴 확산, 높은 접근성, 다양한 PB(Private Brand)상품 등장 그리고 다양한 컨텐츠의 발전 등으로 설명할 수 있다. 시장의 규모는 지속적으로 성장하는 반면, 유통물류센터의 운영 형태는 시장의 성장속도를 따라가지 못하고 수작업 위주의 운영을 고수하고 있어 많은 작업이 작업자에 의존하고 있다.
AGV의 매우 큰 장점은 무엇인가 AGV 시스템은 전체 생산 시스템의 성능을 향상시키는 매우 중요한 요인이다. 특히, 물류센터에서 가장 높은 고정비용 중 하나인 인건비는 원가를 상승시켜 가격 경쟁력을 약화 시키는 주요 원인이므로, 무인 공급을 통해 물류 인력을 감축 시킬 수 있다는 것은 AGV의 매우 큰 장점이라고 말할 수 있다[6]. 현재 자동 창고 시스템(ASRS)은 공급체인 상에서 30%이상의 매우 중요한 역할을 차지하고 있다.
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참고문헌 (12)

  1. Don Il Lee, Sik Geun, Ji Hyun Lee & Hye Joon Lee. "The supporting policies for CVS operation efficacy through CVS development simulation," Korea ditribution association, 19(4), pp. 117-137, 2014. 

  2. JJ Coyle, EJ Bardi & CJ Langley. "The management of business logistics", p. 14-16, West Publishing Company, 1996. 

  3. Rene de Koster, Tho Le-Duc & Kees Jan Roodbergen. "Design and control of distribution center order picking: A literature review," European Journal of Operational Research, 182(2), pp. 481-501, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ejor.2006.07.009 

  4. Dae Sig Kim. "An Effect Analysis for Productivity Elevation by the System Improvement," Korea Safety Management & Science, 12(2), pp. 113-123, 2010. 

  5. Seok Soon Lee & Young Jin Hwang. "the Control and the Traveling Algorithm of AGV," J. of Research Inst. of Automation & Computer Eng, 1(1), pp. 65-70, 1994 

  6. Myung Hoon Kang & Choon Jong Kwak. "Simulation Analysis of A Logistics System for Automobile Parts: A Case Study of A Car Manufacturer," Asia-Pacific Journal of Business & Commerce, 6(1), pp. 101-112, 2014. 

  7. S.N Liu. "Optimization and scheduling of AGV in automated distribution center system based on immune algorithm," Automatic control and Artificial Intelligence, pp. 1492-1495, 2012 

  8. Klaus Moeller. "Increasing distribution center order picking performance by sequence optimization," The State of the Art in the European Quantitative Oriented Transportation and Logistics Research, 20, pp. 177-185, 2011. 

  9. Petersen C.G. "An Evaluation of order picking routeing policies," International Journal of Operations & Production Management, 17(11), pp. 1098-1111, 1997. DOI: http://dx.doi.org/10.1108/01443579710177860 

  10. Hsieh L.F & Huang C.L. "Optimal order Picking Planning for Distribution Center with Cross Aisle," Proceedings of the 7th international Conference on Optimization: Techniques and Apllications, 1(49), pp. 339-340, 2007. 

  11. Mun Sup Lee & Sang Yong Yi. "Determination of Optimal Number of AGV by Simulation," Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 16(1), pp. 59-65, 1990. 

  12. se Kyung Choi, Hwang Sung Kim & Woo Seok Park. "The simulation study on working time of unit load cargo in distribution center," The Korean Association of Shipping and Logistics 81(0), pp. 219-240, 2014. 

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