일괄 하역장비 운영을 위한 하역작업장 설계 및 경제성 분석에 관한 연구 Research on the Design and Economic Analysis for the Operation of Cargo Batch Loading and Unloading Systems원문보기
물류센터의 생산성 및 안전도 향상을 위한 기계화 및 자동화가 급속도로 진행되고 있으며, 작업자들의 효율적이고 안전한 작업 지원을 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 집배송차량과 물류센터 간 연결 역할을 하고 있는 하역작업장의 경우는 아직까지도 지게차 위주의 작업이 이루어지고 있다. 또한 지게차와 작업자가 같은 공간에서 함께 작업함에 따라 이로 인한 안전사고도 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 상하역자업장의 기계화 및 자동화를 통해 생산성과 안전성 향상의 문제를 해결하기 위해 여러 개의 팔레트를 한꺼번에 작업할 수 있는 일괄 하역장비들에 대해 소개하였다. 일괄 하역장비들은 새로운 개념의 하역장비로 적용 시 효율적인 운영을 위해 필요한 적정 장비 대수는 범용 4대, 전용 3대이다. 작업장 면적은 장비크기와 부가공간을 포함하여 범용 $256.28m^2$, 전용 $207.00m^2$가 필요하며 이를 기반으로 작업장 면적 및 일괄 상하역장비를 고려한 상하역작업장을 설계하였다. 또한 NPV, IRR, PBT 등 경제성 분석을 실시하였으며 주요 변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다.
물류센터의 생산성 및 안전도 향상을 위한 기계화 및 자동화가 급속도로 진행되고 있으며, 작업자들의 효율적이고 안전한 작업 지원을 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 집배송차량과 물류센터 간 연결 역할을 하고 있는 하역작업장의 경우는 아직까지도 지게차 위주의 작업이 이루어지고 있다. 또한 지게차와 작업자가 같은 공간에서 함께 작업함에 따라 이로 인한 안전사고도 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 상하역자업장의 기계화 및 자동화를 통해 생산성과 안전성 향상의 문제를 해결하기 위해 여러 개의 팔레트를 한꺼번에 작업할 수 있는 일괄 하역장비들에 대해 소개하였다. 일괄 하역장비들은 새로운 개념의 하역장비로 적용 시 효율적인 운영을 위해 필요한 적정 장비 대수는 범용 4대, 전용 3대이다. 작업장 면적은 장비크기와 부가공간을 포함하여 범용 $256.28m^2$, 전용 $207.00m^2$가 필요하며 이를 기반으로 작업장 면적 및 일괄 상하역장비를 고려한 상하역작업장을 설계하였다. 또한 NPV, IRR, PBT 등 경제성 분석을 실시하였으며 주요 변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다.
The dynamic nature of mechanization and automation to improve productivity and safety within logistics centers, has necessitated various studies to support efficient and safe working conditions for workers. However, accidents in the loading dock occur frequently as workers and forklift trucks operat...
The dynamic nature of mechanization and automation to improve productivity and safety within logistics centers, has necessitated various studies to support efficient and safe working conditions for workers. However, accidents in the loading dock occur frequently as workers and forklift trucks operate within the same space. This research introduces cargo batch loading and unloading systems, which enable increasing productivity and safety through the use of mechanization and automation in the loading dock. To assist efficient operation of this new system, four pieces of general-purpose equipment or three pieces of dedicated equipment are deemed to be essential. Moreover, the floor area of the loading dock is designed to accommodate $256.28m^2$ and $207.00m^2$ for the general-purpose and dedicated systems respectively, in addition to the space allocated for equipment and additional space. The design of the loading dock considers the area of the loading dock as well as the cargo batch loading and unloading systems. Economic analysis, such as NPV, IRR, and PBT, were conducted in addition to sensitivity analysis on key variables.
The dynamic nature of mechanization and automation to improve productivity and safety within logistics centers, has necessitated various studies to support efficient and safe working conditions for workers. However, accidents in the loading dock occur frequently as workers and forklift trucks operate within the same space. This research introduces cargo batch loading and unloading systems, which enable increasing productivity and safety through the use of mechanization and automation in the loading dock. To assist efficient operation of this new system, four pieces of general-purpose equipment or three pieces of dedicated equipment are deemed to be essential. Moreover, the floor area of the loading dock is designed to accommodate $256.28m^2$ and $207.00m^2$ for the general-purpose and dedicated systems respectively, in addition to the space allocated for equipment and additional space. The design of the loading dock considers the area of the loading dock as well as the cargo batch loading and unloading systems. Economic analysis, such as NPV, IRR, and PBT, were conducted in addition to sensitivity analysis on key variables.
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문제 정의
본 연구는 이를 통해 효율이 떨어지고 안전사고 발생률 또한 높은 기존 하역장 운영의 문제를 해결하기 위한 방안으로 이러한 일괄 상하역 장비를 제시하였다. 특히 본 장비를 도입하게 되면 대당 연간 운영비용은 트럭 대기시간 감소로 인해 350만 원 감소할 것으로 예상된다.
그리고 윙바디 트럭용 장비의 경우 현재 개념적으로만 설계된 장비이기 때문에 본 연구에서는 이에 대한 규모 산정은 제외하였다. 본 연구에서는 C사의 대표적인 물류센터를 기준으로 표준 물류센터를 설정한 후 요구되는 생산성과 장비별 성능을 비교함으로써 하역작업장에 필요한 장비 대수와 규모를 산정한다.
본 연구에서는 일괄 상하역장비가 운영될 수 있는 표준 상하역작업장 설계에 관해 연구하였다. 이를 위해 첫째, 현재 국내에서 연구개발하고 있는 일괄 상하역장비에 대해 분석하였다.
본 연구에서는 지게차 및 인력작업을 일반적으로 사용하고 있는 기존 물류센터와 달리 일괄 상하역장비가 적용된 하역작업장의 설계를 목적으로 한다. 이를 위해 첫째, 일괄 하역장비를 설명한다.
가설 설정
분석에 대한 기본 가정은 다음과 같다. 교통시설투자평가지침의 기준값을 적용하여 사회적 할인율은 5.5%를 가정하고 분석기간은 30년으로 한다. 연간수요는 기존의 표준 및 테스트베드 물류센터를 기준으로 예측하고 단위는 톤으로 한다.
제안 방법
둘째, 표준 물류센터를 설정하여 일별 물동량을 계산한 후 필요한 장비대수와 작업장 면적을 산정하였고 이를 기반으로 하역작업장을 설계한다. 그리고 NPV, IRR, PBT 등 경제성 분석을 실시하였으며 주요 변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다.
이를 위해 첫째, 현재 국내에서 연구개발하고 있는 일괄 상하역장비에 대해 분석하였다. 둘째, 일괄 상하역장비를 설치하기 위한 표준 물류센터를 설정하여 물동량에 따른 요구 생산성을 조사하였다. 셋째, 물류센터의 생산성을 만족시키기 위한 일괄 상하역장비의 필요 장비 대수, 장비의 설치 및 작업을 위한 공간을 산정하였다.
이를 위해 첫째, 일괄 하역장비를 설명한다. 둘째, 표준 물류센터를 설정하여 일별 물동량을 계산한 후 필요한 장비대수와 작업장 면적을 산정하였고 이를 기반으로 하역작업장을 설계한다. 그리고 NPV, IRR, PBT 등 경제성 분석을 실시하였으며 주요 변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다.
셋째, 물류센터의 생산성을 만족시키기 위한 일괄 상하역장비의 필요 장비 대수, 장비의 설치 및 작업을 위한 공간을 산정하였다. 마지막으로 장비 크기 및 운영을 위한 최소 요구 공간을 기초로 하여 표준하역작업장을 설계하였다.
경제성 분석은 B/C, NPV 등의 계산을 통하여 사업의 경제적 타당성을 국가 전체적 입장에서 측정한다. 본 분석에서는 표준 물류센터 및 테스트베드 물류센터에 각각 일괄 하역장비가 설치될 경우를 가정하여 총 6가지 경우에 대한 운영효과를 분석하였으며, 분석 대상은 일괄 하역장비가 1대 설치될 수 있는 규모로 한정하여 분석을 실시하였다.
앞의 3장에서는 표준 물류센터의 하역장 규모 및 요구 생산성을 조사하여 이를 처리하기 위한 적정 장비 대수를 산정하였다. 본 장에서는 이를 기반으로 필요한 하역작업장 규모를 산정한 후 이에 맞는 상하역작업장 설계도면을 작성하였으며, SketchUp을 이용하여 3D로 모델링한다.
둘째, 일괄 상하역장비를 설치하기 위한 표준 물류센터를 설정하여 물동량에 따른 요구 생산성을 조사하였다. 셋째, 물류센터의 생산성을 만족시키기 위한 일괄 상하역장비의 필요 장비 대수, 장비의 설치 및 작업을 위한 공간을 산정하였다. 마지막으로 장비 크기 및 운영을 위한 최소 요구 공간을 기초로 하여 표준하역작업장을 설계하였다.
이를 위해 먼저 범용 및 전용 장비의 크기와 작업을 위한 추가 요구공간을 과 같이 정리하였다.
본 연구에서는 일괄 상하역장비가 운영될 수 있는 표준 상하역작업장 설계에 관해 연구하였다. 이를 위해 첫째, 현재 국내에서 연구개발하고 있는 일괄 상하역장비에 대해 분석하였다. 둘째, 일괄 상하역장비를 설치하기 위한 표준 물류센터를 설정하여 물동량에 따른 요구 생산성을 조사하였다.
표준 물류센터의 트럭 출입분포를 통해 하루에 처리하고 있는 팔레트수와 트럭 1대당 평균적으로 싣고 있는 팔레트 수를 산정하였다.
대상 데이터
일반적으로 5톤 규모의 트럭은 8개의 팔레트를 실을 수 있으며 하루 79대 정도 출입되고 있는 것으로 조사되었다. 11톤 트럭은 팔레트를 14개 실을 수 있고 하루 35대 정도 출입되고 있다. 이러한 트럭들은 대부분 100% 채워서 운행되지만 마지막 트럭의 경우 남은 화물을 싣게 되는데 평균적으로 50% 정도 채운다고 하며, 따라서 전체적으로는 98% 정도 적재율을 보이는 것으로 조사되었다.
성능/효과
경제성 분석 결과 민감도 분석을 포함하여 모든 경우에 경제적 타당성이 확보(B/C > 1) 되는 것으로 확인되었다.
범용 장비를 이용하여 1개의 플레이트를 처리하는데 소요되는 시간은 지게차를 이용하여 플레이트에 팔레트를 상차하는데 걸리는 시간 3.33분과 범용 장비 플레이트 상차 시간 7분을 합쳐 약 10.33분 정도 소요되고, 전용 장비는 7.33분 정도 소요되는 것으로 계산되었다.
, 2014). 본 연구의 경제성 분석에서는 비용으로 설치공사비, 하역장비 취득비용, 하역장비 유지관리비를 고려했으며, 편익은 화물차량 체류비용 절감, 하역장비 연료비용 절감, 하역장비 환경비용 절감, 하역 안전사고 감소 항목이 고려되었다. 경제성 분석 결과 민감도 분석을 포함하여 모든 경우에 경제적 타당성이 확보(B/C > 1) 되는 것으로 확인되었다.
11톤 트럭은 팔레트를 14개 실을 수 있고 하루 35대 정도 출입되고 있다. 이러한 트럭들은 대부분 100% 채워서 운행되지만 마지막 트럭의 경우 남은 화물을 싣게 되는데 평균적으로 50% 정도 채운다고 하며, 따라서 전체적으로는 98% 정도 적재율을 보이는 것으로 조사되었다.
후속연구
하지만 본 연구에서는 물류센터 내 보관영역, 이송영역 등을 고려하지 않고 하역작업장만을 대상으로 하였기 때문에 전체 물류센터 운영을 위한 설계라고 할 수 없다. 현재 다른 연구를 통해 전체 물류센터를 대상으로 한 시뮬레이션 개발이 진행되고 있으며, 향후 본 연구의 결과와 통합한다면 일괄 상하역장비 기반의 최적 물류센터 설계가 가능할 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
범용 일괄 상하역장비란 무엇인가?
범용 일괄 상하역장비는 <그림 1>과 같이 상하역작업장에 플레이트를 설치하고, 지게차를 이용해서 플레이트에 팔레트를 적재한 후 트럭 적재함이나 컨테이너에 추가적인 장치 없이 일괄 상차하기위한 시스템이다.
일괄 상하역장비를 도입했을 때 얻을 수 있는 효과는 무엇인가?
이러한 일괄 상하역장비는 대량화, 자동화를 통해 회전율을 빠르게 함으로써 물류 전체의 속도를 높이는 효과가 있다. 이미 선진국에서는 일괄 상하역 장비를 개발하여 실제 업무에 활용하고 있다.
일괄 상하역장비를 적재장치의 구동 형태에 따라 분류할 경우 어떤 방식으로 분류할 수 있는가?
Driest(2010)에 따르면 이러한 일괄 상하역장비는 적재장치의 구동 형태에 따라 5가지 형태가 있다. 이 중 컨베이어 방식은 체인, 슬랫 , 벨트 형태로 구분한다. 스케이트 방식은 컨베이어 방식과 유사하나 운송용기 내에 간이 장치를 두는 점에서 다르다. 롤러트랙 방식은 항공화물과 같이 용기 내에 장치가 설치되는 경우에 일반적으로 사용된다. 이러한 일괄 상하역장비는 트럭 운송이 많은 유럽 쪽에서 많이 활용되고 있으며, 네덜란드의 Ancra 시스템(Driest, 2010), 핀란드의 ACTIW 등이 대표적이다.
참고문헌 (13)
강정윤, 이홍철, 엄인섭(2006), "시뮬레이션과 메타모델을 이용한 자동물류센터 설계 최적화", 한국시뮬레이션학회 논문지, 제15집 제3호, 103-114.
Lee, S., Chang, T. W., Won, J. U. and Kim, Y. J.(2014), "Systematic development of cargo batch loading and unloading systems," International Journal of Advanced Logistics, Vol.3 No.1-2, 75-85.
Thuesen, G. J. and Fabrycky, W. J.(1993), Engineering Economy, 8th edition, New Jersey, Prentice-Hall.
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