인공지능(AI)으로 AGV 과제 해결

AGV(Automated Guided Vehicle)는 무인운반차량 또는 자동유도차량으로 번역된다. 

재료나 부품, 반제품, 제품 등을 정해진 장소로 운반하는 운반용 대차형태의 이동로봇이다. 

일반적으로 공장이나 창고의 통로 바닥 면에 자기테이프나 자기 봉을 설치한 후 그것에 의해 유도되는 무인 상태의 이동 대차이다.

AGV는 1980년대에 개발되어 다양한 산업 현장에서 사용하고 있다. 제조업에서 제품의 보관·출하를 담당하는 물류 센터와 병원을

비롯한 비제조업 현장에도 널리 도입되어 사용하고 있다.

AGV 주행방식

AGV는 주행 방식이 다양하다. 각각의 특징을 파악하고 자사에 맞는 방식을 도입하는 것이 중요하다.

주행 방식을 설명하면 다음과 같다.

자기유도방식

주로 자기 테이프를 바닥에 설치하고 AGV가 주행 경로를 결정하는 방식이다.

자기 센서로 루트를 정확하게 읽으며 자기 테이프 위를 주행한다. 정확도가 높아 현재 가장 많이 도입되어 널리 사용하고 있다.

광학유도방식

자기유도와 비슷한 방식으로 광학센서를 통해 유도테이프에서 반사되는 빛을 인식하면서 주행하는 방식이다. 

빛을 반사시키는 테이프는 전용 테이프가 아닌 일반적인 비닐 테이프를 사용해도 된다. 따라서 비교적 저렴한 비용으로 도입할 수 있다는 점이 장점이다.

화상인식방식

바닥이나 천정에 QR코드나 AR 마커를 설치해 AGV에 탑재된 센서로 판독하여 자신의 현재 위치를 파악하면서 주행하는 방식이다.

아마존 물류창고에 도입된 방식으로 주목을 받고 있다. 실시간으로 경로 변경이 가능하기 때문에 자기유도식이나 광학유도방식에 비해 유연성이 높다고 할 수 있다.

AGV와 AMR의 차이

최근에는 SLAM 유도방식을 활용한 AMR(Autonomous Mobile Robot: 자율형 협동로봇)도 도입 사용하고 있다. 

AMR이 AGV와 크게 다른 점은 카메라나 센서 등으로 자기 위치 추정과 이동 환경 지도를 작성해 사람이나 장애물을 피해가며 이동할 수 있다. 

따라서 동선과 작업 장소가 고정적인 장소가 아닌 움직임이 빈번한 곳에서도 작업자와의 협업이 가능해진다.

그러나 아직 자기 위치 추정이 되지 않고 목적지에 도착하지 않는 경우도 발생하는 등 아직 그 기능이 완벽하지는 않다.

AGV의 장점

AGV 도입에 따른 장점을 아래에 소개한다.

•운반 작업자의 부담 경감

•휴먼 에러 감소

•성인화를 통한 인건비 절감

각각의 장점을 설명하면 다음과 같다.

운반작업자의 부담경감

AGV가 자재나 제품을 자동으로 운반하므로 사람이 운반할 필요가 없어 작업자의 부담을 줄일 수 있다.

정해진 장소로 대량의 자재나 제품을 운반하려면 사람이 여러 번 왕복해야 하며 무게가 있는 물건을 운반하는 경우 더욱 부담이 커진다.

AGV를 도입하여 사람은 육체적인 부담을 줄일 수 있어 보다 생산적인 작업에 집중할 수 있다. 

또한 지게차 자격증을 가진 사람이 아니면 할 수 없는 작업도 AGV가 수행할 수 있다. 따라서 특정 작업자에게 부담이 집중되는 일을 해결하게 된다.

휴먼에러 삭감

AGV를 활용하면 순간적으로 발생하는 실수나 안전문제를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 사람이 작업하는 경우 동일 작업이라 해도 작업자의 근무 연수나 성격, 그 날의 컨디션 등에 따라 작업의 질에 차이가 나기 마련이다.

베테랑 작업자라도 실수 발생을 완전히 피할 수 없다. 

운반 작업의 실수가 출하작업의 실수나 분류 오류 등으로 이어져 기업의 신뢰도에 좋지 않은 영향을 미치는 경우도 있다.

운반 작업을 AGV로 대체하면 휴먼 에러를 삭감할 수 있다. 기업의 신뢰도 향상과 사람은 부가가치 있는 일에 집중함으로써 생산성 향상으로 이어진다.

성인화로 인건비 삭감

AGV 도입으로 가장 먼저 눈에 뛰는 효과는 인건비 삭감이다. 그 외에도 다음과 같은 비용을 절감할 수 있다.

•직원의 교육 비용

작업에 익숙해지는 시간뿐 아니라 경험자들이 교육에 할애하는 시간을 절감할 수 있다

•채용에 드는 비용

채용사이트 등의 게재비용 외에 담당자가 면접하는 시간, 면접자들의 교통비 부담 등

•입사 절차에서 발생되는 총무 부서의 비용

사람이 반송 작업을 수행할 수 있게 되기까지는 위와 같은 많은 인건비 이외에 다른 부대비용이 든다.

그러나 만약 기존 직원이 퇴직하면 다시 처음부터 교육 훈련을 다시 시작하게 되어 추가 비용이 발생한다. AGV로 절약할 수 있다면 단순히 인건비뿐 아니라 다양한 부대비용을 절감할 수 있다.

AGV의 단점

AGV를 도입하는 데 따른 장점과 달리 어떤 번거로움이나 단점이 있는것 또한 사실이다.

1. 레이아웃 변경 필요

2. 안전대책 필요

레이아웃 변경

AGV를 처음 도입할 때 AGV의 이동 동선에 맞추어 레이아웃 변경이 필요하다.

사람이 운반할 경우 현장 상황에 따라 루트를 변경하면서 운반이 가능하지만 AGV는 기본적으로 정해진 루트만 진행할 수 있다.

우선 효율성과 이동 공간내의 장애물 유무를 생각하면서 AGV 경로를 결정하고 AGV 경로에 맞게 레이아웃을 변경해야 한다.

또한 AGV는 기본적으로 유도체가 필요하다.

어떤 주행 방식을 선정하느냐에 따라 유도체가 달라지며 주행 방식에 따라 최적의 레이아웃을 생각해야 한다. 도입 시에 이러한 사항을 신중히 검토해야 한다.

공장에서 AGV를 도입할 경우에는 제조 라인의 변경에 따라 세세한 변동이 발생한다.

특히, 최근 증가하고 있는 다품종 소량 생산의 제조 라인에서는 생산하는 제품의 품종이 바뀜에 따라 사용하는 자재와 부품 그리고 공구류도 변경된다. 

생산제품에 따라 공정 순서도 변경되는데 이때마다 운송 경로가 달라질 수 있다. AGV는 기본적으로 한 지점에서 목적 지점으로 운반하는 로봇이다.

따라서, 빈번하게 운반 루트의 변경이 발생하는 경우 AGV의 도입으로 부수적인 일과 번거로움이 증가할 수 있다.

안전성 대책

여러 규격에 의하면 AGV는 안전성을 보증하도록 규정되어 있다. 장애물 접촉 탐지장치와 경보장치, 접근하는 물체 인지장치 등 안전장치를 설치하도록 정해져 있다. 

그러나 안전장치로 탐지할 수 있는 범위나 높이에는 한도가 있다. 운반 진로상에서의 갑작스런 돌출물이나 돌발 낙하물에 신속히 대응하지 못할 수 있다.

이 경우 AGV 진행 중 갑자기 튀어나온 작업자와 부딪치는 안전문제 심지어는 운반하는 짐과 AGV 파손 같은 2차 피해가 발생할 수도 있다.

또 AGV가 비상 정지된 경우에는 비상 상황이 해제되더라도 안전이 확인되지 않는 한 다시 움직이지 못하도록 규정돼 있다.

AGV의 효과를 최대한 발휘하기 위해서는 안전성을 확보하고 사고로 인한 고장이나 AGV가 멈추지 않는 상태로 만드는 것이 중요하다.

인공지능(AI)으로 AGV 과제해결

최근에 인공지능(AI)을 탑재한 AGV 개발이 진행되고 있어 레이아웃 변경이나 안전성 등 AGV의 과제를 해결할 수 있게 되었다.

카메라와 AI의 조합으로 이미지 인식기능이 가능해져 작업 영역에 진입하기 전에 AGV가 실시간으로 상황에 따른 판단을 할 수 있다.

•다른 짐을 나르는 AGV나 작업자가 여러 명일 때 혼잡한 곳을 피하며 주행

•AGV끼리 충돌하지 않는 경로로 주행

•최단 거리로 운반 가능한 루트로 주행

•AI로 유도체 없이 주행 가능 

AGV기점에서 시작하는 AI활용 네트워크

AGV와 관련하여 인공지능을 포괄적으로 활용함으로써 작업 효율도 높일 수 다.

예를 들어 피킹용 로봇에 AI를 탑재하면 AGV를 세우지 않고 AGV가 운반하고 있는 부품이나 제품 중에서 지정된 제품만 픽업할 수도 있다.

이처럼 AGV와 다른 로봇에 여러 AI를 조합하면 효율성을 높이고 업무의 자동화 폭이 넓어진다.

또한 IoT 센서를 활용하여 예측보전의 정도 향상 및 작업 효율화를 실현하고 있는 스마트 공장도 증가하고 있다.

AGV+AI로 물류 경쟁력 향상

인력 확보가 어려운 현재, AGV에 인공지능을 활용하면 휴먼 에러 삭감, 인건비 삭감 등의 효과를 기대할 수 있다.

AGV만 활용할 경우 발생하는 현장 레이아웃 변경도 인공지능 활용으로 해결 할 수 있다. 

공장의 경우는 생산하는 제품의 종류 등도 고려해야 한다. 자사 상황을 잘 파악한 후 AGV 주행 방식을 결정해야 한다.

AI 탑재형 AGV는 안전성을 고려하면서 최적의 경로를 학습하고 주행할 수 있어 기존 AGV가 안고 있는 과제도 극복할 수 있다. 

현재 자사에서 사용하고 있는 AGV가 어떤 역할을 하는지 해결 과제 등을 정리해보고 AGV에 인공지능(AI)을 연계하는 활용방안을 생각해 보자.

참조 : https://ai-market.jp/purpose/agv/