공장 물류 시스템 스마트화로 생산 유연성 극대화

제품의 다양성 증가와 간소한 제조 운영, 빠른 사이클 타임이 요구되는 제조 환경에서 유연하고 효과적이며 비용 효율적인 물류 시스템 구축을 위해

디지털 계획이 필수적이다. 지멘스는 자사의 AMR/AGV 계획과 시뮬레이션 도구가 자동차 산업의 자재 운반 방식을 혁신할 수 있다고 강조한다.

가장 대표적인 적용 사례로 차체 공장 및 조립라인의 물류 흐름을 최적화한 사례가 있다. AMR/AGV를 활용한 적시(Just-in-Time) 납품 의존도가

높아지고 있어, 이것의 경로, 적재물, 가용성 등을 계획하는 일이 매우 중요하다. 지멘스는 물리적으로 AMR/AGV를 배치하기 전에 레이아웃,

작업 부하, 실시간 시스템 반응 등을 평가할 수 있는 AMR/AGV 운용 가상 시뮬레이션 솔루션을 제공하고 있다.

공장 내 물류의 과제와 솔루션

기존의 수동 계획 방식은 시간이 많이 소요되며, 여러 대의 편대형 물류 차량(fleet)과 복잡한 제조 공정의 흐름을 처리하는 데 한계에 이르렀다.

시뮬레이션 도구와 실제 차량 관리 시스템 간의 연계 부족으로 효율성도 저해하고 있다. 또한, 제조 현장에 AMR/AGV의 수가 증가함에 따라,

정밀한 조율, 공간 최적화, 교통 제어에 대한 필요성도 더욱 커지고 있다.

지멘스는 이러한 문제점을 디지털트윈 기술과 지능형 차량 관리 시스템을 통해 해결하고 있다. 가상 모델과 실시간 차량 데이터 결합으로 다양한

생산 시나리오를 시뮬레이션하고 병목 현상을 식별하여, 사전에 운영을 조정할 수 있다. 표준화된 인터페이스로 계획 도구와 차량 제어 시스템을

직접 연결하여, 가상 설계에서 실제 실행으로의 전환을 원활하게 할 수 있도록 지원한다.

주요 가치 창출 효과

•수동 방식 계획 대비 업무량 절감, 생산 지연 감소

•적시 운반율 증가로, 생산라인 동기화 향상

•생산 능력 및 유연성 향상, 현장 혼란 최소화

•물리적인 장비 설치 전 문제를 해결하여 시험 운영 시간 단축

편대형 물류 차량(fleet) 자동화 및 커미셔닝(시운전)

지멘스는 다양한 AMR/AGV 차량을 배치할 때 발생하는 과제를 해결하기 위해, Fleet Automation and Commissioning 솔루션을 제공한다.

이 솔루션은 가동 시간을 극대화하고 비용을 절감하며 통합 과정을 단순화하는 데 중점을 두고 있다.

자동차를 비롯한 제조 현장에서는 작은 조립 부품부터 대형 차체 부품에 이르기까지 다양한 자재를 운반하기 위해 여러 종류의 AGV/AMR를 사용한다.

지멘스에 의하면 자사의 솔루션이 이처럼 이질적인 환경에서도 차량 자동화 운영을 표준화하여, 신뢰할 수 있는 성능과 원활한 협업을 보장할 수 있다고

설명한다.

하지만 다양한 AMR/AGV 유형을 통합하는 과정에서 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 자동화 아키텍처의 분산, 진단 체계의 불일치.

유지보수 요건의 상이함과 이러한 복잡성으로 인한 교육 비용 증가, 인건비 상승, 그리고 운영 중단을 방지하기 위한 예비 부품 재고 확대 등

부담이 가중된다.

이러한 통합 문제를 해결하기 위해 지멘스는 SIMOVE Fleetmanager라는 통합 플랫폼을 개발했다. 이 플랫폼은 차량 유형 간 하드웨어, 소프트웨어,

제어 시스템을 표준화하며, 지멘스의 자동화 포트폴리오에서 제공하는 개방형 제어기, 센서, 모듈형 인터페이스 등이 포함되어 있다.

지멘스는 이러한 통합된 접근 방식이 시스템 확장 용이성, 통합 시간 단축, 유지보수 간소화가 가능하다고 설명한다.

https://xcelerator.siemens.com/global/en/industries/automotive-manufacturing/simove/fleetmanager.html

SIMOVE 솔루션 기대 효과

•복잡성 감소 및 표준화 향상으로 자동화 확장 속도 증가

•최대 20% 차량 가용성 향상

•유지보수 비용 절감 및 예비 부품 재고 축소

•생산성 및 시스템 신뢰성 향상

포르쉐 사례 연구: 지멘스 AGV 기술을 활용한 고유연성 전기차 생산

(Porsche case study: High-flexibility eCar production with Siemens AGV technology)

전기차 수요 증가에 대응하면서 고성능 스포츠카의 생산성 유지를 위해, 포르쉐는 중대한 도전에 직면하게 되었다. 기존 운영을 방해하지 않으면서,

전기차 타이칸(Taycan) 생산을 위한 시설을 역사적인 Zuffenhausen 공장에 신설해야 했다. 이 프로젝트는 생산라인 구축에 공간의 제약이 있고

신속성이 요구되는 만큼 혁신적인 접근 방식이 필요했다.

포르쉐는 기존의 고정식 컨베이어 벨트를 사용하는 대신, 지멘스의 Simove 기술을 기반으로 한 자동 유도 차량(AGV)을 활용한 고유연성

자재 운반 시스템을 선택했다. 이 결정은 한정된 도시형 공장에서의 수직적 공간 제약을 극복하고, 여러 제조 층을 유연하게 운행하면서 공간 효율성과

적응력을 최대로 확보하는 장점이 있다.

이러한 AGV 기반으로 포르쉐는 큰 인프라 변경 없이도 레이아웃과 자재 흐름의 유연한 조정 등 미래의 확장성과 변화에 대한 대비를 모두 확보했다.

실제로 이 생산시설의 준공과 시험 운영을 모두 약 4.5개월 만에 완료하였는데, 이것은 일반적으로 유사 프로젝트 완료 기간의 절반 수준으로

첨단 디지털 프로젝트 관리, 자동화 기술, 그리고 지멘스의 TIA Portal을 활용했기 때문에 가능했다.

지멘스의 AGV 솔루션은 가용 공간을 최대한 활용하여, 포르쉐가 지향하는 민첩하고 모듈화된 생산 체계 실현을 지원했다. 이 프로젝트는

자동차 산업 전반에 확산되고 있는 변화와 흐름, 즉 유연 자동화 시스템으로의 전환을 상징적으로 시사하고 있다.

핵심 성공 요소

•고정식 컨베이어를 대체하는 모듈형 AGV 물류 시스템

•수직 구조 레이아웃으로 공간 활용 최적화

•구축 기간을 단축한 디지털 계획 도구

운반차량 통합(Fleet Integration)

제조 운영 효율을 높이는 데 있어 AGV/AMR과 자동화된 생산 셀 간의 원활한 통합은 매우 중요하다. 지멘스는 Fleet Integration 솔루션으로

다양한 시스템 간 통신, 자동화, 차량 제어 표준화로 통합에 있어서 발생하는 문제를 해소한다.

트롤리 적재 및 하역 작업을 수행하는 로봇 셀과 AGV가 자동으로 하는 상호작용이 대표적인 적용사례다. 이를 위해서는 차량, 로봇 스테이션,

MES 간의 지속적이고 안정적인 통신이 필요하다.

하지만 대부분의 제조 현장에서는 서로 다른 메이커의 AGV/AMR, 프로토콜, 인터페이스로 인해 분산된 자동화 환경 속에서 운영되고 있어 비효율,

긴 시험 운전 시간, 수동 개입 증가, 운영 리스크를 포함한 여러 문제가 발생한다.

지멘스는 통합된 자동화 아키텍처를 통해 이러한 문제를 해결한다. 이 아키텍처는 생산 및 운송 시스템의 통합, 통신 및 제어 프로토콜의

표준화를 통해 지능형 알고리즘 기반 차량 제어 시스템과의 상호운용성을 보장한다.

또한 개방형 표준 API 도입으로, 향후 업그레이드 및 시스템 통합도 유연하게 대응할 수 있다.

Fleet Integration 주요 효과

•최대 20% 생산성 향상 (차량과 생산 셀 간의 조율 향상)

•안전성 향상 (수동 개입 감소 및 운영 표준화)

•신속한 생산 전환 대응력 확보

운반 차량 오케스트레이션(Fleet Orchestration)

생산 현장에서는 다양한 종류의 AGV와 AMR이 함께 작동하므로, 효율적인 교통 제어 시스템이 매우 중요하다. 통합된 제어 시스템이 없으면,

통신 프로토콜의 불일치, 독립적인 트래픽 관리, 비효율적인 경로 설정으로 인해 병목 현상과 시험 운전 시간 지연, 생산성 저하로 이어진다.

레거시 시스템으로는 확장성과 생산량 변화에 대응하기 어렵다.

지멘스의 Fleet Orchestration 솔루션은 이 문제를 해결할 수 있는 지능형 트래픽 관리 시스템이다. 이 시스템은 교통의 흐름을 조화롭게 유지하고,

병목 현상을 방지하며, 원활한 자재 이동을 보장한다.

예를 들어, 다양한 AGV(지게차, 소형 부품 운송 로봇 등)를 사용하는 제조 공장에서는 차체 공장, 최종 조립, 도장 공장 등 공유된 공간을 오가는

다양한 차량의 동선을 통합적으로 관리해야 한다. 대부분 서로 다른 제조사의 AGV를 사용하므로 관리가 매우 복잡하다.

지멘스는 이를 해결하기 위해 모든 AMR/AGV를 통합적으로 제어하는 차량 제어 시스템과 표준화된 모듈형 인터페이스를 갖춘

종합 트래픽 관리 시스템을 제공한다. 또한 표준 통신 프로토콜을 통해 차량 간 일관된 명령 실행과 데이터 흐름을 보장하고, 첨단 경로 및

일정 알고리즘을 활용하여 자재 이동을 최적화한다.

Fleet Orchestration 주요 예상 효과

• 제시간 운행률 향상

• 계획 수립 시간 단축

• 누적 지연 감소

• 신규 AGV 시스템의 원활한 확장 가능성

• 운영비 절감 및 생산 안정성 향상

요약

지멘스의 AMR/AGV 계획, 차량 통합, 오케스트레이션 등 스마트 자재 운송 기술은 자동차를 포함한 제조기업에 민첩하고 유연한 생산 라인을

구축할 수 있도록 지원한다. 디지털 시뮬레이션과 중앙 집중식 운송 관리를 통해 지연을 줄이고 변화에 신속히 대응하며, 미래에도 지속 가능한

시스템을 구축할 수 있다.

결과적으로, 변화에 대한 유연성과 높은 효율성, 복원력을 갖춘 스마트 제조 환경을 구현하여 전체 가치 사슬 전반에 걸쳐 경쟁력을 높이는 데

중요한 역할을 한다.

출처 ㅣ https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/partner-content/how-smart-material-transportation-can-support-flexibility-in-automotive-production-operations/640694