고도화된 머신 비전 도입으로 품질관리 및 물류흐름 최적화 실현
불과 몇 년 전과 비교해도 제조업과 물류 산업은 지금 전혀 다른 모습을 하고 있다. 전 세계적인 노동력 부족 심화, 전자상거래 수요 증가, 그리고 속도와 품질 향상에 대한 요구가 지속적으로 높아지면서, 많은 기업들이 이러한 시장 변화에 대응하기 위해 자동화를 적극 도입하고 있다.
다가오는 노동력 위기: 최근 한 연구에 따르면, 분석가들은 전 세계 경제를 뒤흔들 수있는 심각한 인력 부족 사태가 임박했다고 경고하고 있다. 현재 추세대로라면 2030 년까지 전 세계 노동력은 빠르게 줄어들며 8500만 명 이상의 인력 부족이 발생할 것으로 예측된다. 이에 대비해 선제적으로 대응하는 기업 리더들은 자동화 프로젝트를 서둘러 추진하고 있으며, 이를 통해 잠재적인 위기 속에서도 안정적인 운영을 유지하려 하고 있다.
치솟는 전자상거래 수요: 온라인 쇼핑 열풍은 당분간 식을 기미가 없다. 코로나19 팬데믹 이전까지만 해도 전 세계 소비자 중 정기적으로 온라인 쇼핑을 하던 비율은 9%에 불과했다. 그러나 2020년 5월에는 전 세계 쇼핑객의 44%가 매주 온라인으로 제품을 구매하고 있다고 응답했으며, 그 중 23%는 주간 단위로 여러 차례 쇼핑한다고 밝혔다.
이러한 변화는 2020년 한 해 동안 전 세계 전자상거래 매출이 거의 28% 급증하며 총 4조 2800억 달러라는 경이로운 수치를 기록한 주요 배경이기도 하다.
변화에 적응해야 생존한다: 오늘날 소비자들은 ‘온디맨드’ 사고방식을 바탕으로 즉각적인 서비스와 높은 품질을 기대하고 있으며, 이에 따라 제조업체와 물류 기업들은 운영 효율성과 제품 품질을 개선하기 위해 발 빠르게 대응하고 있다. 공급망 전반의 기업들은 생존을 넘어 치열한 경쟁 속에서 성장하기 위한 수단으로 머신비전 기술에 주목하고 있다.
혁신에서 진화로, 그리고 다시 혁신으로
최초의 바코드 특허가 출원된 지 70여 년, 슈퍼마켓에서 처음으로 UPC 코드가 스캔된 지거의 50년이 지났다.
초기의 바코드 스캐너는 바코드의 선과 간격을 인식하기 위해 레이저 기반 기술을 사용했 다. 당시에는 획기적인 기술이었지만, 스캐너는 처음 등장한 이후로 눈부신 발전을 이뤘다. 오늘날의 고정형 산업용 스캐너는 초기 제품 과는 전혀 다른 모습이며, 이제는 정교한 카메라 기반의 이미징 기술을 활용하고 있다. 레이저 대신, 이미지 기반 리더는 바코드를 디지털 이미지로 촬영한 뒤 고급 소프트웨어와 복잡한 알고리즘을 통해 그 정보를 해석한다.
흥미로운 점은, 이러한 첨단 이미징 기술이 오늘날 고정형 산업용 스캐너의 핵심일 뿐 아니라 머신비전 스마트 카메라의 데이터 캡처 기능에도 동일하게 적용되고 있다는 점이다. 이미지 처리 기술은 더 이상 단순히 바코드를 읽는 데만 국한되지 않으며, 머신비전의 판도를 바꿀 새로운 주역으로 빠르게 진화하고 있다.
산업 자동화의 약속을 실현
점점 더 많은 제조업체와 물류 기업들이 다양한 비즈니스 과제에 대응하고자 하는 가운데, 기술 혁신 기업들은 자동화의 가능성을 현실로 만들어주는 통합 소프트웨어 및 하드웨어 솔루션을 앞다 투어 선보이고 있다. 이러한 신흥 솔루션들은 공정 효율성과 생산 성을 한층 더 끌어올리는 데 초점을 맞추고 있으며, 사용이 간편 하고 기능 범위가 넓을 뿐 아니라 기존 운영 시스템에 손쉽게 통합될 수 있도록 설계되어 있다.
기존에는 각 애플리케이션마다 별도의 하드웨어와 소프트웨어가 필요했지만, 이제는 머신비전과 스캐닝 기능을 단일 솔루션으로 통합한 첨단 시스템이 등장하고 있다. 기업은 바코드 판독과 기본적인 추적관리(track-and-trace)부터 복잡한 검사, 인식, 유도 작업에 이르기까지 다양한 스캐닝과 제품 검사 요구를 하나의 간편한 플랫폼을 통해 처리할 수 있다.
과거의 교훈을 반영하여, 혁신적인 제품 설계자들은 새로운 솔루 션의 배치 및 관리를 보다 쉽게 만들기 위해 사용 편의성에 집중 하고 있다. 유연한 솔루션은 부가가치 유통업체나 시스템 통합업 체가 산업 고객을 위한 애플리케이션을 설계하고 구축하는 데에도 효율적인 접근을 가능하게 한다. 네트워크 구성을 빠르게 설정 하고 디바이스 시운전을 손쉽게 할 수 있도록 프로파일을 쉽게 추가할 수 있다는 점도 장점이다.
이제는 중소규모 산업 기업들도 복잡하고 번거로운 기존 시스템을 관리하는 데 따르는 부담 없이 산업 자동화의 다양한 이점을 누릴 수 있게 되었다. 이를 통해 기업들은 솔루션 도입 시 제조업체 영업사원이나 기술 지원에 의존하는 비율도 크게 줄일 수 있다.
더 쉬운 관리와 빠른 업그레이드 실현
새롭게 등장한 솔루션들은 직관적인 인터페이스와 소프트웨어 정의 방식(software-defined approach)을 채택해, 하나의 하드 웨어에서 머신비전과 고정형 산업용 스캐닝 기능을 모두 지원한다. 기업은 이제 하나의 제품군에만 투자함으로써 여러 작업을 동시에 관리할 수 있으며, 이 단일 포트폴리오를 통해 단순한 스캐닝 기능부터 고급 머신비전 프로세스에 이르기까지 단계적으로 전환하고 확장해 나갈 수 있다.
이러한 변화가 중요한 이유는, 기업과 그 운영을 뒷받침하는 프로세스가 끊임없이 진화하고 있기 때문이다. 오늘은 저속으로 1D/2D 바코드를 판독하는 것이 필요하지만, 내일은 DPM(직접 부품 마킹)이나 OCR(광학 문자 인식)이 요구될 수 있다. 향후에는 제품 검사에 필요한 머신비전 툴셋이 필요할 수도 있다. 다행히 이제 이러한 모든 기능을 동일한 하드웨어와 통합된 소프트웨어 플랫폼을 통해 구현할 수 있다.
또한, 각 작업에 가장 적합한 하드웨어와 소프트웨어만을 선택하여 과도한 기능에 대한 비용 부담 없이 요구사항에 맞는 적정 수준의 시스템을 구축할 수 있으며, 필요에 따라 유연하게 업그레이드도 가능하다. 이러한 소프트웨어 기반 접근 방식은 배포 및 통합의 복잡성을 대폭 줄이고, 중소 규모 기업들 역시 머신비전을 손쉽게 도입할 수 있도록 해준다.
단일 플랫폼에서 구현되는 다양한 애플리케이션
소프트웨어 정의 방식의 통합형 고정식 산업용 스캐닝 및 머신비전 플랫폼은 다양한 산업 분야에서 유연성을 크게 향상시킬 수 있다. 그 중에서도 의료기기 및 제약 산업에서의 고정식 산업용 스캐닝 적용 사례를 살펴보자.
과거에는 단순히 샘플을 추적하기 위해 바코드를 스캔하던 고정식 산업용 스캐닝 시스템이, 이제는 충전량이 정확한지, 용기에 이물질이 없는지를 확인하는 품질 검사 기능까지 수행할 수 있다.
또한, 기존에 출하용 약병에 부착된 바코드를 스캔하는데 그쳤던 시스템은 이제 유통기한 및 제조 로트 번호의 인쇄 상태, 라벨 전반의 품질까지 검사할 수 있다. 같은 플랫폼을 사용하는 카메라는 알약의 품질과 개수까지 함께 확인할 수 있다.
이처럼 새롭게 등장한 혁신적인 솔루션은 공급망 전반에 걸쳐 추적 및 이력 관리, 분류, 품질 관리를 모두 지원할 수 있으며, 생산 및 보관, 출고 과정에서 각 부품과 패키 지를 정밀하게 판독, 검사, 분류할 수 있다.
▲ Zebra의 고정형 산업용 스캐닝 및 머신비전 솔루션의 주요 기능과 생산라인 내 적용 과정을 시각적으로 보여 주는 단계별 흐름도
공급망 전반의 운영 효율성 향상
제조 및 물류 분야에서는 고정식 산업용 스캐닝과 머신비전을 활용할 수 있는 애플 리케이션이 무궁무진하다. 예를 들어, 한 제조업체는 생산 및 포장 공정에서 제품과 패키지의 분류 작업을 자동화하기 위해 고정식 산업용 스캐너를 도입했다. 이후 단순한 소프트웨어 업그레이드만으로 해당 시스템은 분류뿐만 아니라 품질 관리 애플 리케이션까지 지원할 수 있도록 확장되었다.
• 모든 패키지의 바코드를 스캔해 날짜나 로트 번호 등의 정보가 포함되어 있는지 확인
• 패키지 품질 검사
• 최종 배송 목적지에 따라 패키지 분류
• 제품 및 패키지가 목적지에 도착한 이후에도 지속적인 추적 및 이력 관리
이 예시에서 제조업체는 각 제품이 엄격한 품질 관리 기준에 따라 검사 및 분석되었음을 신뢰할 수 있다. 동시에 물류센터 및 유통 담당 부서는 작업자의 개입 없이도 전 제품을 자동으로 추적 및 관리할 수 있다. 생산성 향상과 물류 자동화를 동시에 실현할 수 있는 이러한 솔루션은 주문 분류, 입고 처리, 트레일러 적재, 로봇 관리에 이르기까지 창고 운영 전반의 효율성을 높이는 데 이상적인 해법이 된다.
▲ 기존의 비효율적인 생산 공정(사진 왼쪽)과 머신비전 및 자동화 도입을 통한 최적화된 작업 흐름(오른쪽)을 비교하는 사진
한계를 뛰어넘는 머신비전
더 높은 품질의 생산, 향상된 추적성, 빠른 생산 속도, 자원의 효율적 활용이 요구되는 오늘 날, 제조업체와 물류 기업은 품질을 높이고 생산 성능을 끌어올릴 수 있는 사용이 간편한 솔루션이 절실하다.
이러한 이유로 Zebra는 머신비전 및 고정형 산업용 스캐닝 솔루션을 합리적인 비용으로, 유연하고 손쉽게 배포할 수 있도록 포트폴리오를 설계했다. 특히 Matrox Imaging 인수를 통해 Zebra는 기본적인 추적 관리(track-andtrace)부터 복잡한 검사, 인식, 유도 작업에 이르기까지 산업 자동화 역량을 대폭 확장했다.
설치, 배포, 유지보수를 간편하게 할 수 있도록 설계된 고유 기능을 갖춘 Zebra의 고정형 산업용 스캐닝 및 머신비전 솔루션은 유연하고 상호운용이 가능한 포트폴리오를 제공한다. 이를 통해 산업 제조와 물류 분야의 다양한 요구에 발맞춰 나갈 수 있도록 돕는다.
자료제공: Zebra(www.zebra.com)
