2023년, 캘리포니아 온타리오의 한 3PL 사업자가 벤더 견적서를 들고 전화를 걸어왔다. 파렛트 운반용 AMR 12대, "귀사의 피크에 딱 맞는 대수랍니다"라는 것이었다. 몇 대를 사야 하냐고 물었다. 나는 구매발주는 보류하고 먼저 계산부터 하라고 했다.
그의 창고는 로스앤젤레스 동쪽에 끝없이 펼쳐진 창고 지대, 인랜드 엠파이어에 있었다. 200,000제곱피트가 조금 넘는 규모로 이커머스 풀필먼트를 하고 있었다. 이 사업에는 두 개의 얼굴이 있었다. 평상시 하루는 입고에서 스테이징까지의 파렛트 이동이 400~500건. 피크 주에는 그게 두 배 이상으로 뛰었다. 12라는 숫자는 그에게 불길하게 들려서, 14대로 올렸다.
1년도 안 되어 그는 다시 전화를 걸어왔다. 복잡한 목소리였다. 비수기에는 플릿의 절반이 충전 스테이션 옆에서 하루 종일 낮잠을 잤다. 성수기가 되어도 입고 도크는 여전히 막혔다. 로봇이 부족해서가 아니었다. 사후 분석 결과, 로봇들이 통로 교차로와 충전 앞에서 서로 줄을 서 있었다는 게 드러났다. 잘못된 이유로 잘못된 대수를 산 것이었다. 이 업계에서 가장 흔한 시나리오다. 감으로 플릿 규모를 정하고, 청구서를 낸 뒤에 문제를 발견하는 것.
방향이 뒤집혀 있다. 로봇 대수부터 시작해서 충분한지 확인하는 게 아니다. 먼저 작업량을 분해하고, 거기서 역산해서 진짜 필요한 대수를 도출해야 한다.
로봇 한 대가 하루에 실제로 처리하는 작업량
AMR 한 대를 현미경 아래에 놓아보자. 그 하루는 24시간 운반이 아니다. 시간을 잡아먹는 건 세 가지다. 주행, 상·하차 대기, 그리고 충전.
모든 계산의 출발점은 1회 왕복 사이클 시간이다. 픽업에서 드롭오프까지의 거리, 빈 차 복귀 구간, 지게차가 상차를 위해 대기 중인지, 좁은 통로에서 양보해야 하는지, WMS가 다음 작업을 배정하는 데 얼마나 걸리는지. 이걸 다 합치면 한 번 이동의 진짜 비용이 나온다. 벤더의 실험실 수치는 쓰지 마라. 그건 교통 없는 빈 테스트장과 만충전 배터리에서 나온 숫자다. 스톱워치를 들고 자기 현장을 직접 걸으며 정직한 평균을 구해라.
능력 계산은 한 문장이다. 하루 로봇당 작업 수 = 하루 생산 분 ÷ 작업당 분.
둥근 숫자로 따라가면 이해가 간다. 한 번의 이동(왕복 + 양쪽 끝 대기)은 대체로 10분 이상이 걸린다. 충전과 배차 오버헤드를 빼면, 로봇 한 대가 하루에 확보하는 생산 시간은 대략 10시간대 중반쯤 된다. 그러면 로봇 한 대의 하루 생산량은 수십 건의 작업이 된다. 대부분 이걸 듣고 "생각보다 적네"라고 한다. 놀라운 게 맞다. AMR은 지치지 않지만 빠르지도 않다. 적재 상태에서는 빠르게 걷는 사람 정도의 속도밖에 안 나오고, 나머지는 대기와 양보에 잡아먹힌다.
충전은 구매자가 데이는 지점이다. 누구나 배터리 공칭 수명으로 계획한다. 그런데 실제 현장에서는 아무도 배터리를 바닥까지 쓰고 나서 충전하지 않는다. 로봇은 작업 사이틈에 틈틈이 충전하고, 플릿 소프트웨어의 기회 충전 능력이 그 오버헤드가 얼마나 능력을 갉아먹는지를 결정한다. 같은 로봇이라도 배차가 형편없느냐 좋으냐에 따라 하루 생산량 격차는 실재한다. 배차 담당을 평가하지 않고 로봇만 평가하는 건 기계의 절반만 사는 것과 같다.
계산을 바꾸는 또 하나의 판단이 있다. 자유주행 AMR은 능력을 동적으로 나눠 쓸 수 있어서, 같은 작업량이라도 고정 루프를 도는 AGV보다 대수가 적게 드는 경우가 많다. 하지만 대수를 늘리면 경로 충돌이 선형보다 빠르게 늘어난다. 온타리오의 그 창고가 비싼 수업료로 배운 게 바로 그거다.
과잉 구매와 부족 구매는 서로 다른 고통을 준다
먼저 과잉 구매. 파렛트 AMR은 로봇 본체에 도입 비용까지 합치면 대당 수십만 달러가 들어간다. 놀고 있는 여분 2대는 바닥에 앉아 아무것도 안 하는 진짜 돈이다. 더 음험한 비용도 있다. 로봇이 늘면 교차로, 충전, 적재 스테이션이 전부 줄이 된다. 로봇들이 서로를 기다리고, 플릿이 커질수록 시스템 전체 처리량은 오히려 떨어질 수 있다. 로봇을 늘렸더니 창고가 느려진 현장을 본 적이 있다. 배차가 그 많은 경로 충돌을 해결하지 못해서 플릿을 축소해야 했고, 좋은 돈을 내고 느린 시스템을 산 셈이 됐다.
부족 구매는 다른 고통이다. 평소엔 조용하다가 피크가 오면 라인이 막힌다. 3PL에서 막힘의 비용은 고객으로 측정된다. SLA는 SLA다. 미달은 페널티를 의미하고, 큰 미달은 계정 상실을 의미한다. 온타리오의 그 창고가 피크 때 입고 도크를 막혔을 때, 10명이 넘는 임시 인력과 수동 파렛트 잭을 투입했다. 인건비에 지연 페널티까지 합치면 로봇 2대를 여분으로 사는 것보다 비쌌다. 사장은 나중에 12가 길한 숫자인지 고민하느라 에너지를 덜 썼으면 좋았겠다고 했다.
그러니까 여유분은 "안심하려고 2대 더 사는 것"이 아니다. 여기엔 논리가 있다. 여유분은 두 가지를 커버한다. 고장과 정비 시간. 서비스 대응이 시간 단위로 측정되는지 일 단위로 측정되는지가 얼마나 가져갈지를 정한다. 계절성 사업이라면 기본 플릿은 통상 피크에 맞춰라. 1년 중 가장 자주 보는 바쁨에 맞추는 것이지, 가장 미친 2주가 아니다. 극단 피크는 임시 인력과 잔업으로 커버해라. 2주간의 혼란을 위해 1년치 로봇을 사지 마라. 이 글에서 돈이 되는 문장이 있다면 바로 이거다.
계산은 이 순서대로 해라
12개월치 작업 데이터를 꺼내서 하루 파렛트 이동 건수를 그려라. 두 개의 숫자를 찾아라. 통상 피크(자주 도달하는 바쁨 수준)와 극단 피크(인지하고 있으면 되는 것). 기본 플릿은 통상 피크에 맞춘다.
그 다음 자기 건물에서 로봇 1대의 사이클 시간과 하루 생산량을 측정해라. 자기 거리, 자기 대기, 자기 스톱워치로, 브로슈어가 아니라. 기본 플릿 = 통상 피크 하루 작업 수 ÷ 로봇당 하루 생산량. 날마다 변동이 심하면 그 위에 쿠션을 얹어라. 20~30퍼센트 정도다.
여유분은 따로 더해라. 실제 장비 가동률과 실제 서비스 대응 시간에서 출발한다. N+1이 하한이고, 정비 시간이 길면 올린다.
마지막 단계가 가장 중요하다. 플릿을 한 번에 다 사지 마라. 계산된 대수로 1차분을 투입하고 한두 달 돌리면서 실데이터를 봐라. 작업 완료율, 적재 스테이션에서의 평균 대기, 충전 앞에서 로봇이 줄 서는 빈도. 그 다음 증설할지를 결정한다. 온타리오의 그 사업자가 8대로 한 분기를 돌리고 데이터를 본 뒤 2대를 추가했더라면, 지출은 거의 절반 가까이로 줄었을 텐데 건물은 더 잘 도는 곳이 됐을 거다. 이 업계에 "그때 그랬더라면"은 없다. 있는 건 청구서뿐이다.
공식은 한 줄로 이렇다.
플릿 규모 = (통상 피크 하루 작업 수 × 변동 계수) ÷ 로봇당 하루 작업 수 + 여유 대수
마지막으로 조언 하나. 자기 실측 숫자를 넣어라. 평균량을 이상 속도로 나누지 마라. 공식은 거짓말하지 않는다. 감으로 정한 숫자는 언제나 거짓말한다.
영어판 번역본입니다. 내용이 다를 경우 영어판을 우선합니다.
