智慧?低成本自動化，即簡便自動化，簡稱LCIA(Low Cost Intelligent Automation)，是指運用自動化技術(shù)并結(jié)合精益生產(chǎn)的理念，開發(fā)出具有高信賴性、高生產(chǎn)性、高柔性、低投資成本特點的生產(chǎn)線、設(shè)備及工夾具。LCIA注重人機結(jié)合，充分發(fā)揮作業(yè)人員智慧和創(chuàng)造力，適用于“多品種、少批量”的生產(chǎn)方式，特別適合當(dāng)前我國中小型工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級需求。

一、LCIA的誕生與發(fā)展

LCIA起源于中國春秋時期的墨家機關(guān)術(shù)，經(jīng)過歷代演變，在唐朝時期發(fā)展成為機關(guān)人偶（絡(luò)繰人偶，傀儡戲），由日本遣唐使學(xué)回日本，并繼續(xù)發(fā)揚光大成為了一門技藝。在日本江戶幕府時代，隨著西洋火槍、齒輪機械的傳入，機關(guān)人偶技藝得到了長足發(fā)展，誕生了像東芝創(chuàng)始人田中久重等一批大師級的人物。后由細(xì)川半藏整理成《機巧圖匯》加以流傳發(fā)展，在日本稱之為Karakuri，在中國臺灣地區(qū)翻譯為“機巧裝置”。

1971年開始，日本保全協(xié)會（JIPM）提倡TPM（Total Productive Maintenance：全員參加的生產(chǎn)保全）活動，即利用日本自古就有的“機巧人偶”上的原理（機械原理），如，杠桿、連桿、斜面、滑輪、輪軸、凸輪、齒輪、槽輪、鏈條、皮帶、繩等機構(gòu)對生產(chǎn)現(xiàn)場問題通過手工DIY制作改善道具，是一種不花錢或者少花錢的“機巧改善”活動。日本眾多企業(yè)通過這種改善，在提高生產(chǎn)效率、削減生產(chǎn)成本、降低生產(chǎn)中的各種損耗等方面獲得了巨大的成果。

20世紀(jì)90年代，日本TPM協(xié)會提出“安全而省力地進(jìn)行作業(yè)，在日常作業(yè)中發(fā)現(xiàn)困難時，自己動腦想辦法、出創(chuàng)意予以解決”，將機巧改善深入化，尤其對于被稱為3D/3K 的“Dangerous / Kiken（危險）， Dirty / Kitanai（臟）， Hard Labor / Kitsui（累） ” 的制造業(yè)生產(chǎn)中的問題，一直源源不斷地追求新的改善措施，并且于1994年舉行了第一屆機巧改善創(chuàng)意大賽，即日本Karakuri展示會的前身，以后逐步規(guī)范到每年一屆。

2000年以后，機巧改善傳入歐美，翻譯為“LCIA”，后被國人翻譯成低成本智能自動化（實際上翻譯地不夠準(zhǔn)確，易產(chǎn)生歧義），但這并沒有突出員工的智慧在這項改善活動中的意義，因此筆者認(rèn)為“智慧?低成本自動化”更為貼切，LCIA為設(shè)備的低成本化作出了貢獻(xiàn)。

二、線邊物流升級需要LCIA

近年來，中國制造企業(yè)由傳統(tǒng)制造向自動化、智能化升級發(fā)展已經(jīng)迫在眉睫。但值得注意的是，中國制造業(yè)大多屬于中低端制造，中小型制造企業(yè)居多，如果大量引入機器人自動化，則會推高生產(chǎn)成本以至降低產(chǎn)品的競爭力。因此，引入智慧?低成本自動化技術(shù)至關(guān)重要，通過LCIA的改善，在低成本投入下實現(xiàn)省力化、省人化，再到少人化，最終達(dá)到無人化的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，是制造企業(yè)升級中十分值得關(guān)注的方向。

以汽車行業(yè)為例，傳統(tǒng)的汽車制造業(yè)一般通過人工駕駛牽引車、叉車等物流裝備，向生產(chǎn)線邊補給物料，采用人力搬運的方式向線邊超市補零件，并回收生產(chǎn)線退下來的空容器與工裝器具，存在大量人力與物力的浪費。

以豐田、日產(chǎn)為代表的日系企業(yè)，引入了AGV搬運方式，并結(jié)合LCIA的改善活動，實現(xiàn)物料投放與空容器的回收自動化，無須物流人員參與作業(yè)。這一方案僅應(yīng)用純粹的機械控制，就在企業(yè)節(jié)能降耗、減少碳排放等方面起到了獨特作用。另外，臺車的導(dǎo)入，也減少了生產(chǎn)人員的步行作業(yè)，降低了無謂的浪費，提升了裝配效率。

三、LCIA主要應(yīng)用場景與特點

LCIA改善主要應(yīng)用于三個領(lǐng)域：裝配組裝作業(yè)、機械加工作業(yè)與物流作業(yè)。

通常工廠里會面對各種各樣的問題，比如，走動太多、過度勞累容易對人體造成傷害。企業(yè)在面對這些問題時考慮到成本因素，往往不能全部采用自動化設(shè)備，但可以用機巧方式進(jìn)行改善。只要不是追求大批量、高速度的手工作業(yè)都可以讓機器（簡易裝置）替代人。

例如，在物流作業(yè)方面，通過LCIA改善，可以實現(xiàn)物流作業(yè)的三個最小化，即，人數(shù)最少，空間最小，路程最短。其應(yīng)用主要分為三方面：

一是通過LCIA改善，細(xì)化作業(yè)步驟，消除物流作業(yè)中的浪費。

二是通過LCIA改善，使在庫的庫存合理化，零部件一個一個地流出，從而實現(xiàn)線邊面積占用的最小化。

三是減小物流車輛的運行距離，讓貨物接近生產(chǎn)人員，實現(xiàn)手邊化，近地化裝卸，從而達(dá)到路徑最短，減少生產(chǎn)人員的無效走動，以及物流過程的無效搬運，從而提高物流運作水平。

概括來講，LCIA改善針對線邊物流改善方向為省人化；減少作業(yè)人員步行距離與頻率，減輕作業(yè)人員因取放零件、搬運較重零件造成的肩膀與腰疼痛；另外，減少小件、標(biāo)準(zhǔn)件、螺栓螺母等所需配送數(shù)量確認(rèn)過程中的麻煩，以及返回空箱所需時間花費等。

四、線邊物流LCIA改善的規(guī)劃與落地

LCIA改善在線邊物流的規(guī)劃與落地過程中，也有很多需要注意的要點。如在LCIA汽車線邊物流規(guī)劃與落地需要遵循以下重要原則。

1.容器尺寸要盡可能小

國內(nèi)汽車行業(yè)規(guī)劃存在一個誤區(qū)，就是運輸包裝的單元化料箱以“多裝多放”為優(yōu)，這造成了上線包裝過大，物料線邊庫存堆積。同時，因為線邊包裝尺寸問題，多車型混線生產(chǎn)下，多種物料存放在線邊，員工取料走動距離過大，會產(chǎn)生大量無價值的附隨作業(yè)，并會降低單位長度內(nèi)的零部件“露臉”率，也不利于線邊庫存的優(yōu)化，不滿足多頻次，小批量精益物流的拉動模式。

和簡易裝置一樣，與作業(yè)人員有關(guān)的對象物品的寬度要盡可能小。特別是容器要徹底這樣實施。這與手邊化相關(guān)，進(jìn)而使零件單件流成為可能，其結(jié)果與生產(chǎn)效率相關(guān)。

2.容器標(biāo)準(zhǔn)化

多車型間的包裝盡可能標(biāo)準(zhǔn)化，減少非標(biāo)尺寸使用占比，最大限度地實現(xiàn)共用，因為多種類型包裝，不利于管理，且不利用物流的優(yōu)化管理。

包裝標(biāo)準(zhǔn)化也是物流管理的基礎(chǔ)工作。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求設(shè)定包裝器具和容器說明書，以說明書為準(zhǔn)，不能使包裝容器尺寸太大，在開展LCIA改善時不是各工藝各自根據(jù)容納數(shù)量決定包裝容器，而是按15分鐘、30分鐘、1小時單位統(tǒng)一容納數(shù)量，以整倍數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。

3.混載Set化搬運臺車

一輛牽引臺車，多種物料混載，減少批量，增加拉動頻次，減少線邊庫存，不但在搬運臺車上混載多種類零件，同時也根據(jù)產(chǎn)品所需零件的比率(配套)來搬運。在物料存儲超市、機加工線的超市與裝配線之間將必要的東西，以最小需要的數(shù)量，同比率配套的混載臺車來進(jìn)行工廠內(nèi)的搬運。

4.裝載與卸載同時進(jìn)行

工廠必須研究裝載與卸載的物流技術(shù)。在工廠里，有裝載與卸載作業(yè)，可以想象并構(gòu)筑火車站臺的景象。統(tǒng)一臺車和線邊超市料架的高度，以便能快速地完成裝載、卸載作業(yè)。并謀求物料裝載和卸載路徑(高度或者位置)有所區(qū)別的標(biāo)準(zhǔn)化。

如，傳統(tǒng)的向線邊補料模式是從各加工線到組裝線的零件臺車搬送，需要由物流人員手工完成投料，堆積空箱作業(yè)。而LCIA改善的智慧則是通過自動升降裝置將一臺套的所需要的零件舉升到投料位置，再以零件自身的重量讓零件滑入搬送臺車。而且搬送臺車進(jìn)化為自主裝配的無人搬送臺車(AGV)，這樣就可減少物流員工重體力作業(yè)，達(dá)到省人化，實現(xiàn)物料上線配送與器具返空的無人化。

5.從后工序開始的拉動配送

從后工序進(jìn)行按需拉動，減少在制品。由后工序去前工序領(lǐng)取物料是原則，所有的零件都需要在后工序的需求指令發(fā)出之后，才到前工序申領(lǐng)必要的零件（JIT）。也就是需要零件的后工序才是物流起點，到前工序去領(lǐng)料的過程是非常重要的。

6.物流路徑要求一筆劃

根據(jù)指定的順序(路徑)巡回數(shù)個前工程，根據(jù)自工程的生產(chǎn)順序，只收集必要種類規(guī)定數(shù)量的零件，組合了配套定量按照順序領(lǐng)取的高頻率混載搬運，也就是“水蜘蛛搬運”，這也被視為一筆劃搬運。

7.多頻次、小批量搬運

為了壓縮前后工序間的半成品庫存量，必須提高搬送的頻率。各生產(chǎn)線是生產(chǎn)提高附加價值的地方，而非放置半成品庫存的地方。

越是追求有智慧的自動化，越要求根據(jù)產(chǎn)品使用的比率做更多的混載搬送，即多回混載配套搬送。只做簡單搬送，就只會提高物流的人力成本。

8.搬運移載的自動化

很多公司說多頻次、小批量的搬運會增加物流搬運人員的數(shù)量，其實，點到點之間的搬送可以導(dǎo)入企業(yè)自制的AGV無人搬送臺車來替代搬運人員作業(yè)。很多公司會說，我們沒有AGV的專業(yè)知識，怎么能裝配使用好AGV呢？其實只要購入需要高度集成的核心組件來組裝，能充分理解實際應(yīng)用時的軟件界面即可。就像組裝電腦臺式機一樣，并不需要高深的電腦知識，也并不需要懂AGV每個部件的原理，買來核心組件就可以進(jìn)行裝配。

9.空箱（器具）回收也在一個流之中

空箱的管理、回收也應(yīng)該考慮納入搬送系統(tǒng)，這是非常重要的。把零件搬送使用之后一定會產(chǎn)生空箱（器具），零件的投入與空箱的回收要以1:1的比率內(nèi)建到搬運流程之中。即投入多少箱零件便同時回收多少個空箱的系統(tǒng)。一有空箱就集中到一個地方然后一起回收。也就是說拿到了容器里的最后一個零件時，容器下的滑槽就會利用氣動壓力自動下降，將空箱配送到返送滑槽，讓空箱滑到出口。這樣只要一有空箱就回收，不會有延誤空箱回收的現(xiàn)象，空箱也就不會停滯了。

10.不定時定量搬運

當(dāng)自工序使用了一定的量，就要到前工序運送(取)使用的定量。如果自工序出現(xiàn)問題，接收時間也會相應(yīng)延遲。該運送Cycle應(yīng)是到下次運送為止的量，回來時提供下回的信息(使用部件和量)。

把搬運放到流水線中提高整體的效率：

（1）列車時刻表；

（2）搬運周期的標(biāo)準(zhǔn)為２小時，１小進(jìn)，30分，15分，10分，5分（搬運循環(huán)周期越短越好）；

（3）領(lǐng)取量是下一次運輸使用的數(shù)量（由運輸周期決定）。

11. 移動的倉庫

工廠中總有各式各樣的倉庫，但是制造工廠應(yīng)該是產(chǎn)生附加價值的地方，所以物料應(yīng)該是一直在流動著，變化著，消耗著的。最重要的是如何將購入的資源盡早轉(zhuǎn)變成可銷售的狀態(tài)(縮短前置時間)。工廠不應(yīng)該有容積巨大的靜態(tài)倉庫，而是應(yīng)該不斷地打造一直在流動中的走庫模式(如搬運中的臺車、托盤、容器)。

五、線邊物流LCIA物流發(fā)展趨勢

未來，汽車線邊物流的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)物料搬運配送無人化，卡車物料裝載與卸載的無人化。線邊物流要體現(xiàn)接近生產(chǎn)現(xiàn)場的原則，減少物料倉儲的面積，物流超市前移到生產(chǎn)線邊并進(jìn)行打包配送，KIT分揀，SPS臺套式就近配給，節(jié)約搬送距離，大件就近自動化排序，并活用空中跨通道的物料搬送模式，以及揀選臺車的伴行裝置去減少物流人員的無效走動等，助力提升裝配效率。