智慧?低成本自動(dòng)化，即簡(jiǎn)便自動(dòng)化，簡(jiǎn)稱(chēng)LCIA(Low Cost Intelligent Automation)，是指運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)并結(jié)合精益生產(chǎn)的理念，開(kāi)發(fā)出具有高信賴(lài)性、高生產(chǎn)性、高柔性、低投資成本特點(diǎn)的生產(chǎn)線(xiàn)、設(shè)備及工夾具。LCIA注重人機(jī)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(guó)中小型工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)需求。

一、LCIA的誕生與發(fā)展

LCIA起源于中國(guó)春秋時(shí)期的墨家機(jī)關(guān)術(shù)，經(jīng)過(guò)歷代演變，在唐朝時(shí)期發(fā)展成為機(jī)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(yáng)光大成為了一門(mén)技藝。在日本江戶(hù)幕府時(shí)代，隨著西洋火槍、齒輪機(jī)械的傳入，機(jī)關(guān)人偶技藝得到了長(zhǎng)足發(fā)展，誕生了像東芝創(chuàng)始人田中久重等一批大師級(jí)的人物。后由細(xì)川半藏整理成《機(jī)巧圖匯》加以流傳發(fā)展，在日本稱(chēng)之為Karakuri，在中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)翻譯為“機(jī)巧裝置”。

1971年開(kāi)始，日本保全協(xié)會(huì)（JIPM）提倡TPM（Total Productive Maintenance：全員參加的生產(chǎn)保全）活動(dòng)，即利用日本自古就有的“機(jī)巧人偶”上的原理（機(jī)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(jī)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題通過(guò)手工DIY制作改善道具，是一種不花錢(qián)或者少花錢(qián)的“機(jī)巧改善”活動(dòng)。日本眾多企業(yè)通過(guò)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(huì)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(shí)，自己動(dòng)腦想辦法、出創(chuàng)意予以解決”，將機(jī)巧改善深入化，尤其對(duì)于被稱(chēng)為3D/3K 的“Dangerous / Kiken（危險(xiǎn)）， Dirty / Kitanai（臟）， Hard Labor / Kitsui（累） ” 的制造業(yè)生產(chǎn)中的問(wèn)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(jī)巧改善創(chuàng)意大賽，即日本Karakuri展示會(huì)的前身，以后逐步規(guī)范到每年一屆。

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

二、線(xiàn)邊物流升級(jí)需要LCIA

近年來(lái)，中國(guó)制造企業(yè)由傳統(tǒng)制造向自動(dòng)化、智能化升級(jí)發(fā)展已經(jīng)迫在眉睫。但值得注意的是，中國(guó)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(jī)器人自動(dòng)化，則會(huì)推高生產(chǎn)成本以至降低產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，引入智慧?低成本自動(dòng)化技術(shù)至關(guān)重要，通過(guò)LCIA的改善，在低成本投入下實(shí)現(xiàn)省力化、省人化，再到少人化，最終達(dá)到無(wú)人化的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，是制造企業(yè)升級(jí)中十分值得關(guān)注的方向。

以汽車(chē)行業(yè)為例，傳統(tǒng)的汽車(chē)制造業(yè)一般通過(guò)人工駕駛牽引車(chē)、叉車(chē)等物流裝備，向生產(chǎn)線(xiàn)邊補(bǔ)給物料，采用人力搬運(yùn)的方式向線(xiàn)邊超市補(bǔ)零件，并回收生產(chǎn)線(xiàn)退下來(lái)的空容器與工裝器具，存在大量人力與物力的浪費(fèi)。

以豐田、日產(chǎn)為代表的日系企業(yè)，引入了AGV搬運(yùn)方式，并結(jié)合LCIA的改善活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料投放與空容器的回收自動(dòng)化，無(wú)須物流人員參與作業(yè)。這一方案僅應(yīng)用純粹的機(jī)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(dú)特作用。另外，臺(tái)車(chē)的導(dǎo)入，也減少了生產(chǎn)人員的步行作業(yè)，降低了無(wú)謂的浪費(fèi)，提升了裝配效率。

三、LCIA主要應(yīng)用場(chǎng)景與特點(diǎn)

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

通常工廠里會(huì)面對(duì)各種各樣的問(wèn)題，比如，走動(dòng)太多、過(guò)度勞累容易對(duì)人體造成傷害。企業(yè)在面對(duì)這些問(wèn)題時(shí)考慮到成本因素，往往不能全部采用自動(dòng)化設(shè)備，但可以用機(jī)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(jī)器（簡(jiǎn)易裝置）替代人。

例如，在物流作業(yè)方面，通過(guò)LCIA改善，可以實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)的三個(gè)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(guò)LCIA改善，細(xì)化作業(yè)步驟，消除物流作業(yè)中的浪費(fèi)。

二是通過(guò)LCIA改善，使在庫(kù)的庫(kù)存合理化，零部件一個(gè)一個(gè)地流出，從而實(shí)現(xiàn)線(xiàn)邊面積占用的最小化。

三是減小物流車(chē)輛的運(yùn)行距離，讓貨物接近生產(chǎn)人員，實(shí)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(wú)效走動(dòng)，以及物流過(guò)程的無(wú)效搬運(yùn)，從而提高物流運(yùn)作水平。

概括來(lái)講，LCIA改善針對(duì)線(xiàn)邊物流改善方向?yàn)槭∪嘶?/span>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(yùn)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(guò)程中的麻煩，以及返回空箱所需時(shí)間花費(fèi)等。

四、線(xiàn)邊物流LCIA改善的規(guī)劃與落地

LCIA改善在線(xiàn)邊物流的規(guī)劃與落地過(guò)程中，也有很多需要注意的要點(diǎn)。如在LCIA汽車(chē)線(xiàn)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(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)規(guī)劃存在一個(gè)誤區(qū)，就是運(yùn)輸包裝的單元化料箱以“多裝多放”為優(yōu)，這造成了上線(xiàn)包裝過(guò)大，物料線(xiàn)邊庫(kù)存堆積。同時(shí)，因?yàn)榫€(xiàn)邊包裝尺寸問(wèn)題，多車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)下，多種物料存放在線(xiàn)邊，員工取料走動(dòng)距離過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)價(jià)值的附隨作業(yè)，并會(huì)降低單位長(zhǎng)度內(nèi)的零部件“露臉”率，也不利于線(xiàn)邊庫(kù)存的優(yōu)化，不滿(mǎn)足多頻次，小批量精益物流的拉動(dòng)模式。

和簡(jiǎn)易裝置一樣，與作業(yè)人員有關(guān)的對(duì)象物品的寬度要盡可能小。特別是容器要徹底這樣實(shí)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(chē)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(shí)現(xiàn)共用，因?yàn)槎喾N類(lèi)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(shuō)明書(shū)，以說(shuō)明書(shū)為準(zhǔn)，不能使包裝容器尺寸太大，在開(kāi)展LCIA改善時(shí)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(shí)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(yùn)臺(tái)車(chē)

一輛牽引臺(tái)車(chē)，多種物料混載，減少批量，增加拉動(dòng)頻次，減少線(xiàn)邊庫(kù)存，不但在搬運(yùn)臺(tái)車(chē)上混載多種類(lèi)零件，同時(shí)也根據(jù)產(chǎn)品所需零件的比率(配套)來(lái)搬運(yùn)。在物料存儲(chǔ)超市、機(jī)加工線(xiàn)的超市與裝配線(xiàn)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(tái)車(chē)來(lái)進(jìn)行工廠內(nèi)的搬運(yùn)。

4.裝載與卸載同時(shí)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(chē)站臺(tái)的景象。統(tǒng)一臺(tái)車(chē)和線(xiàn)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(xiàn)邊補(bǔ)料模式是從各加工線(xiàn)到組裝線(xiàn)的零件臺(tái)車(chē)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(guò)自動(dòng)升降裝置將一臺(tái)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(tái)車(chē)。而且搬送臺(tái)車(chē)進(jìn)化為自主裝配的無(wú)人搬送臺(tái)車(chē)(AGV)，這樣就可減少物流員工重體力作業(yè)，達(dá)到省人化，實(shí)現(xiàn)物料上線(xiàn)配送與器具返空的無(wú)人化。

5.從后工序開(kāi)始的拉動(dòng)配送

從后工序進(jìn)行按需拉動(dòng)，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(diǎn)，到前工序去領(lǐng)料的過(guò)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?cái)?shù)個(gè)前工程，根據(jù)自工程的生產(chǎn)順序，只收集必要種類(lèi)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(yùn)，也就是“水蜘蛛搬運(yùn)”，這也被視為一筆劃搬運(yùn)。

7.多頻次、小批量搬運(yùn)

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

越是追求有智慧的自動(dòng)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(jiǎn)單搬送，就只會(huì)提高物流的人力成本。

8.搬運(yùn)移載的自動(dòng)化

很多公司說(shuō)多頻次、小批量的搬運(yùn)會(huì)增加物流搬運(yùn)人員的數(shù)量，其實(shí)，點(diǎn)到點(diǎn)之間的搬送可以導(dǎo)入企業(yè)自制的AGV無(wú)人搬送臺(tái)車(chē)來(lái)替代搬運(yùn)人員作業(yè)。很多公司會(huì)說(shuō)，我們沒(méi)有AGV的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，怎么能裝配使用好AGV呢？其實(shí)只要購(gòu)入需要高度集成的核心組件來(lái)組裝，能充分理解實(shí)際應(yīng)用時(shí)的軟件界面即可。就像組裝電腦臺(tái)式機(jī)一樣，并不需要高深的電腦知識(shí)，也并不需要懂AGV每個(gè)部件的原理，買(mǎi)來(lái)核心組件就可以進(jìn)行裝配。

9.空箱（器具）回收也在一個(gè)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(huì)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(yùn)流程之中。即投入多少箱零件便同時(shí)回收多少個(gè)空箱的系統(tǒng)。一有空箱就集中到一個(gè)地方然后一起回收。也就是說(shuō)拿到了容器里的最后一個(gè)零件時(shí)，容器下的滑槽就會(huì)利用氣動(dòng)壓力自動(dòng)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(huì)有延誤空箱回收的現(xiàn)象，空箱也就不會(huì)停滯了。

10.不定時(shí)定量搬運(yùn)

當(dāng)自工序使用了一定的量，就要到前工序運(yùn)送(取)使用的定量。如果自工序出現(xiàn)問(wèn)題，接收時(shí)間也會(huì)相應(yīng)延遲。該運(yùn)送Cycle應(yīng)是到下次運(yùn)送為止的量，回來(lái)時(shí)提供下回的信息(使用部件和量)。

把搬運(yùn)放到流水線(xiàn)中提高整體的效率：

（1）列車(chē)時(shí)刻表；

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

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

11. 移動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)

工廠中總有各式各樣的倉(cāng)庫(kù)，但是制造工廠應(yīng)該是產(chǎn)生附加價(jià)值的地方，所以物料應(yīng)該是一直在流動(dòng)著，變化著，消耗著的。最重要的是如何將購(gòu)入的資源盡早轉(zhuǎn)變成可銷(xiāo)售的狀態(tài)(縮短前置時(shí)間)。工廠不應(yīng)該有容積巨大的靜態(tài)倉(cāng)庫(kù)，而是應(yīng)該不斷地打造一直在流動(dòng)中的走庫(kù)模式(如搬運(yùn)中的臺(tái)車(chē)、托盤(pán)、容器)。

五、線(xiàn)邊物流LCIA物流發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)，汽車(chē)線(xiàn)邊物流的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)配送無(wú)人化，卡車(chē)物料裝載與卸載的無(wú)人化。線(xiàn)邊物流要體現(xiàn)接近生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的原則，減少物料倉(cāng)儲(chǔ)的面積，物流超市前移到生產(chǎn)線(xiàn)邊并進(jìn)行打包配送，KIT分揀，SPS臺(tái)套式就近配給，節(jié)約搬送距離，大件就近自動(dòng)化排序，并活用空中跨通道的物料搬送模式，以及揀選臺(tái)車(chē)的伴行裝置去減少物流人員的無(wú)效走動(dòng)等，助力提升裝配效率。