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并結合精益生產的理念，開發出具有高信賴性、高生產性、高柔性、低投資成本特點的生產線、設備及工夾具。LCIA注重人機結合，充分發揮作業人員智慧和創造力，適用于“多品種、少批量”的生產方式，特別適合當前我國中小型工業企業的轉型升級需求。

一、LCIA的誕生與發展

LCIA起源于中國春秋時期的墨家機關術，經過歷代演變，在唐朝時期發展成為機關人偶（絡繰人偶，傀儡戲），由日本遣唐使學回日本，并繼續發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，機關人偶技藝得到了長足發展，誕生了像東芝創始人田中久重等一批大師級的人物。后由細川半藏整理成《機巧圖匯》加以流傳發展，在日本稱之為Karakuri，在中國臺灣地區翻譯為“機巧裝置”。

1971年開始，日本保全協會（JIPM）提倡TPM（Total Productive Maintenance：全員參加的生產保全）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、繩等機構對生產現場問題通過手工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。日本眾多企業通過這種改善，在提高生產效率、削減生產成本、降低生產中的各種損耗等方面獲得了巨大的成果。

20世紀90年代，日本TPM協會提出“安全而省力地進行作業，在日常作業中發現困難時，自己動腦想辦法、出創意予以解決”，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） ” 的制造業生產中的問題，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意大賽，即日本Karakuri展示會的前身，以后逐步規范到每年一屆。

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確，易產生歧義），但這并沒有突出員工的智慧在這項改善活動中的意義，因此筆者認為“智慧?低成本自動化”更為貼切，LCIA為設備的低成本化作出了貢獻。

二、線邊物流升級需要LCIA

近年來，中國制造企業由傳統制造向自動化、智能化升級發展已經迫在眉睫。但值得注意的是，中國制造業大多屬于中低端制造，中小型制造企業居多，如果大量引入機器人自動化，則會推高生產成本以至降低產品的競爭力。因此，引入智慧?低成本自動化技術至關重要，通過LCIA的改善，在低成本投入下實現省力化、省人化，再到少人化，最終達到無人化的發展狀態，是制造企業升級中十分值得關注的方向。

以汽車行業為例，傳統的汽車制造業一般通過人工駕駛牽引車、叉車等物流裝備，向生產線邊補給物料，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、日產為代表的日系企業，引入了AGV搬運方式，并結合LCIA的改善活動，實現物料投放與空容器的回收自動化，無須物流人員參與作業。這一方案僅應用純粹的機械控制，就在企業節能降耗、減少碳排放等方面起到了獨特作用。另外，臺車的導入，也減少了生產人員的步行作業，降低了無謂的浪費，提升了裝配效率。

三、LCIA主要應用場景與特點

LCIA改善主要應用于三個領域：裝配組裝作業、機械加工作業與物流作業。

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備，但可以用機巧方式進行改善。只要不是追求大批量、高速度的手工作業都可以讓機器（簡易裝置）替代人。

例如，在物流作業方面，通過LCIA改善，可以實現物流作業的三個最小化，即，人數最少，空間最小，路程最短。其應用主要分為三方面：

一是通過LCIA改善，細化作業步驟，消除物流作業中的浪費。

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，讓貨物接近生產人員，實現手邊化，近地化裝卸，從而達到路徑最短，減少生產人員的無效走動，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；減少作業人員步行距離與頻率，減輕作業人員因取放零件、搬運較重零件造成的肩膀與腰疼痛；另外，減少小件、標準件、螺栓螺母等所需配送數量確認過程中的麻煩，以及返回空箱所需時間花費等。

四、線邊物流LCIA改善的規劃與落地

LCIA改善在線邊物流的規劃與落地過程中，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

國內汽車行業規劃存在一個誤區，就是運輸包裝的單元化料箱以“多裝多放”為優，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，多車型混線生產下，多種物料存放在線邊，員工取料走動距離過大，會產生大量無價值的附隨作業，并會降低單位長度內的零部件“露臉”率，也不利于線邊庫存的優化，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，與作業人員有關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，進而使零件單件流成為可能，其結果與生產效率相關。

2.容器標準化

多車型間的包裝盡可能標準化，減少非標尺寸使用占比，最大限度地實現共用，因為多種類型包裝，不利于管理，且不利用物流的優化管理。

包裝標準化也是物流管理的基礎工作。根據生產工藝要求設定包裝器具和容器說明書，以說明書為準，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容納數量決定包裝容器，而是按15分鐘、30分鐘、1小時單位統一容納數量，以整倍數標準化。

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，同時也根據產品所需零件的比率(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，以最小需要的數量，同比率配套的混載臺車來進行工廠內的搬運。

4.裝載與卸載同時進行

工廠必須研究裝載與卸載的物流技術。在工廠里，有裝載與卸載作業，可以想象并構筑火車站臺的景象。統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。并謀求物料裝載和卸載路徑(高度或者位置)有所區別的標準化。

如，傳統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。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，達到省人化，實現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

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

6.物流路徑要求一筆劃

根據指定的順序(路徑)巡回數個前工程，根據自工程的生產順序，只收集必要種類規定數量的零件，組合了配套定量按照順序領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。各生產線是生產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，越要求根據產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量，其實，點到點之間的搬送可以導入企業自制的AGV無人搬送臺車來替代搬運人員作業。很多公司會說，我們沒有AGV的專業知識，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、回收也應該考慮納入搬送系統，這是非常重要的。把零件搬送使用之后一定會產生空箱（器具），零件的投入與空箱的回收要以1:1的比率內建到搬運流程之中。即投入多少箱零件便同時回收多少個空箱的系統。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象，空箱也就不會停滯了。

10.不定時定量搬運

當自工序使用了一定的量，就要到前工序運送(取)使用的定量。如果自工序出現問題，接收時間也會相應延遲。該運送Cycle應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）搬運周期的標準為２小時，１小進，30分，15分，10分，5分（搬運循環周期越短越好）；

（3）領取量是下一次運輸使用的數量（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，但是制造工廠應該是產生附加價值的地方，所以物料應該是一直在流動著，變化著，消耗著的。最重要的是如何將購入的資源盡早轉變成可銷售的狀態(縮短前置時間)。工廠不應該有容積巨大的靜態倉庫，而是應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物流發展趨勢

未來，汽車線邊物流的發展趨勢是實現物料搬運配送無人化，卡車物料裝載與卸載的無人化。線邊物流要體現接近生產現場的原則，減少物料倉儲的面積，物流超市前移到生產線邊并進行打包配送，KIT分揀，SPS臺套式就近配給，節約搬送距離，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。