智慧•低成本自动化，即简便自动化，简称LCIA(Low Cost Intelligent Automation)，是指运用自动化技术并结合精益生产的理念，开发出具有高信赖性、高生产性、高柔性、低投资成本特点的生产线、设备及工夹具。LCIA注重人机结合，充分发挥作业人员智慧和创造力，适用于“多品种、少批量”的生产方式，特别适合当前我国中小型工业企业的转型升级需求。

一、LCIA的诞生与发展

LCIA起源于中国春秋时期的墨家机关术，经过历代演变，在唐朝时期发展成为机关人偶（络缲人偶，傀儡戏），由日本遣唐使学回日本，并继续发扬光大成为了一门技艺。在日本江户幕府时代，随着西洋火枪、齿轮机械的传入，机关人偶技艺得到了长足发展，诞生了像东芝创始人田中久重等一批大师级的人物。后由细川半藏整理成《机巧图汇》加以流传发展，在日本称之为Karakuri，在中国台湾地区翻译为“机巧装置”。

1971年开始，日本保全协会（JIPM）提倡TPM（Total Productive Maintenance：全员参加的生产保全）活动，即利用日本自古就有的“机巧人偶”上的原理（机械原理），如，杠杆、连杆、斜面、滑轮、轮轴、凸轮、齿轮、槽轮、链条、皮带、绳等机构对生产现场问题通过手工DIY制作改善道具，是一种不花钱或者少花钱的“机巧改善”活动。日本众多企业通过这种改善，在提高生产效率、削减生产成本、降低生产中的各种损耗等方面获得了巨大的成果。

20世纪90年代，日本TPM协会提出“安全而省力地进行作业，在日常作业中发现困难时，自己动脑想办法、出创意予以解决”，将机巧改善深入化，尤其对于被称为3D/3K 的“Dangerous / Kiken（危险）， Dirty / Kitanai（脏）， Hard Labor / Kitsui（累） ” 的制造业生产中的问题，一直源源不断地追求新的改善措施，并且于1994年举行了第一届机巧改善创意大赛，即日本Karakuri展示会的前身，以后逐步规范到每年一届。

2000年以后，机巧改善传入欧美，翻译为“LCIA”，后被国人翻译成低成本智能自动化（实际上翻译地不够准确，易产生歧义），但这并没有突出员工的智慧在这项改善活动中的意义，因此笔者认为“智慧•低成本自动化”更为贴切，LCIA为设备的低成本化作出了贡献。

二、线边物流升级需要LCIA

近年来，中国制造企业由传统制造向自动化、智能化升级发展已经迫在眉睫。但值得注意的是，中国制造业大多属于中低端制造，中小型制造企业居多，如果大量引入机器人自动化，则会推高生产成本以至降低产品的竞争力。因此，引入智慧•低成本自动化技术至关重要，通过LCIA的改善，在低成本投入下实现省力化、省人化，再到少人化，最终达到无人化的发展状态，是制造企业升级中十分值得关注的方向。

以汽车行业为例，传统的汽车制造业一般通过人工驾驶牵引车、叉车等物流装备，向生产线边补给物料，采用人力搬运的方式向线边超市补零件，并回收生产线退下来的空容器与工装器具，存在大量人力与物力的浪费。

以丰田、日产为代表的日系企业，引入了AGV搬运方式，并结合LCIA的改善活动，实现物料投放与空容器的回收自动化，无须物流人员参与作业。这一方案仅应用纯粹的机械控制，就在企业节能降耗、减少碳排放等方面起到了独特作用。另外，台车的导入，也减少了生产人员的步行作业，降低了无谓的浪费，提升了装配效率。

三、LCIA主要应用场景与特点

LCIA改善主要应用于三个领域：装配组装作业、机械加工作业与物流作业。

通常工厂里会面对各种各样的问题，比如，走动太多、过度劳累容易对人体造成伤害。企业在面对这些问题时考虑到成本因素，往往不能全部采用自动化设备，但可以用机巧方式进行改善。只要不是追求大批量、高速度的手工作业都可以让机器（简易装置）替代人。

例如，在物流作业方面，通过LCIA改善，可以实现物流作业的三个最小化，即，人数最少，空间最小，路程最短。其应用主要分为三方面：

一是通过LCIA改善，细化作业步骤，消除物流作业中的浪费。

二是通过LCIA改善，使在库的库存合理化，零部件一个一个地流出，从而实现线边面积占用的最小化。

三是减小物流车辆的运行距离，让货物接近生产人员，实现手边化，近地化装卸，从而达到路径最短，减少生产人员的无效走动，以及物流过程的无效搬运，从而提高物流运作水平。

概括来讲，LCIA改善针对线边物流改善方向为省人化；减少作业人员步行距离与频率，减轻作业人员因取放零件、搬运较重零件造成的肩膀与腰疼痛；另外，减少小件、标准件、螺栓螺母等所需配送数量确认过程中的麻烦，以及返回空箱所需时间花费等。

四、线边物流LCIA改善的规划与落地

LCIA改善在线边物流的规划与落地过程中，也有很多需要注意的要点。如在LCIA汽车线边物流规划与落地需要遵循以下重要原则。

1.容器尺寸要尽可能小

国内汽车行业规划存在一个误区，就是运输包装的单元化料箱以“多装多放”为优，这造成了上线包装过大，物料线边库存堆积。同时，因为线边包装尺寸问题，多车型混线生产下，多种物料存放在线边，员工取料走动距离过大，会产生大量无价值的附随作业，并会降低单位长度内的零部件“露脸”率，也不利于线边库存的优化，不满足多频次，小批量精益物流的拉动模式。

和简易装置一样，与作业人员有关的对象物品的宽度要尽可能小。特别是容器要彻底这样实施。这与手边化相关，进而使零件单件流成为可能，其结果与生产效率相关。

2.容器标准化

多车型间的包装尽可能标准化，减少非标尺寸使用占比，最大限度地实现共用，因为多种类型包装，不利于管理，且不利用物流的优化管理。

包装标准化也是物流管理的基础工作。根据生产工艺要求设定包装器具和容器说明书，以说明书为准，不能使包装容器尺寸太大，在开展LCIA改善时不是各工艺各自根据容纳数量决定包装容器，而是按15分钟、30分钟、1小时单位统一容纳数量，以整倍数标准化。

3.混载Set化搬运台车

一辆牵引台车，多种物料混载，减少批量，增加拉动频次，减少线边库存，不但在搬运台车上混载多种类零件，同时也根据产品所需零件的比率(配套)来搬运。在物料存储超市、机加工线的超市与装配线之间将必要的东西，以最小需要的数量，同比率配套的混载台车来进行工厂内的搬运。

4.装载与卸载同时进行

工厂必须研究装载与卸载的物流技术。在工厂里，有装载与卸载作业，可以想象并构筑火车站台的景象。统一台车和线边超市料架的高度，以便能快速地完成装载、卸载作业。并谋求物料装载和卸载路径(高度或者位置)有所区别的标准化。

如，传统的向线边补料模式是从各加工线到组装线的零件台车搬送，需要由物流人员手工完成投料，堆积空箱作业。而LCIA改善的智慧则是通过自动升降装置将一台套的所需要的零件举升到投料位置，再以零件自身的重量让零件滑入搬送台车。而且搬送台车进化为自主装配的无人搬送台车(AGV)，这样就可减少物流员工重体力作业，达到省人化，实现物料上线配送与器具返空的无人化。

5.从后工序开始的拉动配送

从后工序进行按需拉动，减少在制品。由后工序去前工序领取物料是原则，所有的零件都需要在后工序的需求指令发出之后，才到前工序申领必要的零件（JIT）。也就是需要零件的后工序才是物流起点，到前工序去领料的过程是非常重要的。

6.物流路径要求一笔划

根据指定的顺序(路径)巡回数个前工程，根据自工程的生产顺序，只收集必要种类规定数量的零件，组合了配套定量按照顺序领取的高频率混载搬运，也就是“水蜘蛛搬运”，这也被视为一笔划搬运。

7.多频次、小批量搬运

为了压缩前后工序间的半成品库存量，必须提高搬送的频率。各生产线是生产提高附加价值的地方，而非放置半成品库存的地方。

越是追求有智慧的自动化，越要求根据产品使用的比率做更多的混载搬送，即多回混载配套搬送。只做简单搬送，就只会提高物流的人力成本。

8.搬运移载的自动化

很多公司说多频次、小批量的搬运会增加物流搬运人员的数量，其实，点到点之间的搬送可以导入企业自制的AGV无人搬送台车来替代搬运人员作业。很多公司会说，我们没有AGV的专业知识，怎么能装配使用好AGV呢？其实只要购入需要高度集成的核心组件来组装，能充分理解实际应用时的软件界面即可。就像组装电脑台式机一样，并不需要高深的电脑知识，也并不需要懂AGV每个部件的原理，买来核心组件就可以进行装配。

9.空箱（器具）回收也在一个流之中

空箱的管理、回收也应该考虑纳入搬送系统，这是非常重要的。把零件搬送使用之后一定会产生空箱（器具），零件的投入与空箱的回收要以1:1的比率内建到搬运流程之中。即投入多少箱零件便同时回收多少个空箱的系统。一有空箱就集中到一个地方然后一起回收。也就是说拿到了容器里的最后一个零件时，容器下的滑槽就会利用气动压力自动下降，将空箱配送到返送滑槽，让空箱滑到出口。这样只要一有空箱就回收，不会有延误空箱回收的现象，空箱也就不会停滞了。

10.不定时定量搬运

当自工序使用了一定的量，就要到前工序运送(取)使用的定量。如果自工序出现问题，接收时间也会相应延迟。该运送Cycle应是到下次运送为止的量，回来时提供下回的信息(使用部件和量)。

把搬运放到流水线中提高整体的效率：

（1）列车时刻表；

（2）搬运周期的标准为２小时，１小进，30分，15分，10分，5分（搬运循环周期越短越好）；

（3）领取量是下一次运输使用的数量（由运输周期决定）。

11. 移动的仓库

工厂中总有各式各样的仓库，但是制造工厂应该是产生附加价值的地方，所以物料应该是一直在流动着，变化着，消耗着的。最重要的是如何将购入的资源尽早转变成可销售的状态(缩短前置时间)。工厂不应该有容积巨大的静态仓库，而是应该不断地打造一直在流动中的走库模式(如搬运中的台车、托盘、容器)。

五、线边物流LCIA物流发展趋势

未来，汽车线边物流的发展趋势是实现物料搬运配送无人化，卡车物料装载与卸载的无人化。线边物流要体现接近生产现场的原则，减少物料仓储的面积，物流超市前移到生产线边并进行打包配送，KIT分拣，SPS台套式就近配给，节约搬送距离，大件就近自动化排序，并活用空中跨通道的物料搬送模式，以及拣选台车的伴行装置去减少物流人员的无效走动等，助力提升装配效率。