工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析

数字化企业 2025-10-15 22:06

有一个关于产线上肥皂盒的经典故事,工人们经常为肥皂有没有装进肥皂盒而头疼。用摄像头检测?太贵;加传感器?改造周期长。最后,现场的工程师想了个“土办法”:在产线上装了一台小吹风机,对准经过的盒子轻轻一吹......

内容提要/OVERVIEW
 - 文章信息 - 


本文作者:Zhang Nicole,文章由「博世制造及工程服务中心」原创首发,数字化企业经授权发布。


  • 如果肥皂存在,肥皂盒就不会动,证明

  • 如果没有,空盒子就被吹下产线,马上能发现


这个小装置成本不到一百块,却解决了困扰已久的问题,既省钱又高效。


这就是低成本自动化(LCA, Low-Cost Automation)的典型例子:利用简单的机械原理和现成部件,用最小的投入实现最高效的改善它不同于昂贵、复杂的自动化,而是强调小巧、实用、易维护,让工厂现场能快速落地改善。


Part 01

工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图1

什么是LCA??


LCA是一种面向制造和运营场景的自动化设计理念,旨在通过使用简单机械原理、标准化组件以及智能辅助手段,实现低成本、高效率的自动化解决方案,从而提升生产效率、降低操作人员劳动强度,同时保证灵活性和可扩展性。


核心要点:

1.低成本以标准零部件、现有资源或简单机械结构为基础,避免高投入设备。

2.智能化利用重力,弹力,人力等巧妙的实现自动化,避免复杂设计。

3.实用性:针对实际作业痛点,解决效率、 ergonomics(人体工学)或质量问题。


Part 02

工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图2

LCA用在哪里?


LCA(低成本自动化)主要适用于重复性高、劳动强度大、但技术复杂度低的生产或物流环节。具体应用场景可以分为几个典型方向:


01

物料搬运与输送

🔷 目标:减少人工搬运,提高速度与安全性。


🔷 改善前:

人工抬升料箱到货架上,料箱重量17.5KG,举升高度1.5m,每日重复800余次。


工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图3


🔷 改善后:

利用脚踩举升料箱,减少人工劳动强度。


工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图4


02

人因工程(Ergo)改善

🔷 目标:降低人员劳动强度,使作业符合人因工程(Ergo)。


🔷 改善前:

人工弯腰堆叠空箱到地面,堆叠至5层后,将空箱全部搬运到dolly上。


工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图5


🔷 改善后:

人工将空箱放到货架上,由货架上的机构进行堆叠,消除弯腰和二次搬运。改善了Ergo问题。


工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图6


Part 03

工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图7

如何实施LCA?


01

需求分析与目标定义

🔷 目标明确自动化改进的核心目的(减轻操作员负荷、提升效率、降低成本)。


🔷 方法

观察现场作业,记录操作流程。

与操作员和管理层沟通,收集痛点和瓶颈。


02

流程梳理与作业分析

🔷 流程梳理绘制当前作业流程图。


🔷 作业分析

使用时间分析(MTM、标准作业时间)识别重复或浪费动作。

标注操作频率(Frequency)和负荷强度。


03

方案设计

🔷 原则低成本、标准化、机械化、智能化。


🔷 方法

确定可改进环节:搬运、检测、装配、包装等。

选择简单机械原理:杠杆、滑轨、滚轮等。

使用标准零件或模块:传送带、传感器、气缸、简易机械手。


04

原型验证与试点

🔷 原型验证

在单个工位或小规模试点实施。

检测操作便捷性、安全性和效率提升。


🔷 数据收集

产出时间、操作负荷、故障率。

对比试点前后的关键指标。


05

优化调整

根据试点数据进行优化:

🔵 调整机械结构、传感器灵敏度。

🔵 改进操作步骤,减少人工干预。

🔵 校正物料流和作业节拍。


06

全面推广

🔵 扩展到整条产线或多条产线。

🔵 培训操作员与维护人员。

🔵 制定标准作业流程和维护手册。


07

持续改进

监控指标效率、人工负荷、异常率、故障率。

反馈机制操作员意见、生产数据分析。

定期迭代方案,持续优化。

工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图8

工厂改善不烧钱:低成本自动化(LCA)全解析图9

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