2018年一幫朋友和我認為工業4.0不是可行之道，於是共同提出低成本智慧製造(Low cost intelligence manufacture，LCIM)的構想；旋即，2019年6月美的生活電器發表第1條 LCIM 產線，更少人力、更低成本、更好品質。之後疫情來襲，我和美的工廠失去聯繫，一直到這個月(2023年11月)，才再度造訪美的工廠。
關於工業 4.0
對於工業4.0的定義，我認為 SAP 的定義勝過 ChatGPT，SAP 對工業4.0定義如下：
1. 大數據與人工智慧分析
2. 水平和垂直整合
3. 雲端運算
4. 擴增實境 (AR)
5. 工業物聯網（IIoT）
6. 附加製造/3D印刷
7. 自主機器人
8. 模擬/數位分身
9. 網路安全
工業4.0整合軟體和硬體，以連結需求、生產與供應；並且使用 AI 與 big data 對數據進行分析。在生產部分，大量使用機器手臂等自動化設備，並且整合機器手臂和資訊，讓機器手臂更自動化更聰明。
2013年德國政府頒布《工業4.0行動計劃》，之後工業4.0在全球範圍內引起廣泛的關注和討論。許多國家和企業也開始積極採納這一理念，推動製造業的現代化轉型。
2016年，Adidas 為了應對亞洲勞動力成本上漲以及高昂的運輸成本，與德國自動化公司 Oechsler Motion 合作，在德國安斯巴赫市開設了第一家工業4.0工廠 Speed factory，並於2017年在美國亞特蘭大市開設了第二家。Speed factory 目的在於打破過去鞋廠必須設置在勞工成本較低的亞洲國家，將99%的製程都交由自動化機器完成，因此可以將Speed factory建置於更接近市場的歐美城市，不僅可減少產品運送的碳足跡，同時透過數據及分析方法，亦可為產品注入更精密的訂製思維，以小規模、迅速有彈性的生產方式，實現類似「零庫存」的管理模式。
但是，2020年4月 Adidas 宣布關閉這兩個 Speed factory 工廠；而且，時至今日(2023年)工業4.0已經逐漸退潮，為什麼？
工業4.0退潮的原因無他，太貴了！
工廠競爭的核心關鍵來自彈性、交期、品質、成本。要做到更好的品質，必須投入在產品設計、原物料、製造技術和品質管理；要達成更快的交期，必須採用拉式生產方式，並且妥善的設計成品、半成品與原物料庫存；要達成生產彈性，有賴於產品的模組化設計與適當的產線設計；最後，要達成最低成本就必須降低生產線投資金額。
工業4.0用昂貴的方法達成這些目標，尤其是處理資訊的軟體成本，導致最終無法和競爭者抗衡。
LCIM 的誕生
2018年美的電器在精實生產已經取得相當成效，包含交期縮短、成本下降、庫存減少，這對美的電器的競爭對手帶來相當大的壓力。時任生活電器總經理的李國林和幾位同仁在思索，精實生產的最後一哩路是什麼？什麼才是人類最理想的工廠？
他們認為理想工廠的目標是：
1. 最低製造成本。
2. 用最少成品庫存滿足顧客需要。
3. 用最少半成品和材料庫存滿足生產需求。
4. 業界最快交期。
5. 最佳品質。
6. 最少人力。
7. 最環保。
8. 完善的風險管理，以達成安全目標
9. 最穩定、最易管理、最易維護。
如果能夠達成這些目標，工廠將會很有競爭力，但是如果用工業4.0的方法達成這些目標的代價太昂貴了，就無法達成最低製造成本。所以，必須全面思索 LCIM 的方法論。
全球最大的微波爐工廠
2023年11月16日在睽違4年之後我再度踏進美的電器工廠。
上午我們先去拜訪微波爐工廠，這個工廠生產的微波爐約佔全球 50%，在現場看到的作業員人數卻很少。整個工廠秉持幾個原則進行規劃：
一、全場用看板(Kan Ban，製造資訊卡)整合資訊流，從客戶訂單、組裝、前製程、庫存、進料、供應商、儀表板，都用看板資訊作為核心。如此可以避免工業4.0使用繁複且沒有統一標準的軟體，並且降低90%的軟體建置成本。
二、組裝線採用 LCIM 設計理念，整合選擇順應性裝配機械手臂（Selective Compliance Assembly Robot Arm, SCARA ）、協作式機器人 (collaborative robot, Cobot or co-robot)、工業型機器人(Industrial Robots)、機器 (machine)，以加工為主、各種設備 (device)、輸送帶 (conveyor)、自動光學檢測 (Automated Optical Inspection, AOI)、人工智慧檢測 (Artificial Intelligence, AI)、雷射儀檢測 (laser inspection system)、測試儀器 (testing equipment)、各種定位裝置與人。選擇可以達成目標的最低成本組合，建設低成本組裝線。
令人驚豔的是，整個組裝線充滿專業和創意，例如自製工裝版、可以同時定位停止和行進(我沒寫錯，同時停止和行進的矛盾裝置)的輸送帶系統，以及各種低成本、易維護巧思。
三、前製程包含射出(注塑)、沖壓和 PCBA，運用各種專業與創意，儘可能做成熄燈工廠(黑燈工廠)。
四、不設置自動倉儲，庫存任意堆置，達成空間利用最大化，以及最低建置成本。用看板資訊掌握庫位，用 AGV 進行入庫和出庫。較之自動倉儲，成本不及百分之一(其實成本為0)，空間利用率多30%以上。
五、採用拉式排單方法，降低在製品庫存並縮短交期，可以比採用 AI 排單減少三分之二交期和庫存，效果更好，軟體建置成本大約只有用 AI 的十分之一。
微波爐工廠用這五個原則創建全球人均產出最高、最低成本的微波爐工廠，並且同時可以適應少量多樣和多量少樣；LCIM 的低成本設計理念，完勝工業4.0的昂貴設計，效益還更勝工業4.0。
樓宇中央空調工廠
上午第二站是樓宇中央空調工廠，這是一個將老工廠翻修成的新工廠。整個工廠 layout 充滿巧思。組裝生產線位於工廠中央，左右邊分別是重要部件產線；由左右部件產線向中間的組裝線供料。整個工廠乾淨明亮，沒有停滯的在製品(Work in Process or Progress, WIP)，所有在製品完成後直接輸送網組裝線。
這是怎麼做到的，這可是複雜的中央空調產品！！！
中央空調工廠的成功除了採用和微波爐工廠同樣的原則之外，不一樣的是，因為是重新設計的工廠，所以可以用硬連結來結合前後製程；但是硬連結不易達成，中央空調採用創新工藝，讓前後流程硬是可以被連結。
此外，中央空調還有一個成功因素，就是整合產品設計和生產工藝，就是 Design for Assembly，讓一些原來無法被自動化生產的製程，可以實現低成本自動化生產。
中央空調工廠二樓有一個 LCIM 道場，這個道場整合美的電器所有工廠 LCIM 的設計巧思，將 LCIM 的知識互相分享、互相學習，因此，越來越多美的工廠可以快速導入 LCIM。
電機工廠
下午第一站是電機工廠，電機工廠的組裝線設計也是細緻的 LCIM 標竿，他們將組裝線切分成一小段一小段，分段運用專業和創意去思考 LCIM 的設計方案，如此產線呈現各種細緻的巧思。這些巧思又可以透過各工廠的 LCIM 道場，分享給其他美的工廠的同仁，讓創意無限複製運用。
洗碗機工廠
當天第4個工廠是洗碗機工廠，洗碗機工廠一樣是拉式生產工廠，原則上 WIP 也是極少。但是洗碗機工廠並沒有像前面幾個工廠，究極於前後製程生產線的每一個製程，明顯表現於生產工藝的創意過少，導致作業人員過多，生產線停頓多，不夠流暢。
我沒在洗碗機工廠多做停頓，但是我的心得是，LCIM 有賴於更多生產製程工藝人員的專業與創意，所以領導團隊運作非常重要，如此才能在每一個細節都創造效益。
但是也不能像許多台灣工廠，看似重視領導卻缺乏 LCIM 方法論，一堆人愉快做出無效益的工廠。領導和士氣是重要的，但是缺少好的方法論根本是事十功一(不只事倍功半)。
生活電器水料工廠
相較當天參訪的其他工廠，水料工廠看起來相對老舊寒酸，主要產品是便宜的電水壺，或是價格相對高一點的養生壺。
這個小工廠雖然老舊，卻是 LCIM 的創始工廠之一，因此保有 2018~2019 年我們研究 LCIM 的秘密基地，之所以說是祕密是因為充滿製造工藝巧思，所以當天李總禁止大家於此拍照。這個秘密基地保有當年一步一步思考的印記，標誌著 LCIM 如何從空中樓閣變成宏偉建築。
LCIM 的組裝線和其他工廠一樣優秀，但是缺乏投資，所以物件流動仍然依賴人力搬運，尚未改成 AGV。為什麼會缺乏投資？因為事業公司水準不足以支撐更多的自動化投資，這是因為產品老舊了。
不像微波爐工廠，水料工廠的產品設計缺少創新，而微波爐工廠依然致力推動新產品開發的 CDOC 方法論，因此爆品輩出，在中國國內市場已經接近 70% 市佔；而當年(2019年)開始啟動 CDOC 前市佔只有50%左右。沒有創新產品提高獲利的水料工廠，導致 LCIM 投資不足成本居高不下，會成為一個惡性循環。
因此，更優越的 LCIM 還需要研發 CDOC 和 DFA 的共同支持。
像魔法一樣的 LCIM
LCIM 如何做到的？總結 LCIM 的做法如下：
一、用八種成品庫存公式取代 AI 和大數據對需求的預估，可以用最少庫存量滿足顧客需求，但是降低了使用 AI 和大數據的昂貴成本。
二、用拉式排單方法降低在製品庫存並縮短交期，可以比採用 AI 排單減少三分之二交期和庫存，效果更好，軟體建置成本大約只有用 AI 的十分之一。
三、建立訂單看板碼，並且用訂單看板碼貫串所有生產資訊，避免使用繁複且沒有統一標準的軟體，並且降低90%的軟體建置成本。
四、用八種在製品、半成品與原物料庫存公式，取代 AI 控制庫存。
五、採用一般的 MES 系統，先做物理與工程的微觀分析，再運用敘述統計和推論統計控制工程系統，取代昂貴的 AI 分析。
六、用看板碼控制 AGV 路徑。
七、以機台設備為主的前製程儘量做成熄燈工廠(黑燈工廠)，用看板碼做資訊串聯，取代全廠整合的 AGV 控制系統。
八、用看板管理倉儲，設計隨意堆放的倉儲，取代昂貴的自動倉儲系統。
九、用看板與 GPS 管理供應商物流系統。
十、用看板管理供應商相關資訊。
十一、用電子紙做重複使用看板，取代成本較高的 RFID。
十二、把各工程分解成一小段一小段，用改善週形式逐一同時改善。
十三、每一段工程都考量最低成本的設計，設計元素包含人、選擇順應性裝配機械手臂（Selective Compliance Assembly Robot Arm, SCARA ）、協作式機器人 (collaborative robot, Cobot or co-robot)、工業型機器人(Industrial Robots)、機器 (machine)，以加工為主、各種設備 (device)、輸送帶 (conveyor)、自動光學檢測 (Automated Optical Inspection, AOI)、人工智慧檢測 (Artificial Intelligence, AI)、雷射儀檢測 (laser inspection system)、測試儀器 (testing equipment)、各種定位裝置。
十四、將看板相關指標整合成數位儀表板。
十五、發展各種暢流改善工具。
這樣的做法可以達到工業4.0多數成效，某些任務成效甚至遠遠超越工業4.0，但是成本不及工業4.0的十分之一，甚至更低。而且全部由工廠可以自主維護，所以後續維護成本也相對低。
把 LCIM 系統化、制度化
之後李總從生活電器調回集團統合美的電器集團製造，便將這些生活電器的製造經驗打造成集團所有工廠的統一方法論，LCIM 的做法從生活電器變成美的集團超過30家工廠的共同方法論。透過集團不同工廠的實踐和改善，再重新整合和修正理論，使 LCIM 方法論越來越成熟。在家用空調、壓縮機、中央空調、微波爐、電機、冰箱、洗衣機等工廠都持續投入 LCIM，創造美的生產全面少人化、低成本、高品質、短交期的工業奇蹟。
成功的關鍵
我對美的電器各事業部工廠用 LCIM 達成的成就驚嘆不已！這群人竟然超越工業4.0能達成的績效，而且用超低成本完成。
整個美的生產體系成功的關鍵不只是 LCIM 方法論，還要加上美的生產體系每一個參與者，這群人對 LCIM 堅信不移，他們充滿企圖心要用 LCIM 建設世界一流的工廠，他們一段一段改變製程，在每一個細節處都充滿令人讚嘆的專業和創意，每一個專業創意又被平行複製到其他工廠，如此，所有工廠攜手持續進步。之後，他們會將 LCIM 工廠輸出到世界各地，達成全球製造在地化的目標。
這群先驅將持續改進 LCIM，使 LCIM 更趨成熟；而我相信 LCIM 將成為人類最佳的製造方式方法論，這些人的方法，將和工業革命先驅一樣，把革命性的生產方式帶給全世界。