“現場”﹐“現物”﹐“實事求是” 1 of 13C
IE 基本概念,常見圖文符號及運算公式
一. 工業工程基本概念
1. 什麼是工業工程(IE)
工業工程(Industrial Engineering,簡稱IE)被廣泛分認的定義是由美國工業
工程師學會(ALLE)於1955 年正式提出,後修訂的定義,表述如下:
“工業工程,是對人員,物料,設備,能源和信息所組成的集成系統進行設計,
改善和設置的一門學科.它綜合運用數學,物理學和社會科學方面的專門知識
和技術,以及工程分析和設計的原理與方法,對該系統所取得的成果進行確定,
預測和評價.”
IE 形成於19 世紀末,20 世紀初的美國泰勒(F.W.Taylor,1856~1915)等人的
科學管理運動,它是工程技術,經濟管理和人文科學的邊緣學科,是在人們致力
於提高工作效率,降低成本,提高質量的實踐中產生的一門學科.它是把技術和
管理有機地結合起來,去研究如何使生產要素組成更高效運行和系統,從而實
現提高生產率的目標.
2. 工業工程的研究目標
工業工程的研究目標就是使生產系統投入要素得到有效利用,降低成本,
保證質量和安全,提高生產率,獲得****效益.具體地講,就是通過研究,分析和
評估,對制造系統和每個組成部分進行設計(包話再設計,即改善),再將各個組
成部分恰當地綜合起來,設計出系統整體,以實現生產要素合理配置,優化運
行,保證低成本,低消耗,安全,優質,準時,高效地完成生產任務.它追求的是系
統整體的優化與提高.
3. 工業工程學科的範疇及應用範圍
IE 學科的範疇根據美國國家標準ANSI-Z94(1982 年修訂版),從學科角度
把IE 知識領域劃分17 個分區, 即:
j生物力學
k成本管理          
l數據處理與系統設計
m銷售與市場
n工程經濟
o設施規劃
p材料加工
q組織規劃與理論
s實用心理學
○11 方法研究和作業測定
○12 人的因素
○13 工資管理
○14 人體測量
○15 安全
○16 職業衛生與醫學
○17 生產規劃與控制
r應用數學(運籌學,管理經濟學,統計質量控制,統計數學應用)
IE 在制造業的應用範圍(見圖1-1)從狹看來IE 集中在生產
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反饋(錢,性能,質量,規格,價格,處理等)
過程的科學管理,從廣義來看,IE 特別是結合了信息技術的現代IE 已涵蓋了產,供,
銷的全部管理系統.
4. 工業工程的特點
IE 是實踐性很強的應用學科.綜合分析IE 的定義,內容(範疇)和目標,現代
IE 的基本特點概括為以下幾個方面:
( 1 ) IE 的核心是降低成本,提高生產質量和生產效率.
追求生產系統的****整體效益,是IE 的一個重要特點.
(２) IE 是綜合性的應用知識體系.
簡單地說IE 是把技術與管理有機地結合志來的綜合學科.
(3)以人為本是IE 區別其他工程學科的特點之一.
生產系統的各種組成要素中,人是最活躍的和不確定性****的因素. IE 為
實現其目標,在進行系統設計,實施,控制和改善的過程中,都必須充分考慮人和其
他要素之間的關系和相互作用,以人為中心進行設計.從操作方式,工作站設計,崗
位和職務設計直到整個系統的組織設計, IE 都十分重視研究人的因素,包括組織
關系,環境對人的影響以及人的工作主動性,積極性,創造性及激勵方法等,尋求合
理配置人和其他因素,建立適合人的生理和必理特點的機器,環境和組織系統,使
快準全
匯總
分析市場
用戶
決策
快
預測
定貨
人財物
少
準
人
物料
機器
信息
資金
任務
輸入生產過程輸出
產品
服務
快好
損失
少快好
少
狹義IE
研究開發供產銷
廣義IE
圖1-1 IE 在制造業的應用範圍
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人能夠充分發揮能動作用,從面在生產過程中提高效率,安全,健康,舒適的工作,實
現個人及組織價值,進而更好地發揮各生產要素的作用.
(4) IE 的重點是面向微觀管理(注重三化)
為達到減少浪費,降低成本的目的, IE 重點面向微觀管理,解決各環節管理
問題.從制定作業標準和勞動定額,現場管理優化直至各職能部門之間的協調和管
理改善,都需要IE 發揮作用.
“三化”即是指工業簡化(Simplification),專業化(Specialization),標準化
(Standardization),是IE 的重要原則.所謂三化,對降低成本提高效率起到重要作用.
特別是標準化對現代工業的科學量化管理起著非常重要的作用,它包括技術標準
和管理標準,特別是管理標準是規範企業中重復出現的管理業務工作的標準,它既
規定各種標準程序,職責,方法與制度,同時也是組織和管理企業生產經營活動的
方法與手段.
(5) IE 是系統優化技術
IE 所強調的優化是系統整體的優化,不單是某個生產要素(人,物料,設備等)
或某個局部(工序,生產線,車間等)的優化,後者是以前者為前提的優化,并為前者
服務,最終追求的目標是系統整體效益****(少投入,多產出).所以IE 從提高系統
總生產率的目標出發,對各種生產資源和環節具體研究,統籌分析,合理配置;對各
種方案作量化的分析比較,尋求****的設計和改善方案.這樣才能發揮各要素和各
子系統的功能,協調有效地運行.
系統的運行是一個動態過程,具有各種隨機因素.社會的前進及市場競爭日
趨激烈,對各種生產都提出了越來越高的要求,需要進一步提高生產率;而科學技
術的高度發展也為IE 提供了更多的知識和方法實現生產率的提高.所以,生產系
統的優化不是一次性的, IE 追求的也不是一時的優化,而是經常的持久系統優化,
對系統進行不斷的革新改造和提高,使系統實現****浪費和更高的綜合效益.
5. 工業工程對制造業的作用
工來工程對制造業的作用可歸納以下幾個方面:
( 1 ) 對系統進行規劃,設計,評價與創新.
(2)優化生產系統,物流系統與信息系統.
(3)診斷企業症結.
(4)挖掘潛力,保證質量,提高企業生產效率和經濟效益.
(5)杜絕浪費,節約資源,實現零浪費.
(6)提高企業素質,增強企業競爭力.
(7)制定工作標準及管理標準.
6. 現場IE(作業研究)在制造業中的作用
盡管現代IE 應用極其廣泛,但制造業仍然是最主要和有代表性的一個領
域,制造工業具有這樣的特點:即其生產活動的全部內容包括技術和管理兩個
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方面:一是圍繞材料加工(或通常的制造技術)研究工藝與設備,這是制造的硬
件部分;二是關於制造系統,即由人,材料和設備等組成的集成系統的控制和
管理,這是制造業的軟件部分. IE 正是將兩者有機結合起來的原理和技術.因
此,作業研究的應用不僅直接促使生產率提高,而且也是其他IE 技術,如設施
規劃與設計,生產計劃與控制等的必要基礎.
作業研究是以工業企業中的生產系統為研究對象,運用方法研究與作業
測定(工作衡量)等技術,對產品的設計,工藝,作業程序,材料使用,機器設備與
工裝夾具的運用及人的作業動作加以分析研究,林而制定****工作方法,并對
此方法設定標準時間,這種方法與時間標準用於編制生產工藝標準,作業標準,
生產計劃,日程進度,計算產品標準成本和計劃定員,評價生產結果,分配生產
獎金,考核生產成果等.作業研究的目標是改進工作方法,並使方法標準化(圖
1-3)
程序
分析
作業
研究
動作
分析
作業
測定
流動經濟原則
動作經濟原則
簡化工作并設計更經濟的
方法和程序,之後設定標準
工作方法.
1. 方法,程序
2. 材料
3. 工具與設備
4. 環境與條件
客觀,公平,準確
地確定工作時間
標準
設定標準時間
設定工作標準
標準作業法+標準時間+
其他要求=工作標準
實施新標準,提高生產
率,產生效益,持續這種
種循環,并對其進行客觀
分正的評價.
圖1-3
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二, IE 手法概要
1. 何謂IE 手法
在日常生產中為解決生產進度,質量等問題僅靠感覺和經驗是無法真正做到
的,此時我們必須綜合運用QC 及IE 手法,不斷加深對工作的理解,從不同的角度
思考比現有方法更輕鬆,更安全,更正確,更快捷的作業方法.具體IE 手法的定義
表述如下:
“IE 手法是以人的活動為中心,以事實為依據,用科學的分析方法對生產系
統進行觀察,記錄,分析,並對系統問題進行合理化改善,最後對結果進行標準化
的方法.”
其目的有以下幾點:
(1)準確掌握生產活動的實際狀態;
(2)盡快地發現浪費,不合理,不可靠的地方;
(3)對生產活動的改善和標準化進行系統的管理
綜合IE 手法的定義與目的, IE 手法有以下幾點特征:
(1)分析程序方法不錯的話,不同人會得到相同的結果客觀性;
(2)因為對現實狀態能定量分析,所以容易進行檢討定量性;
(3)用相同的符號及圖表分析,因此能夠信息共享通用性.
2.IE 手法的體系
IE 的基本手法,是由IE 始祖泰勒(F.W.Taylor,1855-1915)發明的時間研究
(Time Study)和吉爾布雷斯(F.B.Gilbreth,1868-1924)夫婦發明的動作研究
(Motion Study)為基礎發展而來的.它包話方法研究,作業測定,布局研究,Line
Balance 等方法手段.
(1)方法研究
對作業方法進行科學分析,從而對人,時間,材料等進行經濟,合理,有效的設
計使用,是一種對作業方法進行設計和改善的方法.研究對象包括原材料,工藝,
作業流程,作業工具,設備布局及操作動作.
○1 程序分析
對產品生產加工的流程以固定的符號進行分析,進行綜合的設計改善時使用,
包括從產品的開發設計,到零部件的生產及裝配等,從宏觀到微觀的全部生產作
業流程.
○2 動作分析
對工序的作業方法,動作進行分析設計的方法.
(2)作業測定
對作業人員在一定生產條件下的作業時間進行的測定,用於作業效率評價,
標準時間設定及發現不合理的地方.作業測定大體分為直接時間研究和間接時間
研究.
○1 直接時間研究法
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現 場
IE
手 法
方法研究
程序分析
產品工藝分析
作業流程分析
聯合作業分析
動作分析
動手作業分析
動素分析
錄像分析
PTS 法流程經濟原則流程優化
MOD 法
作業測定
時間分析
動作要素時間分析
單元作業時間分析
VTR 分析
運轉率分析
邊續運轉分析
抽樣分析
直接觀測PTS 法
PTS 法
標準時間設定
動作經濟原則分析動作優化
布置研究
搬運(物流)分析
配置分析
搬運路線分析
搬運工藝分析
Line Balance
的編制調整
作業拆解
PTS 工序平均化
圖1-4
工作時間過程的直接測量,有時間分析及運轉率分析等代表方法,測量上以
直接測量和錄像測量為主.
○2 間按時間研究法
對作業單位細分化設定後,通過經驗數據的合成設定時間的方法,如以標準
資料以及統計數據庫為依據進行標準時間的設定.
○3 PTS 法(Predetermined Time Standards)
時間預置法,全部作業的基本動作進行標準化,用此標準對工程作業的時間
進行預置設定,是一種間接時間研究和動作分析相結合的方法.
2. 現場IE 手法的分類與改善程序的關系
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圖1-4 對現場改善中的各種IE 手法時行分類.
表1-1 對IE 手法的分類與改善程序的關系進行了詳細說明.
表1-1
形式跨部門合作,團隊進行委托其他部門進行自已部門主導,內部進行
基本
特點
相關部門的負責人,以項
目小組的形式團隊推進
課題在部門內無法,也無
從解決,將相關工作明確
後,委托,依賴給其他職能
部門
日常工作中收集數據及現
場發現的問題,內部解決
課題
範圍
由公司方針而確立的題目
或問題關系到幾個部門
部門內的工作計劃中內部
無法解決的問題
小題目,現場的問題只與
本部門相關
統籌主要責任部門部門內部門外
推進
方法
有關部門責任擔
項目會議統籌進度及各部
技術
其它部門提出解決方案
其中部分工作內部完成
接受指導
部門內小組推進
QC 小組內部解決
案例
工場整體Layout 的改善
工裝夾具改良,自動化
標準時間的設定
夾具,設備引進
設備改良
作業標準的設定,改訂
作業動作的改善
作業配置的改善
Line balance 的改善
簡單的工裝改良
作業環境的整頓
搬運改善
注意
事項
各部門必須遵守方針紀
律,明確目標責任,更加需
要有能力的項目負責人
不可以推托責任,否則部
門間關系惡化
內部專業數據的分析要認
真細心非專業的經驗與膽
量不利於問題的解決
4. IE 手法活用的效果
(1)能夠系統地,綜合地,有計劃地把握現狀而非賃經驗和感覺;
(2)因為是定量的系統的思考方法,所以可以做客觀的判斷;
(3)當明確了判斷的標準之後,誰都可以進行相同的判斷;
(4)平日發現不到的問題會逐漸浮現上來;
(5)從不規則的變化中發現規律性的東西;
(6)通觀全局,而非局部次要問題;
(7)有短時間內檢查工藝全過程;
(8)因為結果是以圖表數字形式,所以容易理解;
(9)科學的統計方法進行數據收集,因此結果和過程都很可靠;
(10) 因為客觀,所以容易統一意見;
(11) 問題說明簡潔明了;
(12) 明了的圖表數字會增強職員對品質與效率的責任感與行動力;
(13) 現場作業及管理人員親自使用分析,可加深結工藝過程的理解.
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三,常見圖文符號
工藝流程圖示符號
工序种類符號詳細符號(例) 內容
加工操作○ ○2 第二道工序(工序號)
○A A 零件的第五道工序
□◇ 加工中有檢查內容
材料,零件或新產品在加工過程中
發生了外形規格性質的變化或為下
一工序進行準備的狀態.
搬運運輸
○
( )
R 機器人搬運
○B 皮帶搬運
M 男子搬運
材料零件或產品在一定狀態下維持
不變,同時轉移位置狀
注: 符號圖的大小是加工操作的
1/2~1/3
檢驗□
□ 數量的檢查
◇ 品質的檢查
◇□ 品質與數量的檢查,品
質為主
對材料零件或產品的品質和數量進
行測定,並進行判斷的工序,但作業
中同時伴有準備與整理的內容
停帶暫存
▽
(D)
△ 毛坯的貯存
▽ 半成品,產品的貯存
工序時間的停止(D)
加工中臨時停止
材料,零件或產品在進行加工,檢查
之前所外的一种停止狀態,但當區
別停止一貯存時,停止有D 表示.
5W2H 提問表
問題為什麼改善方向
1. Why 目的是什麼? 為什麼? 去除不必要及目的不明確的工作
2. Where 在什麼地方執行? 為什麼? 有無其它更合適的位置和佈局
3. When 什麼時候做此事? 為什麼? 有無其它更合適的時間與順序
4. Who 由誰來做? 為什麼? 有無其它更合適的人
5. What 做什麼? 為什麼? 可否簡化作業內容
6. How 如何做? 為什麼? 有無其它更好的方法
7. How much 多少錢? 為什麼? 有無更低的方法
項目疑問
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ECRS 原則      __________改善方向
符號名稱內容
E取消
(Eliminate)
在經過了“完成了什麼”“是否必要”及“為什麼”
等問題的提問,而無滿意答復者皆非必要,即予取消
C合並
(Combine)
對於無法取消而又必要者,看是否能合並,以達到省時
簡化的目的
R重排
(Rearrange)
經過取消,合並后,可再根據“何人”“何處”“何
時”三提問進行重排,使其能有****的順序,除去重復,
使作業更加有序
S簡化
(Simplify)
經過取消,合並,重排后的必要工作,就可考慮能否采用
最簡單的方法及設備,以節省人力,時間及費用
18 种動素的定義及符號
動素分析是由美國工程師Frank Bunker Gilbreth(1862-1924)創立的,動作分析
基本要素共有18 种動作,也有文獻定義為17 种,本書設定為18 种.(詳見下圖)
A.工作有效推進的動作
B.造成工作遲延的動作動素定義
分 類
C.動作本身不能推進作業
NO 名稱英文及縮寫符號符號說明分類定義
1 伸手Transport Empty
(TE)手中無物的形狀
A空手移動,伸向目標,又稱空運
2. 握取Grasp(G)
手握物品的形狀
A
手或身體的某些部位充分控制物體
3. 移物
Transport Loaded(TL)
手中放有物品的形狀A
手或身體某些部位移動物品的動作,又稱運實
4. 裝配
Assemble(A)裝配的形狀A將零部件組合成一件物體的動作
5. 拆卸
Disassemble(D)從裝配物拆離物品的形狀
A將零部物進得分離和拆解的動作
6. 使用Use(U)
Use 的U 字形A利用器具或裝置所做的動作,稱使用或應用
7. 放手Release Load(RL)
從手中掉下物品的形狀A握取的相反動作,放開控制物的動作
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A.工作有效推進的動作
B.造成工作遲延的動作動素定義分類
C.動作本身不能推進作業
NO 名稱英文及縮寫符號符號說明分類定義
8. 檢查Inspect(I)
透鏡的形狀A將目的物與基準進行品質,數量的比較的動作
9. 尋找Search(S)
眼睛尋找物品的形狀
B 通過五官找尋物體的動作
10. 發現Find(F)
找到物品的眼睛形狀
B 發現尋找目的物的瞬間動作
11. 選擇Select(S)
指定選擇物的箭頭形狀B多個物品中選擇需要物品的五官動作
12. 計劃Plan(P)
手放頭部思考的形狀B作業中決定下一步工作的思考與計劃
13. 預定位Pre-Position(PP)
保齡球立直的形狀B物體定位前先將物體定置到預定位
14. 定位Position(P) 9 物品放在手的前端的形狀B以將物體放置於所需的正確位置為目的而進行的動作,又稱對準
15. 持住Hold(H)
磁石吸住物體形狀C手握物品保持靜止狀態,又稱拿住
16. 休息Rest(R)人坐於椅上形狀C為消除疲勞而停止工作的狀態
17. 遲延Unavoidable Delay(UD)人倒下的形狀C 可以避免的停頓
18. 故延Aviodable Delay(AD)
人睡覺的形狀C 可以避免的停頓
四,常用基本公式:
1. 效率的計算方法:
效率=實際值/基準值×100%
作業效率=產量×標準工時÷投入工時×100%
=實際產量÷標準產量×100%
=標準作業時間÷實際作業時間×100%
運轉率=凈運轉時間÷運轉可能的時間×100%
故障率=故障次數÷運轉總時間×100%
拉平衡效率=工序時間總和÷(最長工序時間×人員數) ×100%
不良率=不良個數÷生產個數×100%
損失率=(1-拉平衡效率) ×100%
2. 標準工時計算方法:
基準周期時間(C/T)=(實測平均數)*(1+評比%)
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標準產能=
投入時間*投入人數
標準時間*標準人數
基準周期時間(C/T)=正常作業時間
瓶頸工時(L/T)=(C/T)max
標準時間=C/T*(1+寬放率)
標準時間=正常作業時間+寬放時間×100%
=觀測時間×評价系數×(1+寬放率) ×100%
標準總工時(S/T)=(C/T)max*標準人數*(1+寬放率)
注: 當投入人數=標準人數時, 標準產能=投入時間/標準時間, 實際計算式:
標準產能=3600/標準瓶頸工時
3.作業工時架構:
總投入工時
負荷時間停止時間
稼動時間(總使用工時) 停機時間
凈稼動時間(總標準工時) 性能損失時間
價值稼動時間不良損失時間
早會
新產品上線之教育訓
損失工時LOSS TIME
速度降低損失
故障損失
換模,換線調整損失
刀具交換
暖機損失
其他停機損失
清掃檢查
等待指示(待料等)
等待人員安排
等待品質確認
測定調整
停止性故障
功能性故障
(管理損失)
短暫停機,空轉損失
不良,人工修改的損失
生產良品的時間
有用工時USEFUL TIME
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說明:(一).工時說明
1.負荷工時:直接操作者實際參加作業之工時.
2.停止時間:指生產過程中按照具體的要求,或慣例需要花費之工時,比如,早會,新產品上線前之教育訓練,它是一個可以預料,有計劃性的時間.
3.稼動時間:也就是總使用工時,指操作者實際參加作業生產產品所耗費之工時.
4.停機時間:指在生產過程中由于模治具故障或其它突發意外事件發生所耗費之工時.它是一個無預警,無計劃性的時間.
5.凈稼動時間:指在生產過程中,機器,人,物料都處于正常標準狀態下作業之工時,其工時標準需要公司內部相關單位及人員制定.
6.性能損失時間:指在生產過程中,由于機器的磨損,空轉導致之性能下降所占有之工時.
7.價值稼動時間:也就是作業過程中生產良品的時間.
8.不良損失時間:作業過程中生產不良品的時間.
以上工時計算公式及相互關系為:
1.除外工時=停機時間+停止時間
2.負荷時間=總投入工時-停止時間
3.稼動時間=總使用工時=總投入工時-除外工時
4.凈稼動時間=總標準工時=產量工時=生產數量*標準工時
5.性能損失時間=(標準產量-實際產量)*標準工時
6.價值稼動時間=生產良品數*標準工時
7.不良損失時間=生產不良品數*標準工時
(二).工時損失說明
1.故障損失:分為停止性故障與功能性故障,區別:
停止性故障:指突發性故障.
功能性故障:指設備功能比原先設計低落的故障.
2.換模換線調整損失:因換模換線所造成的停機損失.
3.刀具交換:因刀具的壽命,破損所造成的停機損失.
4.暖機損失:系指在機器開機到機器呈現穩定運轉時所造成的損失.
5.短暫停機,空轉損失:因微缺陷而造成設備停止或空轉的損失.
6.速度損失:機器實際運轉時,與設計之速度差異所造成的損失.
7.不良,人工修改的損失:因不良,人工修改造成的損失.
二.績效公式:
1.作業效率:反映作業者作業狀況和生產情況之指標.
計算公式:作業效率=(總標準工時/總使用工時) *100%
2.生產效率:反映生產現場管理者之工作分配及目標達成狀況之指標
計算公式:生產效率=(總標準工時/總投入工時) *100%
3.設備綜合效率:反映生產過程人機配合之能力指標.
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計算公式:設備綜合效率=時間稼動率*性能稼動率*良品率
Note:時間稼動率=(總投入工時-停機時間)/總投入工時) *100%
性能稼動率=(總標準工時/負荷工時) *100%
良品率=(生產良品數/生產產品總數)*100%
下面以一個具體實例來說明以上幾個指標的計算方法.
例:一天上班時間為480 分,早會20 分,生產過程中機器故障20 分,模治具故障20 分,一天共生產產品420sets,生產一個產品須時20 分,流水線瓶頸工時為0.5 分(含有寬放),不良率為5%,試計算:
1)總標準工時
2)作業效率
3)生產效率
4)設備綜合效率
解:根據以上介紹可知如下信息:
停止時間=早會20 分
停機時間=機器故障20 分+模治具故障20 分=40 分
總投入工時=480 分
不良率=5%
1)總標準工時=420*0.5=210(分)
2)作業效率=(總標準工時/總使用工時)*100%
=(總標準工時/總投入工時-停止時間-停機時間)*100%
=[210/(480-20-40)]*100%=50%
3)生產效率=(總標準工時/總投入工時) *100%
=(210/480)*100%=43.75%
4)設備綜合效率=時間稼動率*性能稼動率*良品率
時間稼動率=(總投入工時-停機時間)/總投入工時) *100%
=[(480-40)/480]*100%=91.67%
性能稼動率=(總標準工時/負荷工時) *100%
=[總標準工時/(總投入工時-停止時間)]*100%
=[210/(480-20)]*100%=45.65%
良品率=1-不良率=1-5%=95%
故: 設備綜合效率=時間稼動率*性能稼動率*良品率
=91.67%*45.65%*95%=39.75%
當天生產績效指標由此計算出來.