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在現代製造業中，效率已經成為了企業保持競爭力的關鍵指標之一。而要提升生產效率，其中一個核心原則便是「產線平衡」。這是一個透過合理分配資源與工序來優化生產流程的過程，目的是讓每一個工作站都能夠有效運作，避免工序之間的等待與資源浪費。
但在實際操作中，產線往往會面臨各式各樣的挑戰，例如工序之間的不協調、瓶頸工序的影響、設備利用率不均等。這些問題不僅會拖延生產速度，還會增加成本。因此，如何進行合理的產線平衡變得至關重要。本文將深入探討產線平衡的目的、規劃方法、應用公式，以及透過實際範例展示如何進行產線平衡的計算，並最終說明這項技術在現代製造中的價值。
生產管理指標
如果要衡量一條產線是否達到理想的平衡狀態，我們需要借助一系列指標來監控和評估生產效率。這些指標不僅可以幫助發現產線上的問題，還可以為後續的優化提供依據。
首先，我們先進入產線管理的基本面，先來了解常用指標，一般有接觸過工廠的朋友們應該常常聽到以下的名詞：
1.稼動率 (Availability)
稼動率是用來衡量機器設備使用率狀況的比率。代表在產線理想運作的時間內，實際上運行的時間比值。 時間稼動率(%) =（ 總稼動時間－停機時間 ) / 總稼動時間 x 100％ 總稼動時間亦稱負荷時間，意旨該工廠、廠線或設備應當工作的時間，而停機時間就是字面上的意思，就是停機無法運作的時間，考量無法避免的中斷，如異常停機、無效率、停工、失敗等非預計的狀況。 假設一個產線一天預計可以工作20小時，而當天遇到了設備異常維修，產線停止2小時，那該產線的當天的稼動率就是 (20-2) / 20 x 100% = 90%。一般來說90%是差不多及格的分數。 稼動率可以是單看一台機台，也可以看一條產線，也可以用整個工廠為單位來看。時間單位也可以自行定義。
2.產能 (Capacity)
代表生產力的指標名詞，而正常情況下在探討工廠的產能時，都是在說「實際產能」。實際產能就是考量非預期的停止生產狀況下，實際的生產能力，另外還有「設計產能」代表著理想下，連續生產應當達到的產能; 最後還有「有效產能」，考慮所有應當的生產條件下，如扣除備料時間、固定的保養時間或休息時間等等可預計之停止生產狀況的產能就是有效產能。 我們假設一個情境，某工廠的某產線平時啟動時，每小時可以生產100件，但該產線一天僅生產20小時，另外的4小時中，一小時是保養機台的時間，三小時是員工休息時間，而當天遇到了2了時工廠停電。那各項產能如下 :
3.產能利用率
產能利用率是衡量生產線上”實際”產能與”設計”產能之間的比值。公式如下： 實際產能 / 設計產能 × 100% 通常80%的產能利用率被認為是工廠或設備的正常比率。當產能利用率低於預期時，往往代表著產線資源並未被充分利用，可能是因為某些工序出現瓶頸或者設備故障，這些都需要及時進行調整。
4. UPH (Unit per Hour)
代表產能的指標很多種，其中每小時產量 (UPH) 就是常見的表示。意即每小時的生產件數。假設該產線一天能開線20小時，一天生產了2000件，UPH 就等於 2000 / 20 = 100 。
5.生產節拍 (Takt Time)
又稱節拍時間，是指在一定時間內必須生產的產品數量，可以滿足「客戶需求」的時間。用來確定生產線上每個產品的最長生產時間。它反映了生產節奏和市場需求之間的平衡。 假設一條生產線每天工作8小時（480分鐘），每天需求100件產品，則節拍時間 = 480 / 100 = 4.8分鐘。
6.良率 (Yield Rate)
良率是衡量生產過程中成功生產合格產品的比率，是生產效率和品質控制的關鍵指標。良率通常用百分比表示，反映了生產過程中合格產品與總產品數的比率。 良率 = 合格產品數 / 總生產產品數 x 100% 若某生產線在一批中總共生產了1000件產品，其中900件為合格品，那良率就是 900 / 1000 x 100% = 90% 。
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整體設備效率
整體體設備效率（OEE, Overall Equipment Effectiveness）是一個常見且有效的指標，能夠全面反映整條產線的實際運行狀況。OEE 將生產效率分解為三個主要因素：可用性、性能 和 品質。這三個指標綜合反映了生產設備的”實際”運作情況。
OEE = Availability x Capacity Performance x Quality x 100%
100%的整體設備效率是不切實際的，任何生產狀況一定會有損失，一般企業的總體設備效率會以85%為目標。若生產稼動率太低，則是要降低異常停止生產的機會，如果是人員容易缺工，是否導入自動化替代人力，如果是機台容易停機壞掉，就必須解決設備問題減少當機的狀況，甚或是換線時間太久都會造成稼動率太低 ; 若是產能太低，則可能是代表製造的速度太慢，必須優化工序或機台以降低每站的製程時間，或是加強員工訓練來提高工作速度 ; 最後，若是良率太低，那就是加強製程能力或是減少現場員工出錯的狀況，亦或是導入更多量測品檢機制來檢出不良原因。
產線平衡規劃
在規劃產線的過程中，使用一些公式來計算和衡量生產效率是非常重要的，這不僅能夠幫助我們量化產線的狀況，也能提供數據支持來進檢視產線安排的問題。最常見的公式之一就是「線平衡效率（Line Balancing Efficiency, LBE）」，LBE是用來評估產線的安排是否洽當的重要指標，能夠從中找出是否存在機台、人力與工序之間的不平衡。
1. 線平衡效率
- 總作業時間：指所有工序的處理時間的加總，這代表了每個工作站的實際工作量。
- 工作站數量：即生產線上實際運行的機台數量或是實際工作的人數。
- 瓶頸站工時：整個製程中，工時最長的那站就是瓶頸站，該站的工時會影響整個產線的速度。
2. 如何進行計算
假設我們有一條生產線，正在生產一種電子零件，整個生產流程共有 5 個工序，每個工序的處理時間和機台數量如下：
計算生產節拍，找出瓶頸站工時
首先，我們需要把每台機台的生產時間給計算出來。如範例，Station 1-3、5都是一台機台，故生產時間如範例所示，但Station 4 雖然看似週期最久需要78秒，但該站共有2台設備，故實際計算的節拍時間為78 / 2 = 39秒。因此整體評價起來Station 3 就是瓶頸站。
不論各站機台有幾台，總作業時間僅把每製程的生產時間加總起來，35+42+58+78+33 = 246s。
此範例代表生產線的資源利用率為 70.69%，代表了有 29.31% 的潛在資源沒有被有效利用。但我們一般會以85%作為合格標準，大於85%代表產線設計比較理想。
3. 優化瓶頸工序
那我們該如何優化平衡效率呢? 基本上要優化線平衡效率，不外乎就是把瓶頸工時降低，次之則是減少設備數量 ，以此範例，若把瓶頸站的58秒優化成了46秒那結果就會變為 :
而若我們減少Station 4的機台成一台呢? 那結果就會如下 :
雖然機台減少了，但造成Station5成了瓶頸站，由於78秒又比原本的瓶頸工時58更多，效率反而更低，因此重點都是擺在優化瓶頸站的工時。
產線平衡的重要性
產線平衡在現代製造業中扮演著極其重要的角色，它能夠直接影響企業的生產效率、資源利用率以及成本結構。透過對各工序的仔細分析、資源的合理配置，以及運用合適的計算公式，企業可以有效地減少生產中的閒置時間、瓶頸和浪費，達到更高的生產效率和穩定性。
然而，產線平衡並不是一勞永逸的過程，它需要持續的監控與調整。隨著產品需求、技術更新或生產規模的變化，生產線的配置也應隨之進行相應的優化。自動化技術和智能化設備的引入，為生產線的平衡提供了更多的解決方案，但這些技術也帶來了新的挑戰。因此，管理者必須具備靈活應變的能力，能夠根據實際情況及時調整產線設計，確保生產線始終處於高效運行狀態。
