IE運用實務與技巧.docx

工業工程 . 1 .

簡 介

工業工程 ( Industrial Engineering 簡稱IE) 起源於美國,是從 ‘泰勒’科學管理之原理及基礎上發展起來的一門應用性工程專業技朮. 由於它的內容強調綜合地提高勞動生產率 、降低生產成本、保証產品質量,使生產系統能夠處於最佳運行狀態而獲得最高之整体效益,所以近數十年來一直受到名國的重視,尤其是那些經歷工業化變革的國家或地區,如美國、日本、四小龍及泰國等地方,都將其視為促進經濟發展的主要工具,同時相對地IE技朮在這种環境下亦得到迅速的成長.

由於工業工程在世界上廣泛的傳播及發展,使其造成很多不同的定義及說法,此中公認最具權威性的定義來自美國工業工程學會 (AIIE)早年的表述:
“工業工程是對人、物料、設備、能源和信息所組成的整体系統,進行設計、改善和設置的一門學科. 它綜合地運用數學、物理和社會科學等方面的專門知識和技朮,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确認、預測和評价. ”

工業工程之目標
目標就是:使生產系統投入的要素得到有效利用,降低成本、保證質量和安全、提高生產率、獲得最佳效益.
(要素:人員、物料、流程、能源、設備等)
(浪費:識別不增值的時間和活動)

工業工程之功能

規 划 設 計 評 价 創 新

新產品開 工厂選址 產品設計 產品改進
技朮革新 工厂布置 經濟分析(效益) 工藝改進
成本降低 生產流程 現有各系統 設施改進
產品標准化 信息系統 質量控制 系統組織
庫存計划 安全、衛生 員工業績 工作方法
員工培訓等 系統等 制定各評价指 創新的激
標及規程等 勵等
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工業工程之意識
1. 成本和效率意識
2. 問題和改革意識
3. 工化簡化和標準化意識
4. 全局和整体意識
5. 以人為中心的意識
掌握IE方法和技朮是必要的,而樹立IE意識更重要.

工業工程學科的范疇
工業工程知識領域的17個分支
1. 生物力學
2. 成本管理
3. 數据處理与系統設計
4. 銷售与市場
5. 工程經濟
6. 設施規划( 含工厂設計、維修保養、物料搬運等 )
7. 材料加工( 含工具設計、工藝研究、自動化等 )
8. 應用數學(含運籌學等、統計質量控制等 )
9. 組織規划与理論
10. 生產規划与控制(含庫存管理、運輸路線等)
11. 實用心理學(含心理學、社會學、工作評价、人事實務等 )
12. 方法研究和作業測定
13. 人的因素
14. 工資管理
15. 人體測量
16. 安全
17. 職業衛生与醫學

工業工程應用效果
國外
美日之比較
1. 生產率
2. 汔車業

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工業工程 之 工作研究

方法研究

工作研究

作業測定

“工作研究”是改善
生產力之基本技巧之一

增加生產力

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工 作 研 究

工作研究它是傳統IE中最早使用的一种改善工作技朮,直到現在也是最常使用的,所以它是IE体系中最重要的基礎技朮. 工作研究的特點是:在很少或不需投資下使生產率顯著提高.
工作研究可分為‘方法研究’和‘作業測定’,適當的利用這些技朮來考察生產和管理的工作,可不斷有效的改進工作上的效率及得到經濟上的效益.
工作研究使用的兩种技朮,其中有著非常密切的關系,方法研究著重于改進現有之工作方法,提高工作效率,其實際效果須要運用作業測定來衡量;作業測定則是努力減少生產中的非增值時間,為作業制定標准時間. 而進行作業測定的基礎是工作方法合理化和標准化,因此,兩者是相輔相成的,其最終目的是提高生產效率. 正因為它是一種不須要投資或很少投資就能增強提升現有資源產出率的管理技朮,所以一直以來都受到工業界的注視重用.

方法研究

對現行或計划中之工作方法進行系統性的記錄和仔細的分析考查,使其達到簡易及有效的目的,是降低成本,加強生產能力和提高勞動生產效率的一种最受工業界普遍采用的技朮.

基本上方法研究的對象可分為下列兩類,目的都在於改善生產工藝,流程及有關的管理,致力消除工作中的不合理和非增值的環節和步驟,充分利用投入的資源獲得最高的效益.
1) 以物件為對象的研究----產品生產過程和零件工藝過程,以及有關的管
理業務流程研究.
2) 以人力為對象的研究---操作者在生產過程中的操作活動研究,其中 范圍包括:
---改善工厂、車間和工作場所的布置,縮短工藝和運輸的路線
---改善對原材料、机器設備和勞動力的運用,以較少的資源投入,獲得
更多的產出.
---減輕勞動強度,避免生產勞動中不必要的體力消耗,節省人力
---改進工作環境,改善勞動條件

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日常生產和管理工作中往往都會發現不少問題須要不斷的改善,而選擇作為改善的研究對象則應以投入少而收入大的原則進行,以下四點一般可用作為選擇的依据.
1) 生產過程中形成瓶頸的環節或工序---多工序的生產模式由于缺乏妥善的研究及安排,一般都有發現不平衡而暴露較溥弱的一環.
2) 生產過程中成本高昂的工序---通常是由於工序勞動量消耗過大,所用的設備和工具昂貴,耗用的時間過長及消耗的能源過高所致.
3) 生產過程中質量不穩定的工序---產品質量不穩定一般多方面因素綜合所引起,可以歸納於操作者、加工設備、原材料的品質和工藝操作方法.
4) 生產過程中勞動強度大、勞動條件惡劣、容易發生事故的工序---一般這樣的工序都极須要用方法研究作改善.

方法研究 的 主要分析技朮

類別
內 容
方 法
程

序

分

析
產品流程分析
根据制造工程應用的五种活動(加工、搬運、檢測、延誤、停放)按順序加以記錄、分析、調查及研究其增值性和非增值性活動改善的可能性.
加工路線分析
在多品种批量生產中,分析部件或零件的加工順序,尋找相同類似的加工路線,便於生產排列組織
搬運分析
分析物料搬運作業方法及搬運路線,謀求物料搬運的改善.
管理事務流程分析
記錄帳票文件傳送手續,分析管理消息流程的狀變,加以改善.
作
業
分
析
工序作業分析
對單人操作的工序,進行細節分析尋求改進工作場地布置和操作方法的可能性.
聯合作業分析
分析工組作業條件下,各個操作者之間的協調和配合,以提高工作的作業效率.
人---机作業分析
分析單人單机,單人多机或多人單机的作業,分析人和机器設備的配合,以提高人--机作業效率.
動

作

分

析
單元動作分析
將作業內容划分成動作組合,分析每一個單元動作与其它單元動作的關系,以期達到動作最簡化,從而提高工作效率.
瞬時動作分析
用1秒或0.01分鐘拍攝一格的速度,記錄操作活動,然後以每一小段時間為標准,分析其動作軌跡,加以改進.
微動動作分析
鐘拍攝3840—7680格的速度,記錄操作活動,然后作微動作(慢動作)分析以改進操作.
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以上的各項原則適用于企業技朮工作、管理工作及輔助性工作等方面的研究和改進. 另方法研究包括流程分析、作業分析和動作分析等三個層次,要逐步依次進行,如工序經過流程分析后認為可以取消,那以下的層次就無必要再繼續進行了.

方法研究基本上可解決的問題范圍大至整個工厂的布局,小至工人的重復性勞動問題,但在運用時,應依据以下程序:
1.選擇研究對象,將問題弄清.
2.進行直接觀察,記錄有關的全部過程.
3.運用方法研究中的技朮,詳細而有規律地將過程進行分析.
4.考虙各种可能出現的因素,尋求最實用、最經濟及最有效的方法.
5.切實建立新的標准工作方法.
6.通過定期檢查后,正式推動標準方法的實施.

程序分析
完成任何工作所需經過的路線和手續即為程序.
在產品的制造方面:從原料進厂、入庫、領料、加工、裝配、檢驗、存倉、 出貨的程序,這些程序手續愈繁、路線愈長,則耗力愈多,成本便愈高.
如果認真觀察和分析任何一項工作,就會發現存在很多無效的動作和時間上的浪費.
程序分析主要以整個生產過程為對象,研究分析一個完整的工藝程序,分析有無多余或重復的作業,程序是否合理,搬運是否太多,等待是否太長等,進一步改善工作程序和工作方法.

作業分析
研究分析以人為主体的工序. 使作業者(人)、作業對象(物)、作業設備(机)三者科學地組織、合理的布置与安排,以減輕工人的勞動強度,減少作業時間的消耗,使工作質量得到保證.

動作分析
研究分析人在進行各种作業時的身体動作,以排除多余動作、減輕疲勞,使作業簡便有效,從而制定出最佳的動作程序.
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方法研究的分析層次及分析技朮

工序 作業單位 作業要素 動作單位 動作元素

板材切斷 搬入构件 放好构件A
取构件B
汽 成 型 自動點焊 放好构件B 搬 運
車 搬到夾具上
的 焊 接 檢查制品 進行焊接 校正位置
車 安放好
身 組 裝 搬往下工序 取出成品

涂 覆

程序分析 動作分析
作業分析

程 序 分 析
程序分析符號

表示作業: 為工藝過程、方法或工作程序中的主要步驟,如機加工、裝配、噴油等.

表示搬運: 為工人、物料或設備從一處移向另一處.

表示檢驗: 為對物料的品質或數量及某种作業執行情況的檢查.

表示暫存或等待: 為事情進行中的等待,如兩工序間處於等待的 工作、零件;公文待批.

表示受控制的貯存: 為物料在某种方式下的授權下存倉或出倉,或 為了控制目的而保存貨品.

表示同一時間或同一工場由同一人執行作業与檢驗的工作.

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程序分析技巧
1. 分析時的六大提問

為什麼要 有無其它更
完成什么 ? 做這,必要嗎? 好的成就 ?
何處做 ? 在此處做? 合適的地方?
何時做? 在此時做? 合適的時間?
由誰做? 此人做? 合適的人?
如何做? 這樣做? 合適的方法?
2.分析時的“ECRS”四大原則
a.取消 (Eliminate)
在經過“完成了什么?”、“是否必要?”及“為什么?”等問題的提問, 而不能有滿意答案者皆非必要,即予消除. 取消為改善的最佳效果,如取消不必要的工序、操作、動作,這是不需投資的一种改進,是改進的最高原則.
b.合并 (Combine)
對於無法取消而又必要者,看是否能合并,以達到省時簡化的目的,如合并一些工序或動作,或將由多人于不同地點從事的不同操作,改為由一人或一臺設備完成.
c.重排 (Rearrange)
經過取消、合并后,可再根据”何人、何處、何時”三提問進行重排,使其能有最佳的順序,除去重復,辦事有序.
d.簡化 (Simplify)
經過取消、合并、重排后的必要工作,就可考虙能否采用最簡單的方法及設備,以節省人力、時間及費用.
2. 分析時的五個方面
a.作業分析 b.搬運分析
c.檢驗分析 d.貯存分析
e.等待分析
實際分析時,應對以上五個方面按照提問技朮逐一進行分析,然后采用取消、合并、重排、簡化四大要點進行處理,以尋求到最經濟合理的方法.
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程序分析的圖表
整個制造程序分析: 工藝程序圖
產品或材料或人的流動分析: 人型的流程程序圖、 物型的流程程序圖
布置与路線分析: 線路圖

工藝程序圖
● 僅作出程序中的”作業”及保證效果的”檢驗”兩种主要過程.
● 含有工藝過程序的全面概況,及各工序之間的相互關系.
● 還可包含各生產過程的機器設備、工作范圍、所需時間及順序.
● 通常主要的分程序置于最右邊的一行 .
● 材料、零件、半成品均以水平線引入圖中的垂直線.

#128玩具車工藝程序圖

帽子 輪子 車身
5
注塑 注塑 注塑
去水口 去水口 去水口
檢查 檢查 檢查
鋼軸(X2)

裝帽子

彩盒 檢查

入盒

檢查
流程程序圖
● 進一步對整個制程序作說細的記錄
● 由作業、檢驗、搬運、等待、貯存五种符號構成
● 特別是用於分析搬運距离、等待、貯存等隱藏成本的浪費
● 因較工藝程序圖詳盡和復雜,所以常單獨對每一主要零件作圖
● 可分為物料型及人型兩种.
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用量規核對工件尺寸
(人型流程程序圖)

1 到儀器柜(5m)
○ 開儀器柜
○ 拿起量規
現時方法 2 帶量規回工作台(5m)
○ 5 ○ 調整量規
□ 1 □ 用量規核對工件尺寸
4 (20m) 3 帶量規至儀器柜(5m)
○ 放回量規
○ 關儀器柜
4 回工作台 (5m)
線路圖
● 線路圖是以作業現場為對象,對現場布置及物料(包括零件、產品、設備)
和作業者的實際流通路線進行分析.
● 常与流程程序圖配合使用,以達到改進現場布置和移動路線,縮短搬運距
离的目的.
● 主要用于“搬運”或“移動”路線的分析.

作業分析
作業分析的類型
1.人机操作分析
2.聯合作業分析
3.雙手作業分析

動作分析
動作分析方法
1.目視動作分析 即以觀測的方法尋求改進
2.動素分析 人完成工作的動作,可由17個基本動素構成
3.影片分析 即用攝影机將各個動作拍下來再詳加分析
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動作分析
動 素
1.伸手 (Transport Empty , 用TE表示)
定義:空手移動,伸向目標,又稱運空
2. 移動 (Transport Loaded , 用TL表示)
定義:手持物從一處移至另一處的動作又稱運實
3. 握取 (Grasp, 用G表示)
定義:利用手指充分控制物体
4. 裝配 (Assemble, 用A表示)
定義:為了兩個以上的物件的組合而做的動作
5. 使用 (Use , 用U表示)
定義:利用器具或裝置所做的動作,稱使用或應用
6.拆卸 (Disassemble, 用 DA表示)
定義:對兩個以上的組合的物体,作分解動作
7. 放手 (Release Load, 用RL表示)
定義:從手中放掉東西,稱放手或放開
8. 檢查 (Inspect, 用I表示)
定義:將產品和所制定的標准作比較的動作,叫檢查或檢驗
9. 尋找 (Search, 用Sh表示)
定義:確定目的物的位置的動作
10. 選擇 (Select, 用St表示)
定義:在同類物件中,選取其中一個
11.計划 (Plan, 用Pn表示)
定義:在操作進行中,為決定下一步驟所做的考慮
12. 定位 (Position, 用P表示)
定義:將物体放置于所需的正确位置為目的而進行的動作,又稱對准
13. 預定位 (Pre-Position, 用PP表示)
定義:物体定位前,先將物体安置到預定位置
14. 持住 (Hold, 用H表示)
定義:手握物并保持靜止狀態,又稱拿住
15. 休息 (Rest, 用R表示)
定義:因疲勞而停止工作
16. 遲延 (Unavoidable Delay, 用UD表示)
定義:不可避免的停頓
17.故延 (Avoidable Delay, 用AD表示)
定義:可以避免的停頓
18. 發現 (Find , 用F表示)
定義:東西已找到的瞬間動作

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動素性質划分
按對操作的影響,動素可分為有效動素与無效動素兩大類
1. 有效動素 :對操作有直接貢獻者.
如 : 裝配、拆卸、使用等; 伸手、握取、移物及放手為操作中最常用的有效動素
2 . 無效動素:輔助及消耗性的動素
如 : 尋找、選擇、檢查、持住、定位及預定位等為輔助動素;
休息、故延及計划為消耗性的動素.

動 作 經 濟 原 則

A.關于人体的運用
1.雙手應用同時開始並同時完成其動作
2.除規定的休息時間外,雙手不應同時空閑
3.雙臂的動作應該對稱,反向并同時進行
4.手的動作應以最低的等級而能得到滿意的結果
5.物体的運動量應盡可能地利用,但是如果需要肌力制止時,則應將其減至最小的程度
6. 連續的曲線運動,比方向突變的直線運動為佳
7. 彈道式的運動,較受限制或受控制的運動輕快自如
8. 動作應盡可能地運用輕快的自然節奏,因節奏能使動作流利及自發

B.關于工作地布置
9. 工具物料應放置地固定的地方
10. 工具物料及裝置應布置在工作者前面近處
11. 零件物料的供給,應利用其重量墜送至工作者的手邊
12. 墮落應盡量利用重力實現
13. 工具物料應依最佳的工作順序排列
14. 應有适當的照明,使視覺舒适
15. 工作臺及坐椅的高度,應保証工作者坐立适宜
16. 工作椅式樣及高度,應能使工作者保持良好的姿勢
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C.關于工具設備
17. 盡量解除手的工作,而以夾具或腳踏工具代替
18. 可能時,應將兩种工具合并使用
19. 工具物料應盡可能放在工作位置上
20. 手指分別工作時,其各指負荷應按照其本有予以分配
21. 設計手柄時,應盡可能增大與手的接触面
22. 機器上的杠杆、十字杆及手輪的位置,應能使工作者极少變動姿勢,且能最大地利用机械力
凡任何工作動作,合乎22條經濟原則,皆為經濟有效的動作;否則,就應改進.動作經濟原則有兩大功用:即幫助發掘問題和提供建立新方法的方向. 下面將對這些原則進行分析 .

雙手的動作應同時而對稱
有人曾經做過一個試驗,即一只手持兩磅半重的物体(1磅=0.4536kg),在254mm的兩點間兩回移動,到200次,手發酸. 休息后,再雙手各持兩磅半重的物体,同時分別來回于254mm兩點移動,結果到400次時,仍未感覺疲勞. 所以雙手同時對稱的動作能适應人体的對稱,使動作得以相互平衡不易疲勞. 如果只有一只手運動,則身体肌肉必須一方面維持靜態,而另一方面保持動態,肌肉無法休息,故易疲勞.

人体的動作等級
關于人体的運用的第4條:人体的動作應以盡量應用最低級而能得到滿意結果為妥.
　工作時人体的動作可分為5 級　（見下表）
級別
運動樞軸
人体運動部位
１
指節
手指
２
手腕
手指及手腕
３
肘
手指、手腕及小臂
４
肩
手指、手腕、小臂及大臂
５
身体
手指、手腕、小臂、大臂及肩
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動作運行的路線和節奏
關於人体的運用的第５至８條均互相關連：
１．工作物運動時，自然產生動能，應盡可能利用這种動能來改進工作．　
２．連續曲線運動，較方向突變的直線運動為佳

３．彈道式運動，較受限制的運動輕快
４．動作應盡盡可能輕松

工具和物料的放置
　　動作經濟原則第９、１０及１３條：即工具和物料應置于固定處及工作者前面近處，並依最佳的工作順序排列．　
１．工具、物料應置於固定處
２．工具物料依照較佳的工作順序排列
３．工具物料及裝置應布置在工作者前面近處

利用物料的自重
關于第１１條及第１３條：零件、物料應盡量利用其重量墮送至工作者前面近處．

适當照明、坐椅及工作台
１．适當的照明可以改善精細工作的視力疲勞
２．關于坐椅及工作台

＊＊盡量解除手的工作，以夾具或足踏工具代替
＊＊工具合并
＊＊工具及物料應盡可能預放在工作位置　
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作 業 測 定
作業測定的定義
作業測定是運用各种技朮來确定合格工人按規定的作業標准，完成某項工作所需的時間．　
合格工人的定義
一個合格工人必須具備必要的身体素質、智力水平和教育程度，並具備必要的技能和知識，使他所從事的工作在安全、質量和數量方面都能達到令人滿意的水平．　
作業測定的目的
１．制定作業系統的標准時間
　　制定實施某項作業所需的標准時間，作為工作的計划、指導、管理及評價的依据．
２．改善作業系統
　　觀察某項作業的全過程，以及測定各單元作業的所需時間，其數据作為改進工作的依据．
３．制定最佳的作業系統
實施某項作業有兩种以上的方法時，以每种作業方法所測定的時間作為比較依据，好中選优，以制定最佳方案．　
作業測定的應用
１．比較各种方法的效果，在相同條件下，工時最短的方法是最理想的方法．
２．平衡作業組成員之間的工作量
３．決定每個作業人員能操作的機器台數．　
４．提供編制生產計划和生產進程的基礎資料，包括執行工作方案和利用現有生產能力　
　　所需要的設備勞力．
５．提供估算標价、銷售價格和交貨合同的基礎資料
６．确定机器利用率指標和勞動定額，并可作為制定獎勵辦法的基礎
７．提供勞動成本管理的資料
作業測定的層次
制定標准時間，應首先決定研究工作的層次，分下列四种：
第一層次：動作───人的基本動作測定的最小工層次．　例如：伸手、握取等
第二層次：單元───由几個連續動作集合而成．　例如：伸手抓取材料、放置零件等
第三層次：作業───通常由兩、三個操作集合而成．若將其分解為兩個以上的操作，則不　　　　　能分配兩個以上的人分擔的方式進行作業．例如：伸手抓取材料在夾具上定位（放置）
第四層次：制程───指為進行某种活動所必須的作業的串連．例如：噴油、裝配、焊接等
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時 間 研 究
時間研究的定義
　　時間研究是一种作業測定技朮，旨在決定一位合格适當訓練有素的操作者，在標准狀態下，對一特定的工作以正常速度操作所需要的進間．
在標准狀態下
　　　系指用經過方法研究后制定的標准的工作方法、標准設備、標准程序、標準動作、標准工具、標准机器的運轉速度及標准的工作環境等．　
時間研究的工具
１．秒表
２．觀測板
３．時間研究表格
時間研究的步驟
１．收集資料
　ａ．能迅速識別研究內容的資料
　ｂ．能正确識別制造的產品或零件的資料
　ｃ．能正确識別制造程序、方法、工厂或机器的資料
　ｄ．能确識操作者的資料
　ｅ．研究的期間
　ｆ．有關工作環境的資料
２．划分操作（單元）
　　有以下原則
　ａ．每一單元應有明顯易認的起點和終點
　ｂ．單元時間愈短愈好，但要研究員能精确測記．　
　ｃ．人工操作單元應与机器操作單元分開
　ｄ．盡可能使每一人工單元內的操作為基本動作，易于辯認
　ｅ．不變單元与可變單元應分開
　ｆ．規則單元、間歇性單元和外來單元應分開
　ｇ．每一單元應有完整而詳細的說明，或記于時間表格內，或記於附頁
３．測時
４．正常時間
５．寬放時間
６．標准時間
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何謂評比
評比就是時間研究人員將所觀測到的操作者的操作速度，与自己理想中的正常速度作一想像的比較．　

評比
正常＝１００
操　　作　　水　　平
相當行走速度
ｋｍ／ｈ
６７
甚慢；笨拙，摸索之動作；操作者似在半睡狀態，對操作無興趣
３．２
１００
穩定，審慎，從容不迫，似非按件計酬，操作雖似乎緩慢，但經觀察并無故意浪費行為
４．８
１３３
敏捷，動作干凈利落、實際；很象平均合格之工人；确實可達到必要的質量標准及精度
６．４
１６７
甚快；操作者表現高度的自信与把握，動作敏捷，協調，遠遠超過一般訓練有素的工人
８
２００
非常快，需要特別努力及集中注意，但似乎不能保持太久；美妙而精巧的操作，只有少數杰出工人可做到
９．６
現在管理上公認的，在有刺激的情況下比無刺激的情況下速度要快１／３，即
有刺激的情況下，正常速度＝１３３　　　　　無剌激的情況下，正常速度＝１００
正常時間
正常時間＝觀測時間Ⅹ評比率　　　　　　　　（評比率＝評比值／１００）
例如：觀測時間為：１８Ｓ　　　　　　　　　　觀測時間為：２８．８Ｓ
　　　你的評比為：１３３　　　　　　　　　　你的評比為：８３
　　　正常時間＝ 18X133/100 正常時間＝ 28.8X83/100
=24S =24S

評比時應注意事