DE112013003115T5

DE112013003115T5 - Kombinationsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE112013003115T5
Application number: DE201311003115
Authority: DE
Inventors: c/o The University of Tokyo Iba Hitoshi; c/o ISHIDA CO. LTD. Inazumi Yoshito; c/o ISHIDA CO. LTD. Kubo Takuyu
Original assignee: Ishida Scales Manufacturing Co Ltd; Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Scales Manufacturing Co Ltd; Ishida Co Ltd
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2015-04-02
Also published as: DK178699B1; JP6053782B2; JPWO2013191234A1; WO2013191234A1; DK201570021A1

Abstract

Das Problem ist es, eine neue Kombinationsmessvorrichtung bereitzustellen, wobei es möglich ist, sowohl die Durchschnittsgenauigkeit als auch die Betriebsgeschwindigkeit in einem Langzeitbetrieb zu verbessern. Es wird eine Vielzahl von Bewertungsfunktionen vorbereitet, die für jede der Kombinationen die Auswirkung auf die Genauigkeit bzw. die Auswirkung auf die Betriebsgeschwindigkeit bewerten, wenn jede der Kombinationen ausgewählt wird. Es werden Bewertungswerte beruhend auf den Bewertungsfunktionen für jede der Kombinationen berechnet, wenn jeder der Messwerte kombiniert wird, und die Kombination, die zur maximalen Summe der berechneten Bewertungswerte führt, wird als die optimale Kombination ausgewählt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kombinationsmessvorrichtung, in der eine optimale Kombination von Messeinheiten durch das Kombinieren einer Vielzahl von Messwerten ausgewählt wird, die von einer Vielzahl der Messeinheiten eingegeben werden, und Artikel aus den ausgewählten Messeinheiten ausgestoßen werden.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Es sind für diese Art einer Kombinationsmessvorrichtung eine hohe Betriebsgeschwindigkeit sowie eine konstante hohe Genauigkeit erwünscht. Der Verlust von Artikeln bei einer Kombinationsmessung wird gesenkt, wenn die Genauigkeit hoch ist, und die Produktivität wird verbessert, wenn die Betriebsgeschwindigkeit hoch ist. Aus diesem Grund sind bis jetzt Erfindungen vorgeschlagen worden, wie sie in den unten beschriebenen Patentdokumenten offenbart werden, mit dem Ziel, sowohl die Genauigkeit (Ertrag) als auch die Betriebsgeschwindigkeit zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
<Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen>
Da jedoch eine Kombination der Messeinheiten, die einem Sollwert am nächsten liegen, als die optimale Kombination in jedem Messzyklus in diesen Vorrichtungen ausgewählt wird, ist es nicht immer die beste Kombination, wenn man die Durchschnittsgenauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit in einem Langzeitbetrieb berücksichtigt, selbst wenn die Kombination für die Genauigkeit in jedem Zyklus die beste ist.
Typischerweise stoßen einzelne Messtrichter, die in der Kombinationsmessvorrichtung verwendet werden, gemessene Artikel aus, wenn sie in einer Kombination ausgewählt werden, und nehmen anschließend neue Artikel auf, die zugeführt werden, und der nächste Messzyklus wird begonnen. Indem diese Zyklen an den einzelnen Trichtern wiederholt werden, wird die Betriebsgeschwindigkeit der Vorrichtung verbessert. Wenn jedoch ein Teil der Messtrichter bei einem solchen Zyklus ausgelassen wird, neigen Artikel dazu, an diesen Messtrichtern zu haften, und dies hat Auswirkungen auf die Messgenauigkeit, selbst wenn diese Messtrichter in einer Kombination ausgewählt werden. Außerdem ist die Möglichkeit verhältnismäßig niedrig, dass die Artikel in den Trichtern, die auf diese Weise ausgelassen werden, ausgewählt werden, und dies hat ebenfalls Auswirkungen auf die Messgenauigkeit.
Andererseits ist ein Fall, wo es eine Vielzahl von Kombinationen gibt, in denen Kombinationsgesamtwerte zwischen festgelegte Ober- und Untergrenzen fallen (was unten so bezeichnet wird, dass sie in einem zulässigen Bereich liegen), was mehr Kombinationen lässt, die innerhalb des zulässigen Bereichs im nächsten Messzyklus liegen, mit einer Verbesserung der Betriebsgeschwindigkeit verknüpft. Außerdem gibt es Fälle, wo die Auswahl einer zweiten oder dritten optimalen Kombination innerhalb des zulässigen Bereichs hinsichtlich der Verbesserung der Genauigkeit und der Betriebsgeschwindigkeit vorzuziehen ist.
Jedoch gibt es ein Problem, dass die Durchschnittsgenauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit in einem Langzeitbetrieb nicht immer die besten sind, da die herkömmlichen Vorrichtungen keine Auswahl unter Berücksichtigung der Zukunftsaussichten vornehmen.
Die vorliegende Erfindung versucht, dieses Problem zu lösen und hat die Aufgabe, eine Kombinationsmessvorrichtung bereitzustellen, wo es möglich ist, sowohl die Durchschnittsgenauigkeit als auch die Betriebsgeschwindigkeit im Langzeitbetrieb zu verbessern.
<Mittel zur Lösung der Probleme>
Eine Kombinationsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wählt eine optimale Kombination von Messeinheiten durch Kombinieren von Messwerten aus, die mittels einer Vielzahl der Messeinheiten erhalten werden, die Artikel messen, wobei eine Vielzahl von Bewertungsfunktionen vorbereitet werden, die für jede der Kombinationen eine Auswirkung auf die Genauigkeit bzw. eine Auswirkung auf die Betriebsgeschwindigkeit bewerten, wenn jede der Kombinationen ausgewählt wird, Bewertungswerte beruhend auf den Bewertungsfunktionen für jede der Kombinationen berechnet werden, wenn jeder der Messwerte kombiniert wird, und die Kombination, die zu einer maximalen Summe der berechneten Bewertungswerte führt, als die optimale Kombination ausgewählt wird.
Außerdem umfasst jede der Bewertungsfunktionen einen Gewichtskoeffizienten, der einen Grad der Relevanz jeder der Bewertungsfunktionen repräsentiert, und der Gewichtskoeffizient wird mit einem Computer bestimmt, der einen genetischen Algorithmus ausführt.
Außerdem ist eine Bedienungseinheit in der Kombinationsmessvorrichtung vorgesehen. Es ist möglich, beliebig von der Bedienungseinheit einzustellen, ob ein Betrieb ausgeführt werden soll, der der Genauigkeit Priorität einräumt, oder ob ein Betrieb ausgeführt werden soll, der der Betriebsgeschwindigkeit Priorität einräumt.
In der Kombinationsmessvorrichtung ist es typisch, dass sich die Betriebsgeschwindigkeit verschlechtert, wenn die Messgenauigkeit verbessert wird, und sich die Messgenauigkeit verschlechtert, wenn die Betriebsgeschwindigkeit verbessert wird. Auf diese Weise gibt es eine sich widersprechende Beziehung zwischen der Genauigkeit und der Betriebsgeschwindigkeit. Ein mehrfaches objektives Optimierungsverfahren ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Verbesserung in Bezug auf diese Beziehung (Austauschbeziehung).
In der vorliegenden Erfindung werden die Auswirkung auf die Genauigkeit und die Auswirkung auf die Betriebsgeschwindigkeit, wenn jede der Kombinationen ausgewählt wird, jeweils in Gleichungen (Bewertungsfunktionen) ausgedrückt, um gleichzeitig die Genauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit, die in einer Austauschbeziehung stehen, mittels des mehrfachen objektiven Optimierungsverfahrens zu verbessern.
<Effekte der Erfindung>
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, sowohl die Durchschnittsgenauigkeit als auch die Betriebsgeschwindigkeit, die in einer Austauschbeziehung stehen, nach einem Langzeitbetrieb zu verbessern. Außerdem ist es möglich, den Betrieb, der der Genauigkeit Priorität einräumt, oder den Betrieb, der der Betriebsgeschwindigkeit Priorität einräumt, mit einer Bedienung von der Bedienungseinheit auszuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm zur Erläuterung von pareto-optimalen Lösungen.
2 ist ein schematisches Diagramm der Hauptteile einer Kombinationsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Konfigurationsblockdiagramm einer Kombinationsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgenden sechs Bewertungsfunktionen sind als Beispiele in der vorliegenden Erfindung definiert.
Eine von ihnen, die die Auswirkungen auf die Genauigkeit hinsichtlich jeder Kombination bewertet, ist mittels Gleichung (1) unten definiert. Die Bewertungsfunktion der Gleichung (1) ist eine lineare Funktion, die gleich eins ist, wenn der Kombinationsgesamtwert gleich einem Sollwert ist, und fällt allmählich, wenn sich der Kombinationsgesamtwert weiter vom Sollwert entfernt. Dabei ist die Abweichung vom Sollwert e_w, der obere Grenzwert der Abweichung ist e_u, b₁ = –1/e_u und b₂ = 1.
<Gleichung 1>

f₁ = b₁·e_w + b₂ (1)

Mittels der Gleichung (1) werden die Abweichungen der jeweiligen Kombinationsgesamtwerte in einem zulässigen Bereich normiert. Als nächstes werden die folgenden vier Bewertungsfunktionen definiert, um jeweils die Auswirkung auf die Genauigkeit oder die Auswirkung auf die Betriebsgeschwindigkeit für jede der Kombinationen zu bewerten.

1. Bewertungsfunktion, die die Auslassungszählung betrifft
2. Bewertungsfunktion, die die Anzahl der ausgewählten Messeinheiten betrifft
3. Bewertungsfunktion, die den Beitragsgrad betrifft
4. Bewertungsfunktion, die den Verteilungsgrad betrifft

Unten wird jede dieser Bewertungsfunktionen der Reihe nach beschrieben.
1: Bewertungsfunktion, die die Auslassungszählung betrifft
Eine Kombinationsmessvorrichtung führt Artikel einem Messtrichter jeder Messeinheit zu, misst sie und wählt eine optimale Kombination durch Kombinieren der erhaltenen Messwerte aus. Außerdem werden Artikel aus dem Messtrichter jeder der ausgewählten Messeinheiten ausgestoßen und den Messtrichtern erneut Artikel zugeführt, wo das Ausstoßen ausgeführt worden ist. Eine solche Zyklusreihe wird wiederholt. Jede der Messeinheiten ist jeweils mit einem Zähler versehen. Der Zähler erhöht den Zählwert in dem Fall um eins, wo keine Artikel ausgestoßen werden und stellt den Zählwert in dem Fall auf null zurück, wo Artikel ausgestoßen werden. Wenn der Zählwert im Zähler hoch ist, sind die Artikel in den Messeinheiten während einer Anzahl von Zyklen ausgelassen worden. Wenn die Artikel auf diese Weise zurückgelassen werden, wird die Anzahl der Kombinationen, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, reduziert und die Messgenauigkeit verschlechtert sich. Wenn es eine Zunahme der Anzahl der Messeinheiten gibt, wo die Artikel ausgelassen werden, wird außerdem die Anzahl der Kombinationen, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, verhältnismäßig reduziert, und es besteht die Neigung, dass Kombinationsfehler verursacht werden. Dies beeinflusst die Genauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit. Daher ist eine Bewertungsfunktion der Gleichung (2) so definiert, dass vorsorglich Artikel aus den Messeinheiten ausgestoßen werden, wo der Zählwert hoch ist. Dabei ist der maximale Zählwert aus den Messeinheiten, die zu einer der Kombinationen gehören, C_M, und der obere Grenzwert des Auslassungszählwerts ist C_L. <Gleichung 2>
2: Bewertungsfunktion, die die Anzahl der ausgewählten Messeinheiten betrifft
Die Kombinationsmessvorrichtung ist mit einer Vielzahl der Messeinheiten versehen. Die Anzahl der Messeinheiten, die im nächsten Zyklus verwendet werden können, nimmt zu, wenn die Anzahl der Messeinheiten, die in den zulässigen Kombinationsbereich passen, in jeder der Kombinationen niedriger ist. Dies hat hauptsächlich eine Auswirkung auf die Betriebsgeschwindigkeit. Daher ist eine Bewertungsfunktion der Gleichung (3) so definiert, dass in der Regel die Kombination mit einer niedrigeren Anzahl der Messeinheiten ausgewählt wird. Dabei ist die Anzahl der Messeinheiten, die in den zulässigen Bereich passen, N_S, und die Gesamtzahl der Messeinheiten ist N_L. <Gleichung 3>
3: Bewertungsfunktion, die den Beitragsgrad betrifft
In einem Fall, wo die optimale Kombination aus einer Vielzahl der Kombinationen ausgewählt wird, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, verbessert sich die Betriebsgeschwindigkeit, wenn mehr Kombinationen übriggelassen werden, die im nächsten Zyklus innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. Zum Beispiel wird vorausgesetzt, dass die Messwerte von zehn Messeinheiten kombiniert werden und sechs Gruppen von Kombinationen gefunden werden, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, wie in Tabelle 1 gezeigt. Dabei repräsentiert das Symbol „o” in der Tabelle 1 die Messeinheiten, die als die Messeinheiten ausgewählt werden, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. <Tabelle 1>
Dann wird die Anzahl der zu irgendeiner der Gruppen Gehörenden für jede der Messeinheiten gezählt und ein Beitragsgrad von jeder der Messeinheiten wird durch Gleichung 4 beruhend auf den Zählwerten definiert. Indem so verfahren wird, ist der Beitragsgrad von jeder der Messeinheiten in diesem Anwendungsbeispiel so gestaltet, wie in Tabelle 1 gezeigt. Dabei ist der Beitragsgrad der h-ten Messeinheit C_h, die Anzahl der zu den Gruppen Gehörenden ist n_h, und die Gesamtzahl der Messeinheiten ist N_L. <Gleichung 4>
Wenn dann die Kombination mit dem niedrigsten Gesamtwert des Beitragsgrads ausgewählt wird, wird der Gesamtwert des Beitragsgrads der restlichen Messeinheiten maximiert. Indem die Kombination auf diese Weise ausgewählt wird, wird folglich die Betriebsgeschwindigkeit verbessert, da mehr Kombinationen, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, im nächsten Messzyklus übrigbleiben. Daher ist die Gleichung (5) als eine Bewertungsfunktion definiert, die den Gesamtwert des Beitragsgrads der restlichen Messeinheiten bestimmt. <Gleichung 5>

Tabelle 2 zeigt den Gesamtwert des Beitragsgrads jeder Gruppe und den Gesamtwert des Beitragsgrads der restlichen Messeinheiten in Bezug auf Tabelle 1. Folglich ist die Gruppe 4 die optimale Kombination, wenn nur die Fälle in Tabelle 1 berücksichtigt werden und die anderen Bewertungsfunktionen nicht berücksichtigt werden. Indem so verfahren wird, verbessert sich die Betriebsgeschwindigkeit, da die restlichen Messeinheiten, die zur Gruppe 6 gehören, in den zulässigen Bereich im nächsten Zyklus passen. <Tabelle 2>

Kombination	Gesamtwert des Beitragsgrads	Wert der Bewertungsfunktion
Gruppe 1	12/22	10/22
Gruppe 2	12/22	10/22
Gruppe 3	14/22	8/22
Gruppe 4	9/22	13/22
Gruppe 5	11/22	11/22
Gruppe 6	10/22	12/22

4: Bewertungsfunktion, die den Verteilungsgrad betrifft
Es wird davon ausgegangen, dass eine größere Variation der Messwerte von jeder der Messeinheiten in der Kombinationsmessvorrichtung eine größere Anzahl der Kombinationen erzeugt, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. Daher wird der Verteilungsgrad jeder der restlichen Messeinheiten durch Gleichung (6) so definiert, dass die Messeinheiten, wo der Verteilungsgrad der Messwerte groß ist, vorsorglich übriggelassen werden. Dabei ist die Anzahl der restlichen Messeinheiten n, die Messwerte der restlichen Messeinheiten sind h_i, und der Durchschnittswert jeder der Messwerte h_i ist μ. <Gleichung 6>
Dann ist Gleichung (7) als eine Bewertungsfunktion definiert, wo der Bewertungswert zunimmt, wenn V zunimmt. Dabei ist W_T der Kombinationssollwert. <Gleichung 7>
Die obigen Bewertungsfunktionen werden zum Kombinieren der Messwerte (Gewichte) verwendet, jedoch können auch Kombinationen der Einheitszahlen in Kombinationsmessvorrichtungen durchgeführt werden. Zum Beispiel werden in einem Fall, wo Frankfurter Würstchen, die verpackt werden, das Wiegeziel sind, Artikel ausgestoßen, wo der Kombinationsgesamtwert innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, und die Einheitszahlen die Einheitszahl sind. Die Bewertung einer solchen Einheitszahlenkombination wird als nächstes beschrieben.

Zum Beispiel gibt es Fälle, wo keine der Kombinationen in einem Fall der Auswahl von Artikeln mit einer Solleinheitszahl hergestellt werden, die von der Einheitszahl abhängt, die in jeder der Messeinheiten zugeführt wird. Zum Beispiel treten in einem Fall Kombinationsfehler auf, wo die Solleinheitszahl auf eine ungerade Anzahl festgelegt wird und eine gerade Anzahl von Einheiten jeder der Messeinheiten zugeführt wird. Dieser Zustand wird hier als ein Tabuzustand bezeichnet, und die Betriebsgeschwindigkeit wird reduziert, wenn dieser Zustand auftritt. Daher wird ein Ausmaß des Spielraums, bis ein solcher Tabuzustand auftritt, für jede der Kombinationen berechnet. Zum Beispiel wird in Tabelle 3 ein Fall vorausgesetzt, wo die Einheitszahlen, die in Tabelle 3 gezeigt werden, jeweils auch den Messeinheiten zugeführt werden und die Solleinheitszahl sieben ist. <Tabelle 3>

Nummer der Messeinheit	1	2	3	4	5	6	7	8
Einheitszahl für Zuführung	3	4	2	2	3	4	5	3
Ausgewählte Kombination			o	o	o
Mögliche Kombination 1	o	o
Mögliche Kombination 2						o		o
Tabuzustand							x
Mögliche Kombination 3	o					o
Mögliche Kombination 4		o						o
Tabuzustand							x

Wenn die Einheiten mit den Nummern 3, 4 und 5 anfänglich als die Kombination in Tabelle 3 ausgewählt werden, sind die Messeinheiten, die die Solleinheitszahl aus den restlichen Messeinheiten erfüllen, die Kombination 1, und die Messeinheiten, die die Solleinheitszahl erfüllen, außer diesen Messeinheiten, ist die Kombination 2. Da es jedoch keine Kombinationen der Messeinheiten mehr gibt, die die Solleinheitszahl erfüllen, ist es möglich, die Kombinationen mit der Solleinheitszahl bis zu zwei Zyklen im Fall dieses Auswahlwegs sicherzustellen. Daher ist das Ausmaß des Spielraums des Auswahlwegs in diesem Fall zwei. Anschließend sind die Messeinheiten, die aus den Messeinheiten außer den Einheiten mit den Nummern 3, 4, und 5 ausgewählt werden können, die Kombination 3, und es ist möglich, anschließend die Kombination 4 auszuwählen. Da in diesem Fall zwei Zyklen sichergestellt werden, ist das Ausmaß des Spielraums in diesem Fall ebenfalls zwei.
Auf diese Weise wird das Ausmaß des Spielraums von jedem der Auswahlwege für alle Kombinationen bestimmt, die die Solleinheitszahl erfüllen, und das Maximum des Ausmaßes des Spielraums wird als ein Ausmaß des Spielraums T für die Kombination definiert. Zum Beispiel beträgt das Ausmaß des Spielraums T der Kombination der Einheiten mit den Nummern 3, 4 und 5 im Beispiel der Tabelle 3 zwei. Die Gleichung (8) wird als eine Bewertungsfunktion in einem Fall von Einheitszahlkombinationen mittels des Ausmaßes des Spielraums T definiert. <Gleichung 8>
Indem die sechs Bewertungsfunktionen auf diese Weise definiert werden, werden die Auswirkung auf die Genauigkeit und die Auswirkung auf die Betriebsgeschwindigkeit jeweils für jede der Kombinationen bewertet. Da man jedoch nicht weiß, in welchem Umfang diese Funktionen eine Relevanz für die Maximierung der Genauigkeit oder der Betriebsgeschwindigkeit haben, wird ein Bewertungswert V_c mittels der Gleichung (9) für jede der Kombinationen bestimmt und die Kombination, die den maximalen Bewertungswert V_c aufweist, wird als die optimale Kombination ausgewählt. <Gleichung 9>
Hier sind a_i Gewichtskoeffizienten, die als beliebige Werte, die gemäß der Grenzbedingungen der Gleichung (10) festgelegt werden, mittels <Gleichung 10>
Die Koeffizienten a_i sind Indikatoren dafür, in welchem Ausmaß welcher der Bewertungsfunktionen eine Priorität eingeräumt wird, und es ist möglich, einen Betrieb, der der Genauigkeit Priorität einräumt, und einen Betrieb auszuführen, der der Betriebsgeschwindigkeit Priorität einräumt, indem diese Koeffizienten vergrößert oder reduziert werden. Da es jedoch für Menschen schwierig ist, jeweilige Koeffizienten zu bestimmen, werden pareto-optimale Lösungen mittels eines Computers bestimmt, der einen genetischen Algorithmus ausführt.
Eine Sammlung von Lösungen, die die Grenze einer Austauschbeziehung repräsentieren, werden typischerweise als „pareto-optimale Lösungen“ bezeichnet. Die pareto-optimalen Lösungen sind Lösungen, wo sich, wenn der Wert irgendeiner der Zielfunktionen (zum Beispiel die Genauigkeit) verbessert wird, ein Wert einer anderen der Zielfunktionen (zum Beispiel die Betriebsgeschwindigkeit) verschlechtert.
1 ist ein Diagramm zur Erläuterung der pareto-optimalen Lösungen. Jede der Lösungen „a”, „b”, „c” und „d” ist eine pareto-optimale Lösung, und die Lösungen „e” und „f”, die außerhalb dieser Lösungen liegen, sind schlechtere Lösungen. Eine Begrenzungsebene, die durch die Sammlung der Lösungen „a”, „b”, „c” und „d” gebildet wird, wird als eine Pareto-Front bezeichnet. Es gibt eine Vielzahl von pareto-optimalen Lösungen, und es ist möglich, der Genauigkeit Priorität einzuräumen oder der Betriebsgeschwindigkeit Priorität einzuräumen, abhängig davon, welche der Lösungen ausgewählt wird. Wenn zum Beispiel die Lösung „a” ausgewählt wird, verbessert sich die Genauigkeit, jedoch die Betriebsgeschwindigkeit fällt. Wenn die Lösung „d” ausgewählt wird, fällt die Genauigkeit, aber die Betriebsgeschwindigkeit verbessert sich.
Daher wird ein genetischer Algorithmus verwendet, um die pareto-optimalen Lösungen zu bestimmen. Der genetische Algorithmus ist ein Algorithmus, der durch J. Holland vorgeschlagen wurde und mit Beiträgen von Prozessen entwickelt wurde, die in der natürlichen Evolution zu beobachten sind (Auswahl von Chromosomen, Kreuzung oder Mutation). Wenn dieser Algorithmus verwendet wird, werden die Messwerte von jeder der Messeinheiten, die zum Beispiel in 10000 Messzyklen erfasst werden, als Abtastdaten aufgezeichnet. Dann werden zufällig Individuen (die Koeffizienten a_i) erzeugt, und der Grad der Tauglichkeit von jedem der Individuen wird bewertet. Das heißt, es werden 10000 der optimalen Kombinationen mittels der Gleichung (9) bestimmt, und es werden 10000 der Durchschnittsgenauigkeiten und der Betriebsgeschwindigkeiten bestimmt. Dann bleiben Individuen mit dem höheren Grad der Tauglichkeit übrig, indem die Möglichkeit stärker erhöht wird, dass Individuen ausgewählt werden, wenn der Grad der Tauglichkeit höher wird. Das heißt, die Individuen (die Koeffizienten a_i), wo die Durchschnittsgenauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit höher sind, bleiben übrig, wenn sich die Individuen (die Koeffizienten a_i) ändern. Außerdem werden durch Kreuzung und Mutation neue Individuen (die Koeffizienten a_i) erzeugt, und der Grad der Tauglichkeit jedes der Individuen (der Koeffizienten a_i) wird bewertet. Auf diese Weise werden pareto-optimale Lösungen mittels der ausgesiebten Gewichtskoeffizienten a_i bestimmt, die durch wiederholte Änderungen von Generationen mit Bewertung, Auswahl, Kreuzung und Mutation erhalten werden.
Als den genetischen Algorithmus gibt es MOGA (Multiobjective Genetic Algorithm) von Fonseca et al., NSGA-II (Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-II) von Deb et al., SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2) von Zitzler et al. und dergleichen. In der vorliegenden Erfindung wird NSGA-II verwendet, jedoch ist der genetische Algorithmus nicht darauf beschränkt.
Es wird eine Kombinationsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruhend auf den Diagrammen beschrieben.
2 ist ein schematisches Diagramm der Hauptteile einer Kombinationsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Diagramm ist eine Kombinationsmessvorrichtung 100 mit einer Verteilungszuführungsvorrichtung DF, einer Vielzahl von sternförmigen Zuführungsvorrichtungen RF, einer Vielzahl von Sammeltrichtern PH, einer Vielzahl von Messtrichtern WH und einer Sammelschütte CS versehen. Die Verteilungszuführungsvorrichtung DF ist an einem mittleren oberen Abschnitt der Vorrichtung angeordnet. Die Vielzahl der sternförmigen Zuführungsvorrichtungen RF ist in einer radialen Anordnung um die Verteilungszuführungsvorrichtung DF ausgerichtet, so dass sie die Verteilungszuführungsvorrichtung DF umgeben. Die Vielzahl der Sammeltrichter PH ist auf einer niedrigeren Ebene von jeder der sternförmigen Zuführungsvorrichtungen RF ausgerichtet. Die Vielzahl der Messtrichter WH ist unter der Vielzahl der Sammeltrichter PH angeordnet. Die Anzahl der Messtrichter WH und der Sammeltrichter PH ist dieselbe. Die Sammelschütte CS ist unter der Vielzahl der Messtrichter WH angeordnet.
Die Verteilungszuführungsvorrichtung DF verteilt Artikel, die von oben eingespeist werden, durch Vibration einer elektromagnetischen Zuführungsvorrichtung DV in eine Umfangsrichtung.
Die sternförmigen Zuführungsvorrichtungen RF transportieren die Artikel, die von der Verteilungszuführungsvorrichtung DF transportiert werden, durch Vibration einer elektromagnetischen Zuführungsvorrichtung RV zur Spitzenkante einer Wanne TR und stoßen die Artikel zu den Sammeltrichtern PH aus, die sich auf einer niedrigeren Ebene befinden.
Der Sammeltrichter PH hält die Artikel vorübergehend zurück, die aus der sternförmigen Zuführungsvorrichtung RF ausgestoßen werden. Der Sammeltrichter PH öffnet und schließt eine Klappe g beruhend auf einem Befehl aus einem Steuerabschnitt CU, wenn der Messtrichter WH, der sich auf einer niedrigeren Ebene befindet, geöffnet und geschlossen wird, und stößt die Artikel, die im Sammeltrichter PH zurückgehalten werden, zum Messtrichter WH aus, der sich auf einer niedrigeren Ebene befindet.
Außerdem sind Gewichtssensoren WS an den Messtrichtern WH angebracht. Das Gewicht, das durch den Gewichtssensor WH ermittelt wird, wird in den Steuerabschnitt CU eingegeben und wird in Kombinationsberechnungen verwendet. Da jeder der Trichter PH und WH eine bekannte Gestaltung aufweist, wird die Beschreibung des Klappen-Öffnungs-/Schließmechanismus, der Haltemechanismen der Trichter PH und WH und dergleichen weggelassen.
Der Steuerabschnitt CU ist mittels eines Computers konfiguriert und mit einer CPU 10 zusammen mit einem ROM 11, einem RAM 12 und einer Festplatte 13 ausgestattet, die durch die CPU 10 gesteuert wird, wie in 3 gezeigt. Die CPU 10, das ROM 11, das RAM 12, die Festplatte 13 und dergleichen sind miteinander über eine Busleitung wie einen Adressbus oder einen Datenbus verbunden. Außerdem ist der Steuerabschnitt CU über eine Schnittstelle 14 mit der Verteilungszuführungsvorrichtung DF, den sternförmigen Zuführungsvorrichtungen RF, den Sammeltrichtern PH, den Messtrichtern WH und einer Bedienungseinheit RU verbunden, die mit einer Berührungsbildschirmfunktion versehen ist. Außerdem ist die Bedienungseinheit RU mit einem Computer C verbunden, der einen genetischen Algorithmus ausführt und in dem die Aktualisierung der Gewichtskoeffizienten a_i durchgeführt werden, die oben beschrieben werden.
Es sind verschiedene Arten von Programmen im ROM 11 gespeichert. Die CPU 10 führt die Berechnung von jeder der Gleichungen (1) bis (8), die Verwaltung der Auslassungszählwerte und die Steuerung zum Öffnen und Schließen der Klappen der Sammeltrichter PH und der Messtrichter WH durch Auslesen und Ausführen der verschiedenen Arten von Programmen aus, die im ROM 11 gespeichert sind. Die Bewertungsfunktionen jeder Gleichung (1) bis (8) sind auf der Festplatte 13 gespeichert. Die Gewichtskoeffizienten a_i, die verwendet werden, werden mittels des Computers C periodisch aktualisiert, der den genetischen Algorithmus ausführt.
Die CPU 10 gibt Messwerte aus den Gewichtssensoren WS in jeweilige Messeinheiten M1 bis Mn ein und speichert die Messwerte im RAM 12, wenn ein Ausstoßanforderungssignal von einer Verpackungseinheit empfangen wird, die in den Diagrammen nicht gezeigt wird, oder wenn es durch einen Zykluszeitgeber gestartet wird. Danach wird die Berechnung jeder Gleichung (1) bis (9) beruhend auf jedem der Messwerte ausgeführt, die gespeichert sind. Wenn es zu dieser Zeit einen Spielraum hinsichtlich der Rechenzeit gibt, wird die Berechnung jeder Gleichung (1) bis (9) für alle Kombinationen ausgeführt. Wenn andererseits die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird und es keinen Spielraum hinsichtlich der Rechenzeit gibt, werden im Voraus Kombinationen ausgewählt, wo die Kombinationsgesamtwerte innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, und die Berechnung jeder Gleichung (1) bis (9) wird für jede der ausgewählten Kombinationen ausgeführt. Wenn die Kombination des Gewichts durchgeführt wird, wird die Berechnung der Gleichung (9) als die lineare Summe der Gleichungen außer der Gleichung (8) ausgeführt, die bei der Auswahl der Kombinationen der Einheitszahlen verwendet wird. Wenn die Kombination der Einheitszahlen durchgeführt wird, wird die Berechnung der Gleichung (9) als die lineare Summe der Gleichungen einschließlich der Gleichung (8) ausgeführt.
Wenn die CPU 10 die Kombination, wo die Bewertungswerte maximiert werden, als die optimale Kombination mittels dieser Berechnungen auswählt, wird ein Ausstoßbefehl an jede der ausgewählten Messeinheiten M1 bis Mn übertragen, und dann werden mit einer kleinen Verzögerung Ausstoßbefehle an die entsprechenden Sammeltrichter PH übertragen, die den ausgewählten Messeinheiten M1 bis Mn entsprechen. Indem so verfahren wird, öffnen und schließen die Messeinheiten M1 bis Mn, die die Ausstoßbefehle empfangen, ihre Messtrichter WH und stoßen Artikel aus, und dann werden die Sammeltrichter PH geöffnet und geschlossen, und Artikel werden den leeren Messtrichtern WH zugeführt. Wenn die Sammeltrichter PH leer sind, werden danach Ansteuerungsbefehle an die sternförmigen Zuführungsvorrichtungen RF und die Verteilungszuführungsvorrichtung DF übertragen, und es werden neue Artikel den leeren Sammeltrichtern PH von den sternförmigen Zuführungsvorrichtungen RF zugeführt, die den leeren Sammeltrichtern PH entsprechen. Auf diese Weise wird ein Zyklus der Kombinationswiegung beendet und der nächste Messzyklus wird mit dem nächsten Ausstoßanforderungssignal oder einem Startsignal vom Zykluszeitgeber gestartet.
Die Messwerte von jeder der Messeinheiten M1 bis Mn und das Gesamtgewicht der optimalen Kombination werden auf der Festplatte 13 für jeden der Zyklen aufgezeichnet. Der Computer C greift periodisch auf die Festplatte 13 zu, entnimmt die aufgezeichneten Daten und aktualisiert die Gewichtskoeffizienten a_i, während er die Durchschnittsgenauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit berechnet, durch Ausführen des genetischen Algorithmus beruhend auf den aufgezeichneten Daten.
Wenn die Gewichtskoeffizienten a_i aktualisiert werden und die Genauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit, die in den pareto-optimalen Lösungen gegeben sind, auf diese Weise festgelegt werden, zeigt die Bedienungseinheit RU zum Beispiel die Pareto-Front, wie in 1 gezeigt, auf einem Bedienungsbildschirm an. Wenn die gewünschte Genauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit durch eine Bedienungsperson bestimmt werden, der die Pareto-Front berührt, werden die Gewichtskoeffizienten a_i, die die bestimmte Genauigkeit und die bestimmte Betriebsgeschwindigkeit ergeben, spezifiziert und im RAM 12 gespeichert. Die CPU 10 führt jede Gleichung (1) bis (9) beruhend auf den Gewichtskoeffizienten a_i aus, die im RAM 12 gespeichert sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Genauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit auf die gewünschten Werte zu ändern. Es wurde in einem Experiment bestätigt, das Imbissprodukte als Artikel verwendete, dass die Betriebsgeschwindigkeit um 3% bei einem Verlust von 0,2% der Genauigkeit verbessert wird, obwohl sich jeder der Gewichtskoeffizienten a_i abhängig von der Art und den Transporteigenschaften der Artikel, die das Messziel sind, von den Betriebsbedingungen und dergleichen unterscheidet.
Oben wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es ist möglich, andere Aspekte anzuwenden. Zum Beispiel ist der Computer C, der den genetischen Algorithmus ausführt, in der Ausführungsform extern angeschlossen, jedoch ist es möglich, bis dahin die Gewichtskoeffizienten a_i während des Betriebs zu aktualisieren und die Genauigkeit und die Betriebsgeschwindigkeit anzuzeigen, indem der Computer C in die Bedienungseinheit RU eingeschlossen wird.
Der Computer C, der extern angeschlossen ist, kann in einer verdrahteten oder drahtlosen Weise verbunden sein. Außerdem kann der Computer C, der extern angeschlossen ist, ein Computer sein, der in einem entfernten Datenzentrum vorgesehen ist. Außerdem kann es eine Konfiguration geben, wo die Funktionen des Computers C, der extern angeschlossen ist, mittels Cloudcomputing bearbeitet werden.
Außerdem kann es eine Konfiguration geben, wo die Ausführung des genetischen Algorithmus während einer Zeit stattfindet, in der die Kombinationsmessvorrichtung nicht in Betrieb ist (zum Beispiel in der Nacht), um die Verarbeitungslast zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

100: Kombinationsmessvorrichtung
M1–Mn: Messeinheiten
RU: Bedienungseinheit
C: Computer, der den genetischen Algorithmus ausführt

ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTLITERATUR

[PTL 1] Japanisches Patent Nr. 3360895
[PTL 2] Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nt. 2009-47519

Claims

Kombinationsmessvorrichtung, die eine optimale Kombination von Messeinheiten durch Kombinieren von Messwerten auswählt, die mittels einer Vielzahl der Messeinheiten erhalten werden, die Artikel messen, wobei eine Vielzahl von Bewertungsfunktionen vorbereitet werden, die für jede der Kombinationen eine Auswirkung auf die Genauigkeit bzw. eine Auswirkung auf die Betriebsgeschwindigkeit bewerten, wenn jede der Kombinationen ausgewählt wird, Bewertungswerte beruhend auf den Bewertungsfunktionen für jede der Kombinationen berechnet werden, wenn jeder der Messwerte kombiniert wird, und die Kombination, die zu einer maximalen Summe der berechneten Bewertungswerte führt, als die optimale Kombination ausgewählt wird.
Kombinationsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der Bewertungsfunktionen einen Gewichtskoeffizienten umfasst, der einen Grad der Relevanz jeder der Bewertungsfunktionen repräsentiert, und der Gewichtskoeffizient mit einem Computer bestimmt wird, der einen genetischen Algorithmus ausführt.
Kombinationsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Bedienungseinheit vorgesehen ist, und es möglich ist, beliebig von der Bedienungseinheit einzustellen, ob ein Betrieb ausgeführt werden soll, der der Genauigkeit Priorität einräumt, oder ob ein Betrieb ausgeführt werden soll, der der Betriebsgeschwindigkeit Priorität einräumt.