-
Verfahren zum Abfüllen einer
-
Flüssigkeit in Behälter
Beschreibun r Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Abfüllen einer Flüssigkeit in Behalter mittels einer
Druckdifferenz unter Überwachung der Füllhöhe in Dehalber, deren Abweichung von
einem Sollwert innerhalb vorgegebener Grenzen in einen Reoelkreis die Druckdifferenz
steuert.
-
Flüssigkeiten werden herkömmlicherweise mit offenen Füllern, Überdruckfüllern,
Vakuumfüllern oder Gegendruckfüllern dosiert abgefüllt. Auf alle diese Anwendungsgebiete
bezieht sich die Erfindung. Bei den offenen Füllern fließt die Flüssigkeit aus einem
offenen Vorratsbehälter durch ihr Eigengewicht in das Gefa'. Bei Überdruckfüllern
fließt die Flüssigkeit unter pneumatischem Druck aus einem allseitig geschlossenen
Vorratsbehälter in das Gefäß. Bei Vakuumfüllern wird der gleiche Effekt durch Erzeugung
eines Vakuums in dem abzufüllenden Behalter erzielt. Insbesondere bezieht sich das
Verfahren nach der Erfindung auf Gegendruckfüller, mit denen meist kohlensäurehaltige
Getränke abgefüllt werden. Dabei fließt die Flüssigkeit aus einem geschlossenen
Vorratsbehälter durch Schwerkraft in den Behälter (Flasche), nachdem vorher durch
ein Vorlaufrohr und seine genaue Höhe, die die Fiillhöhe vorbestimmt, ein Druckausgleich
zwischen Vorratsbehälter und Behalter hergestellt worden ist. Durch den Gegendruck
im Behälter (Flasche) wird das Aufschäumen vermieden.
-
Bei den erwähnten Abfüllverfahren treten stets mehrere zufällige oder
auch systematische und voneinander unabhängige Abweichungen auf, so daß nach den
Gesetzen der Statistik eine sogenannte Normalverteilung der in die einzelnen Behalter
abgefüllten Volumina ergibt. Dies ist die sogenannte Gauß'sche Normalverteilung,
für die eine Glockenform
charakteristisch ist. Bei ihr sind auf
der Abszisse die Volumina aufgetragen und auf der Ordinate die Häufigkeit dieser
Volumina. Bestehende gesetzliche Regelungen (Eichgesetz) verlangen, daß der Mittelwert
der Abfüllung mindestens die Nennfüllmenge erreicht. Zusätzlich wird gesetzlich
verlangt, daß höchstens 2 % der abgefüllten Gefäße eine Abfüllung heben, deren Gewicht
oder Volumen kleiner ist als eiii vorgegebenes Naß. Dies ist die sogenannte relative
Toleranzgrenze. Ist nun die Streuung eines Abfüllprozesses sehr klein und die entsprechende
Verteilungskurve also ziemlich schmal, dann genügt es, die Einhaltung der Mittelwertforderung
allein zu überwachen, denn in diesem Fall wird die Toleranzforderung automatisch
miterfüllt. Bei größeren zufällig oder systembedingten Streuungen stimmt zwar der
Nittelwert immer noch mit dem Nennwert überein oder übersteigt diesen sogar der
Anteil von abgefüllten Beh21tern, die die erwähnte prozentuale Toleranzgrenze unterschreiten,
steigt dann jedoch über die zulässigen 2 % hinaus. In dieser Situation bleibt herkömmlicherweise
keine andere vernünftige Möglichkeit, als den Mittelwert der Abfüllungen so weit
zu erhöhen, bis der Anteil der abgefüllten Gefäße mit einer Füllmenge unter der
relativen Toleranzgrenze wieder kleiner als 2 % ist. Durch diese ganz notwendige
Verschiebung des Mittelwertes der Abfüllungen in Richtung auf Überfüllungen hin,
wird im statistischen Mittel in die Gefäße also mehr Flüssigkeit abgefüllt, als
notwendig ist. Aus systembedingten Gründen heraus läßt sich die Verteilungskurve
nicht beliebig -schmaler machen. Diese Probleme sind diskutiert in "Stat.
-
Geschtkontrolle von Abfüllprozeß", von Dipl. Meth. Kurt Waldmeier
CC)Mettler Waagen, Schweiz, Ausgabe 1975.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Abfüllen einer Flüssigkeit in Behälter vorzuschlagen, welches unter Beachtung der
bestehenden behördlichen Vorschriften es erlaubt, das bisher notwendige Überfüllen
der Behälter weitestgehend zu verringern.
-
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art gelingt dies
gemäß der Erfindung dadurch, daß einem datenverarbeitenden Gerät zusätzlich zu der
gemessenen Druckdifferenz und der gemessenen Füllhöhe die Temperatur der Flüssigkeit
beim Abfüllen und stichprobenartig das Volumen der in die Behälter jeweils abgefüllten
Flüsigkeit eingegeben wird, welches Gerät die Druckdifferenz und gegebenenfalls
die Temperatur der Flüsigkeit steuert.
-
Es hat sich überraschend herausgestellt, daß durch die erwähnten Maßnahmen
eine Steuerung der Verteilungskurve dahingehend möglich ist, daß bei Beachtung der
bestehenden gesetzlichen Vorschriften das überfüllte Volumen bzw. Gewicht beträchtlich
verringert wird. Die erwEhnten Daten - Druckdifferenz, Füllhöhe, Temperatur und
Volumen - werden vorzugsweise stichprobenartig gem~ssen. Das Gerät steuert in erster
Linie die Druckdifferenz, weil dieser Parameter eine relativ schnelle Änderung der
Ist-l;Jerte mit sIch bringt.
-
Verden die vorgegebenen Grenzen durch eine entsprechende Steuerung
der Druckdifferenz aber nicht erreicht,-oder die Druckdifferenz ist nicht zulässig,
so steuert das Gerät zusätzlich oder anstelle der Druckdifferenz die Temperatur
der Flüssigkeit. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß dadurch über einen längeren
Zeitraum ebenfalls die Sollwerte erreicht werden können. Dies liegt darin begründet,
daß die Temperatur einer Flüssigkeit deren spezifisches Gewicht und deren Viskosität
beeinflußt. Als Druckdifferenz wird insbesondere der Fülldruck als Regelgröße benutzt.
-
Bei zahlreichen Anwendungsfällen, insbesondere beim Abfüllen von Getränken,
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dem Gerät zusätzlich stichprobenartig
das Leergevicht der Gefäße eingegeben wird. Dieses Leergewicht beeinfluß-t nämlich
in großem Maße zusätzlich die Streuung des Abfüllverfahrens. Dies gilt insbesondere
dann, wenn Glasflaschen
als Gefäße genommen werden. Die Dicke der
Glaswand und damit das Innenvolumen der Glasflasche unterliegt dabei nämlich fühlbaren
Schwamoungen.
-
Zur Lösung der Erfindungsaufgabe ist es besonders förderllch, wenn
das Gerät die statistisch sich ergebenden Füllmengen pro Behälter entsprechend einer
vorgegebenen asymmetrischen statistischen Verteilungskurve steuert2 die, ausgehend
vom vom Maximum im Bereich der Uberfüllung, einen steileren Abfall hat als im Bereich
der Unterfüllung. Man nähert durch diese Maßnahmen die Verteilungskurve einer logarithmischen
Normalverteilung an. Es brauchen nicht alle Punkte dieser Kurve gesteuert zu werden;
vielmehr wird es im allgemeinen genügen, wenn man wenigstens einen oberen Regelwert
und einen untere Regelwert vom Gerät regeln läßt. Der obere Regelwert liegt dabei
führbar näher am Maximum der Normalverteilung als der untere Regelwert, wie dies
weiter unten noch näher erläutert wird. (Mittelwert und oberer / unterer Füllgrenzwert).
-
Es kann vorkommen, daß die angegebene Regelung der Druckdifferenz
und der Temperatur nicht die gewünschte logarithmische Normalverteilung ergibt.
In diesem Fall werden dem Gerat neue Ausgangsdaten eingegeben, aufgrund derer das
beschriebene Regelungsverfahren erneut durchgeführt wird.
-
Hierfür wird es bevorzugt, wenn das Gerät aufgrund der ihm beim Abfüllen
laufend eingegebenen Daten seine Ausgangsdaten ändert, sofern die Eingangsdaten
sich außerhalb vorgegebener Grenzen befinden.
-
Insbesondere beim Abfüllen von kohlensäurehaltigen Getränken, vorzugsweise
Sekt oder Schaumwein, kann es vorkommen, daß in einzelne Flaschen ein Volumen eingefüllt
wird, welches weit unterhalb der statistisch zu erwartenden Streuung liegt.
-
Dies sind sogenannte Ausbläser, die durch Unsauberkeit der
Flasche,
schlecht gebundenes Kohlendioxid und dergleichen hervorgerufen werden. Diese Ausbläser
sollen von dem datenverarbeitenden Gerät für den Regelungsvorgang nicht erfaßt werden,
weil sonst eine nicht notwendige Regelung im Sinne einer Überfüllung einsetzen würde.
Es wird daher diesbezüglich bevorzugt, wenn diejenigen Behälter, deren Füllung ein
Sollmaß unierschreitet, ausgesondert werden.
-
Das datenverarbeitendeGerät kann zusätzlich dazu benutzt werden, um
interessierende Größen zu protokollieren. Es wird daher bevorzugt, wenn dem Gerät
ein Schreiber angeschlossen ist, der die ausgesonderten Behälter, das in die Behälter
abgefüllte Volumen und gegebenenfalls das Leergewicht der Behälter schreibt.
-
Bevorzugt wird es fernerhin, wenn als datenverarbeitendes Gerät ein
Mikroprozessor verwendet wird. Ein solcher Mikroprozessor hat die Eigenschaft, daß
ihm ein entsprechendes Programm eingegeben und MeBwerte vorgegeben werden können.
-
Außerdem ist es kleiner und brlliger als herkömmliche datenverarbeitende
Geräte, die allerdings auch für das neuartige Verfahren eingesetzt werden können.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels-
näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Die folgende Beispielsbeschreibung
bezieht sich auf das Abfüllen von Sekt in Flaschen, weil dabei die neuartigen Elemente
des Verfahrens besonders- deutlich zum Ausdruck kommen. Es sei jedoch erwähnt, daß
das neuartige Verfahren zum Abfüllen beliebiger Flüssigkeiten in beliebige Behälter
geeignet ist. Insbesondere wird das neuartige Verfahren dann angewendet, wenn die
Flüssigkeiten relativ teuer sind, beispielsweise wenn es sich um Parfums, Medizin,
Chemikalien und dergleichen handelt.
-
In den Figuren zeigt: Fig. 1 - eine Gauß'sche Normalverteilungskurve;
teig. 2 - eine Gauß'sche Normalverteilungskurve bei den bisher verwendeten Abfüllverfahren;
Fig. 3 - eine logarithmische Normalverteilungskurve bei einem Abfüllverfahren nach
der Erfindung; Fig. 4 - ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Verfahrensschritte
des neuartigen Verfahrens; Fig 5 - ein Diagramm, welches anhand von Stichproben
die Regelung des neuartigen Verfahrens durch ein datenverarbeitendes Gerät bei Vorliegen
bestimmter Bedingungen zeigt; Fig. 6 - eine aus den Daten von Figur 5 gewonnene
logarithmische Normalverteilungskurve; Fig. 7 - ein Nomogramm, wobei über dem Flaschenleergewicht
die Füllhöhe bei verschiedenen Flascheninhalten aufgetragen ist.
-
Beim herkömmlichen Abfüllen eines insbesondere kohlensäurehaltigen
Getränkes in Flaschen gibt es zufällige Abweichungen, nämlich Flaschensorte (Flaschenform,
Flaschengewicht, Glasverteilung der Flasche), die Stundenleistung des Füllers und
das spezifische Gewicht des Getränks. Außerdem gibt es systembedingte Abweichungen,
nämlich Flaschenleergewicht, Pausen, in denen die Abfüllanlage nicht läuft, Staus,
bedingt durch Schäden an den Flaschen oder an der Füll- und Verpackungsanlage, Wechsel
des Tanks, aus dem abgefüllt wird, Änderung der Abfülltemperatur und Änderung des
Fülldrucks.
-
Innerhalb der syssembedingten Abweichungen wird herkömmlicherweise
durch eine Zweipunkt-Regelung für Zuluft und Abluft mit Hilfe einer von Hand einstellbaren
Sonde der Fülldruck Je nach Füllstand im Abfüllkessel laufend verändert.
-
Diese Druckänderungen arbeiten vollkommen unsystematisch in die anderen
EinfluBkomponenten, die den Füllinhalt bestimmten, hinein. Ungeregelt ist ebenso
die Zuführung des Getränks aus
Vorratsbehältern zur Abfüllanlage.
-
Die laufende Überwachung der Abfüllung erfolgt durch eine Stichprobenentnahme,
beispielsweise zehn Flaschen viermal pro Tag an leeren und gefüllten Flaschen. Treten
Grenzwertüberschreitungen (Mittelwert und untere Toleranzgrenze) durch die Flaschenanlieferung
oder durch die Fülle.reinstellung auf, so kann der Füller verstellt werden, bzw.
die Mängel werden dem Zulieferanten für die Flaschen weitergegeben. Beeinflußbar
ist in diesem beschriebenen vorbekannten Verfahren auf lange Sicht nur der Füll-Mittelwert
durch Einstellung der Füllhöhe.
-
Unbeeinflußbar ist die Fullstreuung durch die nicht regelbaren, systematischen
und zufälligen Abweichungen der verschiedenen Parameter. Um den Forderungen des
Eichgesetztes zu genügen, muß also der Füll-Mittelwert ausreichend weit über dem
Soll-Mittelwert liegen.
-
Nach dieser beispielhaften Schilderung des Standes der Technik beim
Abfüllen von Sekt in Flaschen soll im folgenden zunächst auf die Figuren 1 - 3 Bezug
genommen werden. Figur 1 zeigt die theoretische Füllverteilung. Der Mittelwert 101
wird exakt eingehalten. Dieser stimmt mit dem Maximum der Normalverteilungskurve
102 überein. Rechts und links des Mittelwertes befinden sich gleich große Flächen,
die in Figur 1 verschieden schraffiert sind. Die Toleranzgrenze wird aufgrund der
Streuung nicht unzulässig überschritten.
-
Figur 2 zeigt die Ist-Verteilung nach dem Stand der Technik.
-
Aufgrund des nicht beherrschten Abfüllverfahrens muß der Ist-Mittelwert
103 silber dem Soll-Mittelwert 104 liegen Die Fläche rechts vom Soll-Mittelwert
104 nimmt bei diesem Bespiel 62,5 % und die Fläche links davon 37,5 % der Abfüllmenge
ein. Die diese Fläche berandende Kurve ist wiederum die Normalverteilungskurve 102.
Mit diesem Verfahren ist nur die Füllverteilung als Normalverteilung möglich.
-
Figur 3 zeigt eine logarithmische Normalverteilung, die nach dem Verfahren
nach der Erfindung erzielt wird. Durch eine entsprechende und weiter unten noch
näher erläuterte Steuerung des Abfüllverfahrens wird diese logarithmische Normalverteilung
mit der Kurve 105 erreicht. Die Fläche rechts des Soll- Iittelwertes 104 ist wiederum
gleichgroß wie die Fläche links davon.
-
Die Spitze der Kurve 105 liegt fühlbar näher an der Kurve 104 als
beim Stand der Technik nach Figur 2. Die Toleranzgrenze ist in Figur 1 bis Figur
3 mit Position 106 bezeichnet, diese wird nicht überschritten.
-
In den Figuren 1 - 3 wurde jeweils die Häufigkeit der in die einzelnen
Flaschen abgefüllten Volumina über diesen Volumina aufgetrage-n. Beispielsweise
bei einer nomalen Sektflasche beträgt der Soll-Mittel:rert 104 750 ml. Die Toleranzgrenze
liegt bei 735 ml.
-
Im folgenden sollen anhand von Figur 4 die wesentlichen Verfahrensschritte
erläutert werden, die zu der Verteilung nach Figur 3 führen. Ziel ist die selbsttätige
Überwachung und Steuerung des Abfüllvorganges nach dem Soll- Mittelwert 104 mit
dem Ziel einer bestimmbaren Begrenzung der Überfüllung ohne Veränderung des Ist-
Mittelwertes 103 zum Soll- Mittelwert.
-
Die eingehenden Leerflaschen 107 werden von der Anlage stichprobenartig
pro Palette auf ihre Verarbeitbarkeit (Grenzwerte eingehalten) mit einer Waage 108
geprüft und nach Freigabe an die Füllanlage weiter gegeben. Aus den Meßwerten einer
Stickprobe von Gewicht 109 der Leerflaschen, Fülldruck 110, Fülltemperatur 111 und
Füllhöhe 112 nach der Abfüllung ermittelt eine weitere Waage 113 (Bruttogewicht
minus Tara) den Inhalt der in der Stichprobe überprüften Flaschen. Hierzu mißt ein
DruckmeB-gerät 115 den Ist- Fülldruck 110 und ein Temperatur-Meßgerät 116 die Ist-
Fülltemperatur.
-
Hierdurch sind die notwendigen Vorgabewerte für den Lernprozeß 117
des datenverarbeitenden Geräts, in diesem Fall eines Mikroprozessors, vorhanden.
Dieser ermittelt aus den angegebenen Werten über eine fünffache Regressionsrechnung,
die bei Position 118 symbolisiert ist, die Steuerfaktoren für die Füllregelung.
-
Dazu verwandeln der Mikroprozessor die Istwerte Inhalt 114 in Soll-
Grenzwerte der Füllhöhe unter Ber'ticksichtigung des jeweiligen Gewichtes der Leerflaschen
109. Dies ist bei Position 119 symbolisiert. Die Überwachung des FüLlvorganges kann
beginnen.
-
Dies ist in der Regelung Postion 120, der Signifikanzuntersuchung
Position 121 und der Grenzwertuntersuchung Istwert -Sollwert Postion 122 sowie den
nachfolgenden Kästchen von Figur 4 symbolisiert. Jede gefüllte Flasche der Stichprobe
wird in der Ist- Füllhohe 112 mit der Soll- Füllhöhe verglichen. Ist die Sollgrenze
unterschritten (Position 123), so wird diese Flasche ausgesondert (Position 124).
Bei diesen ausgesonderten Flaschen handelt es sich insbesondere um die erwähnten
Ausbläser.
-
Püllabweichungen außerhalb der vorgegebenen Regel grenzen werden vom
Mikroprozessor auf Signifikanz (Position 121) der zufälligen Abweichung untersucht.
Hierbei werden Ausbläser nicht mitgerechnet.
-
Ist die betreffende Abweichung signifikant (Kästchen 125), so leitet
der Mikroprozessor den Regelvorgang 120 ein. Anhand der gegebenen Regressionsfaktoren
(aus 119) wird errechnet wieviel der Fülldruck für den zubeherrschenden Füllprozeß
zu verändern ist. Dies erfolgt über die Entscheidung 126 (Druckregelung möglich?)
bei positiver Beantwortung über die Druckregelung 127.
-
Diese Druckregelung wirkt als Kurzzeitregelung.
-
Liegen die Abweichungen innerhalb der vorgegebenen signifikanten Grenzen,
so läuft das Verfahren ungeregelt weiter ( Kästchen 128).
-
Ist der notwendige Fülldruck nicht zu erreichen oder nicht zulässig,
so
beginnt der Mikroprozessor dieselbe Rechen- -operation für die Fülltemperatur (Kästchen
129). Ist die Temperaturregelung möglich, so wird dies durchgeführt (Kästzehen 130).
Dies ergibt eine Langzeitregelung.
-
Ist auch über die Temperaturregelung keine Berichtigung des Abfüllprozesses
zu erreichen, -das heißt, ergibt sich eine Überschreitung der Regelgrenzen (Kästchen
131), so wird ein erneuter Lernprozeß 117 eingeleitet. Hierzu werden neue Werte
von- Fülldruck 132, Fülltemperatur 133 und/oder Leergewicht der Flaschen 134 dem
Mikroprozessor für den erneuten Lernprozeß eingegeben. In diesem Lernprozeß stellt
sich der Mikroprozessor automatisch auf grundsätzlich veränderte Ausgangswerte ein,
zum Beispiel eine andere Flaschensorte usw.
-
Liegen auch nach dieser Regelung die Füllwerte nicht in den angestrebten
Regelgrenzen, meldet der Mikroprozessor seine "Regelunfähigkeit", zum Beispiel durch
noch nicht zu behebende andere Einflüsse gegeben, an die Aagenüberwachungszentrale.
-
Damit sich nicht langsame, aber stetige Veränderungen der Grundwerte
einschleichen können, führt der Mikroprozessor in der Phase überwachung 135, die
sich zwischen den Phasen 118 und 119 befindet, den Sollvert-Istwert-vergleich 122
mit periodischen Stichprobenvergleichen automatisch durch.
-
Der Füllprozeß wird während der Regelung 120 im Sinne einer logarithmischen
Normalverteilung gesteuert. Liegt der Mittelwert der Füllung beispielsweise bei
750 ml, so liegen die Regelgrenzen 750 plus 4 ml bzw. 750 minus 15 ml. Durch diese
vorgegebenen Grenzwerte der Regelung wird die erwähnte Steuerung bei gleichzeitiger
Uberwachung 135 und Steuerung 120 nach dem Soll-Füllmittelwert erreicht.
-
Der Mikroprozessor kann ein Protokoll 136 über die Zahl der ausgesonderten
Flaschen, die Druckregelung, die Temperaturregelung und andere interessierende Regelvorgänge
führen. Er kann auch das Flaschenleergewicht protokollieren und mitteln.
-
Dasselbe gilt für den Flascheninhalt.
-
Um die Regelung durchzuführen, hat der Mikroprozessor nach vorgelegten
Terten Grenzwerte der Abfüllhöhe errechnet (vgl. Figur 7), in denen er die Flaschenfüllung
entsprechend zum Beispiel dem Flaschenleergewicht zulassen darf. Die Grenzen des
Flaschenleergewichtes betragen beispielsweise 746 und 754 ml. Sie sind dem Mikroprozessor
vorgegeben. Flaschen, die die Untergrenze der Abfüllung (z.B. 735 ml) unterschreiten,
werden über eine SchalAfeiche ausgeschieden. Der Mikroprozessor untersucht UberschreAtungen
im abgefüllten Volumen sowohl vom Mittelwert (im Beispiel 750 ml) wie auch Überschreitungen
von der oberen Grenze des Füllinhaltes (im Beispiel 755 ml) auf Signifikanz.Hierzu
wird als Beispiel auf Figur 5 verwiesen. Zuvor sei bemerkt, daß in Figur 7 die Füllhöhe
in Millimeter über dem Flaschenleergewicht in Gramm aufgetragen wurde, und zwar
bei der erwähnten unteren Regelgrenze von 746 i:il (Kurve 137), dem angestrebten
Mittelwert 104 in Figur 3 (Kurve 138 in Figur 7; im Beispiel 750 ml) und der oberen
Regelgrenze Kurve 139 (im Beispiel 754 ml).
-
In Figur 5 sind die Ergebnisse einer tatsächlichen Regelung bei insgesamt
21 Stichproben aufgetragen. Die Nummern d-eser Stichproben befinden sich in der
obersten Zeile. Das zu jeder Stichprobe ermittelte Abfülivolumen ist am linken Rande
(in Milliliter) aufgetragen. Bei jeder Stichprobe wurden
Flaschen entnommen. Deren Abfüllvolumina sind in Figur 5 Jeweils mit einem Kreuz
gekennzeichnet. Gelegentlich fallen mehrere Volumina zusammen; in diesen Fällen
befindet sich hinter dem Kreuz eine Ziffer, die diese Multiplizität angibt.
-
Am linken Rand von Figur 5 ist der Mittelwert 101 von 750 ml eingetragen,
außerdem eine obere Regelgrenze 140, die gleich 750 plus 1,7 ml beträgt. Eingetragen
ist außerdem eine Warngrenze 142, die bei 754 ml liegt. Darüber befindet sich eine
weitere obere Regelgrenze 141, die bei 755 ml liegt. Bei Erreichen dieser Grenze
gibt die Anlage für Fülihöhenmessung ein Signal ab.
-
Zur Seite der Unterfüllungen hin ist für die Mittelwertregelung eine
untere Regelgrenze 143 vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel bei 750 minus 5,1
ml liegt. Ferner ist eine untere Ausfall-Regelgrenze in 161 vorgesehen, die bei
735 ml liegt. Dicht über oder mit ihr kann eine untere Warngrenze 144 vorgesehen
sein.
-
Die Stichproben Nr. 1 alsis Nr. 4 wurden für den Lernprozeß 117 nach
Figur 4 verwendet. Daran schließt sich das Regelverfahren an. Ein Abfülivolumen,
kleiner als die unter Ausfall-Regelgrenze 161, wird als sogenannter Ausblaser angesehen.
Dies sind die eingekreisten Stichproben 145. Diese werden nicht berücksichtigt.
Die Medianwerte der verbleibenden Stichproben sind durch eine Kurve 146 miteinander
verbunden, die den aus den Stichproben gemittelten Verlauf der Abfüllung einschließlich
deren Regelung wiedergibt. Es zeigt sich, daß bei der siebten Stichprobe eine Flasche
147 die Warn- und Kontrollgrenze 141 bzw. 142 überschritten hat.
-
Die nachfolgende achte Stichprobe nach der Neuregelung ergab eine
Unterschreitung der unteren Regelgrenze 143 (Flasche 148) durch den Medianwert und
fürte zu einer weiteren Regelung, die bei Stichprobe Nummer 11 (4 Flaschen Nummer
149 dieser Stichprobe Nummer 11) eine erneute Überschreitung der oberen Warngrenze
(Füllstreuung), sowie der oberen Regelgrenze 140 Medianwertgrenze, ergab. Auch bei
Stichprobe 13 ergaben sich zwei Überschreitungen
der Regelgrenze
bei den Flaschen 150, die, da nicht signifikant (keine Wiederholung bei sofortiger
erneuter Stichprobenprüfung), ein Eingreifen in den Abfüllprozeß nicht notwendig
machte. Danach pendelte sich der Eüllvorgang bis zu letzten Stichprobe ein.
-
Figur 6 zeigt die Auswertung des Abfüllverfahrens nach Figur 5. In
Figur 6 ist über dem jeweiligen Abfüllvolumen die Häufigkeit aufgetragen. Es ergibt
sich eine Verteilung ähnlich wie in Figur 3. Diese Idealform nach Figur 3 wird natürlich
umso stärker angenähert, je größer die Anzahl der Stich proben ist.
-
Eine Auszählung, der tatsächlich abgefüllten Volumina nach Figur 5
ergibt, daß bei dem Beispiel 67 836 ml unterfüllt wurden und 64 674 ml überfüllt
wurden. Dies ergibt eine Differenz von 3162 ml. Pro Palette sind dies 1 393 1. Dies
ist also bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 und 6 dasjenige Volumen, welches
gegenüber dem herkömmlichen Verfahren nach Figur 2 pro Palette gespart wird. Die
Palette wird mit 720 Flaschen gerechnet.
-
Die Prozeßsteuerung steuert den Abfüllprozeß sowohl im Mitielwert,
wie auch nach den - unterschiedlichen - oberen und unteren Regelgrenzen, mit dem
Ziel, um die sich ohne eine Prozeßsteuerung ergebende Normalverteilung entsprechend
Figur 2 in eine Verteilung entsprechend Figur 3 umzuwandeln, die in etwa einer logarithmischen
Normalverteilung entspricht. Wichtig für die Erfindung ist somit, daß von einem
datenverarbeitenden Gerat nach einem vorgegebenen und veränderlichen Programm derart
in den Abfüllprozeß eingegriffen wird, daß eine unsymmetrische Normalverteilung
mit einem stärkeren Abfall im Bereich des Überfüllens erzielt wird. Hierzu wird
in einem von Stichproben gesteuerten Regelkreis in erster Linie der Abfülldruck
bzw. die für das Abfüllen maßgebende Druckdifferenz gesteuert. Alternativ oder zusätzlich
kann auch die Temperatur
der Abfüllflüssigkeit gesteuert werden.
-
Überraschenderweise ergibt die Steuerung dieser beiden Parameter im
Regelvorgang die gewünschte Normalverteilung nach Figur 3. Zusätzlich kann auch
das Flaschen-Leergewicht gesteuert werden, beispielsweise durch Einsatz von Flaschen
einer anderen Palette, eines anderen Herstellers oder dergleichen.
-
Literaturangaben: Regressionsrechnung 1. Die Anwendung der Regressionsrechnung
für Mikroprozessoren ist in jeder Anweisung für programmierbare Taschenrechner beschrieben.
Wie z.B. Taschenrechner von Teas Instruments T I 59 (Sonderprogamm Applied Statistics).
-
2. Moderne Qualitätskontrolle (Philips-Verlag) Schaafsma / Willenze
- 7. Auflage 3. Grundlagen der Statistik Clauß/Ebener Verlag Harry Deutsche
Leerseite