JP2645391B2 - 組合せ計量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の計量機で得られる被計量物の重量を
組合せ演算して、目標重量値に等しいか、またはそれに
最も近い最適組合せの計量機を選択する組合せ計量装置
に関する。

（従来の技術） １計量サイクル中に組合せ参加可能な複数の被計量物
の中から二組の異なる最適組合せを求めて、それらを異
なる排出経路に同時に、又は交互に排出するような組合
せ計量装置が知られている。

そして、このような装置では、まず、組合せ参加可能
な全ての重量データ、或いはその中の一部のデータを使
用して一組の最適組合せを求め、次にその最適組合せに
選ばれなかった残りのデータを使用してもう一組の最適
組合せを求めると云う方法が採られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、こうした従来の方法では、それぞれの最適
組合せを求める母集団が異なるので、求めた最適組合せ
の加算値と目標重量値との偏差は、それぞれの母集団の
中で最小ではあっても、それらの組合せ加算値と目標重
量値との偏差の合計値は、両者の母集団に合わせたもの
の中では必ずしも最小のものではないと云う問題があ
る。

具体的に説明すると、 （１）例えば、14台の計量機を組合せた結果、No.1から
No.4までの計量機が最適組合せに選ばれ、その時の目標
重量値との偏差が、0.1gであったとする。

（２）次に、残りの10台の計量機を組合せた結果、No.5
からNo.8までの計量機が二組目の最適組合せに選ばれ、
その時の目標重量値との偏差が、0.7gであったとする。

しかし、最初の組合せにおいて、目標重量値との偏差
が、２番目に最小（例えば、0.2g）となる組合せ、例え
ば、No.2からNo.5までの計量機を選択したとすると、そ
の残りから選ぶ組合せは、前記（２）の場合とは異なる
ので、二組目の最適組合せは、その目標重量値との偏差
が、0.4gとなる場合があり、その場合には、後者の偏差
合計値の方が、前者のそれよりも0.2g少なくなる。

このように従来の方法では、続けて求めた２組のそれ
ぞれの偏差合計値を最小にすることができないので、被
計量物を袋詰にする際の入れ目を、両者を含めて最小に
することができないと云う問題があった。

本発明は、このような問題点を解消して、両者を併せ
たものに対してもより高精度な計量ができる組合せ計量
装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明の組合せ計量装置
は、次のように構成される。即ち、複数の重量データを
複数の部分集合とその補集合とに分け、それらの集合間
で上記重量データの交換、または移動を行って重複しな
い複数の部分集合の組合せを求め、求めた各部分集合内
でその集合に属する全ての重量データを加算して、その
加算値が、その部分集合に対して設定された重量範囲内
に入る複数の部分集合の組合せを求める演算手段と、求
めた各部分集合内の重量データの加算値とそれぞれの部
分集合に設定された目標重量値との偏差の合計値が最小
となる複数の部分集合の組合せを最適組合せとして選択
する手段とを備えたことを特徴とするものである。

（作用） まず、複数の重量データを複数の部分集合とその補集
合とに分け、それらの集合間で重量データの交換、また
は移動を行って、それぞれの部分集合内の重量データの
加算値を算出し、それが設定許容範囲内に入ているかど
うかを調べる。そして、何れの部分集合の加算値も設定
許容範囲内に入っていれば、それぞれの部分集合の加算
値と、それぞれの部分集合に設定された目標重量値との
偏差の合計値を求め、それと既に記憶されている偏差合
計値とを比較して、何れがより小さいかを調べる。こう
した検索を繰り返しながら、偏差合計値のより小さい部
分集合の組合せを記憶更新して、最後に残ったものを最
適な部分集合の組合せとして選択する。これにより、複
数の部分集合の合計値を、より最小なものにすることが
できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について説明する。第１図は
本発明に用いられる組合せ計量装置の概略のブロック図
である。図において、複数の計量機１は、第４図で説明
した構成を有するものであり、各計量機により計量され
た物品の重量W₁，W₂，…W_Nはマルチプレクサ２に入力さ
れる。最適組合せの計量機から排出される物品を包装処
理する包装機６からのタイミング信号が、マイクロコン
ピュータ等で構成される演算制御部４に入力されると、
演算制御部４は切換信号をマルチプレクサに送り、順次
マルチプレクサに切換信号を送り、順次マルチプレクサ
から重量W₁〜W_NがA/D変換器３に出力され、A/D変換器で
デジタル信号に変換された重量が演算制御部４に内蔵さ
れたメモリの所定エリアに記憶される。メモリには、目
標重量設定部５で設定された目標重量が所定エリアに内
蔵されており、演算制御部は後述する演算処理により、
目標重量に対して最適の組合せとなる計量機を選定して
当該計量機から物品を排出させる信号を送る。

次に、本発明の組合せ処理について説明する。

第２図（ａ），（ｂ）は、Ｎ個のデータをA,B二組の
部分集合と、その補集合Ｃ（A,Bいずれのグループにも
属さない計量機のグループ）の三個の集合に分割する例
であり、Ａグループの部分集合の重量の加算値をW_A、Ｂ
グループの部分集合の重量の加算値をW_Bとするときに、
各グループの目標重量W_tA，W_tBに対して W_A≧W_tA，W_B≧W_tB で、かつ W_A＋W_B→最少 となるように、各グループを決定する操作方法を示した
ものである。

第２図（ｂ）のものは、Ｎ個の重量データからA,B2組
のグループを形成して、これらのグループについて上記
の組合せ条件を検討して行く場合を示したもので、この
場合には、各々の重量データはA,B,Cの何れかのグルー
プに属することになる。したがって、個々の重量データ
には、３ケの選択（Ａか、Ｂか、Ｃか）があることにな
り、検討すべき組合せ数Ｍは となる。

しかし、この方法では、組合せ数は莫大となり、演算
時間も無視できない程長くなるので、次に示す差分マト
リックス法を利用することによって演算時間を短縮する
ことができる。

この昭和61年特許出願公開第189419号公報で開示された
差分マトリックス法は、Ｎ個の要素からなる全集合を部
分集合P_Kと補集合▲▼とに分け、P_Kに含まれる部分
集合の和が目標値に収束していないときに、 P_Kの１つの要素を▲▼の１つの要素と交代する、 P_Kの１つの要素を▲▼に入れる、 ▲▼の１つの要素をP_Kに入れる、 処理を繰返すことにより、P_Kの要素の合計値が目標値に
収束するものを検索するものである。

そして、その検索に際しては、第１表のような差分マ
トリックスを利用する。

ここでW₁を計量ホッパｉの重量とするとき、a_ijは以
下のような値をもつ要素である。

ｉ≠ｊのときa_ij＝W_j−W_i（このときa_ijの選択はそれ
まで使用していた計量ホッパｉの重量W_iを使用せず、計
量ホッパｊの重量W_jを利用することを意味する。） ｉ＝ｊのときa_ij＝−W_i（このときa_ijの選択はそれま
で利用していた計量ホッパｉの重量W_iを利用しないこと
を意味する。） すなわち、非対角要素a_ijは計量ホッパｉからｊへ交
代させたときに部分集合の合計重量IWがどのくらい変化
して次のIWとなったかを調べるのに利用できる。また、
新しく１つのホッパを追加するには前ステップのIWにW_i
を加えれば良い。

こうした差分マトリックスを利用すると、既に適当な
個数の重量データが部分集合に選ばれている時、例えば
ｉ＝１〜Ｍまでの重量データが選ばれている時は、第１
表の１点鎖線で囲む部分についてのみ調べれば、部分集
合の合計重量がどのように変化するかを知ることができ
るのである。

第２図（ａ）は、前述の部分集合を複数個（図ではA,
Bの２グループ）設けた場合の各集合間でのデータの交
換や移動の態様を示したもので、この場合の操作〜
は、次のような内容となる。

但し、ΔJ_A，ΔJ_Bは、A,Bの各グループにおける合計
重量（加算重量）の変化量を示しており、又、i,jは計
量機の番号、W_i,W_jは計量機i,jのそれぞれの重量データ
を示している。

グループＡのアイテムｉとグループＢのアイテムｊと
を交換すると、 グループＡのアイテムｉとグループＣのアイテムｊと
を交換すると、 グループＡのアイテムｉを除去してグループＣに移す
と、 グループＢのアイテムｊをグループＡに追加すると、 グループＣのアイテムｊをグループＡに追加すると、 グループＢのアイテムｉとグループＡのアイテムｊと
を交換すると、 グループＢのアイテムｉとグループＣのアイテムｊと
を交換すると、 グループＢのアイテムｉを除去してグループＣに移す
と、 グループＡのアイテムｊをグループＢに追加すると、 グループＣのアイテムｊをグループＢに追加すると、 となる。

ここで、グループA,Bの目標重量値をJ_AO,J_BO、グルー
プA,Bの加算値をJ_A,J_Bとすると、２組の最適組合せを求
めるには、 J_A≧J_AO,J_B≧J_BO の条件の下で、このときの目的関数、 Ｊ＝（J_A−J_AO）＋（J_B−J_BO） が最少となる組を求めれば良い。

その際、上記〜の操作のうちで目的関数Ｊを減少
させて行くには、操作後の各グループの加算値が減少す
る場合が生ずる操作のみを行なえばよく、したがって操
作と、およびとのみがこれに該当する（操作
は、操作と交換の方法は同様でありｉとｊを交換した
のみであり、２つのグループA,Bの和Ｊには変化がな
い）。したがって、演算に際しては限られた操作のみで
済み、これにより、最適組合せを求める演算時間を大幅
に減少させることができる。

さらに、目的関数として Ｊ′＝（J_A−J_AO)²＋（J_B−J_BO)² を定めると、このＪ′を最少とすることにより、個々の
グループの目標重量値からの隔りをより小さくできる。

以上の演算処理手順を整理すると、次のようになる。

（ａ）評価関数として、上記ＪまたはＪ′を用いる。

（ｂ）初期値は、適当な方法で計量機を選定して、A,B
グループの各加算値が目標重量値J_AO,J_BOを超えるよう
な組合せとする。

（ｃ）次に、J_A≧J_AO，J_B≧J_BOでかつＪ（またはＪ′）
を最少とする組合せを選定する。この処理は、目標重量
値の上側から下方（減少する方向）へ接近させるもので
ある。

尚、これとは逆に、目標重量値の下側から検索して目
標重量値に収束させて行くこともできる。この場合に
は、前述の，，，の操作を行って、目的関数Ｊ
の絶対値が最小となるものを求めれば良い。

第３図は、部分集合を２グループ設けた場合の差分マ
トリックスによる演算処理の説明図であり、〜の処
理は、第２図（ａ）の処理〜に対応させている。こ
のマトリックスの，の対角線は、第１表で説明した
ように組合せ処理には用いられない場合を示している。

そして、この場合の評価関数Ｊ＝J_A＋J_Bは、第３図の
J_A,J_Bの二つのマトリックスを重ね合わせた形として求
められる。

尚、以上の実施例では、異なる２組の最適組合せを求
める場合について説明したが、この発明は、３組以上の
最適組合せを求める場合にも同様に適用することができ
るものである。又、各組の目標重量値は、等しくても異
なっていても良く、いずれの場合でも適用できるもので
ある。

以上、本発明の趣旨をその特定された実施例について
説明したが、既に述べたところに基づく本発明について
の変形あるいは修正は種々に可能であることが明らかで
ある。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば各組の合計重量
を最小にすることができるので、入れ目のより少ない高
精度な組合せ計量装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される組合せ計量装置の概略構成
を示すブロック図、第２図（ａ），（ｂ）、第３図は説
明図、第４図は組合せ計量装置の説明図である。 １……計量機、２……マルチプレクサ、３……A/D変換
器、４……演算制御部、５……目標重量設定部、６……
包装機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 聡 滋賀県栗太郡栗東町下鈎959―１ (56)参考文献 特開 昭62−254017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−189419（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の重量データを複数の部分集合とその
   補集合とに分け、それらの集合間で上記重量データの交
   換、または移動を行って重複しない複数の部分集合の組
   合せを求め、求めた各部分集合内でその集合に属する全
   ての重量データを加算して、その加算値が、その部分集
   合に対して設定された重量範囲内に入る複数の部分集合
   の組合せを求める演算手段と、求めた各部分集合内の重
   量データの加算値とそれぞれの部分集合に設定された目
   標重量値との偏差の合計値が最小となる複数の部分集合
   の組合せを最適組合せとして選択する手段とを備えたこ
   とを特徴とする組合せ計量装置。
2. 【請求項２】上記選択手段が、各部分集合内の重量デー
   タの加算値とそれぞれの部分集合に設定された目標重量
   値との偏差の絶対値が最小となる複数の部分集合の組合
   せを最適組合せとして選択するものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の組合せ計量装置。