JP3815783B2 - 組合せ計量方法とその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、組合せの重量測定方法、すなわちその合計重量または数量が要求値以上で要求値に最も近い物品の組合せ計量方法に関する。さらに詳しくは、最先に計量した計量値が常に組合せ計算の構成数値の一つとなる組合せ計量方法におけるその組合せ計量方法の計算の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品加工、例えば食肉加工においては、と体を部分肉に加工し、その数片を組合せ計量し、パック包装工程を経て、低温貯蔵される。鮮度、衛生の観点からこれらの工程を流れる生鮮製品は滞留することなく、迅速に流れなければならない。
一方、小さな単位物でかつランダムの量をもつものをある一定量に組み合わせて集合させる計量方式は、従来より種々存在する。
【０００３】
特公平０６−６３８１６号公報には、所定回数連続して組合わせ不良が生じた場合，最適組合わせ条件を緩和し，その条件に適合するように物品を排出，供給することにより，稼動効率の低下を防ぐ組合せ計量方法が開示されている。
【０００４】
ここでは包装機からのタイミング信号で演算制御部は各計量機からの重量を取込み，所定の組合わせ演算を実行し目標重量設定部で設定した目標重量と比較する。そして算出した組合わせ重量が記憶部に記憶する許容範囲内で最適となる組合わせを選択し，該当する計量機の物品を排出して包装機で包装する。次に組合わせ重量が許容範囲外である組合わせ不良が所定回数連続すると，上限重量値を記憶部のメモリ記憶可能な最大値に設定し直し，最適組合わせを算出して所定物品を排出，又は供給する。そして次の回からは、上記緩和した許容範囲の上限値または上下限値を元の値に復帰させて組合せ演算を実行するということを特徴としている。
【０００５】
このシステムでは包装機の後に重量をチェックする重量チェッカーが設けられているので、上記許容範囲が緩和されて排出された物品は重量チェッカーにより不良品として排除される。組合せ計算不能なものを許容範囲を無限に緩和することによって排出し、計算不能による計量機自体の停止を防止している。
不良品増加に対する対策についての言及はない。
【０００６】
また、計量機を一台設置して、この一台だけで組合せに参加する全カップの計量を行い、組み合わせ計算処理が済むまでカップを待機させるかたちのものがある。１台の計量機で計量した品物を順次ストックし、このストック個数が一定数に達した後、これらの計量値を基に組合せ計算を行うものである。
【０００７】
特開平０７−２７０２２３号公報には、被計量物の重量分布の実態に合わせて最適な投入条件を設定し、迅速に組合せを完成させる計量装置が開示されている。
【０００８】
ここでは、被計量物の重量値Ｗが適正な範囲に無い場合、計量装置の運転を停止するか、あるいは被計量物が過大又は過小であると判断して分別する。重量値Ｗが適正な場合、平均重量ＡＷ，標準偏差Ｓを計算し直す。この結果、中間重量許容範囲ＷＵ〔ｎ〕，ＷＬ〔ｎ〕が変動する。そして、各ホツパについて投入前の中間重量に被計量物の重量値Ｗを加算して、該加算値Ａが中間重量許容範囲に収まる場合は、被計量物を最適なホツパへ投入し、収まらない場合は、被計量物を返送品として処理する。実際の平均重量ＡＷ，及び標準偏差Ｓに基づいて、中間重量許容範囲ＷＵ〔ｎ〕，ＷＬ〔ｎ〕を補正しているので、最適な投入条件が設定できるとしている。例えば、ばらつきが減少する場合には、数少ない平均から外れた重量の投入をやめて、数多くある平均的な重量の被計量物の投入を優先することで組合せが完了する可能性が増大するとしている。
【０００９】
計量機が１台で重量を量る場合は、安価で、構成が簡単という長所があるが、処理時間が長くなるという問題がある。即ち、複数の計量機を使用するものに比べ、滞留時間もそれだけ長くなるという問題がある。
【００１０】
そこで、特願２００１−２６７１４３号において、本願出願人は先入れ先出し原則に基づくことにより滞留時間を短くする工夫をした。
組み合わせ計量が一台の計量器で行われる場合において、長時間にわたる滞留を解決するために、組合せ計量に参加するカップのうち最先に充填されている基準カップを組合せ計算に優先使用することを特徴としている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
材料を先入れ先出しする場合、組み合わせ対象の最先端にある肉片から計算を始めて計算回数の限界値Ｎｅ回計算しても計量目的範囲の上下限値間ＬＬ〜ＵＬに入らない場合、その最先端にある肉片は計算できない材料としてカウントして計量機外へ導く。この材料の量が全体からして何％占めるかをリターン率Ｒｅ
と示し％で表示する。
【００１２】
計算回数の限界値Ｎｅを５０００回、組合せ計算対象物数ｎを１８、組合せ計算が出来上がったものを入れる集合ホッパー数Ｈｎを６としてシミュレーション計算した。図１は、シミュレーション結果を平均重量Ωと標準偏差σのＭａｐの上で出来上がり重量（入れ目重量）Ｗの分布を示し、図２はシミュレーション結果を平均重量Ωと標準偏差σのＭａｐの上でリターン率Ｒｅの分布を示す。入れ目とは取引のために公称重量よりプラス目にしておくことである。
平均重量Ωと標準偏差σのＭａｐ上では標準偏差σが小さな値であるほど組合せ計算はし難く、大きな値であるほど組合せしやすい。
【００１３】
第１図、第２図を見るに出来上がり重量（入れ目重量）Ｗはほぼ満足であるが、リターン率Ｒｅが条件によって大きな値となってしまうことになる。
リターン率Ｒｅが大きいということは、（１）組合せの出来高が下がってしまうこと、（２）肉の加工が重複（計量部分で）することになり、生鮮度が落ちる（品質が劣化する）可能性があり、肉にダメージを与えることになるなどの問題点が多い。すなわちこの先入れ先出しの制御方式においてはリターン率を下げるあるいは良くする方策が必要となった。
従来の計量方式においては先入れ先出し原則を取り入れた例はないため、このようにリターン率を制御の対象として加えて、計量時点での被計量物の平均重量及び標準偏差の統計データを用いて組合せ計量計算を調整した例はない。全く新規な組合せ計量方法の計算の調整方法である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、
最先に計量した計量値が常に組合せ計算の構成数値の一つとなる組合せ計量方法であって、組合せ重量を目的値以上で、かつ出来るだけ目的値に近づける計量方法において、組合せ計算が成立しなかった場合に最先に計量した材料を計量除外品として返し戻しし、この量を全体量との比で表すリターン率Ｒｅを測定記憶して、リターン率Ｒｅの変化によって計量目的範囲の下限値であるＬＬ値と計量目的範囲の上限値であるＵＬ値と許容限界の計量緩和値であるＵＵＬ値を変動させ、組合せ計算の組合せ重量がＬＬ値からＵＬ値の間に入った場合はその組合せで組合せ計算を完了し、ＵＬ値とＵＵＬ値の間に入った場合は許容計算回数、組合せ計算を行い、計算後、ＵＬ値に最も近い組合せ重量値を持つ組合せを採用することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、許容範囲を２種類のものにした。ＬＬとＵＬの２値による許容範囲と、ＬＬとＵＬとＵＵＬの３値による許容範囲である。そして前者の許容範囲に組合せ計算の組合せ重量が入った場合は、その組合せで組合せ計算を完了し、後者においてＵＬとＵＬの２値による許容範囲に組合せ計算の組合せ重量が入った場合は、計算回数の限界値Ｎｅ回計算してＵＬ値に最も近い組合せ重量値を持つ組合せを採用して計算を完了する。
また、上上限値ＵＵＬと限界リターン率ＲｅＬを経営上の問題としてとらえてて限界数値を決定し、その方針に沿った計算方法をリターン率よりも入れ目重量の低減を優先する制御または入れ目重量よりもリターン率の低減を優先する制御として採っている。
【００１６】
請求項２の発明は、
リターン率よりも入れ目重量の低減を優先する制御において、ＬＬ＝ＵＬとし、ＵＵＬの値をＲｅの増減に合わせてコントロールすることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明は、
入れ目重量よりもリターン率の低減を優先する制御において、リターン率を下げるためには、
（１）ＬＬ＝ＵＬとして固定、ＵＵＬを増減、
（２）ＬＬ固定、ＵＬ＝ＵＵＬとして増減、
（３）ＬＬ固定、ＵＬ固定，ＵＵＬを増減、
（４）ＬＬ固定、ＵＬを増減、ＵＵＬを固定
の順に、及びその逆もあり得る、コントロールをすることを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明は、
入れ目重量（組合せ重量）を目的値（ＬＬ）以上で、かつ出来るだけ目的値に近づける目的であって先入れ先出し法を採るコンピュータスケールにおいて、実働条件から投入材料一片の平均重量Ωと標準偏差σ値を測定して、組合せ重量Ｗとリターン率Ｒｅを目的の数値に入れるために最適な（ＬＬ，ＵＬ，ＵＵＬ）の組合せを読み込んで制御することを特徴としている。
蓄積データを基に平均重量Ωと標準偏差σの平面上の各点と最適な（ＬＬ，ＵＬ，ＵＵＬ）の組合せが１：１で対応するようにしている。
【００１９】
請求項５の発明は、
組合せ対象材料がチキン部分肉などの食材、加工品、医薬品、化粧品原料加工品及び産業用原料であることを特徴としている。
【００２０】
請求項６の発明は、
搬送トレイに投入された分割食材の計量値を投入順に記憶し、その計量値を投入順に適宜選択して設定許容重量になる組合せを形成させ、該組合せからなる分割食材群をそれぞれの組合せに対応する保管容器に移載させる自動計量組合せ演算部を有する自動計量組合せ装置において、リターン率とＬＬ値、ＵＬ値、ＵＵＬ値により組合せ計算を調整する調整部を有することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
第６図は本発明の組合せ計量方式による装置の概略構成図であって、組合せ計算中の被計量物が充填されているカップが、垂直に循環する型のものである。
自動組合せ演算部２１では最先充填カップの計量値が常に組合せ計算の構成数値の一つとなる組合せ計量方法をとることを特徴とする。
【００２２】
例えば、図６で、組合せカップ１５−１、１５−２、１５−４を第１の合格組合せとし、組合せカップ１５−３、１５−６、１５−７を第２の合格組合せとすれば、第１の合格組合せの充填物は保管容器１８−１に集積され、次に、第２の合格組合せの充填物は保管容器１８−２に集積される。
次の計算では、１５−５が最先充填カップとなる。所定回数組合せ不良の場合は１８ａを通して排出され、この充填物は直ぐに１０のＳＴＡＲＴ点へ戻される。そしてその次の計算では、１５−８が最先充填カップとなり同様の計算が続く。
【００２３】
本発明では例としてチキンの部分肉を一定量に組み合わせ、後工程で袋詰めする目的の場合を想定する。チキンの部分肉の一片の重量ω（ｇ）の平均重量Ω（ｇ）であるとするとき、標準偏差がσ（ｇ）であるとする。
【００２４】
この平均重量Ω、標準偏差σの材料を用いて、組み合わせ重量範囲ＬＬ（Ｌower Ｌimit）（ｇ）〜ＵＬ（Ｕpper Ｌimit）（ｇ）に組合せ計算する目的において、組合せ計算対象物数「ｎ」を与えると、１〜ｎ個がもつ部分肉各片の重量ωiを計算対象とする。
ＬＬ〜ＵＬ／Ωが５であれば、１〜ｎの部分肉各片の重量ωiの組合せが５個取り出して、ＬＬ〜ＵＬに入るか否かを検証する。
組合せ計算対象物数ｎの値を相当大きくとればＬＬ〜ＵＬに入る可能性は大であるが、実際の装置から考えると、組合せ計算対象物数ｎは相当小さな（しかしＬＬ〜ＵＬ／ωよりははるかに大きい）有限値である。
ｎをＬＬ〜ＵＬ／ωの４〜５倍にとれば、１〜ｎの中で５つ組合せをする計算回数は相当大きな値になって、計算時間がかかってしまう。そこで計算回数の限界値Ｎｅを決定する。計算回数の限界値Ｎｅの中で部分肉各片の重量の和ΣωがＬＬ〜ＵＬに入るか否かの判断をする。
【００２５】
ＬＬ〜ＵＬまでの合格範囲をやや緩和してやろうとする考え方では、ＬＬ〜ＵＬにＵＵＬ（Ｕpper and Ｕpper Ｌimit）を設定しＬＬ〜ＵＬ〜ＵＵＬとする。ＵＬ〜ＵＵＬに入る組合せに対しては「仮の出来」とおいて更に計算回数の限界値Ｎｅに達するまで計算を進めて、よりＵＬに近づくようにする計算にしている。 ＬＬ〜ＵＬの領域は、この領域に入れば計算は計算回数の限界値Ｎｅに達していなくてもそこでストップする。
一般には、各社ともＵＵＬとしてこれ以上の計算をしたくないというUULの限界値を持っている。この値をＬimit of ＵＵＬとすると上記（２）〜（４）ではＵＵＬ≦Ｌimit of ＵＵＬでなければならない。
【００２６】
第３図、第４図にこの方式に従って計算した結果を示す。
結果は、出来上がり重量（入れ目重量）Ｗが大きな値になるがリターン率Ｒｅは小さな値となる。
第１，２図、第３，４図を比較してまとめると表１になる。
表１で◎は合格を、Ｘは不合格を示す。入れ目とリターン率は裏腹の関係にあることが分かる。
【００２７】
【表１】

【００２８】
第１，２図、第３，４図に示すように平均重量Ωと標準偏差σの平面上にタイピカルな３条件の地点ＡＢＣを想定する。ＡからＣに行くほど入れ目もＲｅも問題が大きくなる傾向をもつ。
【００２９】
一方、今考えられる制御方式を下記する。
（１）２値ＬＬ固定、ＵＬ固定によるもの及びその展開でＵＬ値を固定せず変化させる方法。
（２）ＬＬ＝ＵＬとするとＬＬ〜ＵＵＬもしくはＵＬ〜ＵＵＬの間は計算回数の限界値ＮｅになるまでＬＬに近づくように計算を繰り返す方式。
（３）３値ＬＬ、ＵＬ，ＵＵＬによるもの、ただし、ＵＵＬの値を変化させる方式。
（４）３値ＬＬ、ＵＬ，ＵＵＬによるもの、ただし、ＵＬの値を変化させる方式。
上記４制御方式を制御（１）、制御（２）、制御（３）、制御（４）と記す。
【００３０】
先に示すようにリターン率Ｒｅが大きいと、肉へのダメージなどが大きいことから、リターン率Ｒｅには限界値がある。限界ＲｅをＲｅＬとする。リターン率Ｒｅ≦ＲｅＬを実現できるようにして、入れ目を出来るだけＬＬに近づけることと、リターン率Ｒｅを出来るだけ小さくすることをクリアしなくてはならない。始めにリターン率ありきである。リターン率Ｒｅを制御の対象とする考え方である。この制御方式をリターン率優先型と呼ぶ。
【００３１】
一方、特にコストにひびく入れ目をＬＬに近く出来るだけ少なくすることを第一義とするところがあり、リターン率が１０％でも仕方ないと考えているところがある。この制御方式を入れ目重量優先型と呼ぶ。
【００３２】
ＡＢＣの３点について上記制御方式に基づき計算すると次の結果が得られる。
【００３３】
Ａ点では、上記の制御（１）よりは制御（２）、制御（３）、制御（４）ともに優れている。入れ目を重要視するなら制御（２）が、リターン率を重要視するなら制御（３）制御（４）が選定される。これが、リターン率２％以下当たりで充分入っているための結論である。
【００３４】
Ｂ点では、制御（１）よりは制御（２）制御（３）制御（４）ともに優れているが、入れ目を重要視するなら制御（２）、制御（３）、リターン率を重要視するなら制御（４）が選定される。
【００３５】
Ｃ点では、制御（１）よりは制御（２）、制御（３）、制御（４）ともに優れているが、制御（２）ではリターン率の低減は望めない。２％以下にしようとすると不可能である。リターン率の低減を望むなら制御（３）、制御（４）によっている。
【００３６】
リターン率よりも入れ目重量の低減を優先する入れ目重量優先型の制御は下記のようなコントロールシステムにて行われる。
上記計算結果から見て分かるように、制御（２）の形態ＬＬ＝ＵＬ＜ＵＵＬ形の制御が得られているが、ＵＵＬを変数として制御することが必要である。
例えば、どこで妥協するかが問題となる。そうはいってもＲｅＬ値があってＲｅＬを与えればＵＵＬ値が求められることになる。
今入れ目重量優先型モードにした場合、ＬＬをＦixedにし、ＵＬもＦixedにし、ＵＵＬをＣhangiableとする。
Ｒｅ＞ＲｅＬの場合、ＵＵＬを大きくする。ＵＵＬ＝ＵＵＬ＋ΔＵＵＬ
Ｒｅ＜ＲｅＬの場合、ＵＵＬを小さくする。ＵＵＬ＝ＵＵＬ−ΔＵＵＬ
この制御を行って最適条件とする。
【００３７】
入れ目重量よりもリターン率の低減を優先するリターン率優先型の制御は下記のようにして行われる。
Ｒｅ＞ＲｅＬの時は下記順で進むようコントロールする。
（１）ＬＬ＝ＵＬとして固定、ＵＵＬを増減、
（２）ＬＬ固定、ＵＬ＝ＵＵＬとして増減、
（３）ＬＬ固定、ＵＬ固定，ＵＵＬを増減、
（４）ＬＬ固定、ＵＬを増減、ＵＵＬを固定
Ｒｅ＜ＲｅＬの時は上記の逆順で進むようコントロールする。
｜Ｒｅ−ＲｅＬ｜の大きさによってコントロールを数段早送りしたりして、早急に目標に入るように制御することはもちろんである。
これを表したのが図５である。
以上の制御を行って最適条件とする。
【００３８】
第１、２図、第３，４図を見て分かるように基本は平均材料重量Ωと標準偏差σの平面内を対象にしている。
このΩσ平面の各点がどの型のどんな数字を持った制御を行うのがベストかが決まっている。１：１に対応している。
平均材料重量Ω標準偏差σの現行値を知ってＬＬとＵＬとＵＵＬを決める制御方法が上記コントロールシステムと別のコントロールシステムである。
いかなるΩ、σの値の組合せに対しても、蓄積データから（ＬＬ、ＵＬ、ＵＵＬ）の値の組合せが１：１に定められるようにしてある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４０】
組合せ計量方式において、先入れ先出し原則を採ることにより被計量品の計量機内での滞留を無くするとともに、組合せ計算でＵＵＬ値とリターン率を制御の対象としているので、入れ目を出来るだけＬＬに近づけることと、リターン率Ｒｅを出来るだけ小さくすることを同時にクリアすることができる。
すなわち、パックの鮮度を保ちながら入れ目を下げることを同時にすることが出来る。
また、ＬＬ，ＵＬ，ＵＵＬによる、計算方式の異なる２種類の許容範囲にすることによって、迅速な計算処理が出来るようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】平均重量・標準偏差平面上で２値による許容範囲での出来上がり重量（入れ目重量）Ｗの分布を示した図である。
【図２】平均重量・標準偏差平面上で２値による許容範囲でのリターン率の分布を示した図である。
【図３】平均重量・標準偏差平面上で３値による許容範囲での出来上がり重量（入れ目重量）Ｗの分布を示した図である。
【図４】平均重量・標準偏差平面上で３値による許容範囲でのリターン率の分布を示した図である。
【図５】リターン率とＬＬ値、ＵＬ値、ＵＵＬ値により組合せ計算を調整する調整部のフローチャートである。
【図６】本発明の組合せ計量方式による垂直循環型装置の概略構成図である。
【図７】本発明の組合せ計量方式による水平循環型装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 自動分割投入機
１１ 桟付きベルトコンベア
１２ 計量機
１３ ホッパ
１４ 食材分割計量投入部
１５ 搬送トレイ
１６ 循環搬送路
１７ 循環搬送部
１８ 保管容器群
１９ 搬出コンベア
２０ 保管容器移載部
２１ 自動組合せ演算部

Claims (6)

1. 最先に計量した計量値が常に組合せ計算の構成数値の一つとなる組合せ計量方法であって、組合せ重量を目的値以上で、かつ出来るだけ目的値に近づける計量方法において、組合せ計算が成立しなかった場合に最先に計量した材料を計量除外品として返し戻しし、この量を全体量との比で表すリターン率Ｒｅを測定記憶して、リターン率Ｒｅの変化によって計量目的範囲の下限値であるＬＬ値と計量目的範囲の上限値であるＵＬ値と許容限界の計量緩和値であるＵＵＬ値を変動させ、組合せ計算の組合せ重量がＬＬ値からＵＬ値の間に入った場合はその組合せで組合せ計算を完了し、ＵＬ値とＵＵＬ値の間に入った場合は許容計算回数組合せ計算を行いＵＬ値に最も近い組合せ重量値を持つ組合せを採用することを特徴とする組合せ計量方法。
2. リターン率よりも入れ目重量の低減を優先する制御において、ＬＬ＝ＵＬとし、ＵＵＬの値をＲｅの増減に合わせてコントロールすることを特徴とする請求項１記載の組合せ計量方法。
3. 入れ目重量よりもリターン率の低減を優先する制御において、リターン率を下げるためには、
   （１）ＬＬ＝ＵＬとして固定、ＵＵＬを増減、
   （２）ＬＬ固定、ＵＬ＝ＵＵＬとして増減、
   （３）ＬＬ固定、ＵＬ固定，ＵＵＬを増減、
   （４）ＬＬ固定、ＵＬを増減、ＵＵＬを固定
   の順に、及びその逆もあり得るコントロールをすることを特徴とする請求項１記載の組合せ計量方法。
4. 入れ目重量（組合せ重量）を目的値（ＬＬ）以上で、かつ出来るだけ目的値に近づける目的であって先入れ先出し法を採るコンピュータスケールにおいて、実働条件から投入材料一片の平均重量Ωと標準偏差σ値を測定して、組合せ重量Ｗとリターン率Ｒｅを目的の数値に入れるために最適な（ＬＬ，ＵＬ，ＵＵＬ）の組合せを読み込んで制御することを特徴とする組合せ計量方法。
5. 組合せ対象材料がチキン部分肉などの食材、加工品、医薬品、化粧品原料加工品及び産業用原料であることを特徴とする請求項１〜４に記載の組合せ計量方法。
6. 搬送トレイに投入された分割食材の計量値を投入順に記憶し、その計量値を投入順に適宜選択して設定許容重量になる組合せを形成させ、該組合せからなる分割食材群をそれぞれの組合せに対応する保管容器に移載させる自動計量組合せ演算部を有する自動計量組合せ装置において、リターン率とＬＬ値、ＵＬ値、ＵＵＬ値により組合せ計算を調整する調整部を有することを特徴とする組合せ計量装置。

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