PL180303B1

PL180303B1 - Sposób i uklad do wagowego porcjowania wyrobów o nierównomiernej wadze PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180303B1
Application number: PL95319142A
Authority: PL
Inventors: Thorkild Kvisgaard; John Bomholt
Original assignee: Scanvaegt As
Priority date: 1994-09-15
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 2001-01-31
Also published as: IS2668B; NO971174L; DE69527535D1; US5998740A; NO316961B1; EP0781172B1; CA2200047C; AU3380995A; DE69527535T3; ES2179884T5; CA2200047A1; ZA957788B; DE69527535T2; EP0781172B2; NO971174D0; DK0781172T4; ES2179884T3; EP0781172A1; PL319142A1; IS4439A

Abstract

1 Sposób wagowego porcjowania wyrobów o nie- równomiernej wadze, w którym szeregowo doprowadza sie produkty do urzadzenia wazacego i wazy sie pojedyn- czo produkty, a nastepnie formuje sie grupy kilku pro- duktów i rejestruje sie w urzadzeniu sterujacym ich indy- widualna wage oraz polozenie, po czym rozmieszcza sie kolejno te produkty za pom oca ramion rozprowadzaja- cych sterowanych za pom oca urzadzenia sterujacego w wielu odbiornikach dzielac je na porcje produktów o zadanej wadze docelowej, przy czym, za pomoca opro- gramowania komputera uwzgledniajacego pewne nierów- nomiernosci wagi pojedynczych produktów, po zwazeniu kazdego dostarczonego produktu okresla sie jego przydat- nosc do dozowania do wybranego, juz czesciowo napel- nionego odbiornika, do utworzenia w odbiornikach porcji wyrobu o z góry zadanej wadze docelowej, znam ienny tym , ze opracowuje sie za pom oca komputera zespolu sterujacego (10) histogram wagi dla statystycznie znacza- cych liczb produktów (4) dostarczonych do porcjowania i zwaz onych, a przydatnosc produktu (4) do dozowania do danego odbiornika dla napelnienia go do zadanej wagi docelowej porcji okresla sie poprzez wyznaczenie praw- dopodobienstwa statystycznego F IG .1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do wagowego porcjowania wyrobów o nierównomiernej wadze.

W przemyśle spożywczym znany jest problem tworzenia porcji złożonych z kilku części (na przykład kawałków surowych lub mrożonych ryb, mięsa lub drobiu) z zachowaniem dodatkowego warunku w postaci równoczesnej precyzyjnej, z góry określonej wagi porcji (ewentualnie z pewną bardzo dokładną tolerancją) i z góry określonej liczby kawałków, zwłaszcza w tych przypadkach, w których waga pojedynczych kawałków waha się w taki sposób, że jej rozkład jest nierównomierny albo zmienny. Ma to na celu uzyskanie porcji o stałej liczbie kawałków lub zmiennej w pewnych wybranych granicach.

Rozkład wagi może być rozkładem normalnym, do którego można stosować zwykłe pojęcia średniej i rozrzutu a także dobrze przetestowane procedury obliczeń statystycznych. Rozkład wagi może być również różny od normalnego ze względu na to, ze partia materiału, zwazona i obrobiona na wcześniejszym etapie, może być juz posortowana i może juz w niej nie być usuniętych produktów z pewnego przedziału, co wyklucza możliwość przeprowadzania tradycyjnych obliczeń statystycznych.

Do znanych sposobów uzyskiwania porcji wspomnianego typu należy ważenie ręczne, które jest czynnością bardzo stresującą i w większości przypadków wprowadzenie zabezpieczenia na rzecz konsumenta w postaci ważenia z nadmiarem jest źródłem znacznych strat dla producenta.

Znane są dwa różne podstawowe sposoby ważenia automatycznego: na zasadzie ważenia kombinacyjnego i na zasadzie ważenia akumulacyjnego. W pierwszym z nich, pewną liczbę ważonych produktów lub porcji produktów umieszcza się w pewnej liczbie pojemników wagowych albo w pojemniku zbiorczym takich pojemników wagowych, po czym, bazując na zmierzonej wadze produktów, komputer oblicza które produkty w pojemnikach dają łącznie porcję o wadze najbliższej zadanej wadze docelowej. Ograniczeniem tego sposobu jest zwłaszcza ograniczona liczba produktów, które można ze sobą kombinować. W szczególności, kiedy wagi poszczególnych produktów różnią się znacznie między sobą (jak ma to miejsce w przypadku ryb, drobiu i mięsa), kombinacje te często różnią się bardziej od wagi docelowej niż jest to pożądane, co oznacza, podobnie jak przy ważeniu ręcznym, straty dla producenta.

W przypadku zasady ważenia akumulacyjnego wytwarza się na bieżąco, a nawet równocześnie, kilka pełnych porcji. Poszczególne produkty transportuje się linią i wazy na wadze dynamicznej, po czym za pomocą komputera rejestruje się wagi kolejnych produktów zapamiętując ich wagi i względne położenie na linii. Za pomocą urządzenia rozprowadzającego umieszcza się te produkty wybiórczo w pojemnikach zbiorczych, w których formuje się porcje, przy czym równocześnie za pomocą komputera rejestruje się zakumulowane wagi produktów w poszczególnych pojemnikach. Przydzielanie poszczególnych produktów do różnych pojemników trwa dopóki zakumulowana waga w pojemniku jest poniżej wagi docelowej, po czym pojemnik czeka na produkt, który w danej porcji doprowadzi wagę do odpowiedniej wartości. Dla uzyskania odpowiedniej wydajności trzeba pogodzić się

180 303 z faktem, że może okazać się niezbędne a nawet standardowe - zrealizowanie ostatniego dopełnienia porcji produktem, który spowoduje nadwagę porcji, ponieważ prawie jest niemożliwe, zęby wśród napływających i już zważonych produktów był taki, którego waga dokładnie by dopełniła wagę porcji do wagi docelowej.

Zmodyfikowany sposób porcjowania z wykorzystaniem ważenia akumulacyjnego jest ujawniony w opisie patentowym GB 2116732, i polega on na tym, że, bazując na kwalifikowanych szacunkach rozkładu wagi wielu produktów, przeprowadza się selektywne sortowanie w taki sposób, ze produkty o wadze powyżej i poniżej wagi średniej łączy się, odpowiednio, ze sobą tworząc porcje częściowe, które w celu dopełnienia do wagi docelowej uzupełnia się tylko jednym lub kilku produktami o wadze średniej. Jak więc widać sposób ten opiera się na analizie prawdopodobieństwa, ze, zgodnie z rozkładem normalnym, najwięcej jest takich produktów, których waga jest wagą średnią wskutek czego ostateczne dopełnienie porcji może nastąpić najszybciej, kiedy czeka się na produkty należące do takiej właśnie grupy.

Sposób ten realizuje się za pomocą układu do wagowego porcjowania wyrobów o nierównomiernej wadze, który zawiera zespół przenoszący produkty, urządzenie ważące poszczególne produkty i ramiona rozprowadzające produkty, które są połączone z urządzeniem sterującym zawierającym rejestrator wagi i wzajemnego położenia produktów oraz komputer do sterowania selektywnym rozprowadzaniem produktów. Układ zawiera co najmniej jeden odbiornik, na przykład pojemnik lub przenośnik, do porcjowanych produktów.

Rozwiązanie to ma wiele zalet. Poprzez próbkowanie, określa się średnią wagę produktów, oraz to, w którym zakresie wagi mieści się dany produkt, to jest jaki jest tak zwany rozrzut. Obliczenia tego typu, oparte na wstępnie zaprogramowanej krzywej rozkładu normalnego, przeprowadza się na ograniczonych urządzeniach do przetwarzania danych, ponieważ według normalnej praktyki nowy produkt można po prostu zaliczyć do pierwszej z takich porcji częściowych, która czeka na produkt w klasie wagi reprezentowanym przez dany produkt, nawet pomimo tego, ze, jak wspomniano dalej, produkt ten można zaliczyć bardziej prawidłowo do innej z tych porcji częściowych.

Jednakże w praktyce, zwłaszcza w dziedzinie przemysłu spożywczego, okazuje się, ze trudno jest zachować wiedzę o rozkładzie wagi w masie produktów, ponieważ zarówno waga średnia jak i rozrzut mogą wahać się w zależności od, na przykład różnych ilości surowców. Ponadto może okazać się pożądane utworzenie szczególnych zbiorów z danej masy wyrobów, które mogłyby całkowicie zmienić obraz rozkładu masy nadającej się do utworzenia omawianych porcji. Przykładowo, usunięcie w szczególności tych produktów, których waga jest wagą średnią, może doprowadzić do sytuacji braku produktów do uzupełnienia porcji zgodnie z opisaną powyżej zasadą.

W związku z tym znany jest sposób porcjowania produktów, w którym uprzednio sortuje się wyroby, na przykład z uwzględnieniem jakości. Układy porcjujące można lepiej wykorzystać jeżeli sortowanie to prowadzi się łącznie z porcjowaniem, ale przy równoczesnej zamierzonej zmianie rozkładu wagi, pozostałe produkty nadające się do porcjowania, nie będąjuz spełniały warunków rozkładu normalnego. W ten sposób układowi sortującemu lub grupującemu znanego typu narzuca się zadanie, którego nie jest w stanie zrealizować. Jeżeli w przemyśle trzeba pracować z produktami spełniającymi warunki rozkładu normalnego, surowce sądrozsze, co z kolei podraża gotowy wyrób.

W przemyśle spożywczym panuje i coraz bardziej rozwija się nowoczesna tendencja do przetwarzania surowców spełniających warunki rozkładu normalnego, ale w miarę upływu czasu stale rośnie problem polegający na tym, że przetwarzane materiały, które mają być pakowane albo grupowane, nie spełniają juz warunków tego rozkładu. Zatem praktycznie nie jest możliwe, albo raczej jest bardzo kosztowne, przeprowadzanie grupowania pod kątem specyficznej wagi docelowej, a tym samym stałej ceny opakowań. Zamiast tego, powszechną praktyką jest grupowanie odpowiedniej liczby wyrobów w porcji, na przykład czterech kotletów, i ważenie poszczególnych opakowań, traktując tę wagę jako podstawę automatycznego drukowania wagi i ceny na dołączanych etykietach. Technika ta jest bardzo prosta, ale z różnych powodów wszystkie ogniwa łańcucha od zakładów

180 303 przetwórczych, poprzez hurtowników i handel detaliczny w praktyce preferują opakowania o stałych wagach i cenach.

Sposób wagowego porcjowania wyrobów o nierównomiernej wadze, według wynalazku, polega na tym, ze szeregowo doprowadza się produkty do urządzenia ważącego i wazy się pojedynczo produkty, a następnie formuje się grupy kilku produktów i rejestruje się w urządzeniu sterującym ich indywidualną wagę oraz położenie, po czym rozmieszcza się kolejno te produkty za pomocą ramion rozprowadzających sterowanych za pomocą urządzenia sterującego w wielu odbiornikach dzieląc je na porcje produktów o zadanej wadze docelowej, przy czym, za pomocą oprogramowania komputera uwzględniającego pewne nierównomierności wagi pojedynczych produktów, po zważeniu każdego dostarczonego produktu określa się jego przydatność do dozowania do wybranego, już częściowo napełnionego odbiornika, do utworzenia w odbiornikach porcji wyrobu o z góry zadanej wadze docelowej

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że opracowuje się za pomocą komputera zespołu sterującego histogram wagi dla statystycznie znaczących liczb produktów dostarczonych do porcjowania i zważonych, a przydatność produktu do dozowania do danego odbiornika dla zapełnienia go do zadanej wagi docelowej porcji określa się poprzez wyznaczenie prawdopodobieństwa statystycznego.

Doprowadzane produkty dzieli się na bieżąco na co najmniej dwie grupy, przy czym do co najmniej jednej grupy kieruje się produkty, z których wszystkie mają żądaną wagę i tę co najmniej jedną grupę produktów oddziela się, a do pozostałych grup kieruje się produkty o wadze odbiegającej od zadanej i produkty z tych grup dozuje się do odbiorników.

Równocześnie dozuje się produkty do co najmniej dwóch odbiorników produktów o różniących się pomiędzy sobą rozkładach żądanych wag docelowych. Opracowywuje się histogram wagi dla każdej z co najmniej dwóch różnych grup produktów i wyznacza się prawdopodobieństwo statystyczne przydatności produktu z każdej grupy do danego odbiornika. Kieruje się produkty z różnych grup typy w różnych względem siebie sekwencjach do przeznaczonych dla nich odbiorników.

Korzystnie, wyznacza się prawdopodobieństwo statystyczne poprzez określenie funkcji prawdopodobieństwa umieszczenia w odbiornikach produktów dopełniających do zadanej wagi docelowej na podstawie zarejestrowanego rozkładu wagi rzeczywistej i zadanego rozkładu wagi docelowej, po czym, po zważeniu doprowadzanego nowego wyrobu, na podstawie wagi danego wyrobu i wcześniej wyznaczonej funkcji prawdopodobieństwa, określa się prawdopodobieństwo statystyczne uczestniczenia danego wyrobu w tworzeniu porcji docelowej w każdym z odbiorników, a po ocenie wyników na podstawie zadanych warunków priorytetowych umieszcza się produkt do wybranego odbiornika.

Układ do wagowego porcjowania wyrobów o nierównomiernej wadze, według wynalazku, zawiera zespół przenoszący produkty, urządzenie ważące poszczególne produkty i elementy rozprowadzające produkty, które są połączone z urządzeniem sterującym zawierającym rejestrator wagi i wzajemnego położenia produktów oraz komputer do sterowania selektywnym rozprowadzaniem produktów. Układ zawiera także co najmniej jeden odbiornik porcjowanych produktów.

Układ według wynalazku charakteryzuje się tym, że urządzenie sterujące zawiera, połączony z rejestratorem, procesor dostosowany do wyznaczania histogramu wagi dla statystycznie znaczących liczb produktów dostarczonych do porcjowania i zważonych, przy czym procesor jest połączony z wyznaczającym funkcje prawdopodobieństwa statystycznego zespołem obliczającym, którego wyjście jest połączone z zespołem porównującym, z którym także jest połączony rejestrator, a wyjście zespołu porównującego jest połączone z zespołem oceniającym, którego wyjście jest połączone z ramionami rozprowadzającymi produkty do odbiorników.

Rejestrator jest rejestratorem do metodycznego i seryjnego rejestrowania wagi produktów typu pierwszy na wejściu, pierwszy na wyjściu, dostosowanym do rejestrowania wagi od 50 do 500 produktów przy jej rozkładzie co 5 g.

180 303

Procesor jest połączony z zespołem obliczającym poprzez pomocniczy zespół obliczający dostosowany do wyznaczania prawdopodobieństwa rozkładu wyrobu, a z do pomocniczego zespołu obliczającego jest dołączony zespół zadawczy zadanego rozkładu wagi docelowej.

Sposób porcjowania według wynalazku, w którym zastosowano pewne aspekty zasady ważenia akumulacyjnego, umożliwia rozprowadzanie poszczególnych produktów do różnych pojemników zbiorczych do skompletowania porcji o w zasadzie niezależnym rozkładzie wagi produktów wyrobu.

Zastosowane w układzie według wynalazku bardziej nowoczesne zespoły do przetwarzania danych, na przykład rejestrator do metodycznego i seryjnego rejestrowania wagi produktów typu pierwszy na wejściu, pierwszy na wyjściu, umożliwiają tworzenie na bieżąco konkretnego obrazu rzeczywistego rozkładu wagi bez opierania się na żadnej z góry określonej albo założonej krzywej rozkładu opartej na statystyce.

Wynalazek potwierdza, że leżąca u podstaw znanego sposobu zasada wykorzystywania krzywej rozkładu normalnego jest rzeczywiście korzystna, ale jej modyfikacja według wynalazku zapewnia uzyskanie jeszcze lepszych wyników, zarówno w kategoriach ogólnych jak szczegółowych tam, gdzie rozkład rzeczywisty odbiega od wszelkich rozkładów naturalnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia układ do porcjowania realizujący sposób według wynalazku, w rzucie perspektywicznym; fig. 2 - funkcjonalny schemat blokowy urządzenia sterującego układu porcjującego; fig. 3 - schemat z fig. 2 z ukazanymi zespołami funkcjonalnymi urządzenia sterującego; fig. 4 - histogram rozkładu wagi nowo napływających i ważonych produktów; fig. 5 - rozkład prawdopodobieństwa sumowania wag dwóch produktów; fig. 6 rozkład prawdopodobieństwa sumowania wag trzech produktów; fig. 7 - rozkład prawdopodobieństwa uzyskania zadanej wagi docelowej; fig. 8 - rozkład prawdopodobieństwa wagi produktu; fig. 9-11 - rozkłady funkcji prawdopodobieństwa uzupełnienia porcji dla brakującego, odpowiednio, jednego, dwóch lub trzech produktów.

Jak przedstawiono na fig. 1, sposób wagowego porcjowania produktów według wynalazku polega na tym, że szeregowo doprowadza się produkty 4 do urządzenia ważącego 8 i waży się pojedynczo produkty 4, a następnie formuje się grupy kilku produktów 4 i rejestruje się w urządzeniu sterującym 10 ich indywidualną wagę oraz położenie. Następnie rozmieszcza się kolejno te produkty 4 za pomocą ramion rozprowadzających 16 sterowanych za pomocą urządzenia sterującego 10 w wielu odbiornikach dzieląc· je na porcje produktów 4 o zadanej wadze docelowej. Przy tym, za pomocą oprogramowania komputera uwzględniającego pewne nierównomierności wagi pojedynczych produktów 4, po zważeniu każdego dostarczonego produktu 4 określa się jego przydatność do dozowania do wybranego, juz częściowo napełnionego odbiornika, na przykład pojemnika 14, do utworzenia w odbiornikach porcji wyrobu o z góry zadanej wadze docelowej.

Według wynalazku rozdzielanie zważonych produktów 4 dokonuje się na podstawie oceny ich przydatności do danego pojemnika 14. W tym celu, opracowuje się za pomocą komputera zespołu sterującego 10 histogram wagi dla statystycznie znaczących liczb produktów 4 dostarczonych do porcjowania i zważonych, a przydatność produktu 4 do dozowania do danego odbiornika dla zapełnienia go do zadanej wagi docelowej porcji określa się poprzez wyznaczenie prawdopodobieństwa statystycznego.

Według wynalazku, przyjmuje się, że bez względu na warunki początkowe, pierwsza większa liczba pojedynczo ważonych wyrobów będzie wskaźnikiem pewnego rzeczywistego rozkładu wagi, o którym zakłada się, ze będzie utrzymywał się w przyszłości do chwili, kiedy z obserwacji wyraźnie wyniknie, ze nastąpiła pewna zmiana generalnego rozkładu wagi. Na tej podstawie za pomocą urządzenia sterującego 10 według wynalazku śledzi się wagę wielu poprzednich wyrobów w celu wyznaczenia rzeczywistego rozkładu wagi wyrobów napływających. Opierając się na tym, według wynalazku oblicza się statystyczne prawdopodobieństwo, ze nadchodzące wyroby będą pasowały do już częściowo skompletowanych porcji, i dzięki metodycznemu wykorzystaniu wyników tych obliczeń kieruje się

180 303 wyroby do wybranych w ten sposób porcji, co zapewnia skuteczne i z niespodziewanie sprawne zrealizowanie wielu prac polegających na grupowaniu wyrobów nie spełniających warunków rozkładu normalnego.

Mogą oczywiście wystąpić warunki uniemożliwiające przeprowadzenie grupowania w opisany powyżej sposób, na przykład w przypadku kiedy rozkłady wag rzeczywistych wyrobów są tak chaotyczne, ze nie ma możliwości ustalenia żadnej rozsądnej wagi docelowej. W takich wątpliwych przypadkach możliwe jest przeprowadzenie testowego ważenia strumienia wyrobów i uruchomienie programu symulującego grupowanie, umożliwiającego przeanalizowanie jego skuteczności w razie gdyby się go wprowadziło. W takiej sytuacji mogłoby się nawet okazać z kolejnych analiz, ze istnieje możliwość automatycznego grupowania pod warunkiem wybrania innej wagi docelowej lub przeprowadzenia zabiegów, które wpłynęłyby na rozkład wagi w pewnym zakresie wag.

Z drugiej strony stwierdzono, ze zastosowanie wynalazku do grupowania wyrobów spełniających warunki rozkładu normalnego dla różnorodnych rozkładów wydaje się dawać lepsze wyniki niz uzyskiwane znanymi dotychczas sposobami.

Rejestrację wagi produktów 4 dokonuje się za pomocą rejestratora 26, który jest rejestratorem do metodycznego i seryjnego rejestrowania wagi produktów typu pierwszy na wejściu, pierwszy na wyjściu.

Za pomocą takiego rejestratora rejestruje się metodycznie i seryjnie wagi napływających i na bieżąco ważonych produktów tak, ze rejestruje się różne wagi reprezentatywnej liczby kolejnych produktów, na przykład ostatnich 50-500, w taki sposób, że można utworzyć histogram lub podobną reprezentację liczby produktów wpadających w odpowiednie wąskie zakresy wag, np. 5 g o ile chodzi o dopuszczalną nadwagę 10 g i dopuszczalną niedowagę 5 g. Ogólny obraz rozkładu wagi może znacznie odbiegać od jakiejś standardowej krzywej rozkładu, ale w każdej chwili czasu wiadomo, ze ostatnia partia produktów ma rozkład wagi zgodny z tym histogramem. W związku z tym uzasadnione jest wnioskowanie, że waga następnych produktów jest również rozłożona w taki sposób, i ze następne obliczenia można oprzeć na takim założeniu.

Jednakże w razie zmiany z jakiegokolwiek powodu rzeczywistego rozkładu wagi, rozpoczęcia odprowadzania wszystkich produktów o jednej lub kilku specyficznych zakresach wag, albo generalnej zmiany źródła dostaw, surowca na inne, charakterystyczny histogram rozkładu szybko ulegnie zmianie i dostosuje się do zmienionej sytuacji tak, ze nadal będzie odpowiednio reprezentatywny dla napływających produktów, całkowicie niezależnie od statystycznych norm rozkładu. Zatem histogram może wyraźnie odzwierciedlać, na przykład nieobecność wszystkich produktów o pewnej kategorii wagowej, bez względu na to czy produktów tych rzeczywiście nie ma w strumieniu zasilającym czy też wybiera się je kolejno do oddzielnego gromadzenia w odpowiednich pojemnikach.

Krzywa rozkładu normalnego, wykorzystywana w znanych rozwiązaniach, jest modelem prawdopodobieństwa oczekiwanego, sprawdzającym się tylko tak długo dopóki ten rozkład jest rzeczywiście normalny. Według wynalazku zastępuje się go bieżącą analizą prawdopodobieństwa rzeczywistego opartego na wspomnianej rozdzielczości histogramowej obserwowanego rozkładu wagi. Praktyczny aspekt wynalazku silnie zalezy od stosowania nowoczesnych komputerów, które można zaprogramować na przeprowadzanie takiej analizy w bardzo krótkim czasie, ale wynalazek jest zrozumiały jeżeli chodzi o leżące u jego podstaw kryteria działania.

Na podstawie histogramu łatwo można obliczyć prawdopodobieństwo wystąpienia produktów w poszczególnych grupach wagowych, oraz jest odpowiednio łatwo określić które z dwóch produktów powinno się zestawiać ze sobą dla utworzenia podstawowych proporcji przeznaczonych do uzupełniania następnymi produktami, niekoniecznie o wadze średniej, natomiast dominującymi w strumieniu zasilającym, dla skompletowania porcji o odpowiedniej wadze łącznej.

Bardzo istotną cechą charakterystyczną wynalazku jest możliwość wykorzystania bieżących wyników na dwa różne sposoby, a mianowicie do decydowania do którego pojemnika lub pojemników będzie nadawał się nowy produkt, oraz do decydowania czy ten kon8

180 303 kretny produkt lepiej pasuje do danego czy do innego pojemnika, a nie jak w rozwiązaniach konwencjonalnych, gdzie produkty kieruje się do pierwszego dostępnego odbiornika, do którego pasuje albo nadaje się nowy produkt o wadze ze specyficznego przedziału.

Do tego typu działań komputer musi przeprowadzać szczegółową analizę prawdopodobieństwa, czy każdy nowy produkt można dodać do każdego z różnych pojemników z uwzględnieniem prawdopodobieństwa, że nadchodzące produkty uzupełnią porcje do wagi docelowej, określonego z histogramu strumienia zasilającego.

Polega to na przeprowadzeniu szeregu dobrze znanych obliczeń w chwili doprowadzenia każdego nowego produktu ze stanowiska ważącego i szybkiego wyznaczenia najbardziej odpowiedniego pojemnika odbiorczego na ten nowy produkt, wyłącznie na podstawie tych obliczeń prawdopodobieństwa, a nie na żadnych innych oczekiwaniach ogólnych. Komputer, pamiętając aktualną wielkość wagi dopełniającej poszczególnych pojemników, powinien również śledzić histogram produktów napływających, ale jest to mniej pilna sprawa ponieważ zauważalna zmiana wagi, powiedzmy, 10-20 nowych produktów nie zmieni w sposób zasadniczy histogramu, na przykład 200 produktów poprzednich. Oczywiście, zmiany te trzeba zarejestrować, ale dla wydajności komputera bardzo korzystne jest to, że niekoniecznie trzeba je rejestrować natychmiast. Trzeba przyznać, że skutkiem tego mogą być pewne mniej dokładne obliczenia, ale tylko w ciągu krótkiego okresu czasu, do chwili większego lub mniejszego ustabilizowania się nowego histogramu.

Cały proces, polegający na sortowaniu produktów 4 na przenośniku sortującym 12 w celu utworzenia porcji produktów 4 o jednorodnych klasach wag lub partii produktów 4 o różnych wagach w celu utworzenia porcji o z góry określonej wadze docelowej, nawet z określoną liczbą produktów w każdej porcji, prowadzi się za pomocą układu do porcjowania według wynalazku zawierającego odpowiednio dostosowane urządzenie sterujące 10.

Na fig. 1 pokazano układ do porcjowania produktów sposobem według wynalazku, które zawiera transporter podający 2, na którym transportuje się jeden za drugim dozowane produkty 4. Za transporterem podającym 2 jest usytuowany transporter ważący 6 stanowiący podzespół urządzenia ważącego 8 do ważenia pojedynczych produktów 4 połączonego z urządzeniem sterującym 10. Za transporterem ważącym 6 jest umieszczony transporter sortujący 12, na który przenosi się po zważeniu produkty 4. Z jednej strony transportera sortującego 12 jest umieszczony rząd pojemników odbiorczych 14, a z drugiej odpowiedni rząd ramion rozprowadzających 16 z odpowiednimi mechanizmami roboczymi 18 pracującymi w ten sposób, ze odchylają selektywnie ramiona rozprowadzające 16 do ich położenia zgarniającego 16' w celu wyładowania danego produktu 4 do wybranego pojemnika 14. Ramiona rozprowadzające 16 są połączone z urządzeniem sterującym 10, który steruje ich działaniem w taki sposób, że kieruje produkty 4 o odpowiednich wagach do wybranych pojemników 14, śledząc całą zawartość poszczególnych pojemników 14.

Każdy z pojemników 14 ma mechanizm wykonawczy 20 połączony z urządzeniem sterującym 10 i sterowany przez niego w taki sposób, że otwiera drzwiczki w dnie pojemnika 14 dla selektywnego zrzucania gotowych porcji do odpowiednich produktów odbiorczych takich jak biegnący pod spodem transporter odbierający 22.

Produkty 4, nie pasujące do żadnego z pojemników 14, dochodzą do końca transportera sortującego 12, gdzie gromadzi się je w skrzyni zbiorczej 24, albo w dowolnym innym zasobniku odbiorczym, do ewentualnego zawrócenia do początku układu.

Przedstawiony na fig. 1 układ do porcjowania przedstawiono na fig. 2 w postaci schematu blokowego. Podobnie, na fig. 3 przedstawiono schemat układu do porcjowania, z uwidocznionymi bardziej szczegółowo zespołami urządzenia sterującego 10 według wynalazku. Na fig. 3 kropkowana linia 1 dzieli te zespoły na dwa podzespoły, przy czym powyżej niej znajdują się zespoły pracujące w czasie rzeczywistym, poniżej zespoły działające w tle.

Według wynalazku, urządzenie sterujące 10 układu do porcjowania wyrobów zawiera rejestrator 26 do metodycznego i seryjnego rejestrowania wagi produktów typu pierwszy na wejściu, pierwszy na wyjściu, który połączony jest z procesorem 28 dostosowanym do opracowywania histogramowego rozkładu wagi dla statystycznie znaczących liczb produktów 4 dostarczonych do porcjowania i zważonych. Procesor 28 jest połączony z wyznacza

180 303 jącym funkcje prawdopodobieństwa statystycznego zespołem obliczającym 34, którego wyjście jest połączone z zespołem porównującym 36, z którym także jest połączony rejestrator 26. Wyjście zespołu porównującego 36 jest połączone z zespołem oceniającym 38, którego wyjście jest połączone z ramionami rozprowadzającymi 16 produkty 4 do odbiorników, na przykład w postaci pojemników 14.

Procesor 28 jest połączony z zespołem obliczającym 34 poprzez pomocniczy zespół obliczający 30 dostosowany do wyznaczania prawdopodobieństwa rozkładu wyrobu, a z do pomocniczego zespołu obliczającego 34 jest dołączony zespół zadawczy 32 zadanego rozkładu wagi docelowej.

Działanie układu do porcjowania produktów jest następujące.

Kolejne wyniki ważenia przybywających produktów 4 podaje się do rejestratora 26. Do rejestratora 26 podaje się też informacje, w miarę potrzeby, o liczbie produktów 4, na przykład 50-300. Na podstawie tych informacji procesor 28 tworzy obraz histogramowy rozkładu wagi dla danej liczby produktów 4, na przykład jak pokazano na fig. 4.

W pokazanym na fig. 4 przykładzie przyjęto, że rejestrator 26 zapamiętuje 300 wyników pomiarów o pokazanym rozkładzie identyfikowanym liczbą produktów w różnych grupach lub klasach wagowych pomiędzy 105d (gdzie d jest jednostką wagową) i 154d. Poszczególne klasy określa się jako przedziały o rozpiętości 10 jednostek wagowych. W przykładzie zilustrowanym na fig. 4, grupa 11 zawiera 90 produktów 4 o wagach w zakresie od 105d do 114d, grupa 12 zawiera 120 produktów 4 o wagach w zakresie od 115d do 124d, i tak dalej.

Na podstawie tego histogramu oblicza się prawdopodobną wagę następnego nadchodzącego produktu 4, przyjmując ten sam rozkład, a mianowicie dzieląc liczby produktów 4 w poszczególnych grupach przez liczbę wszystkich produktów 4. Według fig. 4 prawdopodobieństwo, że następny produkt lub produkty 4 będą należały do każdej z grup określono jako p i wynosi ono od 5% dla grupy 15 do 40% dla grupy 12.

Na podstawie tych wartości liczbowych wyznacza się prawdopodobieństwo zsumowanej wagi dwóch produktów, mnożąc po prostu odpowiednie prawdopodobieństwa i określając teraz grupy od 22 do 30. Jednakże prawdopodobieństwo, ze suma wag dwóch produktów znajdzie się w określonej grupie wagowej zostanie zwiększone w stopniu wynikającym ze zwiększonego prawdopodobieństwa takiego połączenia. W powyższym przykładzie do grupy 22 mogą należeć tylko dwa produkty z grupy 11 (z prawdopodobieństwem 0, 3 x 0, 3 = 0, 09), natomiast grupa 23 powstaje w wyniku dwóch różnych wydarzeń, a mianowicie z produktu z grupy 11 i produktu z grupy 12, albo na odwrót. Prawdopodobieństwo tych zdarzeń jest takie samo (0,3 x 0,4 = 0,12) tak, że prawdopodobieństwo łączne jest dwa razy większe, to jest 0,24.

Odpowiednio, dla następnych grup jest jeszcze więcej kombinacji, zatem grupa 24 jest tworzona przez produkty 4 z trzech kombinacji 11 i 13, 13 i 11 oraz 12 i 12, co daje prawdopodobieństwo 0,22. Oczywiście w statystyce są dobrze określone modele i wzory umożliwiające szybkie obliczenie możliwości lub prawdopodobieństw takich kombinacji.

Na fig. 5 i 6 pokazano, odpowiednio, prawdopodobieństwo kombinacji dwóch lub trzech produktów, bazując na histogramie z fig. 4.

Obliczenia te me nadają się do bezpośredniego wykorzystania w celu uzyskania odpowiedniej wagi docelowej, ale po wybraniu jakiejś wagi docelowej korzysta się z odpowiednich obliczeń do wyznaczenia odchyłek od wagi docelowej, a zatem określa się funkcję prawdopodobieństwa w razie braku coraz większej liczby produktów w poszczególnych pojemnikach.

Wielkość pożądanej wagi docelowej rejestruje się w zespole zadawczym 32, zazwyczaj z pewnym docelowym rozkładem, na przykład takim jaki pokazano na fig. 7. W przedstawionym przykładzie wykonania wartości zadanych wag są inne niz na fig. 4. Pożądane jest wytwarzanie partii o wadze docelowej 500d, z tolerancją od -lOd do +20d dla ograniczonej liczby partu, zawierającej się w grupach 49-52. W tym przykładzie prawdopodobieństwo uzyskania produktu 4 o danej wadze wyznaczone z histogramu z procesora 28 może być takie, jak pokazano na fig. 8. W tym przykładzie realizacji sposobu przyjmuje się

180 303 warunek, ze pożądane jest wykorzystanie tylko produktów 4 z grup 10-15, to jest produktów 4 o wagach z przedziału 95d-154d. Produkty 4, których wagi nie mieszczą się w tym przedziale można automatycznie odsortowywać do innych celów, albo tez można je przedtem usuwać.

Na podstawie wykresów z fig. 5 i 6 można, jak już wspomniano, wyznaczyć za pomocą zespołu obliczającego 34, prawdopodobieństwo uzyskania produktów 4, które mogą dopełnić wagę do wagi docelowej w przypadku braku jednego produktu. Funkcję tę pokazano na fig. 9. Odpowiednio, na fig. 10 i 11 przedstawiono prawdopodobieństwo uzyskania produktów 4, które mogą dopełnić wagę do wagi docelowej w przypadku braku dwóch i trzech produktów 4.

Pierwszy produkt 4 do każdego pojemnika dobiera się w sposób dowolny, ponieważ w tym przypadku istnieje wiele możliwości jego dopełnienia do odpowiedniej liczby przy zachowaniu zadanej wagi docelowej, na przykład do dziesięciu produktów.

Korzystnie rozpoczyna się od przypadkowego wybrania małej liczby produktów 4, ponieważ zespół sterujący 10 śledzi całkowitą wagę w każdym pojemniku. Jednakże od pewnego poziomu za pomocą zespołu porównawczego 36 zaczyna się porównywać rzeczywistą wagę produktów 4 z każdym pojemniku, przy znanej brakującej wadze produktów 4, z odpowiednią funkcją prawdopodobieństwa wyznaczoną przez zespół obliczający 34 (patrz fig. 8-10). Korzystnie, określa się dla każdego pojemnika w jaki sposób przydzielenie nowego produktu 4 do danego pojemnika wpłynęłoby na prawdopodobieństwo jego późniejszego dopełnienia do wagi docelowej, jeżeli ten dany produkt 4 byłby dostarczony do danego pojemnika. Oceny dokonuje się za pomocą zespołu oceniającego 38 i określa się na podstawie zadanych kryteriów, czy nowy produkt 4 należy przydzielić do pojemnika, przy którym prawdopodobieństwo pomyślnego dopełnienia do zadanej wagi docelowej wzrośnie do wartości maksymalnej dla wszystkich pojemników, albo czy preferowany pojemnik powinien być tym, w którym indywidualne prawdopodobieństwo osiągnie największy przyrost (albo, odpowiednio, najmniejszy spadek). Istnieje możliwość, ze wskutek oceny za pomocą zespołu oceniającego 38 stwierdza się, ze nowy produkt 4 nie pasuje z wystarczającą dokładnością do żadnego z pojemników, w wyniku czego odrzuca się go i zawraca do ponownego obiegu, o ile nie można go wykorzystać w inny sposób.

Za pomocą zespołu porównującego 36 i zespołu oceniającego 38 przetwarza się sygnały w czasie trwania procesu, podczas gdy w procesorze 28, w pomocniczym zespole obliczającym 30 i w zespole obliczającym 34 aktualizuje się dane tylko od czasu do czasu ze względu na konieczność zmiany histogramu podstawowego, na przykład po zważeniu każdych następnych 50 nowych produktów.

Jak z tego widać, wymagane obliczenia wykonuje się na podstawie histogramu rzeczywistego. Dla samej operacji nie ma różnicy czy, na przykład, w ogóle nie ma dużej liczby produktów o pewnej wadze przeciętnej czy też są ale ich udział jest bardzo mały. Układ zawsze będzie pracował na wszystkich pozostałych produktach.

Istnieje wiele możliwości usprawnienia sposobu i układu według wynalazku w zależności od warunków specjalnych, z których wspomina się tu tylko o kilku. Zatem może się zdarzyć, ze dany pojemnik zablokuje się, na przykład w wyniku stałego pomijania go i wybierania innych. Jeżeli jest pożądane, zęby wszystkie pojemniki działały regularnie, istnieje możliwość dodania sztucznego, małego prawdopodobieństwa dodatkowego do dowolnego z pojemników a nawet zwiększania tego dodatkowego prawdopodobieństwa w czasie w celu uruchomienia tego pojemnika, nadal z dużym prawdopodobieństwem dopełnienia go do wagi docelowej.

Oczywiście, urządzenie sterujące 10, na przykład w postaci komputera, jest w stanie z łatwością śledzić przeciętną wagę doprowadzanych porcji, i można go wyregulować w taki sposób, że w razie ujemnej tolerancji wagi docelowej zapewni, ze średnia waga partii nigdy nie spadnie poniżej samej wagi docelowej, co jest wymogiem wielu gałęzi przemysłu. Funkcje prawdopodobieństw indywidualnych można zadać w sposób uniemożliwiający inicjowanie takiego spadku przez wyniki porcjowania.

180 303

Sposób ten nadaje się do równoczesnej realizacji dwóch lub więcej prac z różnymi rozkładami wag docelowych, a nawet ze stopniowaniem priorytetów. Oczywiście, w tym celu komputer powinien mieć odpowiednio większą wydajność.

Ponadto sposób ten można wykorzystać do prac mieszanych takich jak dozowanie różnych części kurczaków do poszczególnych pojemników, zazwyczaj dwóch kawałków piersi, nóżek, udek i skrzydełek, odpowiednio, do wagi docelowej, na przykład 1100 g. Różne typy produktów mają różne funkcje prawdopodobieństwa wagi, ale można je wyznaczyć łącznie w przestrzeni wielowymiarowej. Alternatywą może być szereg kolejnych przestrzeni jednowymiarowych o różniących się pomiędzy sobą sekwencjach dostaw, na przykład sekwencyjne odbieranie przez jeden pojemnik piersi, udek, nóżek, skrzydełek a przez drugi pojemnik sekwencyjne odbieranie udek, nóżek, skrzydełek i piersi, i tak dalej z różnymi kombinacjami sekwencji. Należy dołożyć starań, zęby wybrać dla każdego pojemnika odpowiednie podwójne produkty o przybliżonym równomiernym rozkładzie wymiar/waga, ale efekt ten można z łatwością zaprogramować na komputerze. Tolerancje wagi jednej pary wyrobów można skompensować tolerancjami jednej lub więcej innych par.

Należy wspomnieć, że używany tu termin 'waga docelowa', pomimo, że nominalnie dotyczy konkretnej wagi, można dobrze zdefiniować z tolerancjami wybranymi przez użytkownika lub dobranymi do konkretnego zadania.

Zastosowania wynalazku nie ograniczają się do pojedynczej linii podającej ani do stosowania wag dynamicznych. Do danego układu do porcjowania można podłączyć kilka linii podających, każda z urządzeniem ważącym, którą można wyłączać ze względu na brak odpowiednich produktów, a urządzenie sterujące można odpowiednio przystosować do obsługi produktów podawanych z kilku źródeł tak, zęby koordynowało podawanie tych produktów w zależności od zapotrzebowania na nie w różnych pojemnikach odbiorczych.

180 303

GRUPY WAGOWE

LICZBA ELEMENTÓW

P 0.050 0.150 0.100 0.400 0.300

GRUPY WAGOWE i 30 0.002

I 290 0.015

I 280_0.032

I 27u_Z] 0.070

I 26! ___1 0.160

I 25L /'„..TTZZZ] 0.170 _λ

I 7ΑΓ------------—7 ^220

FIG.5

I 23

I 22

- - i 0.240 0.090 > PRAWDOPODIEŃSTWO DLA SUMY DWÓCH ELEMENTÓW

145 0.000 | 44 0.001 i 43 0.004

I 42 0.011

I 41 □ 0.028

I 40

I 38 [

I 37 [ i 36 £

I 35C

0.057

Z] 0.090

-------1 0.147 ' -I 0.178

0.176

FIG.6

I 34C

I 33 □ 0.027 ] 0.108

0.171

PRAWDOPODIEŃSTWO DLA SUMY TRZECH

ELEMENTÓW

Ag

I l 52 □ 0.050

I 51 CZ3 0.050

I 50 i - -7

I 49 l......J~ÓO

FIG.7

------------------------7 । ₀₈₀₀ > Pr(g) POŻĄDANY ROZKŁAD WAGI DOCELOWEJ

0.400

Pr Ig) p_RAWDOp_ODQ_BI£ŃSTWO WAGI ELEMENTU

180 303 □ 0.020 141 □ 0Ό30 Ι4Π[ . ..

I 39C 1 381 I 37l I 36l

0.102

T0077

........ - □ 0.337

ΞΞ,.Ι 0.212

ΓΟΪ49

FIG.9

134 0.007 —> ^pTM1(9)

FUNKCJA PRAWDOPODOBIEŃSTWA DLA JEDNEGO BRAKUJĄCEGO ELEMENTU

I 32 0.008 31 □ 0.016 130^^

I 29 r' l 28 L 27[

I 26 [

I 25C

I 24 C ] 0.144 □ 0J59 □ 0.157

0340

0.124

Σ3 0.112

0.064 | 22□ 0.021

121 0011

I 20 0.005 ¹ 19 0.000

PTM2^(g)

FIG.10 funkcja prawdopodobieństwa

DLA DWÓCH BRAKUJĄCYCH ELEMENTÓW

ZJ 0.104 1 0.079

0.056 □ 0.038 □ 0.024

0.012 0.006 0.003

0001

0.000

0000 > P_TM3<9>

FIG.11

FUNKCJA PRAWDOPODOBIEŃSTWA DLA TRZECH BRAKUJĄCYCH ELEMENTÓW

180 303

PODAWANIE

SORTOWANIE

ODBIERANIE

NAJLEPSZA MOŻLIWOŚĆ |

Γ-j DLA KAŻDEGO POJEMNIKA 3Q

OCENA WYNIKÓW URUCHOMIENIE POJEMNIKA

WYŁADUNEK

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wagowego porcjowania wyrobów o nierównomiernej wadze, w którym szeregowo doprowadza się produkty do urządzenia ważącego i waży się pojedynczo produkty, a następnie formuje się grupy kilku produktów i rejestruje się w urządzeniu sterującym ich indywidualną wagę oraz położenie, po czym rozmieszcza się kolejno te produkty za pomocą ramion rozprowadzających sterowanych za pomocą urządzenia sterującego w wielu odbiornikach dzieląc je na porcje produktów o zadanej wadze docelowej, przy czym, za pomocą oprogramowania komputera uwzględniającego pewne nierównomiemości wagi pojedynczych produktów, po zważeniu każdego dostarczonego produktu określa się jego przydatność do dozowania do wybranego, już częściowo napełnionego odbiornika, do utworzenia w odbiornikach porcji wyrobu o z góry zadanej wadze docelowej, znamienny tym, ze opracowuje się za pomocą komputera zespołu sterującego (10) histogram wagi dla statystycznie znaczących liczb produktów (4) dostarczonych do porcjowania i zważonych, a przydatność produktu (4) do dozowania do danego odbiornika dla zapełnienia go do zadanej wagi docelowej porcji określa się poprzez wyznaczenie prawdopodobieństwa statystycznego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadzane produkty (4) dzieli się na bieżąco na co najmniej dwie grupy, przy czym do co najmniej jednej grupy kieruje się produkty (4), z których wszystkie mają żądaną wagę i tę co najmniej jedną grupę produktów oddziela się, a do pozostałych grup kieruje się produkty (4) o wadze odbiegającej od zadanej i produkty (4) z tych grup dozuje się do odbiorników.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze równocześnie dozuje się produkty (4) do co najmniej dwóch odbiorników produktów (4) o różniących się pomiędzy sobą rozkładach żądanych wag docelowych.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze opracowywuje się histogram wagi dla każdej z co najmniej dwóch różnych grup produktów (4) i wyznacza się prawdopodobieństwo statystyczne przydatności produktu (4) z każdej grupy do danego odbiornika.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że kieruje się produkty (4) z różnych grup typy w różnych względem siebie sekwencjach do przeznaczonych dla nich odbiorników.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyznacza się prawdopodobieństwo statystyczne poprzez określenie funkcji prawdopodobieństwa umieszczenia w odbiornikach produktów (4) dopełniających do zadanej wagi docelowej na podstawie zarejestrowanego rozkładu wagi rzeczywistej i zadanego rozkładu wagi docelowej, po czym, po zważeniu doprowadzanego nowego wyrobu, na podstawie wagi danego wyrobu i wcześniej wyznaczonej funkcji prawdopodobieństwa, określa się prawdopodobieństwo statystyczne uczestniczenia danego wyrobu w tworzeniu porcji docelowej w każdym z odbiorników, a po ocenie wyników na podstawie zadanych warunków priorytetowych umieszcza się produkt (4) do wybranego odbiornika.
7. Układ do wagowego porcjowania wyrobów o nierównomiernej wadze, zawierający zespół przenoszący produkty, urządzenie ważące poszczególne produkty i elementy rozprowadzające produkty, które są połączone z urządzeniem sterującym zawierającym rejestrator wagi i wzajemnego położenia produktów oraz komputer do sterowania selektywnym rozprowadzaniem produktów oraz zawierający co najmniej jeden odbiornik porcjowanych produktów, znamienny tym, ze urządzenie sterujące (10) zawiera, połączony z rejestratorem (26), procesor (28) dostosowany do wyznaczania histogramu wagi dla statystycznie znaczących liczb produktów (4) dostarczonych do porcjowania i zważonych, przy czym procesor (28) jest połączony z wyznaczającym funkcje prawdopodobieństwa statystycznego zespołem obliczającym (34), którego wyjście jest połączone z zespołem porównującym (36), z którym także jest połączony rejestrator (26), a wyjście zespołu porównującego (36)

180 303 jest połączone z zespołem oceniającym (38), którego wyjście jest połączone z ramionami rozprowadzającymi (16) produkty (4) do odbiorników.
8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, ze rejestrator (26) jest rejestratorem do metodycznego i seryjnego rejestrowania wagi produktów typu pierwszy na wejściu, pierwszy na wyjściu, dostosowanym do rejestrowania wagi od 50 do 500 produktów (4) przy jej rozkładzie co 5 g.
9. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, ze procesor (28) jest połączony z zespołem obliczającym (34) poprzez pomocniczy zespół obliczający (30) dostosowany do wyznaczania prawdopodobieństwa rozkładu wyrobu, a z do pomocniczego zespołu obliczającego (34) jest dołączony zespół zadawczy (32) zadanego rozkładu wagi docelowej.

* * *