昆山市拓恒機電有限公司
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1 概述
用作重量檢驗的檢重秤需要設定稱重產品的目標重量值 (Target Weight) 、限位值 (Limit) , 從而得到重量分區 (Weight Zone) , 以便按產品的稱重值進行合格品、非合格品的分選。
一般用作重量檢驗的檢重秤是按三重量分區或五重量分區進行設定, 顧名思義, 三重量分區和五重量分區分別有三個重量分區和五個重量分區。
三重量分區的檢重秤投運前需設定目標重量值、上限值TO1和下限值TU1, 2個限位值將檢重秤得到的所有稱重數據值歸類成三個重量分區:欠重區、合格區、超重區。低于下限值的欠重區和高于上限值的超重區產品均為不合格產品, 通過檢重秤后都將被剔除, 而在上限值和下限值之間的合格區產品為合格產品。目標重量值及限位值設定需要遵守的規則是:
0<TUI<目標重量<TO1<檢重秤最大量程如如圖圖11所所示示。。
圖1 三重量分區的檢重秤 下載原圖
五重量分區的檢重秤投運前需設定目標重量值、上上限值TO2、上限值TO1、下限值TU1和下下限值TU2, 4個限位值將檢重秤得到的所有稱重數據值歸類成5個重量分區:欠重區、合格區-欠重區、合格區、合格區-超重區、超重區。低于下下限值的欠重區和高于上上限值的超重區產品均為不合格產品, 通過檢重秤后都將被剔除;中心區為合格區;與合格區相鄰的上下2個區分別是合格-超重區、合格-欠重區, 這2個區域的產品也算合格, 但較為勉強, 屬報警區, 要提醒操作者注意如果合格-欠重區產品的數量比例超標, 也將作為不合格產品被剔除。目標重量值及限位值設定需要遵守的規則是:
0<TU2<TUI<目標重量<TO1<TO2<檢重秤最大量程
如圖2所示。
圖2 五重量分區的檢重秤 下載原圖
一些檢重秤在進行參數設置時, 需在“設備類型”一欄下選擇以下選項:
三重量分區檢重秤-美國法規
五重量分區檢重秤-美國法規
五重量分區檢重秤-歐盟 (EEC) 法規
用戶選定后, 即可按要求進行限位值的設定。
由于有關檢重秤限位值設定方法的資料極少, 本文將在簡單介紹目標重量值的設定之后, 探討檢重秤限位值的設定方法。
2 目標重量值的設定
產品包裝上標注的重量是產品消費者用錢支付的數量, 通常被稱為“標簽重量”, 在正常情況下, 除去皮重之外, 目標重量值必須設置等于或略高于標簽重量, 確保同一批產品的平均重量不低于標簽重量, 以達到相關法規對產品包裝的要求。一批產品的平均重量超過標簽重量部分的數量稱為“溢裝, Giveway”, “溢裝”是生產廠商多支付給用戶的那一部分產品, 目標重量值超過標簽重量值的多少決定了產品的“溢裝”數量, 因此應慎重設定。如經過測試, 加料裝置產品包裝的重量數據接近理想的正態分布, 加料裝置加料量變化不大, 推薦可按標簽重量 (加產品皮重值) 再加2倍檢重秤的標準偏差來確定目標重量值。在實際應用過程中如覺得目標重量值欠妥, 還可根據現場情況在小范圍內調整。
如果加料裝置加料量的控制準確度高, 加料量變化小, 那么檢重秤的標準偏差值也小, 目標重量值設定高于標簽重量加產品皮重值的差值也越小。
3 限位值
這里以五重量分區檢重秤為例進行限位值的設定, 通常限位值的設定與允許短缺量密切相關, 所以要先從允許短缺量說起。
3.1 允許短缺量
根據JJF 1070-2005《定量包裝商品凈含量計量檢驗規則》, 定量包裝商品凈含量在批量檢驗時, 雖然要求批量的平均實際含量應當等于或大于其標注凈含量, 但也允許少量產品出現短缺量, 這稱之為允許短缺量 (如表1所示) [1]。
表1 允許短缺量 下載原表
世界各國對允許短缺量的規定大致相同, 如歐盟的TNE (Tolerable Negative Error) 允許短缺量規定、加拿大政府的LOE (Limits of Error) 允許誤差值規定、中國的允許短缺量T、美國的MAV (Maximum Allowable Variation) 最大允許偏差規定等等, 但在某些方面還是有差別的, 比如歐盟、加拿大的規定中為五重量分區, 在TU1限位值與TU2限位值之間屬欠重產品如果不超過總量的2.5%, 則仍可作為合格品, 而美國沒有這項規定, 只要產品重量不大于TU1限位值, 均屬不合格品。正因為如此, 當按歐盟、加拿大的規定進行商品檢重時, 應按五重量分區進行設置, 而按美國規定執行時, 則可由用戶選擇三重量分區或五重量分區。
檢重秤的準確度越高, 包裝產品稱重值的分散度越小, 限位值可越靠近目標重量值。
表1中的允許短缺量T對檢重秤的準確度提出了要求, 如果我們用標準偏差σ來代替準確度 (準確度=3σ) [2], 那么按美國法規的要求:
按歐盟法規的要求:
舉例如下:
標簽重量:Qn=71g, 查表11-1允許短缺量T=4.5g, 則按美國法規的要求的標準偏差:
按歐盟法規的要求的標準偏差:
3.2 TU1限位值
TU1限位值是在合格區和合格-欠重區兩個重量分區之間的分界線。重量高于TU1限位值的產品一般為合格品, 但是產品批次的重量平均值必須大于或等于標簽重量。TU1限位值的設定有好幾種方法, 這將在下一節介紹。
3.3 TU2限位值
TU2限位值也是合格-欠重區和不合格區兩個重量分區之間的分界線, 通常按TU2限位值與標簽重量的差值是TU1限位值與標簽重量差值的2倍考慮。重量低于TU2限位值的產品不能接受, 重量高于TU2限位值的產品, 按歐盟、加拿大的規定, 這部分產品的數量如果不超過總量的2.5%, 則仍可作為合格品。
3.4 TO1、TO2限位值
通常情況下, 按TU1、TU2與目標重量值對稱的方式確定TO1、TO2限位值, 也有不設定該值, 超重產品不剔除, 也作為合格產品送到后續工序。
4 限位值設定的方法
無論是三重量分區的限位值還是五重量分區的限位值, 限位值設定主要是設定TU1限位值, 目前大體上有三種設定方法:按允許短缺量設定、按允差值設定、按現場運行情況設定。
4.1 按允許短缺量設定
按照被稱重產品可接受的允許短缺量設定限位值, 這種做法符合各國標準、法規、規則的要求。
這種設定方法是在“標簽重量Qn”的基礎上進行設定, 如TU1限位值按以下公式計算[3]:
TU1=Qn (標簽重量) -TNE (允許短缺量)
而其余限位值按以下公式計算:
EEC歐洲經濟委員會規定:
整批產品的平均重量高于或等于Qn
整批產品中沒有一件產品的重量低于Qn-2TNE
重量在Qn-TNE到Qn-2TNE之間的產品數最多不能高于整批產品總數的2.5%。
以下是一個設定例:
對某粉狀物的包裝產品, 檢重秤與金屬探測器組合使用, 程序設定的目標重量值為“標簽重量”值200g, 包裝皮重0g。
在如圖3所示的運行畫面中, 可以觀察到以下設定數據和與實際操作有關的數據。設定數據有:目標重量值為200g, TU2、TU1、TO1、TO2 (這里上下限標注的代號與本文標注相反) 分別為218g、209g、191g、182g。可見TU1、TO1都是按目標重量值加或減允許短缺量設定, 而TU2、TO2都是按目標重量值加或減2倍允許短缺量設定, 還設定有一批包裝產品的數量為820。與實際操作有關的數據有:當前最新檢測到的產品重量為200.4g, 當前已檢測到的批量包裝產品平均重量為201.1g, 當前產品通過量為178件/min。在畫面中間則是產品檢重值的趨勢圖[4]。
但是這種設定辦法還是存在一定的缺陷:由于在限位值附近存在一個“不確定區”, 比如這臺檢重秤的準確度在±3σ時為±1g, 那么實際重量為191g本該剔除的產品, 因稱重結果在190.0g~192.0g之間, 將有約一半的可能性留在合格產品中。為此, 可對限位值作出如下修正:將TU1限位值再加上3σ (或2σ) 的準確度值。這樣本例的TU1限位值191+1g (±3σ準確度) =192g, 相應的TU2、TO1、TO2也分別調整為183g、208g、217g。
圖3 檢重秤運行畫面 下載原圖
這種設定方法是目前應用較多, 還可以在一些檢重秤的稱重顯示器上進行自動設定, 因為“目標重量”值用戶已經設定, 而TNE (允許短缺量) 可根據設定的“目標重量”值查找到, 所以檢重秤的稱重顯示器將會自動計算并顯示限位值, 這種計算還會考慮檢重秤的準確度。
4.2 按允差值設定
如果用戶提出的要求是允差值 (合格產品重量變化范圍) , 那么也可以按允差值來設定限位值。
如某產品及其使用的檢重秤條件為:
允差值為:4.54g±0.16g
也可以表示為產品的合格重量變化范圍為:
4.38g<合格品<4.70g
如果檢重秤的準確度為:±0.05g, 這就意味著測量時存在一個“灰色帶” (或稱模糊帶) , 以顯示值為4.38g為例, 產品的真實重量位于4.33g~4.43g之間, 那么這一個產品就有可能存在重量不合格的風險。為了實實在在保證產品重量合格, 就必須將產品的合格重量變化范圍調整為:4.43g<合格品<4.65g。
目標重量及限位值可分別設置為:目標重量:4.54g, TU1:4.43g, TO1:4.65g。
從上述按允差值設定過程可看出, 允差值范圍不應圍過窄, 至少應該大于2倍檢重秤的準確度, 否則扣除檢重秤的準確度后, 產品的合格重量范圍太小, 限位值的設定就無法進行。或者可以這么說, 當用戶提出的允差值范圍過窄時, 所選用的檢重秤準確度應該高。
一般情況檢重秤的準確度至少應該是小于允差值范圍的1/4, 合理的檢重秤準確度是小于允差值范圍的1/8。
4.3 按現場運行情況設定
可先按上述設定辦法先設定限位值, 然后根據現場實際情況進行調整。如重新設定目標重量值、限位值。以下舉幾個例子:
例1[5]:某粉狀物的包裝袋標簽凈重值為454g, 包裝皮重10g, 標簽重量 (毛重) 值為464g。經過測試, 加料裝置加料454g的變化值為13g, 產品包裝的重量數據接近理想的正態分布, 其平均重量值為477g, 標準偏差為4g。由于平均重量值遠超過包裝袋的“標簽重量” (毛重) 值, 超裝量偏大, 故按“標簽重量” (毛重) 值加2倍標準偏差8g來確定目標重量值, 即為464+8=472g, 包裝產品重量等于大于464g比例為97.73%, 即2σ范圍內的概率95.45%再加上余下比例的一半 (超重、欠重各占一半) 的2.28%, 此時欠重部分為2.27%。
確定了目標重量值, 則馬上可得到限位值:下限限位值TU1為464g。但考慮產品包裝的平均重量值為472g, 所以少部分產品包裝欠重只要不超過規定的量值仍然是允許的。包裝袋標簽凈重值為454g, 查規定300g~500g的產品可允許短缺量為3%, 即11.62g, 所以可將下限限位值設定為462g, 此時剔除率為0.62%。上限限位值TO1可按下限限位值與目標重量值的對稱關系定為482g, 也可根據剔除數量的百分比要求設定, 當超重產品無須剔除時, 也可不設定上限限位值。
例2[6]:某產品目標重量值為1 203g, 限位值設定為:TU1:1 191g, TU2:1 173g, TO1:1215g, TO2:1 233g。查表11-1可知允許短缺量是產品凈重的1.5%, 這大致是1 200×0.15=18g, 現在目標重量值與TU1相差12g, 遠小于允許短缺量;而且目標重量值與TU2相差30g, 差值不是TU1差值兩倍的關系;該檢重秤的標準偏差值σ為4.452g, 3σ約為13.4g, 也大于12g。由此可見, 限位值是按現場運行情況設定的。從圖中數據可見, 剔除的產品數13占該批產品總數212的6%, 偏大了一點, 而產品重量的平均值為1 204.16g, 則較為理想 (如圖4所示) 。
圖4 檢重秤運行畫面 下載原圖
5 結束語
用作重量檢驗的檢重秤在投運前要對設定值進行設定, 這關系到檢重秤的正常運行, 也關系到減少溢裝量、提高企業的經濟效益, 因此應該受到檢重秤運行維護人員的重視。本文探討的幾種檢重秤設定值的設定方式, 可供大家參考。
