1 概述
用作重量檢驗的檢重秤需要設(shè)定稱重產(chǎn)品的目標重量值 (Target Weight) 、限位值 (Limit) , 從而得到重量分區(qū) (Weight Zone) , 以便按產(chǎn)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(qū)或五重量分區(qū)進行設(shè)定, 顧名思義, 三重量分區(qū)和五重量分區(qū)分別有三個重量分區(qū)和五個重量分區(qū)。
三重量分區(qū)的檢重秤投運前需設(shè)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(shù)據(jù)值歸類成三個重量分區(qū):欠重區(qū)、合格區(qū)、超重區(qū)。低于下限值的欠重區(qū)和高于上限值的超重區(qū)產(chǎn)品均為不合格產(chǎn)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(qū)產(chǎn)品為合格產(chǎn)品。目標重量值及限位值設(shè)定需要遵守的規(guī)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(qū)的檢重秤 下載原圖
五重量分區(qū)的檢重秤投運前需設(shè)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(shù)據(jù)值歸類成5個重量分區(qū):欠重區(qū)、合格區(qū)-欠重區(qū)、合格區(qū)、合格區(qū)-超重區(qū)、超重區(qū)。低于下下限值的欠重區(qū)和高于上上限值的超重區(qū)產(chǎn)品均為不合格產(chǎn)品, 通過檢重秤后都將被剔除;中心區(qū)為合格區(qū);與合格區(qū)相鄰的上下2個區(qū)分別是合格-超重區(qū)、合格-欠重區(qū), 這2個區(qū)域的產(chǎn)品也算合格, 但較為勉強, 屬報警區(qū), 要提醒操作者注意如果合格-欠重區(qū)產(chǎn)品的數(shù)量比例超標, 也將作為不合格產(chǎn)品被剔除。目標重量值及限位值設(shè)定需要遵守的規(guī)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(qū)的檢重秤 下載原圖
一些檢重秤在進行參數(shù)設(shè)置時, 需在“設(shè)備類型”一欄下選擇以下選項:
三重量分區(qū)檢重秤-美國法規(guī)
五重量分區(qū)檢重秤-美國法規(guī)
五重量分區(qū)檢重秤-歐盟 (EEC) 法規(guī)
用戶選定后, 即可按要求進行限位值的設(shè)定。
由于有關(guān)檢重秤限位值設(shè)定方法的資料極少, 本文將在簡單介紹目標重量值的設(shè)定之后, 探討檢重秤限位值的設(shè)定方法。
2 目標重量值的設(shè)定
產(chǎn)品包裝上標注的重量是產(chǎn)品消費者用錢支付的數(shù)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(shè)置等于或略高于標簽重量, 確保同一批產(chǎn)品的平均重量不低于標簽重量, 以達到相關(guān)法規(guī)對產(chǎn)品包裝的要求。一批產(chǎn)品的平均重量超過標簽重量部分的數(shù)量稱為“溢裝, Giveway”, “溢裝”是生產(chǎn)廠商多支付給用戶的那一部分產(chǎn)品, 目標重量值超過標簽重量值的多少決定了產(chǎn)品的“溢裝”數(shù)量, 因此應(yīng)慎重設(shè)定。如經(jīng)過測試, 加料裝置產(chǎn)品包裝的重量數(shù)據(jù)接近理想的正態(tài)分布, 加料裝置加料量變化不大, 推薦可按標簽重量 (加產(chǎn)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(yīng)用過程中如覺得目標重量值欠妥, 還可根據(jù)現(xiàn)場情況在小范圍內(nèi)調(diào)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(shè)定高于標簽重量加產(chǎn)品皮重值的差值也越小。
3 限位值
這里以五重量分區(qū)檢重秤為例進行限位值的設(shè)定, 通常限位值的設(shè)定與允許短缺量密切相關(guān), 所以要先從允許短缺量說起。
3.1 允許短缺量
根據(jù)JJF 1070-2005《定量包裝商品凈含量計量檢驗規(guī)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(yīng)當?shù)扔诨虼笥谄錁俗艉? 但也允許少量產(chǎn)品出現(xiàn)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(guī)定大致相同, 如歐盟的TNE (Tolerable Negative Error) 允許短缺量規(guī)定、加拿大政府的LOE (Limits of Error) 允許誤差值規(guī)定、中國的允許短缺量T、美國的MAV (Maximum Allowable Variation) 最大允許偏差規(guī)定等等, 但在某些方面還是有差別的, 比如歐盟、加拿大的規(guī)定中為五重量分區(qū), 在TU1限位值與TU2限位值之間屬欠重產(chǎn)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(guī)定, 只要產(chǎn)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(guī)定進行商品檢重時, 應(yīng)按五重量分區(qū)進行設(shè)置, 而按美國規(guī)定執(zhí)行時, 則可由用戶選擇三重量分區(qū)或五重量分區(qū)。
檢重秤的準確度越高, 包裝產(chǎn)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(guī)的要求:
按歐盟法規(guī)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(guī)的要求的標準偏差:
按歐盟法規(guī)的要求的標準偏差:
3.2 TU1限位值
TU1限位值是在合格區(qū)和合格-欠重區(qū)兩個重量分區(qū)之間的分界線。重量高于TU1限位值的產(chǎn)品一般為合格品, 但是產(chǎn)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(shè)定有好幾種方法, 這將在下一節(jié)介紹。
3.3 TU2限位值
TU2限位值也是合格-欠重區(qū)和不合格區(qū)兩個重量分區(qū)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(chǎn)品不能接受, 重量高于TU2限位值的產(chǎn)品, 按歐盟、加拿大的規(guī)定, 這部分產(chǎn)品的數(shù)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(shè)定該值, 超重產(chǎn)品不剔除, 也作為合格產(chǎn)品送到后續(xù)工序。
4 限位值設(shè)定的方法
無論是三重量分區(qū)的限位值還是五重量分區(qū)的限位值, 限位值設(shè)定主要是設(shè)定TU1限位值, 目前大體上有三種設(shè)定方法:按允許短缺量設(shè)定、按允差值設(shè)定、按現(xiàn)場運行情況設(shè)定。
4.1 按允許短缺量設(shè)定
按照被稱重產(chǎn)品可接受的允許短缺量設(shè)定限位值, 這種做法符合各國標準、法規(guī)、規(guī)則的要求。
這種設(shè)定方法是在“標簽重量Qn”的基礎(chǔ)上進行設(shè)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(jīng)濟委員會規(guī)定:
整批產(chǎn)品的平均重量高于或等于Qn
整批產(chǎn)品中沒有一件產(chǎn)品的重量低于Qn-2TNE
重量在Qn-TNE到Qn-2TNE之間的產(chǎn)品數(shù)最多不能高于整批產(chǎn)品總數(shù)的2.5%。
以下是一個設(shè)定例:
對某粉狀物的包裝產(chǎn)品, 檢重秤與金屬探測器組合使用, 程序設(shè)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(shè)定數(shù)據(jù)和與實際操作有關(guān)的數(shù)據(jù)。設(shè)定數(shù)據(jù)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?？梢奣U1、TO1都是按目標重量值加或減允許短缺量設(shè)定, 而TU2、TO2都是按目標重量值加或減2倍允許短缺量設(shè)定, 還設(shè)定有一批包裝產(chǎn)品的數(shù)量為820。與實際操作有關(guān)的數(shù)據(jù)有:當前最新檢測到的產(chǎn)品重量為200.4g, 當前已檢測到的批量包裝產(chǎn)品平均重量為201.1g, 當前產(chǎn)品通過量為178件/min。在畫面中間則是產(chǎn)品檢重值的趨勢圖[4]。
但是這種設(shè)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(qū)”, 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(chǎn)品, 因稱重結(jié)果在190.0g~192.0g之間, 將有約一半的可能性留在合格產(chǎn)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(yīng)的TU2、TO1、TO2也分別調(diào)整為183g、208g、217g。
圖3 檢重秤運行畫面 下載原圖
這種設(shè)定方法是目前應(yīng)用較多, 還可以在一些檢重秤的稱重顯示器上進行自動設(shè)定, 因為“目標重量”值用戶已經(jīng)設(shè)定, 而TNE (允許短缺量) 可根據(jù)設(shè)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(shè)定
如果用戶提出的要求是允差值 (合格產(chǎn)品重量變化范圍) , 那么也可以按允差值來設(shè)定限位值。
如某產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的真實重量位于4.33g~4.43g之間, 那么這一個產(chǎn)品就有可能存在重量不合格的風險。為了實實在在保證產(chǎn)品重量合格, 就必須將產(chǎn)品的合格重量變化范圍調(diào)整為:4.43g<合格品<4.65g。
目標重量及限位值可分別設(shè)置為:目標重量:4.54g, TU1:4.43g, TO1:4.65g。
從上述按允差值設(shè)定過程可看出, 允差值范圍不應(yīng)圍過窄, 至少應(yīng)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(chǎn)品的合格重量范圍太小, 限位值的設(shè)定就無法進行?；蛘呖梢赃@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(yīng)該高。
一般情況檢重秤的準確度至少應(yīng)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(xiàn)場運行情況設(shè)定
可先按上述設(shè)定辦法先設(shè)定限位值, 然后根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。如重新設(shè)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(jīng)過測試, 加料裝置加料454g的變化值為13g, 產(chǎn)品包裝的重量數(shù)據(jù)接近理想的正態(tài)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(chǎn)品重量等于大于464g比例為97.73%, 即2σ范圍內(nèi)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(chǎn)品包裝的平均重量值為472g, 所以少部分產(chǎn)品包裝欠重只要不超過規(guī)定的量值仍然是允許的。包裝袋標簽凈重值為454g, 查規(guī)定300g~500g的產(chǎn)品可允許短缺量為3%, 即11.62g, 所以可將下限限位值設(shè)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(guān)系定為482g, 也可根據(jù)剔除數(shù)量的百分比要求設(shè)定, 當超重產(chǎn)品無須剔除時, 也可不設(shè)定上限限位值。
例2[6]:某產(chǎn)品目標重量值為1 203g, 限位值設(shè)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(chǎn)品凈重的1.5%, 這大致是1 200×0.15=18g, 現(xiàn)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(guān)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(xiàn)場運行情況設(shè)定的。從圖中數(shù)據(jù)可見, 剔除的產(chǎn)品數(shù)13占該批產(chǎn)品總數(shù)212的6%, 偏大了一點, 而產(chǎn)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(jié)束語
用作重量檢驗的檢重秤在投運前要對設(shè)定值進行設(shè)定, 這關(guān)系到檢重秤的正常運行, 也關(guān)系到減少溢裝量、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益, 因此應(yīng)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(shè)定值的設(shè)定方式, 可供大家參考。
