DE2027084B2 - Verfahren zur Ermittlung der Fuhrungsgroße zur Regelung einer meß baren Eigenschaft und Regelsystem zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Ermittlung der Fuhrungsgroße zur Regelung einer meß baren Eigenschaft und Regelsystem zur Durchfuhrung des VerfahrensInfo
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Description
2. Regelsystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer ein Meßsignal er- 25 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
zeugenden Meßeinrichtung für die Istwerte der Ermittlung der Führungsgröße zur Regleung einer
Eigenschaft und einem die Eigenschaft im Sinne meßbaren Eigenschaft der von einer Einrichtung hereiner
Angleichung des Mittelwerts der Istwerte gestellten oder bearbeiteten Erzeugnisse, wobd die
an einen Führungswert regelnden Regler, gekenn- statistisch verteilten Istwerte der Eigenschaft vorwiezeichnet
durch eine Rechenvorrichtung (28, 71 30 gend auf der einen Seite eines Grenzwerts möglichst
bis 74; 131, 132, 134, 145), die in Abhängigkeit nahe an diesem liegen sollen und wobei auf Grund
von dem Mcßsignal der Meßeinrichtung (22 bis der gemessenen Istwerte eine der Breite der statisti-26)
eine der Breite der statistischen Verteilung sehen Verteilung der Istwerte proportionale Größe
der Istwerte proportionales Signal erzeugt, und wie beispielsweise die Varianz der statistischen Verdurch
einen der Rechenvorrichtung nachgeschal- 35 teilung gebildet und die Lage der Führungsgröße geteten
Funktionsgenerator (75, 84 bis 86; 84, 85, genüber dem Grenzwert in Abhängigkeit von dieser
87 bis 89, 91,101 bis 109, 111; 78, 79, 81 bis 85, Größe derart verändert wird, daß bei einer Zunahme
122 bis 127; 92, 136 bis 141; 86, 221 bis 226), der der Breite der statistischen Verteilung entspreder
in Abhängigkeit von diesem Signal ein Füh- chenden Größe der Abstand der Führungsgröße von
rungswertsignal erzeugt (F i g. 1, 4, 5, 6, 8). 40 dem Grenzwert zunimmt.
3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch ge- Keine Herstellungs- oder Bearbeitungseinrichtung
kennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung (131, kann Erzeugnisse mit ständig gleichbleibenden Eigen-132,
134, 135) einen Varianzrechner (131) um- schäften hervorbringen, selbst wenn eine Regelung
faßt, der ein der Varianz der statistischen Vertei- mit größter Genauigkeit erfolgt. Die Istwerte der
lung proportionales Signal erzeugt (F i g. 6, 8). 45 Eigenschaft verteilen sich vielmehr immer über einen
4. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch ge- gewissen Wertebereich. Die Breite dieser Verteilung
kennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (131, hängt einerseits von der Regelgenauigkeit des ver-132,
134, 135) eine dem Varianzrechner (131) wendeten Regelsystems und zum anderen von Störnachgeschaltete
Rechenschaltung (132) umfaßt, großen ab. Die Breite der statistischen Verteilung der
die durch Quadratwurzelbildung ein der Standard- 50 Istwerte kann mathematisch beispielsweise durch die
abweichung der statistischen Verteilung propor- Varianz der statistischen Verteilung oder durch die
tionales Signal erzeugt (F i g. 6, 8). statistische Standardabweichung beschrieben werden.
5. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch ge- Die Standardabweichung und ihr Quadrat, die Vakennzeichnet,
daß die Rechenvorrichtung (28, 71 rianz V, der statistischen Verteilung des kontinuierbis
74; 43, 121) ein Signal erzeugt, das dem Ver- 55 Hch gemessenen, variablen Istwerts eines hergestellhältnis
derjenigen Anzahl der Istwerte, die in ten oder bearbeiteten Erzeugnisses sind definiert al«
einem Meßzeitintervall den Grenzwert überschreiten, zur Gesamtzahl der in diesem Meßzeit- 1 T.
Intervall gemessenen Istwerte proportional ist a2 = V = ~ I \ fit) — f It)] dt (D
(Fig. 1,4,5). 60 T J lM>
M;1 '
6. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch ge- °
kennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Meßzeit- worin
kennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Meßzeit- worin
Intervalle jeweils derart bemessen sind, daß in T ein betrachtetes Belriebszeitintervall,
ihnen die gleiche Gesamtanzahl von Tstwertcn ge- ,,s , . ., T .... , , T , „ „
messen wird (F i g. 1, 4). 65 f W der vanable Istwert wahrend des Intervalls Γ,
7. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch ge- TU) der Mittelwert von f(t) während des Interkennzeichnet,
daß das Mcßzeitintervall fest vor- va"s ^ u"d
gegeben ist (F i g. 5). t die Zeit bedeutet.
Bei Einrichtungen, bei denen einzelne Erzeugnisse oder bearbeiteten Erzeugnisse als Maß für die Breite
hervorgebracht werden, kann die Gleichung (1) ver- der statistischen Verteilung der Istwerte deren Va-
einfacht ausgedrückt werden als rianz zu berechnen und sodann von Hand die Lage
., N der Führungsgröße gegenüber dem Grenzwert in Ab-
a2= V=—^(Xt-X)2 p) 5 hängigkeit von der gemessenen statistischen Vertei-
NiZi lung zu verändern (USA.-Patentschrift 3147 370).
wobei Die Bedienungsperson wird hierbei die Führungs-
N die Azahl der von der Einrichtung hergestell- Sföße bezüglich des Grenzwerts derart einstellen, daß
ten oder bearbeiteten Erzeugnisse ist die statistisch verteilten Istwerte der Eigenschaft
i nacheinander die ganzen Zahlen zwischen 1 l0 möglichst nahe ^ dem Grenzwert liegen, ohne die-
und N durchlauft, sen im allgemeinen zu überschreiten. Für die Wahl
X1 den Istwert einer meßbaren Eigenschaft des der Lage der Führungsgröße gegenüber dem Grenz-
f-ten Erzeugnisses der Einrichtung bezeichnet wert steht hierbei der Bedienungsperson jedoch Ie-
und diglich ihre Erfahrung zur Verfügung. Daher wird
Z der Mittelwert der Istwerte der N Erzeugnisse 1S die Wahl der Lage in vielen Fallen ™cht °Ptinial er'
ist, folgen. Liegt beispielsweise die Führungsgroße zu
weit von dem Grenzwert entfernt, so überschreiten
Bei Einrichtungen, bei denen die Istwerte nach zwar praktisch keine Istwerte den Grenzwert, jedoch
einer bekannten Verteilungsfunktion verteilt auftre- ist für den Herstellungs- oder Bearbeitungsvorgang
ten, beispielsweise nach der glockenförmig verlaufen- 20 ein erhöhter Aufwand an Material oder Energie erden
Gaußschen Verteilungsfunktion, kann ein ande- forderlich. Liegt dagegen die Führungsgröße zu nahe
res Maß für die Breite der statistischen Verteilung an dem Grenzwert, so wächst der Aufwand für die
benutzt werden, indem der gegebenenfalls als Pro- Aussortierung derjenigen Ausschußerzeugnisse, dezentsatz
ausgedrückte Anteil der Anzahl von Istwer- ren Eigenschaft den Grenzwert überschreitet, gegebeten
auf einer Seite eines bestimmten Grenzwerts an 25 nenfalls für die Wiederaufbereitung dieser Erzeugder
Gesamtanzahl bestimmt wird, wobei der Grenz- nisse und möglicherweise die Gefahr von weiterem
wert genügend weit von dem Mittelwert der Istwerte Aufwand dadurch, daß die fehlerhaften Erzeugnisse
entfernt ist. Der Mittelwert selbst kann im allgemei- verwendet werden.
nen nicht als Grenzwert verwendet werden, weil der Es ist weiter ein Verfahren zur Ermittlung der
Anteil der Istwerte auf einer Seite des Mittelwerts an 30 Führungsgröße zur Regelung einer meßbaren Eigender
Gesamtzahl der Istwerte immer gleich V2 ist, so- schaft der von einer Einrichtung hergestellten oder
fern die Verteilungsfunktion nicht asymmetrisch ver- bearbeiteten Erzeugnisse bekannt USA-Patentschrift
läuft. Als Grenzwert kann beispielsweise derjenige 2 987 638). Hierbei wird unter der Voraussetzung
Wert dienen, bei dessen Unterschreiten ein Istwert einer gleichbleibenden Breite der statistischen Verteider
Eigenschaft eines Erzeugnisses als unzulässig be- 35 lung der Istwerte als Maß für die Lage der Führungstrachtet
wird, das Erzeugnis also als Ausschuß gilt. größe gegenüber jeweils einem von zwei vorgegebe-Es
kann dann der Ausschußanteil FD oder der nen Grenzwerten der Anteil der den Grenzwert über-0,01fache
Ausschuß-Prozentsatz der Istwerte einer schreitenden Istwerte bestimmt, und die Lage der
Einrichtung, die N einzelne Erzeugnisse hervor- Führungsgröße gegenüber dem Grenzwert wird in
bringt, ausgedrückt werden als 40 Abhängigkeit von dem gemessenen Anteil der den
Grenzwert überschreitenden Istwerte derart verän-
•^ fiy — χ ) dert, daß über längere Zeiträume der Mittelwert der
^L, * Istwerte eine vorbestimmte feste Lage in der Mitte
FD = — = 100· Ausschuß-Prozentsatz, zwischen den beiden Grenzwerten einhält. Bei die-
N 45 sem Verfahren ist es nicht möglich, bei einer Zu-
(3) nähme der Breite der statistischen Verteilung der Ist-
w°bei werte zu verhindern, daß sich dann eine große An-
X1 den Istwert des /-ten Erzeugnisses der Ein- zah] von die Grenzwerte überschreitenden Istwerten
richtung und ergibt.
XL einen unteren Grenzwert, unterhalb dessen 5° Es wurde auch bereits ein Verfahren der eingangs
Istwerte Z, zu Ausschuß führen, bezeichnet, genannten Art vorgeschlagen (deutsche Offenle-
; nacheinander die ganzen Zahlen zwischen 1 gungsschrift 1 804 571). Bei diesem Verfahren wird
und N durchläuft und dadurch, daß bei größeren Breiten der statistischen
Verteilung die Führungsgröße weiter von dem
/ (Xi — Xu — 0 für X1
> X1 55 Grenzwert entfernt gelegt wird, verhindert, daß dann
und _ der Anteil der den Grenzwert überschreitenden Ist-
f(X, — X1) = 1 für Z1-
< X1 werte zunimmt, und zwar erfolgt die Bestimmung der
jst Lage der Führungsgröße gegenüber dem Grenzwert
derart, daß der Anteil der den Grenzwert überschreiist X1 ein oberer Grenzwert, oberhalb dessen Ist- 6o lenden Istweite konstant bleibt. Das gleiche Verfah-
werteZ/zu Ausschuß führen, dann ist rcn vvurdc auch bereits sPezie11 zum Herstellen vo»
Zigaretten od. dgl. vorgeschlagen (deutsche Offenle-
/ (Xi — Xu = ° für Xj
> X1Y gungsschrift 2 011 933). Hierbei ergibt sich allerdings
und der Nacb'jil, daß bei größerer Breite der Verteilung
f(Xi ~ Xi) — 1 für Z,-<
Z/_. 65 der Istwerte der Aufwand an Material und/oder
Energie bei der Herstellung bzw. Bearbeitung stark Es ist bekannt, bei der Regelung einer meßbaren zunimmt.
Eigenschaft der von einer Einrichtung hergestellten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
Eigenschaft der von einer Einrichtung hergestellten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
einem Verfahren der eingangs genannten Art die F i g. 7 eine graphische Darstellung zur Erläute-Führungsgröße
derart zu legen, daß zwar stets nur rung der Wirkungsweise eines weiteren Ausführungsein
geringer Anteil der Istwerte den vorgegebenen beispiels,
Grenzwert überschreitet, daß trotzdem aber bei zu- F i g. 8 als Blockschaltbild ein weiteres Ausfüh-
nehmender Breite der Verteilung ein nur mäßiger zu- 5 rungsbeispiel des zur Berechnung des Sollwerts die-
sätzlicher Aufwand an Material und/oder Energie bei nenden Teils des Systems gemäß Fig. 1, wobei der
der Herstellung bzw. Bearbeitung erforderlich wird. Berechnung das Schaubild der F i g. 7 zugrunde liegt.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein- Das im folgenden beschriebene Ausführungsbeigangs
genannten Art gemäß der Erfindung dadurch spiel bezieht sich auf eine Einrichtung zur Herstelgelöst,
daß die Veränderung derart erfolgt, daß bei 10 lung von Zigaretten, wobei die hergestellten Zigareteiner
Zunahme der der Breite der statistischen Ver- ten ein Nominalgewicht von 1000 mg haben und bei
teilung entsprechenden Größe der Anteil der den einem Gewicht unterhalb eines unteren Grenzwerts
Grenzwert überschreitenden Istwerte zunimmt. von 900 mg als Ausschuß betrachtet werden. Selbsl-
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird im verständlich ist der Erfindungsgedanke auch auf anGegensatz
zu den erwähnten vorgeschlagenen Ver- 15 dere Einrichtungen zur Herstellung und Bearbeitung
fahren bei zunehmender Breite der statistischen Ver- anwendbar, oder es können bei der Herstellung von
teilung die Führungsgröße nicht so weit von dem Zigaretten andere Nominal- und Grenzgewichte vor-Grenzwert
entfernt gelegt, daß der Anteil der den gegeben sein. In diesen Fällen sind die Profitcha-Grenzwert
überschreitenden Istwerte gleich bleibt, rakteristiken selbstverständlich verschieden von den
sondern die Verschiebung der Lage der Führungs- 20 im folgenden beschriebenen.
größe erfolgt um ein nur geringeres Maß, und es wird Gemäß F i g. 1 wird aus einem äußeren Tabakeine
geringfügige Vergrößerung des Anteils der den Vorratsbehälter 12 der Tabak einem Förderer 13 zuGrenzwert
überschreitenden Istwerte in Kauf genom- geführt. Vom Förderer 13 gelangt der Tabak auf
men. Diese Vergrößerung ist jedoch vorteilhaft we- einem Bandförderer 14 in geregelter Menge zu einer
sentlich geringer als bei dem bekannten Verfahren, 25 Vorrichtung 15 für die Stangenbildung. Die Menge
bei dem die Lage der Führungsgröße gegenüber dem des vom Förderer 13 zur Vorrichtung 15 geförderten
Grenzwert in engen Grenzen konstant gehalten wird. Tabaks ist verstellbar durch die Größe einer Aus-Es
hat sich herausgestellt, daß sich bei allen Herstel- gangsöffnung am Förderer 13 und durch die vertilungs-
und Bearbeitungsverfahren hierdurch ein hin- kale Stellung eines rotierenden Messers 16 über dem
sichtlich des Gesamtaufwands optimales Gleichge- 30 Bandförderer 14. Die vertikale Stellung des rotierenwicht
desjenigen zusätzlichen Aufwands ergibt, der den Messers 16 wird von einem Regler 17 gesteuert,
einerseits bei einer Vergrößerung des Anteils der den der eine negative Tachometer-Rückführung aufweist.
Grenzwert überschreitenden Istwerte und anderer- Ein solcher Regler ist beispielsweise aus der USA.-seits
bei einer Vergrößerung des Abstands zwischen Patentschrift 3 130 733 bekannt. Die auf dem Band-Führungsgröße
und Grenzwert auftritt. 35 förderer 14 stromab des Messers 16 weiter geförderte
Ein Regelsystem zur Durchführung des Verfahrens Tabakmenge wird von der Vorrichtung 15 mit Pageht
aus von einer bekannten Ausführung mit einer pier, das ihr von einem Papiervorrat 18 zugeführt
ein Meßsignal erzeugenden Meßeinrichtung für die wird, in bekannter Weise zu einer Zigarettenstange
Istwerte der Eigenschaft und einem die Eigenschaft 19 verarbeitet. Die Zigarettenstange 19 wird von
im Sinne einer Angleichung des Mittelwerts der Ist- 40 nicht gezeigten Fördermitteln zu einer Schneidevorwerte
an einen Führungswert regelnden Regler. Zur richtung 20 weiterbefördert, die einzelne Zigaretten
Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung von bestimmter Menge erzeugt, die später sortiert
ist dieses Regelsystem gekennzeichnet durch eine Re- und verpackt werden. Die Vorschubgeschwindigkeit
chenvorrichtung, die in Abhängigkeit von dem Meß- der Zigareltenstange 19 wird bei deren Austritt aus
signal der Meßeinrichtung ein der Breite der statisti- 45 der Vorrichtung 15 von einem Tachometergenerator
sehen Verteilung der Istwerte proportionales Signal 21 überwacht, der einen Ausgangsimpuls jeweils
erzeugt, und durch einen der Rechenvorrichtung dann erzeugt, wenn der Vorschub der Länge einer
nachgeschalteten Funktionsgenerator, der in Abhän- Zigarette des jeweils hergestellten Typs entspricht,
gigkeit von diesem Signal ein Führungswertsignal er- Die jeweilige Dichte der Zigarettenstange 19 bei zeugt. 50 ihrem Austritt aus der Vorrichtung 15 wird mittels j Die Erfindung wird im folgenden an Hand der einer Strahlungsintensitätsmeßvorrichtung gemessen, ! Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausführungs- die eine Strahlungsquelle 22 und einen Ionisationsbeispiele dargestellt sind. Es zeigt teller 23 umfaßt, welche auf gegenüberliegender Seite
gigkeit von diesem Signal ein Führungswertsignal er- Die jeweilige Dichte der Zigarettenstange 19 bei zeugt. 50 ihrem Austritt aus der Vorrichtung 15 wird mittels j Die Erfindung wird im folgenden an Hand der einer Strahlungsintensitätsmeßvorrichtung gemessen, ! Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausführungs- die eine Strahlungsquelle 22 und einen Ionisationsbeispiele dargestellt sind. Es zeigt teller 23 umfaßt, welche auf gegenüberliegender Seite
F i g. 1 als Blockschaltbild eine Einrichtung zur Zi- der Zigarettenstange angeordnet sind. Der loni»a-
garetten-Herstellung und ein sie regelndes System ge- 55 tionsteller 23 erzeugt an seinem Ausgang eine Signal-
mäß der Erfindung, gleichspannung, deren Amplitude der Dichte der Zi-
Fig. 2 als Schaubild die normale Verteilung von garettenstange 19 umgekehrt proportional ist. Diese
Zigarettengewichten in Verdeutlichung der Betriebs- Ausgangsgleichspannung wird einer Meßschaltung
weise des Regelsystems gemäß F i g. 1, 24 zugeführt, wie sie beispielsweise aus der USA.-Pa-
F i g. 3 eine graphische Darstellung des zur Erzie- 60 tentschrift Re 25476 bekannt ist. Die Meßschaltung
• lung eines maximalen Profits bei dem System gemäß 24 umfaßt Vorrichtungen 25, 26 zur Einstellung der
Fig. 1 erforderlichen prozentualen Ausschußanteils Empfindlichkeit bzw. des Normalgewichts. Bei einem
j in Abhängigkeit von dem Mittelwert der Ist-Ge- bestimmten Wert des Normalgewichts der hergestell-
wichte, ten Zigaretten werden die Vorrichtungen 25, 26 so
F i g. 4 bis 6 als Blockschaltbilder weitere Ausfüh- 65 eingestellt, daß die Meßschaltung 24 eine Meßgleicb-
rungsformen desjenigen Teils des Systems gemäß spannung erzeugt, die linear von der Dichte der Zi-
Fi g. 1, in dem der zu einem maximalen Profit füh- garettenstange 29 im Bereich zwischen Strahlungs-
rende Sollwert errechnet wird, quelle 22 und Ionisationszähler 23 abhängt. Wenn
Io
7 8
die Dichte der Zigarettenstange 19 bei ihrem Vorbei- daß dessen Ausgangssignal anzeigt, daß die Zigaretlauf
an dem Meßpunkt mit der Strahlungsquelle 22 lenstange 19 gegenüber dem von der Vorrichtung 26
derart ist, daß eine aus der Zigarettenstange 19 ge- und der Spannungsquelle 34 bestimmten Sollwert ein
schnittene Zigarette ein Gewicht gleich dem Nomi- Übergewicht von 10 mg hat. Das von dem Summierer
nalgewicht hat, ist die Meßgleichspannung am Aus- 5 29 erzeugte Signal wird dem Regler 17 zugeführt, der
gang der Meßschaltung 24 gleich Null. Bei größeren eine Verstellung des Messers 16 nach unten um
und kleineren Dichten der Zigarettenstange 19 wird einen derartigen Betrag bewirkt, daß schließlich das
die Meßgleichspannung der Meßschaltung 24 positiv Ausgangssignal des Summierers wieder zu Null wird
bzw. negativ, wobei ihr Betrag linear von dem Ge- und damit der gewünschte Mittelwert der Ist-Gewicht
der hergestellten Zigaretten abhängt. Die Aus- 10 wichte je Zigarettenlänge der Zigarettenstange 19 ergangsspannung
der Meßschaltung 24 kann somit als reicht ist.
Analogsignal dienen, das linear von der Differenz Um zu bestimmen, ob eine bestimmte Zigarettenzwischen
dem Gewicht einer einer Zigarettenlänge länge Ausschuß ist, d. h., ob das Gewicht dieses Abentsprechenden
Einheitslänge der Zigarettenstange Schnitts geringer als ein vorgegebener unterer Grenz-19
einerseits und einem in Form des Normalgewichts 15 wert ist, wird die von der Meßschaltung 24 erzeugte
vorgegebenen Sollwert für das Zigarettengewicht an- Meßgleichspannung der Ausschuß-Registrierschaldererseits
dienen. tung 28 zugeführt. Die Schaltung 28 umfaßt eine Die Meßgleichspannung der Meßschaltung 24 wird Gleichspannungsquelle 36, deren Signalspannung
sowohl einer Registrierschallung 28 für Ausschußzi- derjenigen Dichte der Zigarettenspannung 19 entgaretten
als auch einem Summierer 29 zugeführt. Der 20 spricht, bei der die erzeugten Zigaretten ein Gewicht
zweite Eingang des Summierers 29 ist mittels eines gleich dem unteren Grenzwert haben. Bei einer beSchalters
31 wahlweise am Kontakt 31, 32 anschließ- stimmten Einstellung des Nominalgewichts an der
bar. Liegt Schalter 31 auf Kontakt 32, wie darge- Vorrichtung 26 kann beispielsweise die Signalspanstellt,
so wird dem Summierer 29 von einer von nung der Gleichspannungsquelle 36 einer Dichte entHand
einstellbaren Spannungsquelle 34 eine positive 25 sprechen, bei der das Gewicht der erzeugten Zigaret-Spannung
zugeführt, die der Abweichung des ge- ten um 100 mg unter dem Nominalgewicht liegt. Es
wünschten Mittelwerts der Ist-Werte vom Nominal- ist somit für ein Nominalgewicht von 1000 mg ein
gewicht entspricht. Liegt Schalter 31 dagegen auf unterer Grenzwert des Gewichts von 900 mg vorge-Kontakt
33, so wird dem einen Eingang des Summie- geben, während der untere Grenzwert 1000 mg berers
29 von einem weiter unten noch näher beschrie- 30 trüge, wenn das Nominalgewicht auf 1100 mg festgebenen
Regler 35 ein Gleichspannungssignal züge- setzt wäre. Da die von der Meßschaltung 24 erzeugte
führt. Die Spannungsquillc 34 und der Regler 35 Mcßglcichspannung beide Vorzeichen haben kann
werden so eingestellt bzw. arbeiten derart, daß der und unabhängig von dem absoluten Betrag des No-Sollwert
des Gewichts gegenüber dem mit der Vor- minalgewichls zu Null wird, wenn das Gewicht einer
richtung 26 eingestellten Nominalgewicht im Sinne 35 Zigarettenlänge in der Zigarettenstange 19 gleich
einer Maximierung des wirtschaftlichen Profits beim dem Nominalgewicht ist, muß im allgemeinen die
Betrieb der Zigarettenherstellungseinrichtung verän- Größe der Signalspannung der Gleichspannungsdert
wird. Das dem Summierer 29 über den Schalter quelle 36 nicht geändert werden, wenn ein neuer
31 zugeführte Signal kann als eine Sollwertverschie- Wert des Nominalgewichts einer Zigarette gewählt
bung oder als Führungswert gegenüber dem nominel- 40 wird.
len Sollwert des Nominalgewichts, eingestellt an der Die von der Meßschaltung 24 erzeugte, der jewei-Vorrichtung
26. aufgefaßt werden. Das von dem ligen Dichte der Zigarettenstange 19 entsprechende
Summierer 29 erzeugte Signal kann betrachtet wer- Meßgleichspannung wird mit der von der Gleichden
als Abweichung des Zigarettengewichts von Spannungsquelle 36 erzeugten, dem unteren Grenzeinem
nominalen Sollwert, der durch die Einstellung 45 wert der Dichte entsprechenden Signalspannung mitdes
Nominalgewichts an der Vorrichtung 26 und das tels eines Integrators 37 jeweils während einer Zeit
Signal des Schalters 31 bestimmt ist. verglichen, die derjenigen Zeitdauer entspricht, die
Im Betrieb wird die Vorrichtung 26 beispielsweise zum Vorbeilauf einer Zigarettenlänge der Zigarettenauf
einen Wert eingestellt, der einem Nominalge- stange 19 an der Meßeinnchtung mit der Strahlungswicht der Zigaretten von 1000 mg entspricht, wäh- 50 quelle 22 gleich ist. Wenn das Gewicht der Zigaretrend
der die Abgleichung des Sollwerts von dem No- tenstange 19 auf einer Zigarettenlänge größer als der
minalgewicht angebende Führungswert mittels der untere Grenzwert von 900 mg ist, ist die Ausgangs-Spannungsquelle
34 einen Wert hat, der —50 mg ent- spannung des Integrators 37 negativ, während eine
spricht. Die Zigarettenherstellungseinrichtung produ- positive Ausgangsspannung erzeugt wird, wenn das
ziert dann Zigaretten, deren mittleres Gewicht 55 Zigarettengewicht geringer als der untere Grenzwert
950 mg beträgt. Ist nun das Gewicht eines einer Zi- ist. Zur Erzeugung dieser bipolaren Ausgangsspangarettenlänge
entsprechenden Abschnitts einer Ziga- nung weist der Integrator einen Operationsverstärker
rettenstange 19 beispielsweise 960 mg, dann erzeugt 38, 37 auf, der eine große Verstärkung und eine Vordie
Meßschaltung 24 ein Ausgangssignal von negati- zeichenumkehr bewirkt. Der Ausgang des Operavem
Vorzeichen mit einer Amplitude, die -40 mg 60 tionsverstärkers 38 ist über einen Kondensator 39
entspricht, d. h. der Abweichung zwischen dem Ge- auf den Eingang zurückgeführt, und der Kondensator
wicht von 960 mg der von der Meßeinrichtung erfaß- 39 wird einmal je Durchlaufzeit einer Zigarettenten
Zigarette und dem Nominalgewicht von 1000 mg, länge dadurch entladen, daß ein Schalter 41 auf
das von der Vorrichtung 26 der Meßschaltung 24 einen Ausgangsimpuls des Tachometers 21 hin kurzvorgegeben wird. Das — 40 mg entsprechende, von 65 zeitig geschlossen wird. Der Eingang des Operationsder
Meßschaltung 24 erzeugte Signal wird dem Verstärkers 38 ist mit den Ausgängen der Meßschal-
+ 50 mg entsprechenden, an der Spannungsquelle 34 tung 24 und der Gleichspannungsquelle 36 über
eingestellten Signal im Summierer 29 überlagert, so Summierwiderstände 42 verbunden. Wenn daher die
ίο
mittlere Dichte einer bestimmten Zigarette, die durch der Ist-Gewichte folgt im allgemeinen der normalen
die Meßeinrichtung mit der Strahlungsquelle 22 hin- Verteilungskurve, deren prinzipieller Verlauf von
durchläuft, geringer oder größer wird als der von der den Kurven 51 bis 53 in Fig. 2 wiedergegeben wird,
Gleichspannungsquelle 36 vorgegebene untere wo die Anzahl von Zigaretten mit einem bestimmten
Grenzwert der Dichte, dann wird von dem Opera- 5 Ist-Gewicht über dem Gewicht aufgetragen ist. Die
tionsverstärker 38 kurz vor dem Schließen des Schal- Kurven 51 und 52 zeigen gleichartige, relativ breite
ters 41 eine negative bzw. eine positive Ausgangs- Verteilungen der Zigarettengewichte, d. h., die Kurspannung
erzeugt, ven 51 und 52 haben die gleiche, relativ große Stan-Ein
Trigger 43 bekannter Bauart spricht auch auf dardabweichung, während Kurve 53 eine relativ engdas
Vorzeichen der Ausgangsspannung des Opera- io bandige Verteilung der Zigarettengewichte zeigt. Die
tionsverstärkers an, die jeweils unmittelbar vor dem breite Verteilung gemäß den Kurven 51 und 52 er-Schließen
des Schalters 41 herrscht. Hierzu wird der gibt sich beispielsweise daraus, daß der Tabak im
Trigger 43 von den Ausgangsimpulsen des Tacho- Vorratsbehälter 12 eine relativ inhomogene Dichtegenerators
21 so gesteuert, daß die Ausgangsspan- Verteilung hat oder daß die Elemente der Zigarettennung
des Operationsverstärkers 38 jeweils nur unmit- 15 herstellungseinrichtung infolge großer Toleranzen
telbar vor dem Einschalten des Schalters 41 züge- eine gewisse Lose aufweisen. Eine engbandige Verführt
wird. Je nach dem Vorzeichen der zugeführten teilung, wie sie von der Kurve 53 wiedergegeben
Spannung erzeugt der Trigger 43 primäre Signale, wird, tritt auf, wenn die Dichte des Tabaks in dem
und zwar entspricht einer positiven Spannung das Si- Vorratsbehälter 12 gleichmäßig ist und wenn die EIegnal
L und einer negativen Spannung das Signal 20 mente der Zigarettenherstellungseinrichtung mit en-NuIl.
Bei jeder Ausschuß-Zigarette mit einem Gc- gen Toleranzen genau justiert sind,
wicht, das geringer ist als der mittels der Gleichspan- Die Kurve 51 zeigt die Verteilung der Ist-Genungsquelle 36 vorgegebene untere Grenzwert, er- wichte der von einer Zigarettenherstellungseinrichzeugt der Trigger 43 somit das primäre Signal L an tung gemäß F i g. 1 produzierten Zigaretten, wenn seinem Ausgang. 25 das Sollgewicht gleich dem an der Vorrichtung 26 Die von dem Trigger 43 erzeugten binären L- und eingestellten Nominalgewicht ist, was dann der Fall Null-Signale werden einer Synchronisier-Verzöge- ist, wenn der dem Summierer 29 über den Schalter rungsvorrichtung 44 zugeführt, die vorzugsweise als 31 vorgegebene Führungswert gleich Null ist. Trotz Schieberegister ausgebildet ist. In der ersten Stufe der breiten Verteilung der Ist-Werte gemäß Kurve des Schieberegisters gespeicherte binäre L-Signale 30 51, wobei der Mittelwert der Ist-Werte mit dem Nowerden synchron mit der Vorschubbewegung der Zi- minalgewicht, angedeutet durch eine vertikale Linie garcttenstangc 19 in die weiteren Stufen umgespei- 54, zusammenfällt, wiegt praktisch keine der Zigaretchert, da als Verschiebeimpulse das Schieberegister ten weniger als der untere Grenzwert, der von einer die von dem Tachogenerator 21 gelieferten Aus- vertikalen Linie 55 angedeutet ist. Bei einer Verteigangsimpulse dienen. Die Anzahl der Stufen der als 35 lung gemäß Kurve 51 führt demnach ein Sollgewicht Schieberegister ausgebildeten Verzögerungsvorrich- gleich dem Nominalgewicht dazu, daß der Mittelwert tung 44 ist so groß gewählt, daß ein das Schicberegi- der Ist-Gewichte der erzeugten Zigaretten wesentlich ster durchlaufendes L-Signal gerade dann am Aus- größer als der von den Konsumenten gerade noch gang erscheint, wenn die von dem Signal bezeichnete akzeptierte untere Grenzwert ist und daß praktisch Ausschuß-Zigarettenlänge die Schneidevorrichtung 40 keine Zigaretten ein Ist-Gewicht aufweisen, das un-20 durchlaufen hat und nunmehr als einzelne Ziga- terhalb des von der vertikalen Linie 55 angezeigten rette eine Ausschuß-Ausstoßvorrichtung 45 erreicht unteren Grenzwerts liegen. Der Zigarettenhersteller hat, die in Fördervorrichtung hinter der Schneidevor- kann soweit einen größeren Profit erzielen, wenn er richtung 20 liegt. Wenn daher eine Ausschuß-Ziga- den Mittelwert der Ist-Gewichte der Zigaretten näher rette durch die Meßeinrichtung mit der Strahlungs- 45 an den unteren Grenzwert legt, selbbi wenn sich darm quelle 22 läuft, wird von der Verzögerungsvorrich- ein größerer Ausschußanteil von Zigaretten ergibt, tung 44 dann ein binäres L-Signal erzeugt, wenn der deren Ist-Gewicht unterhalb des unteren Grenzwerts entsprechende Abschnitt der Zigarettenstange 22, liegt. So muß beispielsweise zur Erzielung einer gröjetzt zur Zigarette zerschnitten, über die Ausschuß- ßeren Profitspanne bei der durch die Kurve 51 Ausstoßvorrichtung 45 läuft. Das Ausgangssignal der 50 wiedergegebenen Verteilung der Ist-Gewichte der Verzögerungsvorrichtung 44 wird einem Magneten Mittelwert dieser Ist-Gewichte zu einem niedrigeren 46 zugeführt, der bei Vorliegen eines binären L-Si- Wert hin verschoben werden. Der niedrigere Mittelgnals die Ausstoßvorrichtung 45 betätigt. wert bedeutet lediglich eine Verschiebung der Kurve Die Ausschuß-Zigaretten mit einem Gewicht 51 in Fig. 2 nach links, ohne daß dadurch deren gleich oder geringer als der untere Grenzwert werden 55 prinzipieller Verlauf geändert wird, so daß jetzt die nach ihrer Identifizierung und ihrem Ausscheiden größte Anzahl von Zigaretten ein Ist-Gewicht hat, einer Aufbereitungsvorrichtung 47 zugeführt. Die das durch die vertikale Linie 56 angegeben ist und Aufbereitungsvorrichtung 47 trennt den Tabak von das mit dem Mittelwert der Kurve 52 zusammenfällt, dem Papier der Ausschuß-Zigaretten und fördert die- Durch diese Verschiebung der Kurve 51 von einem sen Tabak zurück zum Förderer 13, so daß der Ta- 60 Mittelwert, der mit der Linie 54 des Nominalgebak bei der Herstellung wieder verwendet werden wichts zusammenfällt, zu der Linie 56 wird in Kauf kann. genommen, daß ein größerer Prozentualanteil der Zi-Infolge der Unmöglichkeit, mit der soweit be- garetten ein Ist-Gewicht hat, das unterhalb der Linie schriebenen Zigarettenherstellungseinrichtung und 55 für den unteren Grenzwert liegt. Die Anzahl der dem zugehörigen Regelsystem Zigaretten herzustel- 65 Ausschußzigaretten wird wiedergegeben von der len, die alle genau das gleiche Ist-Gewicht aufweisen, schraffierten Fläche 57 längs der Linie 55 und unter ergibt sich eine Verteilung der Ist-Gewichte der Ge- der Kurve 52. Wenn die geregelte Zigarettenherstelmäß F i g. 1 hergestellten Zigaretten. Die Verteilung lungseiurichtung Zigaretten produziert, deren Ist-Ge-
wicht, das geringer ist als der mittels der Gleichspan- Die Kurve 51 zeigt die Verteilung der Ist-Genungsquelle 36 vorgegebene untere Grenzwert, er- wichte der von einer Zigarettenherstellungseinrichzeugt der Trigger 43 somit das primäre Signal L an tung gemäß F i g. 1 produzierten Zigaretten, wenn seinem Ausgang. 25 das Sollgewicht gleich dem an der Vorrichtung 26 Die von dem Trigger 43 erzeugten binären L- und eingestellten Nominalgewicht ist, was dann der Fall Null-Signale werden einer Synchronisier-Verzöge- ist, wenn der dem Summierer 29 über den Schalter rungsvorrichtung 44 zugeführt, die vorzugsweise als 31 vorgegebene Führungswert gleich Null ist. Trotz Schieberegister ausgebildet ist. In der ersten Stufe der breiten Verteilung der Ist-Werte gemäß Kurve des Schieberegisters gespeicherte binäre L-Signale 30 51, wobei der Mittelwert der Ist-Werte mit dem Nowerden synchron mit der Vorschubbewegung der Zi- minalgewicht, angedeutet durch eine vertikale Linie garcttenstangc 19 in die weiteren Stufen umgespei- 54, zusammenfällt, wiegt praktisch keine der Zigaretchert, da als Verschiebeimpulse das Schieberegister ten weniger als der untere Grenzwert, der von einer die von dem Tachogenerator 21 gelieferten Aus- vertikalen Linie 55 angedeutet ist. Bei einer Verteigangsimpulse dienen. Die Anzahl der Stufen der als 35 lung gemäß Kurve 51 führt demnach ein Sollgewicht Schieberegister ausgebildeten Verzögerungsvorrich- gleich dem Nominalgewicht dazu, daß der Mittelwert tung 44 ist so groß gewählt, daß ein das Schicberegi- der Ist-Gewichte der erzeugten Zigaretten wesentlich ster durchlaufendes L-Signal gerade dann am Aus- größer als der von den Konsumenten gerade noch gang erscheint, wenn die von dem Signal bezeichnete akzeptierte untere Grenzwert ist und daß praktisch Ausschuß-Zigarettenlänge die Schneidevorrichtung 40 keine Zigaretten ein Ist-Gewicht aufweisen, das un-20 durchlaufen hat und nunmehr als einzelne Ziga- terhalb des von der vertikalen Linie 55 angezeigten rette eine Ausschuß-Ausstoßvorrichtung 45 erreicht unteren Grenzwerts liegen. Der Zigarettenhersteller hat, die in Fördervorrichtung hinter der Schneidevor- kann soweit einen größeren Profit erzielen, wenn er richtung 20 liegt. Wenn daher eine Ausschuß-Ziga- den Mittelwert der Ist-Gewichte der Zigaretten näher rette durch die Meßeinrichtung mit der Strahlungs- 45 an den unteren Grenzwert legt, selbbi wenn sich darm quelle 22 läuft, wird von der Verzögerungsvorrich- ein größerer Ausschußanteil von Zigaretten ergibt, tung 44 dann ein binäres L-Signal erzeugt, wenn der deren Ist-Gewicht unterhalb des unteren Grenzwerts entsprechende Abschnitt der Zigarettenstange 22, liegt. So muß beispielsweise zur Erzielung einer gröjetzt zur Zigarette zerschnitten, über die Ausschuß- ßeren Profitspanne bei der durch die Kurve 51 Ausstoßvorrichtung 45 läuft. Das Ausgangssignal der 50 wiedergegebenen Verteilung der Ist-Gewichte der Verzögerungsvorrichtung 44 wird einem Magneten Mittelwert dieser Ist-Gewichte zu einem niedrigeren 46 zugeführt, der bei Vorliegen eines binären L-Si- Wert hin verschoben werden. Der niedrigere Mittelgnals die Ausstoßvorrichtung 45 betätigt. wert bedeutet lediglich eine Verschiebung der Kurve Die Ausschuß-Zigaretten mit einem Gewicht 51 in Fig. 2 nach links, ohne daß dadurch deren gleich oder geringer als der untere Grenzwert werden 55 prinzipieller Verlauf geändert wird, so daß jetzt die nach ihrer Identifizierung und ihrem Ausscheiden größte Anzahl von Zigaretten ein Ist-Gewicht hat, einer Aufbereitungsvorrichtung 47 zugeführt. Die das durch die vertikale Linie 56 angegeben ist und Aufbereitungsvorrichtung 47 trennt den Tabak von das mit dem Mittelwert der Kurve 52 zusammenfällt, dem Papier der Ausschuß-Zigaretten und fördert die- Durch diese Verschiebung der Kurve 51 von einem sen Tabak zurück zum Förderer 13, so daß der Ta- 60 Mittelwert, der mit der Linie 54 des Nominalgebak bei der Herstellung wieder verwendet werden wichts zusammenfällt, zu der Linie 56 wird in Kauf kann. genommen, daß ein größerer Prozentualanteil der Zi-Infolge der Unmöglichkeit, mit der soweit be- garetten ein Ist-Gewicht hat, das unterhalb der Linie schriebenen Zigarettenherstellungseinrichtung und 55 für den unteren Grenzwert liegt. Die Anzahl der dem zugehörigen Regelsystem Zigaretten herzustel- 65 Ausschußzigaretten wird wiedergegeben von der len, die alle genau das gleiche Ist-Gewicht aufweisen, schraffierten Fläche 57 längs der Linie 55 und unter ergibt sich eine Verteilung der Ist-Gewichte der Ge- der Kurve 52. Wenn die geregelte Zigarettenherstelmäß F i g. 1 hergestellten Zigaretten. Die Verteilung lungseiurichtung Zigaretten produziert, deren Ist-Ge-
wichte eine nur engbandige Verteilung aufweisen, wie dies von Kurve S3 wiedergegeben wird, können
noch größere Einsparungen und größere Profite erzielt
weiden. Es muß bei der durch die Kurve 53 wiedergegebenen engbandigen Verteilung zur Erzielung
eines maximalen Profits der Mittelwert der Ist-Gewichte der Zigaretten extrem eng an den unteren
Grenzwert 55 gerückt werden. Der entsprechende Sollwert wird von der vertikalen Linie 58 angezeigt.
Die Anzahl von Ausschuß-Zigaretten bei der Verteilung gemäß Kurve 53, d. h. die kreuzschraffierte
Fläche 59 links der Linie 58 und unter der Kurve 53 in F i g. 2, ist geringer als bei der Kurve 52
mit breiter Verteilung, wenn sie als prozentualer Anteil an der gesamten Zahl der Zigaretten ausgedrückt
wird. In anderen Worten: Bei der Zigarettenherstellung sollten zur Maximierung des Profits um so mehr
Ausschuß-Zigaretten erzeugt und wiederaufbereitet werden, je breiter die Verteilung der Ist-Gewichte
der Zigaretten ist. Die Erkenntnis, daß zur Erzielung eines maximalen Profits bei einer engbandigen Verteilung
der Ist-Werte der Ausschußanteil geringer gemacht werden sollte als bei einer breiten Verteilung
steht im Gegensatz zu der seitherigen Ansicht und der Betriebsweise bekannter Vorrichtungen, wonach
versucht wurde, den Ausschußanteil konstant zu halten, oder, was auf dasselbe herauskommt, den Abstand
zwischen dem Mittelwert der Ist-Werte und dem Grenzwert gleich einem Vielfachen der Standardabweichung
zu machen.
Die gefundene Beziehung zwischen dem Ausschußanteil und der Abweichung zwischen dem Mittelwert
oder dem Sollwert CT und dem unteren Grenzwert LL zur Erzielung eines maximalen Profits
bei einer Zigarettenherstellungseinrichtung gemäß Fig. 1 ist durch die Kurve 61 in Fig. 3 wiedergegeben.
Zur Ableitung der Kurve wird zunächst die Kurvenschar oM= 1 °,'o, oM = 2(l/o aufgetragen. Die einzelnen
Kurven zeigen den prozentualen Ausschußanteil an der Gesamterzeugung, bei dem das Ist-Gewicht
unterhalb des Grenzwertes LL liegt, in Abhängigkeit von der Differenz CT-LL des Sollwerts (Mittelwert
der Ist-Gewichte) und des unteren Grenzwerts für die jeweils angenommenen Werte der Standardabweichung
von ! " υ, 2 0O usw. Da gefunden wurde, daß bei
einem Zigarettenherstellungsprozeß im allgemeinen die Verteilung der Istwerte der Normalverteilung
folgt, wird die Standardabweichung t> auf den Mittelwert
der Ist-Werte bezogen, und der prozentuale Ausschußanteil kann direkt aus statistischen Tabellen
entnommen werden, wie sie in Handbüchern zur Verfügung stehen.
Wenn dem Regler 17 ein bestimmter Sollwert CT vorgegeben wird, regelt er die Herstellung automatisch
so, daß der Mittelwert der Ist-Gewichte dem Sollwert CT entspricht. Aus F i g. 2 geht hervor, daß
die Auswahl eines Sollgewichts CT, das geringer als das Nominalgewicht ist, zu einer bestimmten Ersparnis
an Materialkosten für Tabak führt. Diese Ersparnis kann für eine bestimmte Anzahl von erzeugten
Zigaretten und für jeden angenommenen Sollwert CT leicht errechnet werden. Für jeden angenommenen
Sollwert CT existiert auch eine entsprechende Differenz CT-LL (Führungswert) und weiter ein Wert
des prozentualen Ausschußanteils, der von der jeweils zugehörigen Kurve aM abgelesen werden kann.
Die Kosten für die Herstellung dieses Ausschußanteils können dann für jeden Sollwert CT errechnet
werden, und diese Ausschußkosten werden von der zunächst errechneten, nominellen Ersparnis abgezogen,
woraus sich die Netto-Ersparnis ergibt.
Es wird gefunden, daß mit der Verminderung des Sollwerts CT über dem Nominalgewicht und damit
mit der verminderten CT — LL die Nettoersparnis nur bis zu einem gewissen Punkt ansteigt. Wird das
Sollgewicht CT weiter vermindert, so beginnen von diesem Punkt an infolge des nun schnell ansteigenden
Ausschußanteils die Netto-Ersparnisse zu sinken. Der Führungswert CT — LL, der zur maximalen
Ersparnis führt, kann so bestimmt werden und dient zur Festlegung eines Punktes T auf der jeweils
zugeordneten Kurve aM. Diese Ermittlung wird für
alle Kurven mit den angenommenen Werten von aM
durchgeführt, wodurch die in Fig. 3 gezeigten Punkte P1 bis F0 gefunden werden. Die Kurve 61 ist eine
durch diese Punkte gezogene geglättete Kurve. Sie ist die Ortskurve für die wirtschaftlichste Betriebsweise
zur Erzielung eines maximalen Profits für die Einrichtung.
Bei anderen Herstellungs- oder Bearbeitungsverfahren, auf die die Erfindung anwendbar ist, kann
die Verteilung der Ist-Werte von der Normalverteilung abweichen. Bei unbekannten Verfahren sollte
daher zunächst die Verteilung der Ist-Werte statistisch analysiert werden, bevor das soweit beschriebene
Regelverfahren anwendbar ist. Falls die Verteilung der Ist-Werte nicht der Normalverteilung enlspricht,
können in Handbüchern abgedruckte, von der Normalverteilung ausgehende Tabelle nicht verwendet
werden. In diesem Falle muß der jeweilige prozentuale Ausschußanteil aus der nach bekannten
statistischen Methoden experimentell ermittelten Verteilungsfunktion errechnet werden.
Aus F i g. 3 ist zu erkennen, daß in dem in der Praxis wesentlichen Bereich, in dem die Standardabweichung
bezogen auf das Nominalgewicht zwischen 2 und 5 n/o beträgt, an die Stelle der Kurve 61 mit gu-
ter Näherung eine Gerade 61 α treten kann, der folgende
lineare Funktion entspricht:
- LL) = 3,1 «/ο + 0,658 (°/o Ausschuß), (4)
worin
(CT — LL) die Abweichnung des Sollgewichts
von dem unteren Grenzwert in Prozenten des Nominalgewichts ist, 3,1 °/o eine Konstante ist, und
(°/o Ausschuß) der entsprechend der Gleichung (3) errechnete prozentuale Ausschußanteil ist.
(°/o Ausschuß) der entsprechend der Gleichung (3) errechnete prozentuale Ausschußanteil ist.
Zur Ermittlung des in Gleichung (4) eingehenden prozentualen Ausschußanteils und eines Führungswerts, der angibt, um wieviel der Mittelwert der
Ist-Werte zur Erzielung eines optimalen oder maximalen Profits versetzt sein sollte, ist die Regelschaltung
35 gemäß F i g. 1 vorgesehen.
Zur Ermittlung des Ausschußanteils oder des prozentualen Ausschußanteils, der beispielsweise dem
Verhältnis der schraffierten Fläche 57 zu der Gesamtfläche unter der Kurve 52 entspricht, wird die
Anzahl von Ausschußzigaretten in einer bestimmten Anzahl von hergestellten Zigaretten ermittelt. Zur
Erzeugung eines Signals, das das Erreichen der vor-
13
bestimmten Anzahl von der Zigarettenherstellungs- erzielen, d. h. den optimalen Sollwert und Ausschußeinrichtung
erzeugter Zigaretten anzeigt, ist ein Vor- anteil zu finden. Der Sicherheitsauslöser 76 erzeugt
wahlzähler 71 vorgesehen, der von den Ausgangsim- ein binäres Null-Signal, solange die von dem Digipulsen
des Tachogenerators 21 weitergezählt wird. tal-Analog-Wandler 74 erzeugte Signalspannung
Der Vorwahlzähler 71 ist auf eine beliebige Zahl ein- 5 einem Ausschußanteil entspricht, der innerhalb vorgestellt,
beispielsweise auf 1000, so daß ein binäres gegebener Sicherheitsgrenzen liegt. Beispielsweise
L-Signal jeweils dann erzeugt wird, wenn von der kann eine untere Sicherheitsgrenze bei einem Aus-Zigarettenherstellungseinrichtung
1000 Zigaretten schußanteil von 1,5° ο und einer oberen Sicherheitserzeugt
sind. Das von dem Vorwahlzähler 71 er- grenze bei einem Ausschußanteil von 7°/o liegen,
zeugte binäre L-Signal wird einen Impulserzeuger 72 iO Wenn die Signalspannung des Digital-Analog-Wandzugeführt,
der dreiphasenverschobene ImpulseM1, lers 74 —ausgenommen während dessen Löschung
M,, M3 von gleicher Frequenz erzeugt, die in der lin- — außerhalb der Sicherheitsgrenzen liegt, erzeugt
ken Teilfigur der Fig. 1 dargestellt sind. Die Impul- der Sicherheitsauslöser 76 ein binäres L-Signal, das
se M1, M2 und M3, die in dieser Folge aufgetreten eine optische oder akustische Alarmvorrichtung 77
sind und sich nicht überlappen, werden von dem Im- 15 in Betrieb setzt und den Schalter 31 auf den Kontakt
pulserzeuger 72 so abgegeben, daß die Vorderflanke 32 umschaltet. So wird eine Bedienungsperson, wenn
des ersten Impulses M1 und die Rückflanke des letz- die Verteilung der Ist-Gewichte eine bestimmte unten
Impulses M3 praktisch mit der Vorder- bzw. tere oder obere Grenze überschreitet, in Kenntnis ge-Rückflanke
jedes Tausendsten von dem Tachogene- setzt und kann nun das Sollgewicht für die Regelung
rator 21 erzeugten Impulses zusammenfallen. 20 von Hand bestimmen. Die obere und untere Sicher-
Der Impuls M1 wird einem Ausschuß-Zähler 73 heitsgrenze für aen Ausschußanteil sind deswegen
zugeführt, dessen Zähleingang mit dem von dem vorgesehen, um eine Fehlfunktion sowohl der Ziga-Trigger
43 erzeugten binären L-Signalen beauf- rettenherstellungseinrichtung wie auch des Regelsyschlagt
ist. Die Impulse M1 werden auch einem Digi- stems einschließlich der Regelschaltung 35 zu betal-Analog-Wandler
74 zugeführt, dessen Signalein- 25 rücksichtigen, da bei allen derartigen Fehlfunktionen
gang jeweils während des Lesevorgangs mit dem immer der Ausschußanteil entweder die untere
Zählerstand des Ausschuß-Zählers 73 beaufschlagt Sicherheitsgrenze von 1,50O oder die obere Sicherist.
Infolge der Impulse M1 wird das Fortzählen des heitsgrenze von 7,5 % überschreitet.
Ausschuß-Zähleis 73 unterbrochen, und das Aus- Um die Abweichung des Sollgewichts an dem un-
gangssignal des Digital-Analog-Wandlers 74 wird auf 30 teren Grenzwert (CT - LL) als Prozentsatz des Nomi-NuIl
zurückgestellt. Somit weist der Ausschuß-Zähler nalgewichts so zu berechnen, daß für eine bestimmte
73, wenn 1000 Impulse von dem Tachogenerator 21 Verteilung der Ist-Gewichte, gemessen durch den
erzeugt sind, einen Zählerstand auf, der die Anzahl Ausschuß-Anteil, ein maximaler Profit erzielt wird,
der Au^schußzigaretten angibt, die während der Her- ist gemäß Gleichung (4) zu verfahren. Die von dem
stellung der letzten 1000 Zigaretten erzeugt wurden, 35 Digital-Analog-Wandler 74 erzeugte Signalspannung
während ein Signal aus einem vorhergehenden Zeit- wird daher an ein Potentiometer 78 gelegt, dessen
abschnitt in dem Digital-Analog-Wandler 74 gelöscht Abgriff 79 auf einen Proportionalitätsfaktor von
ist. 0,658 eingestellt ist. Dem variablen Gleichspan-
Auf dem Impuls M2 des Impulserzeugers 72 hin nungsprodukt am Abgriff 79 wird eine an dem Abwird der Ausschuß-Zähler 73 so betätigt, daß sein 40 griff 81 eines weiteren Potentiometers 82 abgenom-Zählerstand
ausgespeichert (gelesen) und dem Digi- mene konstante Spannung überlagert, die der Kontal-Analog-Wandler
74 zugeführt wird. Dieser erfolgt stanten von 3,1 °/o gemäß Gleichung (4) entspricht,
entsprechend dem Zählerstand des Ausschuß-Zählers Die an den Abgriffen 79 und 81 anstehenden Span-73
durch ein analoges Gleichstromsignal. Die ana- nungen werden von einem Summierer 83 linear über-Ioge
Signalspannung am Ausgang des Digital-Ana- 45 lagert, so daß dessen Ausgangsspannung ein Maß für
log-Wandlers 74 wird von diesem aufrechterhalten, die Abweichung des Sollgewichts von dem unteren
bis ihm der nächste Impuls M1 vom Impulserzeuger Grenzwert, ausgedrückt in Prozenten des Nominalge-72
zugeführt wird, d. h. während der Herstellung der wichts, ist.
nächsten 1000 Zigaretten. Die Abweichung des Sollgewichts von dem unte-
Auf den Impuls M3 des Impulserzeugers 72 hin 50 ren Grenzwert wird jeweils für eine Meßperiode gewird
der Ausschuß-Zähler 73 gelöscht, so daß dieser bildet, die gleich der zur Herstellung von 1000 Zigazunächst
den Zählerstand Null aufweist. Bei im fol- retten erforderlichen Zeit ist. Beginn und Ende einer
genden ankommenden binären L-Signalen, die das Meßperiode werden jeweils von zwei zu den Zeiten t2
Auftreten von Ausschußzigaretten anzeigen, wird der und /, von dem Impulserzeuger 72 erzeugten Impul-Ausschuß-Zähler
73 wieder weitergezählt. Nach allem 55 sen Mx angegeben. Die Abweichung des Sollgewichts
ist ersichtlich, daß die Digital-Analog-Wandler 74 ein von dem unteren Grenzwert während einer Meßpeanaloges
Signal erzeugt, das dem Ausschuß-Anteil riode wird nun verglichen mit der in der vorherge-
oder dem prozentualen Ausschußanteil der Zigaret- henden, durch Impulse M1 zu den Zeiten f2 und Λ,
ten entspricht, deren Gwicht unterhalb des unteren begrenzten Meßperiode ermittelten Abweichung.
Grenzwerts liegt. 60 Die Schaltung 86 ist beaufschlagt mit dem Aus-
Das dem Ausschußanteil analoge Signal des Digi- gangssignal des Summierers 83, das zu einem betal-Analog-Wandlers
74 wird gleichzeitig einem stimmten Zeitpunkt der Abweichung des Sollge-Sicherheitsauslöser
76 und einer Rechenschaltung 75 wichts von dem unteren Grenzwert während der zugeführt. Die Rechenschaltung 75 wird automatisch Meßperiode zwischen tx und t2 entsprechen möge,
diejenigen Berechnungen auswerfen, die zur Verän- 65 Zusätzlich wird die Schaltung 86 mit einem dem underung
des Mittelwerts der Ist-Gewichte für eine be- teren Grenzwert entsprechenden Signal und über
stimmte Verteilung unter den gegebenen Bedingun- einen Rückführungszweig mit demjenigen Sollwert
gen erforderlich sind, um einen maximalen Profit zu beaufschlagt, der in der unmittelbar vorangehenden
Meßperiode zwischen U und ts ermittelt worden ist. Form einer Analog-Gleichspannung der Führungs-Das
Ausgangssignal der Schaltung 86, das am Aus- wert, der die Abweichung des Sollgewichts von dem
gang eines Analog-Speichers 87 ansteht, wird über Nominalgewicht in absoluten Gewichtseinheiten aneine
analoge Verzögerungsschaltung 88 einem Sum- gibt. Zur Überwachung des Führungswerts ist ein
mierer 89 und dem Minuend-Eingang eines Ver- 5 Spannungsmesser 95 vorgesehen,
gleichsglieds 91 zugeführt. Dem Subtrahend-Eingang Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Systems, 91a des Vergleichsglieds 91 wird eine Gleichspan- bei der Ermittlung des jeweiligen Sollwerts für die nung zugeführt, die dem unteren Grenzwert, ausge- gezeigte Zigarettenherstellungs-Einrichtung werden drückt in Prozenten des Nominalgewichts, entspricht. im folgenden mehrere Beispiele erläutert. Bei jedem Das Ausgangssignal des Vergleichsglieds 91 ist eine io der Beispiele ist angenommen, daß das Nominalge-Gleichspannung, die der Abweichung des in der vor- wicht einer Zigarette 1000 mg und der untere Grenzhergehenden Meßperiode ermittelten Sollgewichts wert des Gewichts 900 mg beträgt, also um 10 % unvon dem Nominalgewicht (CT-LL)M in Prozenten terhalb des Nominalgewichts liegt. Weiter soll der des Nominalgewichts entspricht. Das sich auf die Schalter 31 mit dem Kontakt 33 verbunden sein, und vorhergehende Meßperiode beziehende Abweichsi- 15 dem Verfahren sollen die in F i g. 3 gezeigten Kurven gnal am Ausgang des Vergleichsglieds 91 wird mittels zugrunde liegen.
gleichsglieds 91 zugeführt. Dem Subtrahend-Eingang Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Systems, 91a des Vergleichsglieds 91 wird eine Gleichspan- bei der Ermittlung des jeweiligen Sollwerts für die nung zugeführt, die dem unteren Grenzwert, ausge- gezeigte Zigarettenherstellungs-Einrichtung werden drückt in Prozenten des Nominalgewichts, entspricht. im folgenden mehrere Beispiele erläutert. Bei jedem Das Ausgangssignal des Vergleichsglieds 91 ist eine io der Beispiele ist angenommen, daß das Nominalge-Gleichspannung, die der Abweichung des in der vor- wicht einer Zigarette 1000 mg und der untere Grenzhergehenden Meßperiode ermittelten Sollgewichts wert des Gewichts 900 mg beträgt, also um 10 % unvon dem Nominalgewicht (CT-LL)M in Prozenten terhalb des Nominalgewichts liegt. Weiter soll der des Nominalgewichts entspricht. Das sich auf die Schalter 31 mit dem Kontakt 33 verbunden sein, und vorhergehende Meßperiode beziehende Abweichsi- 15 dem Verfahren sollen die in F i g. 3 gezeigten Kurven gnal am Ausgang des Vergleichsglieds 91 wird mittels zugrunde liegen.
eines Vergleichsglieds 92 verglichen mit dem gegen- Das System soll sich bereits im Betrieb befinden
wärtig errechneten, der Abweichung des Sollgewichts und sich bei einer Standardabweichung von 2 °/o des
von dem unteren Grenzwert entsprechenden Signal Nominalgewichts (d.h. 20mg) stabilisiert haben,
(CT - LL)T. Hierzu ist der Minuend-Eingang und der 20 woraus sich ein Ausschuß-Anteil von l,6°/o und eine
Subtrahend-Eingang des Vergleichsglieds 92 mit dem Abweichung des Sollgewichts vom unteren Grenz-
Ausgang des Summierers 83 bzw. des Vergleichs- wert von 4,2% des Nominalgewichts ergeben, was
glieds 91 verbunden. " durch den Punkt P2 in F i g. 3 angegeben wird. Das
Das von dem Vergleichsglied 92 erzeugte Diffe- demnach am Ausgang des Summierers 83 der Rerenzsignal
ist an ein Potentiometer 93 gelegt, dessen 25 chenschaltung 75 erscheinende, 4,2 % entsprechende
Abgriff 94 so eingestellt ist, daß die seitliche Ände- Signal wird von der Schaltung 86 umgeformt, in eine
rung der Abweichung des Sollwerts, wie sie vom Abweichung des Sollgewichts von dem Nominalge-Ausgangssignal
des Vergleichsglieds 92 dargestellt wicht in Höhe von 5,8% des Nominalgewichts. Dieist,
nicht voll weitergegeben werden kann. Die Ein- ser relative Führungswert am Ausgang des Analogstellung
des Abgriffs 94 bedingt beispielsweise eine 30 Speichers 85 wird dem Multiplikator 85 zugeführt,
Multiplikation des Ausgangssignals des Vergleichs- der dem absoluten Führungswert von 58 mg ermittelt
glieds 92 mit dem Faktor 0,25. Hierdurch wird die und dem Anschluß 33 eine entsprechende Spannung
Stabilität des Systems bei plötzlichen Veränderungen zuführt.
der Verteilung der Ist-Werte aufrechterhalten, und Es sei jetzt angenommen, daß bei 1000 Zigaretten,
ein Überschwingen des errechneten Sollwerts und 35 deren Herstellung gerade beendet ist, die Standard-Oszillationen
werden vermieden. Das Signal am Ab- abweichung wieder 2°/o beträgt, so daß der Ausgriff
94 wird mittels des Summierers 89 dem Signal schußanteil, der von dem Ausgangssignal des Digiam
Ausgang der Verzögerungsvorrichtung 88 überla- tal-Analog-Wandlers 74 festgestellt wird, wiederum
gert, und das erzeugte Signal wird dem Analog-Spei- 1,6% beträgt. Das einem Ausschuß-Anteil von
eher 87 zugeführt. 40 1,6 % entsprechende Ausgangssignal des Digital-
Der Analog-Speicher 87 ist so ausgebildet, daß er Analog-Wandlers 74 wird von der Rechenschaltung
ein für einen bestimmten Zeitpunkt eingespeichertes 75 in eine Spannung umgewandelt, die 4,2% des
Analog-System während der Dauer einer Meßpe- Nominalgewichts entspricht.
riode aufrechterhalten kann. Die Einspeicherung er- Die Ausgangsspannung des Analog-Speichers 87,
folgt jeweils durch einen von dem Impulserzeuger 72 45 die einer Abweichung von 5,8 % gegenüber dem Noerzeugten
Impuls M3. Somit wird jeweils während minalgewicht entspricht und die den zur Erzielung
der Herstellung von 1000 Zigaretten das in dem eines maximalen Profits bei den vorangehenden 1000
Analog-Speicher 87 gespeicherte Analog-Signal er- Zigaretten erforderlichen Führungswert darstellt,
neuert, und während der Herstellung der nächsten wird am Vergleichsglied 91 von demjenigen Signal
1000 Zigaretten gibt der Analog-Speicher 87 eine 50 abgezogen, das den 10% des Nominalgewichts bekonstante
Ausgangsspannung ab. Die Verzögerungs- tragenden unteren Grenzwert repräsentiert. Das so
vorrichtung 88 hat die Aufgabe, die transienten, am Vergleichsglied 91 gewonnene, 4,2% entspresprunghaften
Änderungen des Ausgangssignals des chende Ausgangssignal wird mit dem ebenfalls 4,2 %
Analog-Speichers 87 vor der Aufschaltung auf den entsprechenden Ausgangssignal des Summierers 83
Summierer 89 und das Vergleichsglied 91 auszuglei- 55 im Vergleichsglied 92 verglichen, dessen Ausgangschen.
spannung somit Null ist. Dem Eingang des Analog-
Das Ausgangssignal des Analog-Speichers 87 gibt Speichers 87 wird daher lediglich das aus der vorher-
die Abweichung des Sollwerts in Prozenten des No- gehenden Meßperiode stammende, 8,7 % entspre-
minalwerts an. Um eine Angabe in absoluten Ge- chende Signal über den Summierer 89 zugeführt und
wichtseinheiten zu erreichen, ist der Multiplikator 84 60 die Ausgangsspannung der Analog-Speicher 97 än-
vorgesehen. Er ist beaufschlagt, mit der Ausgangs- dert sich nach einem von dem Impulserzeuger 72 er-
spannung des Analogspeichers 87 und einer von zeugten Impuls M3 gegenüber dem vorhergehenden
einer Spannungsquelle 85 erzeugten Gleichspannung, Zeitabschnitt nicht. Der Führungswert bleibt daher
die dadurch dem Nominalgewicht entspricht, daß ein für die Herstellung der nächsten 1000 Zigaretten
in der Spannungsquelle 85 enthaltendes geeichtse Po- 65 gleich, und das Sollgewicht ist gleich dem an der
tentiometer mechanisch mit der Vorrichtung 26 ver- Vorrichtung 26 für die Meßschaltung 24 eingestellter
bunden ist und mit dieser zusammen betätigt wird. Nominalgewichts minus dem Führungswert von
Am Ausgang des Multiplikators 84 erscheint in 58mg, d.h. gleich 924mg.
nr\n r 11 lr*i t r
17 U 18
Zur Herstellung von 1000 Zigaretten während telwert der Ist-Gewichte bei geringerer Standardabeiner
Meßperiode werden also zunächst als Rohstoff weichung näher an dem unteren Grenzwert liegt und
942 000 mg Tabak gebraucht. Von den erzeugten daß die Anzahl der Ausschuß-Zigaretten bei breite-
1000 Zigaretten wiegen 18 weniger als 900 mg, so rer Verteilung der Ist-Werte größer ist.
daß das von der Ausschuß-Ausstoßvorrichtung 45 s Im folgenden wird auf Fig.4 Bezug genommen,
über die Aufbereitungsvorrichtung 47 zum Förderer in der der zur Errechnung der Abweichung des SoIl-
13 zurückgeführte Gewicht von Tabak weniger als werts dienende Teil der Regelschaltung 35 gemäß
16 200mg ist. Insgesamt wird also zur Herstellung Fig. 1 in einer veränderten Ausführungsform darge-
von 982 Zigaretten Tabak im Gewicht von minde- stellt ist. Hiernach wird das in dem prozentualen
stens 925 800 mg benötigt jo Ausschußanteil entsprechende Ausgangssignal des
Es sei jetzt angenommen, daß infolge einer Verän- Digital-Analog-Wandlers 74 mit dem in einer voranderung
der Eigenschaften des verwendeten Tabaks gehenden Meßperiode ermittelten prozentualen Ausoder
der Zigaretten-Herstellungseinrichtung die Stan- schußanteil verglichen, der ausgehend vom Eingangsdardabweichung
der Ist-Gewichte der hergestellten signal des Multiplikators 84 als Abweichung des
Zigaretten plötzlich auf 3"/o ansteigt, so daß das 15 Ausschußanteils dargestellt ist. Das Abweichungssi-Ausgangssignal
des Digital-Analog-Wandlers 74 ge- gnal wird von einer Einflußgröße verändert, die zur
maß F i g. 3 vertikal bis zu einem Punkt P1 ansteigt Neufestsetzung des jeweiligen Sollwerts die den wirt-
und somit einem Ausschußanteil von 8,4% ent- schaftlichen Profit beeinflußenden Betriebsgrößen
spricht. Das 8,40O entsprechende Ausgangssignal der Zigarettenherstellungseinrichtung berücksichtigt,
des Digital-Analog-Wandlers 74 wird von der Re- 20 Die Einflußgröße ist die Steigung der Kurve gemäß
chenschaltung 75 in ein Signal umgewandelt, das Fig.3.
einer Abweichung des Sollgewichts von dem unteren Zur Bestimmung des prozentualen Ausschußan-Grenzwert
des Gewichts in Höhe von 8,6 0Zo des No- teils und der Abweichung von in früheren Meßperiominalgewichts
entspricht. Die 8,6 °/o entsprechende den ermittelten Werten wird Gleichung (4) nach dem
Ausgangsspannung der Rechenschaltung 75 wird von 25 prozentualen Ausschußanteil aufgelöst und derngedem
Vergleichsglied 92 mit der in der vorhergehen- maß umgeschrieben als
den Meßperiode ermittelten Abweichung des Sollgewichts vom unteren Grenzwert in Höhe von 4,2 ·.„ (o/o Ausschuß) = 1,52 (CT - LL)Vo - 4,72°/o. (5) verglichen, die von dem Vergleichsghed 91 geliefert
wird. Das von dem Vergleichsglied 92 erzeugte, plus 3°
den Meßperiode ermittelten Abweichung des Sollgewichts vom unteren Grenzwert in Höhe von 4,2 ·.„ (o/o Ausschuß) = 1,52 (CT - LL)Vo - 4,72°/o. (5) verglichen, die von dem Vergleichsghed 91 geliefert
wird. Das von dem Vergleichsglied 92 erzeugte, plus 3°
4,4 0Zo entsprechende Ausgangssignal wird von dem Zur Lösung der Gleichung (5) sind zwei Parameter
Potentiometer 93 mit einem konstanten Faktor ^1 der Zigaretten-Herstellungseinrichtung, nämlich
beispielsweise von 0,25, multipliziert. Die am Abgriff 1,25 und 4,72°/o erforderlich. Zusätzlich muß zur
94 des Potentiometers 93 abgenommene, 1,1 °/o des Ermittlung des optimalen Mittelwerts der Ist-Ge-Nominalgewichts
entsprechende Spannung wird im 35 wichte (Sollgewicht) bei dem System nach F i g. 4 die
Summierer 89 der vom Ausgang der Verzögerungs- Steigung der Kurve in F i g. 3 bekannt sein. Bei dem
vorrichtung 88 abgenommen, — 5,8°,0 des Nominal- Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 ist die Ausgangsgewichts
entsprechenden Spannung hinzuaddiert. spannung des Digital-Analog-Wandlers 74 analog
Beim nächsten von dem Impulserzeuger 72 erzeugten dem prozentualen Ausschußanteil, während der
Impuls M3 wird das 4,7 <>/o entsprechende Ausgangs- 40 Meßperiode zwischen I1 und t.2. Dieses Ausgangsignal
signal des Summierers 89 in den Analog-Speicher 87 wird in dem Vergleichsglied 101 mit einem Rückfüheingespeichert,
und dieser relative Führungswert rungssignal verglichen, daß dem prozentualen Auswird
vom Multiplikator 84 in einen absoluten Füh- schußanteil während der Meßperiode zwischen tä
rungswert entsprechend 47 mg umgewandelt, der und f„ entspricht. Das Rückführungssignal, dessen
über den Anschluß 33 des Schalters 31 dem Summie- 45 Erzeugung im folgenden noch beschrieben wird, wird
rer 29 zugeführt wird. dem Subtrahend-Eingang des Vergleichsglieds 101
Nimmt man an, daß die Standardabweichung zu- zugeführt, während der Minuend-Eingang des Vernächst
gleichbleibend 3 % ist, so bewegt sich das gleichsglieds 101 mit dem Ausgangssignal des Digi-Ausgangssignal
des Analog-Speichers 87 auf der tal-Analog-Wandlers 74 beaufschlagt ist. Das von
Kurve für a^ = 3°/o abwärts, bis es einer Abwei- 50 dem Vergleichsglied 101 erzeugte Ausgangssignal
chung des Sollgewichts von dem Nominalgewicht in entspricht der Abweichung zwischen dem in der verHöhe
von —4,6 0Zo des Nominalgewichts entspricht, gangenen Meßperiode ermittelten und dem gegenworaufhin
das absolute Sollgewicht und der Mittel- wärtig ermittelten prozentualen Ausschußanteil. Diewert
der Ist-Gewichte der Zigaretten 954 mg betra- ses Signal wird an ein Potentiometer 102 mit einem
gen. Für je 1000 von der Vorrichtung 15 in Form 55 Abgriff 103 gelegt.
der Zigarettenstange 19 gebildete und von der Durch Vergleich mit F i g. 3 ist erkennbar, daß der
Schneidevorrichtung 20 verteilte Zigaretten muß da- am Potentiometer 102 angestellte Multiplikationsfak-
her Tabak im Gewicht von 954 000 mg dem Förderer tor, der eine volle Korrektur auf den richtigen neuen
13 zugeführt werden. Gemäß Fig. 2 wiegen von den Wert auf der geradlinigen Ortkurve 61 α herbeiführt,
1000 Zigaretten 33,5 weniger als 900 mg, so daß die 60 0,18 ist. Um jedoch ein Überschwingverhalten zu
zum Förderer 13 nach Aufbereitung in der Aufberci- vermeiden und das System zu stabilisieren, auch
tungs-Vorrichtung 47 zurückgeführte Tabakmenge wenn in aufeinanderfolgenden Meßperioden von je
geringer als 30 150 mg ist. Insgesamt ist also die zur 1000 Zigaretten plötzliche Änderungen des prozen-
Herstellung von 966,5 Zigaretten mit akzeptablem tualen Ausschußanteiis auftreten, wird der Stei-
Gewicht erforderliche Tabakmenge 923 850 mg. 65 gungs-Multiplikationsfaktor mittels des Abgriffs 103
Werden diese Zahlen für den eingc ,chwungenen Bc- entsprechend multipliziert und beispielsweise auf den
trieb mit demjenigen bei einer Standardabweichung Faktor 0,9 reduziert. Für die bestimmte Zigaretten-
von d — 2 "/0 verglichen, so zeigt sich, daß der Mit- herstellungseinrichtung, deren Bctricbsverhallcn
durch Fig.3 beschrieben wird, birgt die nunmehrige Impulse in eine Andog-Gleichspannrag umwandelt.
Einstellung des Potentiometers 102 einen Multiplika- Die vom Frequenz-Spannungs-Wandler 1-1 erzeugie
tionsfaktor von 0,16 für die der Abweichung entsprc- Spannung ist demnach direkt proportional der foigechende
Ausgangsspannung des Vergleichsglieds 101. frequenz, mit der der Trigger 43 binäre L-Impuise
Die Spannung am Abgriff 103 des Potentiometers 5 erzeugt, so daß die Ausgangsspannung des tre-102
ist somit ein Maß für die prozentuale Änderung quenz-Spannungs-Wandlers 121 mit zunehmender
der Abweichung des Sollgewichts von dem unteren bzw. abnehmender Anzahl von Impulsen je f-eit^in'
Grenzwert in aufeinanderfolgenden Meßperiocbn für heit steigt bzw. fällt. Die Ausgangsspannung des treje
1000 Zigaretten. Es handelt sich um den gleichen quenz-Spannungs-Wandlers 121 wird einem Poten-Faktor,
der von dem Abgriff 94 des Potentiometers io tiometer 78 zugeführt, dessen am Abgriff 79 abge-93
in Fig. 1 erhalten wird. nommene Ausgangsspannung mit der am Abgriff »l
Die am Abgriff 103 gewonnene Spannung wird eines weiteren Potentiometers 82 abgegriffenen Ausmit
Hilfe des Summierers 89, des Analog-Speichers gangsspannung mittels eines Summierers 83 in gtei-87
und des Multiplikators 84 in gleicher Weise wei- eher Weise kombiniert wird, wie dies te™^ £n
ter verarbeitet, wie dies vorstehend bereits an Hand 15 Hand der Fig. 1 beschrieben wurde, so daß ein bider
Fig. 1 beschrieben wurde, wodurch dem Sum- gnal entsteht, das der Abweichung des Sollwerts von
mierer 29 ein Führungswert vorgegeben wird, der dem unteren Grenzwert entspricht,
dem Abstand des Sollwerts von dem Nominalwert Der von dem Summierer 83 erzeugten Ausgangs-
des Gewichts entspricht. Auch wird hier die Aus- gleichspannung wird an einem weiteren Summierer
gangsspannung des Analog-Speichers 97 über eine 20 122 eine Spannung überlagert, die dem unt^en
Verzögerungsvorrichtung 88 zum Eingang des Sum- Grenzwert LL, ausgedrückt als Prozentsatz des Nomierers
89 und zum Vergleichsglied 91 in gleicher minalgewichts, entspricht. Der Summierer 122 er-Weise,
wie bereits beschrieben, zurückgeführt. zeugt somit ein Ausgangssignal, das den Sollwert,
Das Ausgangssignal des Vergleichsglieds 91 ent- ausgedrückt in Prozenten des Nominalgewichts, respricht
somit der Abweichung des Sollgewichts von 25 präsentiert. Das von dem Summierer 122 erzeugte bidem
unteren Grenzwert, ausgedrückt in Prozenten gnal, das dem jeweiligen Sollwert entspricht, wird
des Nominalgewichts. mittels eines Vergleichsglieds 123 verglichen mit
Das Ausgangssignal des Vergleichsglieds 91 wird einem übermittelten, die Sollwerte in der vorangeeiner
zur Lösung der obengenannten Gleichung (5) gangenen Zeit berücksichtigenden Sollwert (C / J^.
ausgebildeten Rechenschaltung zugeführt. Die Ab- 30 Das Ausgangssignal des Vergleichsgheds 123 entweichung
des Sollgewichts von dem unteren Grenz- spricht somit der Differenz CT zwischen dem derzeit
wert während der vorausgegangenen Meßperiode für vorgegebenen relativen Führungswert (Abweicnung
1000 Zigaretten, die vom Ausgangssignal des Ver- zwischen Sollgewicht und Nominalgewicht) und dem
gleichsglieds 91 repräsentiert wird, wird mit der neu ermittelten Führungswert. ^
Hälfte des Faktors l,52<Vo aus Gleichung (5) durch 35 Das Differenz-Ausgangssignal des Vergleichsglieds
entsprechende Einstellung des Abgriffs 105 eines Po- 123 liegt an einem Potentiometer 124, dessen Abgritt
tentiometers 104 multipliziert. Die Spannung am Ab- 125 zur Erzielung von Stabilität auf einen Multipligriff
104 wird mittels eines rückwirkungsfreien Ope- kationsfaktor kleiner als 1 eingestellt ist, wie dies berationsverstärkers
106 mit dem Faktor 2 multipli- reits vorstehend für das Potentiometer 93 mit dem
ziert, so daß dessen Ausgangsspannung direkt pro- 40 Abgriff 94 an Hand F i g. 1 erläutert wurde. Das mit
portional 1,52 (CT-LL) »/0 ist. Diese Ausgangsspan- dem Multiplikationsfaktor multiplizierte Differenznung
des Operationsverstärkers 106 wird einer signal am Abgriff 125 wird in einem Summierer IZO
Gleichspannung überlagert, die am Abgriff 107 eines einem Signal überlagert, das den gemittelter1 verganan
seinem Anschluß 109 mit einer Referenzgleich- genen Sollwerten entspricht und das von der Vorspannung
geschalteten Potentiometers 108 ansteht. « richtung 127 zur Mittelwertbildung erzeugt ist. Uie
Für die besonderen Verhältnisse gemäß Gleichung Vorrichtung 127, die ein RC-Tiefpaßfilter sein kann,
(5) ist der Abgriff 107 so eingestellt, daß die an ihm weist eine Zeitkonstante in der Größenordnung von
anstehende Spannung 4,72 0/0 entspricht. Die Aus- 30 bis 60 see auf und hat damit eine ahnUche wirgangsspannung
des Operationsverstärkers 106 wird kungsweise wie diejenige, die in F1 g. 1 durcn aas
dem Minuend-Eingang, die Ausgangsspannung des 50 Einspeichern von Zeit zu Zeit erreicht wird.
Abgriffs 107 dem Subtrahend-Eingang des Ver- Das Ausgangssignal der Vorrichtung 127 wird aut
gleichsglieds 111 zugeführt, so daß die von ihm er- den Minuend-Eingang des Vergleichsgheds 123 und
zeugte Ausgangsspannung direkt proportional dem zu einem Eingang des Summierers 126 zuruckgeprozentualen
Ausschußanteil wärend der vorange- führt, um so Signale zu erzeugen, die dem gegenwargangenen
Meßperiode für 1000 Zigaretten zwischen 55 tig der Zigaretten-Herstellungseinncntung vorgegeden
Zeitgeberimpulsen r„ und /., ist. benen Fuhrungswert entsprechen. Das Ausgangssi-
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gnal des Summierers 126, das den relativen, au! das
eines Teils des Systems gemäß Fig. 1 dargestellt. Nominalgewicht bezogenen Fuhrungswert darstellt,
Hierbei wird ein Fuhrungswert in ähnlicher Weise wird dem Multiplizierer 84 zugeführt und von diesem
wie in F i g. 1 ermittelt. Jedoch sind der Ausschuß- 6° den absoluten Gewichtseinheiten entsprechenden
Zähler 73 und der Digital-Analog-Wandler 74 durch Führungswert umgewandelt.
einen Frequenz-Spannungs-Wandler 121 ersetzt, so Obwohl die Ausführungsform gemäß Fig. 5 als
daß sich im Gegensatz zu Fig. 1 keine feste Meßpc- eine Abwandlung des Systems gemäß Fig. I dargeriode
ergibt. ' stellt wurde- ist diese Abwandlung prinzipiell auch
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 wird Rs bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F ig. 4 anwenddas
Ausgangssignal des Triggers 43 direkt dem Fre- bar. Insbesondere könnte das dem prozentualen Ausquenz-Spannungs-Wandler
121 zugeführt, der die schußanteil entsprechende Ausgangssignal des hre-Folgegrequenz
der von dem Trigger 43 erzeugten quenz-Spannungs-Wandlers 121 direkt dem ver-
21 l ° 22
gleiclisglied 101 in Fig. 4 und den ihm nachgeschal- Sollwerts von dem unteren Grenzwert entspricht,
teten Schaltungselementen zugeführt werden. Dieses Ausgangssignal des Summierers 138 wird in
In F i g. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dar- gleicher Weise wie das Ausgangssignal des Summie-
gestellt, wobei der Führungswert in direkter Abhän- rers 83 in F i g. 1 weiterverarbeitet, indem es der
gigkeit von der Standardabweichung der variierenden 5 Schaltung 86 zugeführt wird, die eine Nachführung
Dichtewerte der Zigarettenstange 19, gemessen bei des Führungswerts bewirkt.
deren Durchlauf durch die die Strahlungsquelle 22 Die Möglichkeit, die Abweichung des Sollwerts
umfassende Einrichtung, bestimmt wird. Zur Ermitt- aus der jeweiligen Standardabweichung und einer
lung des maximalen Profits bei einem bestimmten neu errechneten Standardabweichung zu berechnen,
Abstand des Sollwerts von dem unteren Grenzwert io wie dies an Hand des Beispiels der Fig.4 gezeigt
kann die Standardabweichung nach bekannten stati- wurde, besteht auch bei dem Ausführungsbeispiel gestischen
Methoden ermittelt und mit bestimmten maß F i g. 6. So kann das Ausgangssignal der Divi-Faktoren
algebraisch kombiniert werden. Beim Aus- dierschaltung 134 direkt mit einem Signal verglichen
führungsteispiel ist die mathematische Beziehung werden, das der gegenwärtigen Standardabweichung
zwischen dem Abstand des Sollwerts von dem unte- 15 proportional ist und das von einer analogen Rechenren
Grenzwert des Gewichts einerseits und der Stan- schaltung erhalten wird, die ausgehend von dem
dardabweichung wie folgt: Ausgangssignal des Vergleichsglieds 91 in Fig. 4 die
prozentuale Slandardabweichung folgendermaßen er-
{CT - LL)Vo = 1,2 σ Vo + 1,8%.. (6) rechnet:
Zur Durchführung dieser Rechnung wird die von _
der Meßschaltung 24 erzeugte Meßgleichspannung °/o - U,8jj (C 7 - LL)Vo - 1,5. (7)
einem Varianz-Rechner 131 zugeführt, wie er beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 2 965 300 bekannt ist. Der Varianz-Rechner 131 umfaßt einen 25 Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfin-Zeitgeber, so daß er in periodischen Abständen ein dung ergibt sich dann, wenn der Profit eines Regelsyentsprechend Gleichung (1) errechnetes, der Varianz stems optimiert werden soll, bei dem die gesteuerte entsprechendes Ausgangssignal abgibt. Zwischen den Einrichtung eine gewisse Anzahl von Ausschuß-Ervon dem Zeitgeber bewirkten Änderungen des Aus- Zeugnissen produziert, die in den Handelsweg gegangssignals bleibt dieses konstant, so daß sich das 30 bracht werden. Hierbei müssen die nachteiligen Aus-Ausgangssignal aus einer Reihe von Abschnitten je- Wirkungen beachtet werden, die die Ausschuß-Erweils konstanter Amplitude zusammensetzt, die nach Zeugnisse auf die Verkaufsmöglichkeiten der Erzeug-Art einer Schrittfunktion ineinander übergehen, ahn- nisse haben. Es wird daher ein Minderungsfaktor für lieh wie dies für das Ausgangssignal des Digital-Ana- jedes Ausschuß-Erzeugnis berücksichtigt, das in den log-Wandlers 74 gilt. 35 Handelsweg gelangt, und dieser Minderungsfaktor
einem Varianz-Rechner 131 zugeführt, wie er beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 2 965 300 bekannt ist. Der Varianz-Rechner 131 umfaßt einen 25 Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfin-Zeitgeber, so daß er in periodischen Abständen ein dung ergibt sich dann, wenn der Profit eines Regelsyentsprechend Gleichung (1) errechnetes, der Varianz stems optimiert werden soll, bei dem die gesteuerte entsprechendes Ausgangssignal abgibt. Zwischen den Einrichtung eine gewisse Anzahl von Ausschuß-Ervon dem Zeitgeber bewirkten Änderungen des Aus- Zeugnissen produziert, die in den Handelsweg gegangssignals bleibt dieses konstant, so daß sich das 30 bracht werden. Hierbei müssen die nachteiligen Aus-Ausgangssignal aus einer Reihe von Abschnitten je- Wirkungen beachtet werden, die die Ausschuß-Erweils konstanter Amplitude zusammensetzt, die nach Zeugnisse auf die Verkaufsmöglichkeiten der Erzeug-Art einer Schrittfunktion ineinander übergehen, ahn- nisse haben. Es wird daher ein Minderungsfaktor für lieh wie dies für das Ausgangssignal des Digital-Ana- jedes Ausschuß-Erzeugnis berücksichtigt, das in den log-Wandlers 74 gilt. 35 Handelsweg gelangt, und dieser Minderungsfaktor
Das Ausgangssignal des Varianz-Rechners 131 wird zur Bestimmung des Sollwerts oder des gewird
einer Rechenschaltung 132 zugeführt, die aus wünschten Mittelwerts der Ist-Werte verwendet, um
ihm durch Quadratwurzelbildung die Standardabwei- optimale Resultate und damit maximalen Profit zu
chung in Form eines Gleichspannungssignals ermit- erreichen.
telt. Dieses Ausgangssignal wird mittels einer Divi- 40 Bei dem im folgenden beschriebenen Ausführungsdierschaltung
134 zu einem Signal umgeformt, das beispiel werden Zigaretten eines unteren Grenzwertes
dem prozentualen Anteil der Standardabweichung, nicht nach ihrer Herstellung ausgeschieden. Vielmehr
bezogen auf das an einer Vorrichtung 135 einge- wird akzeptiert, daß diese Ausschuß-Zigaretten in
stellte Nominalgewicht, entspricht. Hierzu ist der Di- den Handelsweg gelangen und angenommen, daß
visor-Eingang der Dividier-Schaltung 134 mit der 45 solche Zigaretten wahrscheinlich die Unzufriedenheit
Vorrichtung 135 verbunden. Die Vorrichtung 135 von Käufern erwecken und damit einen negativen
wird gleichzeitig mit der Vorrichtung 26 zur Einstel- Einfluß auf den zukünftigen Zigarettenverkauf auslung
des Nominalgewichts bei der Meßschaltung 24 üben. Dieser Einfluß wird von einem bestimmten Fakgemäß
F i g. 1 betätigt. Die von der Divisionsscbal- tor, als Minderungsfaktor bezeichnet, erfaßt. Im vortung
134 ermittelte prozentuale Standardabweichung 50 liegenden Fall wird der Minderungsfaktor mit 2: 1
wird einer analogen Rechenschaltung zugeführt, die für jede in den Handelsweg gelangende Ausschußgemäß Gleichung (6) arbeitet. Zigarette angenommen. Die Standardabweichung A
Die Rechenschaltung zur Lösung der Gleichung der hergestellten Zigaretten ist bei der Bestimmung
(6) umfaßt ein Potentiometer 136, das mit der Aus- des Sollgewichts der Zigaretten korreliert mit dem
gangsspannung der Dividierschaltung 134 gespeist 55 Grad der Unzufriedenheit von Kunden. Je mehr
ist. Der Schleifer 137 des Potentiometers 136 ist ent- nämlich das mittlere Gewicht der Zigaretten bei gesprechend
dem Proportionalitätsfaktor 1,2 in Glei- gebenem Wert Λ sinkt, um so größer ist die Wahrchung
(6) eingesetzt und liefert somit eine Spannung, scheinlichkeit der unzufriedenen Kunden,
die 1,2 A, ausgedrückt in Prozenten des Nominalge- Bei wachsenden Werten von<5 wächst die Anzahl wichts, entspricht. Diese Spannung wird einem Ein- 60 unzufriedener Kunden bei gegebenem Mittelwert der gang eines Summierers 138 zugeführt, dessen anderer Ist-Gewichte der Zigaretten. Die Anzahl unzufriede-Eingang am Schleifer 139 eines Potentiometers 140 ner Kunden als Funktion der Standardabweichung liegt, dessen eine Klemme mit einer Referenzspan- und des Mittelwerts ist insofern kumulativ, als nur nung gespeist ist. Die Einstellung des Schleifers 139 eine relativ geringe Anzahl von Käufern mit einer Zientspricht dem Prozentsatz von 1,8 in Gleichung (6). 65 garette von einem Ist-Gewicht von 1000 mg unzufrie-
die 1,2 A, ausgedrückt in Prozenten des Nominalge- Bei wachsenden Werten von<5 wächst die Anzahl wichts, entspricht. Diese Spannung wird einem Ein- 60 unzufriedener Kunden bei gegebenem Mittelwert der gang eines Summierers 138 zugeführt, dessen anderer Ist-Gewichte der Zigaretten. Die Anzahl unzufriede-Eingang am Schleifer 139 eines Potentiometers 140 ner Kunden als Funktion der Standardabweichung liegt, dessen eine Klemme mit einer Referenzspan- und des Mittelwerts ist insofern kumulativ, als nur nung gespeist ist. Die Einstellung des Schleifers 139 eine relativ geringe Anzahl von Käufern mit einer Zientspricht dem Prozentsatz von 1,8 in Gleichung (6). 65 garette von einem Ist-Gewicht von 1000 mg unzufrie-
Das Ausgangssignal des Summierers 138 ist eine den ist, während eine wesentlich größere Anzahl von
analoge Gleichspannung, die der Abweichung des Kunden mit Zigaretten unzufrieden ist, deren Ist-Ge-
zur Erzielung eines maximalen Profits erforderlichen wicht 950 mg beträgt. Um den gesamten Grad der
23 '24
Unzufriedenheit von Kunden zu bestimmen, ist es Tabaks gemäß Kurve 209 gemeinsam berücksichtigt
demnach erforderlich, die Anzahl unzufriedener werden. Hierzu werden die Kostenwerte bei einander
Kunden für jeden Mittelwert des Ist-Gewichts der entsprechenden Mittelwerten der Ist-Gewichte der
Zigaretten, ausgehend von der niedrigsten Standard- Zigaretten entlang jeweils zweier Kurven addiert und
abweichung bis zu der tatsächlich am höchsten vor- 5 ergeben für die verschiedenen Werte ö die Kurven
kommenden Standardabweichung durch Integration 211 bis 216 für die Gesamtkosten. Der jeweils mini-
zu kumulieren. Diese kumulative Summe unzufriede- male Wert der Kurven 211 bis 217 ergibt den für
ner Kunden wird mit dem Minderungsfaktor multi- maximalen Profit anzustrebenden Sollwert bei der je-
pliziert, der sich auf die Wahrscheinlichkeit bezieht, weiligen Standardabweichung d. Somit kann die
daß zukünftige Verkäufe auf Grund der Unzufrie- xo Ortskurve 217 für das optimale Sollgewicht gezeich-
denheit von Kunden verringert sind. net werden. Beispielsweise wird der Punkt Pn auf
Kurvenscharen, die die Herstellungskosten, die der Ortskurve 217, der das Sollgewicht für maxima-Kosten
durch Unzufriedenheit von Kunden und den len Profit bei <5 = 1 °/o angibt, dadurch erhalten, daß
optimalen Sollwert als Funktion der Abweichung des die Werte der Kurve 203 zu den entsprechenden
Sollgewichts von dem Nominalgewicht darstellen, 15 Werten der Kurve 209 addiert werden, daß die dasind
in Fig.7 enthalten. Hierbei ist ein Minderungs- durch erhaltene Kurve 211 eingezeichnet wird und
faktor von 2 : 1 für die Unzufriedenheit von Kunden daß beim minimalen Wert der Kurve 211 der Punkt
vorgesehen, d. h., für jede in den Handelsweg ge- P11 und der ihm entsprechende Wert des Sollgewichts
brachte Ausschuß-Zigarette erleidet der Hersteller bestimmt werden. In entsprechender Weise werden
einen Verlust, der doppelt so groß ist wie der Profit, 20 die Werte der Punkte P12 bis P16 nacheinander abgeden
er normalerweise von dieser Zigarette hätte. Ist leitet, indem die verschiedenen Werte der Kurven
beispielsweise der Profit pro Zigarette DM 0,002, 204 bis 208 mit den Werten der Kurve 209 bei gedann
ist der Verlust auf Grund einer Ausschuß-Ziga- meinsamen Werten des Sollgewichts addiert werden,
rette DM 0,004, und der Hersteller verliert bei jedem die Kurven 212 bis 216 aufgetragen werden und das
unzufriedenen Kunden DM 0,002. 25 Minimum dieser Kurven 212 bis 216 jeweils einem
In Fig. 7 sind die Kosten aufgetragen als Funk- bestimmten Sollgewicht zugeordnet wird. Kurve 217
tion des Mittelwerts der Ist-Gewichte, d. h. des Soll- verläuift tatsächlich nicht vollständig linear, kann
gewichts, ausgedrückt als Prozentsatz des Nominal- aber im interessierenden Bereich praktisch durch
gewichts. Zwei Werte des Sollgewichts, nämlich 85 eine Gerade approximiert werden, ähnlich wie dies in
und 100 «/0 des Nominalgewichts, sind durch verti- 30 F i g. 3 bei der Kurve 61 α erfolgte,
kale gestrichelte Geraden 201, 202 herausgehoben. Zur Regelung eines Herstellungsverfahrens, bei-Die Kosten durch Unzufriedenheit von Kunden ist spielsweise bei der Zigaretten-Herstellungseinrichdurch die gestrichelte Kurvenschar der Kurven 203 tung gemäß F i g. 1, in Abhängigkeit von einer Kurve bis 208 mit der Standardabweichung als Parameter gemäß Fig. 7 wird zunächst der Wert<5 für die Eindargestellt. Hierbei ist der Minderungsfaktor von 2:1 35 richtung errechnet. Aus dem errechneten Wert von d berücksichtigt. An Hand der Kurven 203 bis 208 ist wird dasjenige Sollgewicht CT errechnet, das einen ersichtlich, daß bei der sehr geringen Standardabwei- größtmöglichen Profit ergibt. Der Wert des Sollgechung von 1 °/o die Kosten des Zigarettenherstellers wichts, der jeweils den größtmöglichen Profit ergibt, durch Unzufriedenheit von Kunden bei in den Han- wird verglichen mit einem vorher verwendeten Wert delsweg gelangenden Ausschuß-Zigaretten sehr gering 40 des Sollgewichts, um den gewünschten Mittelwert der sind, solange der Mittelwert der Ist-Gewichte der Zi- Ist-Gewichte der Zigaretten zu ermitteln. Die Abweigaretten oberhalb von 85 0Zo des Nominalgewichts ge- chung zwischen den zwei Werten des Sollgewichts erhalten wird. Bei Anwachsen der Standardabweichung, laubt es, einen neuen Wert des Sollgewichts zu ermitbei der auch der Ausschuß-Anteil anwächst, wachsen teln. Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausfühdie Kosten durch Unzufriedenheit von Kunden, wie an 45 rungsbeispielen wird die Abweichung zwischen dem den Kurven 203 bis 208 ablesbar ist. Jede der Kur- gewünschten Sollgcwicht und dem vorangehenden ven 203 bis 208 nähert sich asymptotisch den Kosten Sollgewicht mit einem Gewichtsfaktor multipliziert, Null, wenn das Sollgewicht und damit der Mittelwert um ein Uberschwingen der Regelung zu vermeiden, der Ist-Gewichte gegen Unendlich geht. Bei einem Selbstverständlich ist bei einer Herstellungsvorrichbestimmten Wert des Sollgewichts hängt der Wert je- 50 tung, die nach den Kurven gemäß F i g. 7 arbeitet, der der Kurven 203 bis 208 direkt von dem Wert δ keine Auschuß-Ausstoßvorrichtung und keine Aufab, dem diese Kurve zugeordnet ist. bereitungsvorrichtung für Ausschuß-Zigaretten vor-
kale gestrichelte Geraden 201, 202 herausgehoben. Zur Regelung eines Herstellungsverfahrens, bei-Die Kosten durch Unzufriedenheit von Kunden ist spielsweise bei der Zigaretten-Herstellungseinrichdurch die gestrichelte Kurvenschar der Kurven 203 tung gemäß F i g. 1, in Abhängigkeit von einer Kurve bis 208 mit der Standardabweichung als Parameter gemäß Fig. 7 wird zunächst der Wert<5 für die Eindargestellt. Hierbei ist der Minderungsfaktor von 2:1 35 richtung errechnet. Aus dem errechneten Wert von d berücksichtigt. An Hand der Kurven 203 bis 208 ist wird dasjenige Sollgewicht CT errechnet, das einen ersichtlich, daß bei der sehr geringen Standardabwei- größtmöglichen Profit ergibt. Der Wert des Sollgechung von 1 °/o die Kosten des Zigarettenherstellers wichts, der jeweils den größtmöglichen Profit ergibt, durch Unzufriedenheit von Kunden bei in den Han- wird verglichen mit einem vorher verwendeten Wert delsweg gelangenden Ausschuß-Zigaretten sehr gering 40 des Sollgewichts, um den gewünschten Mittelwert der sind, solange der Mittelwert der Ist-Gewichte der Zi- Ist-Gewichte der Zigaretten zu ermitteln. Die Abweigaretten oberhalb von 85 0Zo des Nominalgewichts ge- chung zwischen den zwei Werten des Sollgewichts erhalten wird. Bei Anwachsen der Standardabweichung, laubt es, einen neuen Wert des Sollgewichts zu ermitbei der auch der Ausschuß-Anteil anwächst, wachsen teln. Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausfühdie Kosten durch Unzufriedenheit von Kunden, wie an 45 rungsbeispielen wird die Abweichung zwischen dem den Kurven 203 bis 208 ablesbar ist. Jede der Kur- gewünschten Sollgcwicht und dem vorangehenden ven 203 bis 208 nähert sich asymptotisch den Kosten Sollgewicht mit einem Gewichtsfaktor multipliziert, Null, wenn das Sollgewicht und damit der Mittelwert um ein Uberschwingen der Regelung zu vermeiden, der Ist-Gewichte gegen Unendlich geht. Bei einem Selbstverständlich ist bei einer Herstellungsvorrichbestimmten Wert des Sollgewichts hängt der Wert je- 50 tung, die nach den Kurven gemäß F i g. 7 arbeitet, der der Kurven 203 bis 208 direkt von dem Wert δ keine Auschuß-Ausstoßvorrichtung und keine Aufab, dem diese Kurve zugeordnet ist. bereitungsvorrichtung für Ausschuß-Zigaretten vor-
In F i g. 7 ist weiter eine Gerade 209 eingezeichnet, gesehen, so daß die Teile 44 bis 47 der F i g. 1 fortdie
die Herstellungskosten der Zigaretten unter Be- fallen können. Weiter kann die Rechenschaltung zur
rücksichtigung der Materialkosten für den Tabak in 55 Berechnung des Ausschußanteils gemäß Fig. 1 wahl-Abhängigkeit
von dem Sollgewicht angibt. Die Kurve weise auch durch einen Rechner ersetzt sein, der ge-
209 ist im interessierenden Bereich eine Gerade, weil maß F i g. 6 die Standardabweichung berechnet,
die Herstellungskosten der Zigaretten direkt mit dem Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 wird Mittelwert der Ist-Gewichte der Zigaretten ansteigt ein optimaler Sollwert gemäß Kurve 217 in Fig.7 Dabei sind die übrigen Kosten, wie für Papier, Ma- 60 errechnet. Hierbei wird zunächst die Standardabweischinen und Energie, so minimal, daß sie praktisch chung b mittels eines der Meßschaltung 24 nachgekeinen Effekt auf die Kurve 209 der Herstellungsko- schalteten Varianz-Rechners 131 einer Rechenschalsten haben, tung 132 zur Berechnung der Quadratwurzel, einei
die Herstellungskosten der Zigaretten direkt mit dem Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 wird Mittelwert der Ist-Gewichte der Zigaretten ansteigt ein optimaler Sollwert gemäß Kurve 217 in Fig.7 Dabei sind die übrigen Kosten, wie für Papier, Ma- 60 errechnet. Hierbei wird zunächst die Standardabweischinen und Energie, so minimal, daß sie praktisch chung b mittels eines der Meßschaltung 24 nachgekeinen Effekt auf die Kurve 209 der Herstellungsko- schalteten Varianz-Rechners 131 einer Rechenschalsten haben, tung 132 zur Berechnung der Quadratwurzel, einei
Um die Kosten zu bestimmen, die bei der Herstel- Dividierschaltung 134 und einer Vorrichtung 135 zui
lung der Zigaretten mit optimalem Profit erforderlich 65 Einstellung des Nominalgewichts berechnet, wöbe
sind, müssen die Kosten durch Unzufriedenheit von die Vorrichtung 135 gleichzeitig mit der Vorrichtung
Kunden entsprechend den Kurven 203 bis 208 und 26 zur Vorgabe des Nominalgewichts für die Meß·
die Herstellungskosten entsprechend den Kosten des schaltung 24 verstellbar ist. Die Berechnung erfolg
25 26
insoweit, wie dies bereits an Hand der F i g. 6 be- gestiegen sind. Um die Unzufriedenheit der Kunden
schrieben wurde. Das Ausgangssignal der Dividier- wieder zu verringern und den Profit zu maximieren,
schaltung 134 ist eine Gleichspannung, die der Stan- muß der Mittelwert der Ist-Gewichte der Zigaretten
dardabweichung, ausgedrückt als Prozentsatz des so weit vergrößert werden, daß eine geringe Anzahl
Nominalgewichts, entspricht. Dieses Signal wird 5 von Ausschuß-Zigaretten verkauft wird. Die Kosten
einem Potentiometer 121 zugeführt, dessen Schleifer von Ausschuß-Zigaretten sind jedoch bei 6 = 3 %
entsprechend der Steigung der Kurve 217 gemäß größer als bei (5 = 2 %, weil mehr Tabak je Zigarette
Fig.7 eingestellt ist. Die Gleichspannung am Schlei- verbraucht wird und weil eine größere Anzahl von
fer 222 wird in einem Summierer 226 einer konstan- Ausschuß-Zigaretten auf den Markt gelangt. Ein ma-
ten Gleichspannung überlagert, die am Schleifer 223 io ximaler Profit wird bei <5 = 3 % erreicht, wenn das
eines Potentiometers 224 abgenommen ist, welches Messer 16 in Fig. 1 so verstellt wird, daß das mitt-
an seiner Klemme 225 von einer konstanten, positi- lere ZigarettengewicIn langsam von Punkt P22 zu
ven Gleichspannung gespeist ist. Die am Schleifer Punkt P13 wandert.
223 anstehende Spannung entspricht einem Kosten- Bei dem gemäß Fig.7 arbeitenden Regelsystem
korrekturwert der Kurve 217, so daß die Ausgangs- 15 wird bei dem anfänglichen stabilen Dauerbetrieb das
spannung des Summierers 226 demjenigen Sollge- <5 -- 2 °/o entsprechende Ausgangssignal der Dividierwicht
CT auf Kurve 217 entspricht, das dem von der schaltung 134 von der den Summierer 226 umfassen-Dividierschaltung
134 ermittelten Wert 6 zugeordnet den Rechenschaltung in einen Sollwert von 87,5 %
ist. Das Ausgangssignal des Summierers 226 hat umgeformt, worauf Zigaretten hergestellt werden, die
demnach die Form einer Gleichspannung, die dem ao jeweils DM 0,002 kosten. Nachdem sichr? von 2%
erwünschten Mittelgewicht der Zigaretten entspricht, auf 3 % geändert hat, springt das dem Sollwert entdie
in dem unmittelbar vorangehenden Zeitintervall sprechende Signal am Ausgang des Summierers 226
erfolgt wurden, wobei das mittlere Gewicht zu opti- auf etwa 90 %. Das 90 % entsprechende Signal wird
malern Betrieb der Zigaretten-Herstellungseinrich- mit dem im vorhergehenden Zeitabschnitt erzeugte,
tung gemäß Fig. 1 dann führt, wenn keine Zigaret- 35 87,5% entsprechenden Signal in der Vorrichtung86
ten ausgeschieden werden und wenn allen Zigaretten, verglichen. Die Vorrichtung 86 bildet die Differenz
die zu einer Unzufriedenheit von Kunden führen, ein zwischen den beiden Sollwerten und verschiebt nur
Minderungsfaktor von 2 : 1 zugeordnet wird. langsam den Führungswert und damit den Mittelwert
Der gewünschte Mittelwert der Ist-Gewichte der der Ist-Gewichte je Einheitslänge der Zigarettenstange
Zigaretten (Sollgewicht) der im jeweils gerade been- 30 19 von 87,5 auf 90% des Nominalgewichts. Zuletzt
deten Zeitabschnitt der Herstellung gilt, wird mit ist der maximale Profit wieder erreicht, und die Zidem
zeitlich vorangehenden Wert in der Vorrichtung garetten kosten DM 0,00104 pro Stück.
86 verglichen, die ähnlich der Vorrichtung 86 in Ausgestaltungen sind in vielfacher Hinsicht mög-F i g. 1 arbeitet. Allerdings wird in der Vorrichtung lieh. Beispielsweise kann auch der mittels der Span-86 gemäß Fig. 8 der gewünschte Mittelwert der 35 nungsquelle 34 dem Summierer 29 vorgegebene Füh-Ist-Gewichte direkt mit dem gewünschten Mittelwert rungswert manuell in Abhängigkeit von der beobacheines vorhergehenden Zeitabschnitts verglichen, ohne teten Stellung des Voltmeters 95 eingestellt werden,
daß eine Subtraktion des unteren Grenzwerts erfolgt. Die bei den vorbeschriebenen Ausführungsbcispie-Daher unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß len verwendeten analog wirkenden Rechenschaltun-Fig. 8 von derjenigen der Fig. 1 dadurch, daß ihr 40 gen sind jeweils besonders geeignet zur Profitmaxidirekt der von dem Summierer 226 ermittelte Soll- mierung bei der Regelung einer einzigen Einrichtung, wert CT zugeführt wird und daß kein Vergleichsglied In vielen Fabriken, beispielsweise in einer Fabrik zur 91 vorhanden ist. Statt dessen wird das Vergleichs- Zigarettenherstellung, ist jedoch eine Anzahl gleicliglied 92 der Vorrichtung 86 in Fi g. 8 direkt mit dem artiger Maschinen gleichzeitig im Betrieb. In diesem Ausgangssignal der Analogverzögerungsvorrichtung 45 Fall wird das Regelsystem vorzugsweise mit einen 88 beaufschlagt. Dieses Ausgangssignal wird auch Digitalrechner ausgeführt, der aufDZeitmultiplex-B;iden. Summierer 89 zugeführt. Wie bei der Vorrich- sis gleichzeitig mehrere Regelsysteme bedient. Ein tung 86 gemäß F i g. 1 umfaßt die Vorrichtung 86 ge- derartiger Zeitmultiplex-Rechner ist beispielsweise maß Fi g. 8 ein Potentiometer 93 mit einem Schleifer aus der USA.-Patentscchrift 3 147 370 bekannt. Die 94, wodurch ein dämpfender Gewichtsfaktor für die 50 Daten der für die Frofitmaximierung erforderlichen berechneten Abweichungen zwischen aufeinanderfol- Funktionen, beispielsweise der in Fig.3 oder7 gegenden Sollwerten eingeführt wird. zeigten Funktion, werden in dem Rechner gespei-
86 verglichen, die ähnlich der Vorrichtung 86 in Ausgestaltungen sind in vielfacher Hinsicht mög-F i g. 1 arbeitet. Allerdings wird in der Vorrichtung lieh. Beispielsweise kann auch der mittels der Span-86 gemäß Fig. 8 der gewünschte Mittelwert der 35 nungsquelle 34 dem Summierer 29 vorgegebene Füh-Ist-Gewichte direkt mit dem gewünschten Mittelwert rungswert manuell in Abhängigkeit von der beobacheines vorhergehenden Zeitabschnitts verglichen, ohne teten Stellung des Voltmeters 95 eingestellt werden,
daß eine Subtraktion des unteren Grenzwerts erfolgt. Die bei den vorbeschriebenen Ausführungsbcispie-Daher unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß len verwendeten analog wirkenden Rechenschaltun-Fig. 8 von derjenigen der Fig. 1 dadurch, daß ihr 40 gen sind jeweils besonders geeignet zur Profitmaxidirekt der von dem Summierer 226 ermittelte Soll- mierung bei der Regelung einer einzigen Einrichtung, wert CT zugeführt wird und daß kein Vergleichsglied In vielen Fabriken, beispielsweise in einer Fabrik zur 91 vorhanden ist. Statt dessen wird das Vergleichs- Zigarettenherstellung, ist jedoch eine Anzahl gleicliglied 92 der Vorrichtung 86 in Fi g. 8 direkt mit dem artiger Maschinen gleichzeitig im Betrieb. In diesem Ausgangssignal der Analogverzögerungsvorrichtung 45 Fall wird das Regelsystem vorzugsweise mit einen 88 beaufschlagt. Dieses Ausgangssignal wird auch Digitalrechner ausgeführt, der aufDZeitmultiplex-B;iden. Summierer 89 zugeführt. Wie bei der Vorrich- sis gleichzeitig mehrere Regelsysteme bedient. Ein tung 86 gemäß F i g. 1 umfaßt die Vorrichtung 86 ge- derartiger Zeitmultiplex-Rechner ist beispielsweise maß Fi g. 8 ein Potentiometer 93 mit einem Schleifer aus der USA.-Patentscchrift 3 147 370 bekannt. Die 94, wodurch ein dämpfender Gewichtsfaktor für die 50 Daten der für die Frofitmaximierung erforderlichen berechneten Abweichungen zwischen aufeinanderfol- Funktionen, beispielsweise der in Fig.3 oder7 gegenden Sollwerten eingeführt wird. zeigten Funktion, werden in dem Rechner gespei-
Zur Erläuterung der Betriebsweise des Ausfüh- chert, und die Sollwerte für die verschiedenen Ein-
rungsbeispiels gemäß Fig.8 sei angenommen, daß richtungen werden zeitlich nacheinander in Abhän-
ursprünglilch ein stabilder Regelbetrieb bei δ = 2 ·', 55 gigkeit von den jeweiligen Eingangsgrößen berech-
und CT = 87,5 % erreicht wurde, wobei die Gesamt- net, worauf die neu berechneten Signale den Reglern
kosten durch den Punkt P12 in Fig. 7 angegeben der einzelnen Einrichtungen periodisch zugeführt
werden. Nun sei weiter angenommen, daß die Dichte werden. Da ein digital wirkender Rechner wahlweise
des zugeführten Tabaks plötzlich sich derart ändert, mit dem üblichen, aus Tabellen ersichtlichen Werten
daß δ von 2 0O auf 3 % ansteigt und die Kosten jetzt 60 arbeitet, werden die tatsächlichen Punkte auf den für
von dem Punkt P22 in Fig.7 gegeben sind. Bei die Profitmaximierung maßgebenden Kurven, bei-
einem Betrieb beim Punkt P22 ist der Profit nicht spielsweise den Kurven 61 oder 217, verwendet,
mehr optimiert, da die Kosten durch Unzufriedenheit ohne daß diese Kurven durch lineare Approximatio-
der Kunden infolge der größeren Anzahl von Aus- nen nachgebildet werden. Es werden so selbst kleine
schuß-Zigaretten mit zu geringem Gewicht stark an- 65 Fehler durch Nichtlinearitä'ten vermieden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zur Ermittlung der Führungs- tionsgenerator (75, 84 bis 86; 84, 85, 87 bis 89,
größe zur Regelung einer meßbaren Eigenschaft 91, 101 bis 109, 111; 78, 79, 81 bis 85, 122 bis
der von einer Einrichtung hergestellten oder be- 5 127; 92,136 bis 141; 86, 221 bis 226) das Füharbeiteten
Erzeugnisse, wobei die statistisch ver- rungswertsignal entsprechend der Gleichung
teilten Istwerte der Eigenschaft vorwiegend auf
teilten Istwerte der Eigenschaft vorwiegend auf
der einen Seite eines Grenzwerts möglichst nahe Ic1 · S + k2
an diesem liegen sollen und wobei auf Grund der
an diesem liegen sollen und wobei auf Grund der
gemessenen Istwerte eine der Breite der statisti- io erzeugt, wobei Ic1 und k, vorgegebene, für die
sehen Verteilung der Istwerte proportionale Einrichtung charakteristische Konstanten und S
Größe wie beispielsweise die Varianz der statisti- die Amplitude des von der Rechenvorrichtung
sehen Verteilung gebildet und die Lage der Füh- (28, 71 bis 74; 131, 132, 134, 135) erzeugten Sirungsgröße
gegenüber dem Grenzwert in Abhän- gnals sind (Fig. 1, 4, 5, 6, 8).
gigkeit von dieser Größe derart verändert wird, 15 9. Regelsystem nach Ansprüche, dadurch gedaß bei einer Zunahme der der Breite der stati- kennzeichnet, daß das Führungswertsignal jeweils stischen Verteilung entsprechenden Größe der Ab- der Differenz zwischen dem in einer vorangehenstand der Führungsgröße von dem Grenzwert zu- den Meßzeitperiode ermittelten Führungswert nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß und dem gegenwärtigen Führungswert proportiodie Veränderung derart erfolgt, daß bei einer Zu- 20 nal ist (Fig. 1, 4, 5, 6, 8).
nähme der der Breite der statistischen Verteilung
entsprechenden Größe der Anteil der den Grenzwert überschreitenden Istwerte zunimmt.
gigkeit von dieser Größe derart verändert wird, 15 9. Regelsystem nach Ansprüche, dadurch gedaß bei einer Zunahme der der Breite der stati- kennzeichnet, daß das Führungswertsignal jeweils stischen Verteilung entsprechenden Größe der Ab- der Differenz zwischen dem in einer vorangehenstand der Führungsgröße von dem Grenzwert zu- den Meßzeitperiode ermittelten Führungswert nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß und dem gegenwärtigen Führungswert proportiodie Veränderung derart erfolgt, daß bei einer Zu- 20 nal ist (Fig. 1, 4, 5, 6, 8).
nähme der der Breite der statistischen Verteilung
entsprechenden Größe der Anteil der den Grenzwert überschreitenden Istwerte zunimmt.
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