、本包装学会誌ｖＤｌ.９ノvo､４cooOノ

一般論文

数量化理論第Ｉ類による輸送環境条件の定式化手法
山崎潔＊・陳謙*＊・金谷一朗斡・島田哲夫*｡
FormulationofthevariousenvironmentalconditionsbymeansofQuantificationMethodl
KiyoshiYAMASAKI.,ＱｉａｎＣＨＥＮ..,ＩｃｈｉｒｏｈＫＡＮＡＹＡ．､ａｎｄＴｅｔｓｕｏＳＨＩＭＡＤＡ.．

本研究では、多変量解析法を用い、外装段ボール容器に影響を及ぼす環境劣化要因を定iii化する方法について検討した。一般に多変fit解析は、多変量の数値を、観測し得るデータから推定する手法であり、流通過程の各種要因に影響を受ける包装仕様に対し、それらの寄与因子の正確な把握に有用である。本稿では多変量解析のなかの数量化理論第Ｉ類を用いて、各種物流環境条件を定式化することにより、劣化係数を算定し、圧縮強さを推定する手法について論じた。
また本研究から求められた物流環境条件に伴う劣化係数は、ウインドウズ上で稼働するＣＡＤシステムの段ボール強度の推定ルーチンに適用され、システム構築に供した。

キーワード：包装設計、ＣＡＤシステム、圧縮強度解析、強度推定、原紙構成、多変量解析法、数量化理論第Ｉ類

Thispaperdescribesaconlputeraidedpackagingdesignsystemspecifiedbyformulationof
tbevariousenvironmentaIconditionsofdistriｂｕｔｉｏｎｂｙｍｅａｎｓｏ【methodsinmultivariateanaIysis･
Inageneralway,tbecharacteristicleatureoImultivariateanalysisistheconsiderationolvarious

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ｗｉｔｈｓｃｈｅｍｅｏｌｔｈｅｃｏｍｐutingthedegradationlactorsoIthecorrugatedfibreboardboxwith

respecttoenvironmentalconditionsoIdistributionbymeansolmethodsinmultivariatCanalysis
ThjssystemconsistsoItheconlpressivestrengthanalysisandcomputationprocessingforvariouspurposes、Thestrength-deducingalgorithmhasthefunctionofcomputingthenecessarypackage
strengthfromthecalculatedstrengthofthecorrugatedliberboardofspeciliedlinerandfluting
constructiomtakingintoaccountthcdegradationfactors、Ｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｓｉ、
successfulpackagingdesigniswheLheritisgiventheIatestdegradationfactorswithrespectto
environmentalconditionsandup-to-datecorrugatedcardboardandbuflermaterialsornot、Inthis
paper，ｗｅｓｈｏｗｔｈｅｓｃｈｅｍｅｗｈｉｃｈｉｓｆｏｒｍｕｌａｔedbynleansofQuantificationMethodlin
mulUvariateanalysis．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：packagingdesign，computeraideddesignsystem，thecompressivestrengtbanalysis，
strengthdeduction，corrugatedfiberboardcomstruction，multivariateanalysis，
quantificationmethodl＊兵庫県立工業技術センター（〒654-0037神戸市須磨区行平町3-1-12）：HyogoPrelecturallnstituteolIndustry
3-1-12.Yukihira,Ｓｕｍａ,Kobe654-OO37Japan…和歌山大学システムエ学部デザイン情報学科（〒640-8510和歌山市栄谷930）：WakayamaUniversity930Sakaedani，Wakayama640-8510Japan－２３５－

数量化理論第Ｉ類による輸送環境条件の定式化手法

2．圧縮強さと劣化係数１．はじめに輸送包装設計のＣＡＤシステム化'）を図る

まず、段ボール箱の圧縮強さを算出するた

場合、流通環境負荷を定量的に把握することめの一般式を導く。Kellicutt式に従う計算荷が最も重要であり、そのためには精確な計測重をＰｋ、各種物流環境による総合的な劣化と定量化手法が必要不可欠である。

係数をＤとすると、劣化を考慮に入れた推定貨物を輸送する際に、包装容器に劣化が生荷重Ｐは式(1)となる。

じ、状況によっては内容品まで損傷するといＰ＝ＤＢう事態を見受けることができる。劣化・損傷(1)を防止するためには、予め流通中の包装劣化よって推定値は劣化係数Ｄの算定の方法に大を見込んだ設計が必要となる。外装容器としきく影響され、各種の物流環境条件に伴ってて最も多く使用されている段ボール箱は、素変化する。

材である紙の経時劣化や温湿度劣化、振動・ここでは物流条件として、流通環境に関す衝撃・落下などの物理的損傷による劣化など、る要因と荷役に関する要因に分類した。前者

多くの物流環境の要因がもとで強度劣化をおでは輸送振動・温湿度雰囲気下での疲労劣化こす。そこで強度劣化を予測し、流通中に内を、後者では落下事故・貨物のハンドリン容物の品質に異常をきたさない必要包装強度グ・倉庫内積み替え作業などを想定した。具を計算することが、包装設計の基本となる。

体的には振動試験・クリープ試験・落下試

また必要強度に直接影響を及ぼす劣化を数値

験・回転六角ドラム試験・繰り返し圧縮試験化したものが劣化係数であるため、最終的にを行い、劣化再現試験を行った後の段ボールは劣化係数の精確な算出が包装設計の基本で箱の圧縮強さから劣化係数算出のためのデーあると言い換えることができる。

タを求めた。

劣化係数を用いた段ボール箱の強度計算に

包装設計上では季節・期間・天候・段積

ついては、従来多くの定式化の方法が報告2）

み・荷扱いの５つの要因に分類し、圧縮強さされているが、特定の要因のみを対象としてに及ぼす影響の度合いを２～５段階のレベルいる場合が多く、物流全般に係わる広範な要として条件設定を行った（Tab．’)。また実因について寄与の度合から考察している報告験に供した段ボール箱はTab、２のとおりでは見あたらない。また包装現場で基準とされある。ているＪＩＳ規格（JISZ-O200）においては、各種要因に関する劣化の影響を求めるには、包装容器の吸湿』性のみを要因とし、大雑把に上記試験結果の組み合わせの中から、それぞ数値を例示しているが、適正包装に対してはれの条件に該当する劣化係数を導き出すが、各種物流条件に対応したきめ細かな数値設定

従来劣化因子の軽重を加減せず、おのおののが必要であるため、定式化手法の確立が要望要因に関する係数を単に累積計算させているされている。

ため、結果としてかなり大きな数値が得られる3)。これらは現実の包装設計において比較－２３６－

日本包装学会誌ＶＤｌ.ｇ１ＶＯ４ｃＯＯＯ）

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的多くの場合で用いられているJISZ-0200

成り立っていると見なせるとき、複数の離散の参考値と大きく異なっていることでもわか的な項目の実現値（カテゴリー）をもとに外る。包装を取り巻く流通環境には多くの要因的基準を予測したり、特定要素の寄与の度合が存在し、しかも互いに影響を及ぼし合うないを推測するために用いられているの。

ど複雑に絡み合っているのが現実である。そTab､ｚＤ紐taorqumtificHuti⑥ｎｍｅｔｈｏｄｌ

こで多変量解析手法を用いて、各種要因の寄jmDTI“Ⅲ負9,J]'Ｚ

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与の度合を明らかにし、確度の高い強度推定

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3．数量化理論第Ｉ類による環境条件のi'ぜI"２L２

Ｔａｈ２は２つのアイテムと対応する外的本研究では多変量解析手法のうち、外的基基準ｙに関するデータの一覧表である。また、準とそれに影響を与える複数項目との関係をアイテムｌにはカテゴリー１と２を、アイテ求める際に最も有用である数量化理論第Ｉ類

ム２もカテゴリー１と２を持っている。ここ(Quantificationmethodl）を用いることとしで、た。この方法は、目的とする量（外的基準）が、いくつかの項目（アイテム）の有無から－２３７－

ｊＬｊＡ＝０，１(2)数量化理論第Ｉ類による輸送環境条件の定式化手法

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ンプル'よサンプルｉがアイテムｊのカテゴリーｋにカテゴリースコアall、al2、a21、a22を導きすれば反応すれば１、そうでなければ０であること出すことが可能となる。

を示している。ｉはサンプルである観測デー

タ、ｊはアイテムの種類（アイテム’、２）、ｋはカテゴリーの種類（カテゴリー１，２）a'Ｍ…)稔魚(咋鯆ｗ,a7i2である．

アイテムｊのカテゴリーｋに与える数量をajk（カテゴリースコア）としたとき、外的基準を表す数量ｙをａｊｋとDiJkの線形結合、
すなわち此＝cT116jUl＋ｑｌｚ５ｊ１２＋α2]６ｍ＋α226ｍ

婁卯，⑤’'１Ｍ…製)論ゑい-舅ａａＩ，６八…'…)-念禽(ﾉ;-鮪ｗ
ａｑｈＩ

２

鰔州，6'１Ｍ…)=金魚(ルａｚ７ｍ

(7)

(8)

Tab､３は環境条件の入力データである。

(3)

本論の対象である総合的な劣化係数は外的基準ｙに相当し、上述のｉは実験によって得と表すことができる。

数量化理論第Ｉ類は、外的基準を最もよく予測するために、予測誤差の平方和を最小とられた個々の観測データである劣化係数の個数15個に対応している。

ｊはアイテムの種類であり、環境条件であする最小自乗法により係数all、al2、a21、る季節・期間・天候・段積み・荷扱いの５種a22を決定する方法である｡

八｡,1,＠!…,)=重("‐ 鮪ｗ,(6)(4)

類の要因に対応する。ｋはカテゴリーの種類である。アイテムが季節の場合のカテゴリーとしたときに、係数all、al2、a21、a22のそは「夏」・「春＆秋」・「冬」の３種類である。

れぞれについて偏微分した値を零と置いたのまた期間の場合は「短期」・「一週間」・「半が式(5)、式(6)、式(7)、式(8)である。これ月」・「一カ月」・「二カ月」の５種類である。

ら４つの式を計算することによって、４個の天候の場合は「晴れ」・「雨」の２種類。段積－２３８－日本包装学会誌

Vｏｌ９Ｎ０４（2000ノ

Tab､４CHutegoIyscore

Tab､STheobsewedamdestimatedvnlues

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1４0.3

0.3330114-003301941５0.50.56467鋼-0.0646783

みの場合は「一段」・「一段以上」の２種類でを足し加えた値043836（＝｜た値043836（＝０４６ -002163）ある。最後に荷扱いの場合のカテゴリーはとなる。

｢極めて悪」・「悪」・「普通」・「良い」の４種類のレベルに対応している。

同様にしてＮｏ．２からＮＣ・ 1５ を含めて得られた結果がTab､５である。

得られたカテゴリースコアをTab、４に示す。たとえばＴａｈ４のＮｏ．ｌというサンプ

4．ＣＡＤシステムへの実装

ルを例にあげると劣化係数の観測値は０．４である。カテゴリースコアの番号ｌから16の値

包装設計における段ボール箱の強度推定なは、環境条件（Tab、３）の全カテゴリー１６

らびに原紙構成の決定に際し、寸法、フルー個に相当し、劣化係数の予測値ｙはDLjkがトおよび原紙などの仕様の選択に次いで、物１であるカテゴリーに対応するカテゴリース

流環境条件を順次設定する必要がある。

コアを足し加えたことによって得られる。具物流環境条件の入力方法として

体的にはDLLkが１（6L1.2,6L2.4、DL3l、61,42,6L5.4の５個)であるカテゴリーは｢春(1)加重および容器の吸湿性とを考慮した劣＆秋｣、「晴れ｣、「一段以上｣、「良い」であり、化係数値の設定（JISZ-02OO）

そのカテゴリースコアはそれぞれal2、a24、(2)各社独自の劣化係数値の設定

a31、al2、a54である（Tab、４のカテゴリー(3)担当者の経験と勘に基づいた劣化係数値

番号では２，７，９，１２，１６に相当する)。の設定

ゆえに予測値ｙは、各カテゴリースコアの値al2、a24、a31、a42、a54の総和、すなわなどの３つの選択が一般的であるがち、-0.1035087と-0.0249122とＯと-本研究では、確度の高い圧縮強さを推定す0.0466666と0.1534502に、観測値の平均0.46るため、物流環境条件の定式化手法を用いて、－２３９－

数選化理論第１鏡による輸送環境条作の定式化手法

円IｐＵｘて、包装合理化に供しようとするものである。
本研究で用いた多変量解析法手法は、複数

FF客種霧峯7F;＝の要因が関与する全体の劣化係数に対し、各F2f颪￣雨－－５三コ[雫藏-5=扇-5詞〒5=F7i-5三雨可存壱可爾一一一一~5雨司

要因の寄与の度合を求めることができ、物流中に予想される更に多くの劣化要因が付け加えられた包装設計に対しても、精確な劣化係数の算出が容易となり、多様な設計作業に対|::i二二二二二二二雪応することが可能であると考えられる。
＜引用文献＞

E通園ｉｎ璽唾Ｉｌ）山崎潔、陳謙、島田哲夫、日本包装学会

遡麺圏
Fig.１１nputscreenofenvironmentalconditions

誌、１８(3)、111(1999）２）例えば，
村尾千秋、日本包装学会誌､４(4)、287(1995）

新たな一連の入力方法を開発し、システム化

村尾千秋、日本包装学会誌、５(1)、３２(1996）を試みた。

村尾千秋、日本包装学会誌、５(3)191(1996）

Fig.１はＣＡＤシステムに実装した入力画

村尾千秋、日本包装学会誌、６(5)、247(1997）面であり、季節・期間・天候・段積み・荷扱

河西、包装技術、２４(12)、1136('86）

いの５アイテムに対して逐次カテゴリーを選

松田、包装技術、２６(6)528('88）

ぶことで、自動的に全体の劣化係数を算出す

前沢、包装技術、２６(10)986('88)などることが可能となる。

３）－森和之、山崎潔、島田哲夫、包装研
究、１０(2)、ｌ(1990）

5．結言４）森典彦、“デザインの工学'，、朝倉書店、

pl50(1999）
本研究は、多変量解析法を用いて環境条件（原稿受付1999年９月２２日）を定量化する方法について考察し、輸送包装（審査受理2000年２月２５日）

設計用ＣＡＤシステムに実装すること(こよっ－２４０－