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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-04-28
(45)【発行日】2025-05-09
(54)【発明の名称】複合構造反り制御システム
(51)【国際特許分類】
B29C 70/10 20060101AFI20250430BHJP
B64C 1/00 20060101ALI20250430BHJP
B64F 5/10 20170101ALI20250430BHJP
B29K 105/08 20060101ALN20250430BHJP
【ＦＩ】
B29C70/10
B64C1/00 B
B64F5/10
B29K105:08
【請求項の数】
12
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020141389
(22)【出願日】2020-08-25
(65)【公開番号】P2021075039
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2023-08-22
(31)【優先権主張番号】16/551,126
(32)【優先日】2019-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ビフザードプール， フォルザン
(72)【発明者】
【氏名】スティックラー， パトリック ビックフォード
【審査官】家城 雅美
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１４２１４９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６６９２６８１（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０１３－２５６１１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】Wang Minji, Wells Brendan，Substrate Trace Modeling for Package Warpage Simulation，IEEE Conference Proceedings，Vol.2016 No.ETCT，米国，2016年，516-523
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ７０／１０
Ｂ６４Ｃ １／００
Ｂ６４Ｆ ５／１０
Ｂ２９Ｋ １０５／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合部品（１０４）を管理するための方法であって、前記複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の前記複合部品（１０４）の変化である前記複合部品（１０４）の反り（１１６）の許容レベル（１１４）を特定することと、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して前記複合部品（１０４）を製造することにより、前記許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する前記複合部品（１０４）が得られるように、前記複合部品（１０４）の前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、前記積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成することと
を含む方法であって、
前記複合部品（１０４）の前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、前記積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成することが、
前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択することと、
前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用して、前記複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することと、
前記複合部品（１０４）が前記複合部品（１０４）の前記所望の強度（１２４）を有することを前記応力解析（１３０）が示すときに、前記選択された配向（１２６）として、前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用することと、
前記複合部品（１０４）が前記所望の強度（１２４）を有していないことを、前記候補の配向（１２８）を有する前記複合部品（１０４）の前記応力解析（１３０）が示すときに、前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）に新たな配向（１３２）を選択することと、
前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用して、前記複合部品（１０４）の前記応力解析（１３０）を実行することと、
前記複合部品（１０４）に前記所望の強度（１２４）が存在するようになるまで、前記新たな配向（１３２）を選択すること、及び前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用して、前記複合部品（１０４）の前記応力解析（１３０）を実行することを繰り返すことと
を含む、方法。
【請求項2】
前記応力解析（１３０）が、前記複合部品（１０４）に印加された一組の構造負荷（２２２）のシミュレーションを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を選択することが、ディスプレイシステム（２０２）のグラフィカルユーザインターフェース（２０６）に対して行なわれたユーザ入力（２０８）であって、前記グラフィカルユーザインターフェース（２０６）上に表示された複数の組の前記候補の配向（１２８）を選択するユーザ入力（２０８）を受信すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記選択された配向（１２６）を使用して、製品管理システムで前記複合部品（１０４）を製造することを更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
複合レイアップ（１４６）を形成するために、前記選択された配向（１２６）を使用して前記複合部品（１０４）の前記プライ（１２２）をレイアップするように、プライレイアップシステム（１４４）を制御することと、前記複合部品（１０４）を形成するために、前記複合レイアップ（１４６）を硬化させることと
を更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記選択された配向（１２６）が、９０度のプライ（１２２）、＋４５度のプライ（１２２）、－４５度のプライ（１２２）、及び０度のプライ（１２２）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記選択された配向（１２６）が、９０度の配向を有する前記プライ（１２２）の少なくとも１０パーセントを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記選択された配向（１２６）が、９０度の配向を有する前記プライ（１２２）の少なくとも１２．５パーセントから２０パーセントを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記選択された配向（１２６）が、４５度の配向を有する前記プライ（１２２）の４０パーセントから５０パーセントを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記複合部品（１０４）が、外板パネル、フェアリング、エンジンハウジング、ストリンガ、ドア、翼、及びパネルである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
コンピュータシステム（１１２）と、前記コンピュータシステム（１１２）の複合部品デザイナー（１１０）と
を備え、前記複合部品デザイナー（１１０）が、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されている、複合部品システム（１１５）。
【請求項12】
製作機器（１５０８）と、前記製作機器（１５０８）と通信しているコントローラ（１４０）と、
複合部品デザイナー（１１０）と
を備え、前記コントローラ（１４０）が、前記製作機器（１５０８）を制御し、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する前記反り（１１６）を有する複合部品（１０４）が得られる前記複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を有する部品設計を使用して、複合部品（１０４）を製造するように構成されており、前記反り（１１６）が、前記複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の前記複合部品（１０４）の変化であり、
前記複合部品デザイナー（１１０）が、前記複合部品（１０４）の前記反り（１１６）の前記許容レベル（１１４）を特定し、かつ前記積層順（１２０）に前記選択された配向（１２６）を使用して前記複合部品（１０４）を製造することにより、前記許容レベル（１１４）の前記反り（１１６）及び前記所望の強度（１２４）を有する前記複合部品（１０４）が得られるように、前記積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、前記複合部品（１０４）の前記プライ（１２２）に前記選択された配向（１２６）を形成するように構成されており、
前記複合部品デザイナー（１１０）が、
前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択し、
前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用して、前記複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行し、
前記複合部品（１０４）が前記複合部品（１０４）の前記所望の強度（１２４）を有することを前記応力解析（１３０）が示すときに、前記選択された配向（１２６）として、前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用し、
前記複合部品（１０４）が前記所望の強度（１２４）を有していないことを、前記候補の配向（１２８）を有する前記複合部品（１０４）の前記応力解析（１３０）が示すときに、前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）に新たな配向（１３２）を選択し、
前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用して、前記複合部品（１０４）の前記応力解析（１３０）を実行し、
前記複合部品（１０４）に前記所望の強度（１２４）が存在するようになるまで、前記新たな配向（１３２）を選択すること、及び前記プライ（１２２）の前記積層順（１２０）に前記候補の配向（１２８）を使用して、前記複合部品（１０４）の前記応力解析（１３０）を実行することを繰り返すように構成されている、製品管理システム（１５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して製造に関し、具体的には、複合部品の製造に関する。より具体的には、本開示は、複合部品製造の際に反りを制御するための方法、装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
複合部品を製造する際に、反りが発生することが多い。航空機では、複合部品が、例えば、外板パネル、翼、安定板パネル、及び他の構成要素を含みうる。例えば、これらの種類の複合パネルは、これらの種類の構造に負荷が加えられたときに構造の曲げや座屈を低減又は回避するために、補強構造で補強することができる。ストリンガなどの補強構造は、複合パネル又は他の複合構造上に形成することができる。補強された複合部品を形成するために、これらの構成要素を使用することによって、反りが発生することが多く、この反りは、製造された部品が部品の設計仕様から逸脱する寸法を有している。複合部品の反りは、許容できる製造上の問題としては退けられてきた。
【0003】
反りがあると、航空機の部品を組み立てるときに、複合部品が他の複合部品と所望通りに合わないことがある。その結果、組み立てのために部品をまとめて配置すると、間隙が存在することがある。
【0004】
これらの状況で、シムを使用することができる。シムは、部品を位置合わせするために使用される構造である。シムは、例えば、ワッシャー、ウェッジ、材料片、又は部品の１つ又は複数の反りから間隙が生じる２つの部品の間の間隙を埋める他の構造でありうる。
【0005】
ただし、シムの使用には時間がかかり、製造コストが増加する可能性がある。例えば、部品の間の間隙を特定して測定する必要がある。場合によっては、反りにより、間隙が十分に小さくなり、部品が互いに接続されると、間隙を閉じることができることもある。このような状況では、シムは不要である。
【0006】
間隙が大きすぎるときには、間隙に合うようなシムが製造される。場合によっては、間隙の形状が複雑になることがあり、間隙に合うシムを作成するためにより多くの時間と労力が必要になる。次に、作業人員が間隙にシムを取り付ける。
【0007】
特に数百又は数千のシムといった多数のシムが航空機製造プロセスの一部として設置される場合、このプロセスには時間と費用がかかる。更に、シムを使用すると、航空機の重量が増える可能性もある。
【0008】
したがって、上記の問題点のうちの少なくともいくつかと、起こりうる他の問題点を考慮した方法及び装置を手に入れることが望ましいだろう。例えば、複合部品の仕様から逸脱した寸法を有する複合部品を製造する際の技術的問題を克服する方法及び装置を有することが望ましいだろう。
【発明の概要】
【0009】
本開示の実施形態は、複合部品を管理するための方法を提供する。複合部品に対する反りの許容レベルが特定される。複合部品の反りは、複合部品の設計仕様から逸脱する製造時の複合部品の変化である。複合部品のプライに積層順に配向が選択され、選択された配向を使用して複合部品を製造することにより、許容レベルの反り及び所望の強度を有する複合部品が得られるように、選択された配向を形成する。
【0010】
本開示の別の実施形態は、コンピュータシステムと、コンピュータシステムの複合部品デザイナーとを備える複合部品システムを提供する。複合部品デザイナーは、複合部品の反りの許容レベルを特定するように構成される。反りは、複合部品の設計仕様から逸脱する製造時の複合部品の変化である。複合部品デザイナーは、積層順に選択された配向を使用して複合部品を製造することにより、許容レベルの反り及び所望の強度を有する複合部品が得られるように、複合部品のプライに積層順に配向を選択して、積層順に選択された配向を形成する。
【0011】
本開示の更に別の実施形態は、製作機器と、製作機器と通信しているコントローラとを備える製品管理システムを提供する。コントローラは、製作機器を制御し、許容レベルの反り及び所望の強度を有する複合部品が得られる複合部品のプライに積層順に選択された部品設計を使用して、複合部品を製造するように構成されており、反りは、複合部品の設計仕様から逸脱する製造時の複合部品の変化である。
【0012】
これらの特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態で単独で実現可能であるか、又は以下の説明及び図面を参照して更なる詳細を理解しうる更に別の実施形態において、組み合わせてもよい。
【0013】
例示的な実施形態の特性と考えられる新規特徴は、付随する特許請求の範囲に明記されている。しかし、例示的な実施形態と共に、その更なる目的及び特徴である好ましい使用モードが、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細説明を添付図面と併せて参照することによって、最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】例示的実施形態による複合部品環境の図である。
【図2】例示的実施形態による、複合部品を設計するためのユーザインターフェースシステムのブロック図である。
【図3】例示的実施形態によるグラフィカルユーザインターフェースに表示された結果の図である。
【図4】例示的実施形態によるグラフィカルユーザインターフェースに表示された結果の図である。
【図5】例示的実施形態によるグラフィカルユーザインターフェースに表示された結果の図である。
【図6】例示的実施形態によるグラフィカルユーザインターフェースに表示された結果の図である。
【図7】例示的実施形態による、複合部品を管理するためのプロセスのフローチャートの図である。
【図8】例示的実施形態による、複合部品のプライの配向を選択するためのプロセスのフローチャートの図である。
【図9】例示的実施形態による、複合部品のプライの配向を選択するためのプロセスのフローチャートの図である。
【図10】例示的実施形態による、プライの配向の解析からの結果を表示するためのプロセスのフローチャートの図である。
【図11】例示的実施形態による、複合部品を製造するためのプロセスのフローチャートの図である。
【図12】例示的実施形態による、データ処理システムのブロック図である。
【図13】例示的実施形態による航空機の製造及び保守方法の図である。
【図14】例示的実施形態が実装されうる航空機のブロック図である。
【図15】例示的実施形態による、図示された製品管理システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
例示的実施形態は、１つ又は複数の異なる検討事項を認識し、考慮する。例えば、例示的実施形態は、現在、バランスのとれた対称的なレイアップを備えたパネルの反りは、複合材料の固有の動きであり、積層板の面内特性とは無関係だと考えられていると認識し、考慮する。例示的実施形態は、現在、反りが予測可能な欠陥だと考えられないと認識し、考慮する。
【0016】
例示的実施形態は、現在の設計プロセスが、反りのレベルを変数として使用しないことを認識し、考慮する。例示的実施形態は、現在の設計プロセスが、発生しうる反りに関係なく、下部翼パネルなどの複合構造の望ましい性能を提供することに焦点を当てることが望ましいだろうと認識し、考慮する。例えば、例示的実施形態は、所望の性能が、航空機の翼の下側の外板パネルといった複合部品から裂け目をなくすことができると認識し、考慮する。
【0017】
したがって、例示的実施例は、所望レベルの反りを実現し、複合部品の所望の性能を維持する複合部品を設計及び製造するための方法、装置、及びシステムを提供する。例えば、例示的実施例は、複合部品を管理する。複合部品に対する反りの許容レベルが特定される。複合部品の反りは、複合部品の設計仕様から逸脱する製造時の複合部品の変化である。複合部品のプライに積層順序での配向が選択され、選択された配向を使用して複合部品を製造することにより、許容レベルの反り及び所望の強度を有する複合部品が得られるように、選択された配向を形成する。
【0018】
図面、特に図１を参照すると、複合部品環境の例が例示的実施形態にしたがって示されている。複合部品環境１００は、複合部品１０２が航空機１０６などの製品１０４での使用のために設計されている環境である。複合部品１０２は、いくつかの異なる形態をとる。例えば、複合部品１０２は、外板パネル、フェアリング、エンジンハウジング、ストリンガ、ドア、翼、パネル、及び製品１０４、特に航空機１０６で使用することができるいくつかの他の適した種類の部品の１つとすることができる。
【0019】
この例示的実施例では、複合部品１０２の設計１０８は、コンピュータシステム１１２の部品マネージャー１１１の複合部品デザイナー１１０によって作成される。図示されるように、複合部品デザイナー１１０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせに実装されうる。ソフトウェアが使用される場合、複合部品デザイナー１１０によって実行される動作は、プロセッサユニットといったハードウェア上で実行されるように構成された、プログラムコードとして実装されうる。ファームウェアが使用される場合、複合部品デザイナー１１０によって実行される動作は、プロセッサユニット上で動作するよう、プログラムコード及びデータに実装され、かつ固定記憶域に保存されうる。ハードウェアが用いられる場合、ハードウェアは、複合部品デザイナー１１０において動作を実行するよう動作する回路を含みうる。
【0020】
例示的実施例において、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又はいくつかの動作を実施するよう構成された他の何らかの適切な種類のハードウェアのうちの、少なくとも１つから選択された形態をとりうる。プログラマブル論理デバイスを用いる場合、デバイスは、いくつかの動作を実施するように構成することができる。デバイスは後で再構成されてもよく、いくつかの動作を実施するように恒久的に構成されていてもよい。プログラマブル論理デバイスは、例えば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び、他の適切なハードウェアデバイスを含む。加えて、これらのプロセスは、無機構成要素に組み込まれた有機構成要素内で実装することができ、全てが人間以外の有機構成要素からなっていることができる。例えば、これらのプロセスは、有機半導体内の回路として実装されうる。
【0021】
コンピュータシステム１１２は、物理的なハードウェアシステムであり、１つ又は複数のデータ処理システムを含む。コンピュータシステム１１２内に２つ以上のデータ処理システムが存在する場合、これらのデータ処理システムは、通信媒体を使用して互いに通信する。通信媒体は、ネットワークでありうる。データ処理システムは、コンピュータ、サーバコンピュータ、タブレットコンピュータ、又は他の何らかの適切なデータ処理システムのうちの少なくとも１つから選択されうる。
【0022】
本書において、列挙されたアイテムと共に使用される「のうちの少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１つ又は複数の種々の組み合わせが使用されうること、及び列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされうることを意味している。換言すると、「～のうちの少なくとも１つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ及び任意の数のアイテムが、列挙された中から使用されうることを意味するが、列挙されたアイテムのすべてが必要となるわけではないことを意味している。アイテムとは、特定の対象物、物品、又はカテゴリでありうる。
【0023】
例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、又は「アイテムＢ」を含んでいてよい。この例はまた、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」も含むことができる。これらのアイテムのいずれかの組み合わせも、もちろん存在してよい。ある例示的な実施例では、「～のうちの少なくとも１つ」は、限定しないが例として、「２個のアイテムＡと１個のアイテムＢと１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ」、又は他の適切な組み合わせでありうる。
【0024】
図示されるように、複合部品デザイナー１１０は、複合部品１０２を管理するよう動作する。複合部品デザイナー１１０によって複合部品１０２を管理することは、複合部品１０２の反り１１６の許容レベル１１４を特定することを含む。複合部品１０２の反り１１６は、複合部品１０２の設計仕様１１９から逸脱する製造時の複合部品１０２の変化である。例示的実施例では、設計仕様１１９は、寸法、強度、許容誤差、又は複合部品１０２に対する他の特性のうちの少なくとも１つを含む複合部品１０２の特性を特定する。
【0025】
本例示的実施例では、複合部品デザイナー１１０は、複合部品１０２のプライ１２２の積層順１２０に配向１１８を選択し、積層順１２０に選択された配向１２６を形成する。積層順１２０に選択された配向１２６を使用して複合部品１０２を製造することにより、許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を有する複合部品１０２が得られ、選択された配向１２６を形成する。
【0026】
反り１１６は、配向１１８を選択する際に、複合部品デザイナー１１０によって変数として扱われる。複合部品１０２が許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４の両方を有するように、配向１１８の選択が行われる。本例示的実施例では、所望の強度１２４は、設計仕様１１９に基づきうる。仕様は、複合部品１０２に対して所望される安全のマージンを特定することができる。
【0027】
例示的実施例では、複合部品デザイナー１１０は、許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を有する複合部品１０２が得られる複合部品１０２のプライ１２２の配向１１８を選択し、いくつかの異なる方法で選択された配向１２６を形成することができる。例えば、複合部品デザイナー１１０は、プライ１２２の積層順１２０に候補の配向１２８を選択することができる。複合部品デザイナー１１０は、プライ１２２の積層順１２０に候補の配向１２８を使用して、複合部品１０２の応力解析１３０を実行することができる。図示されるように、応力解析１３０は、複合部品１０２に印加することができる１つ又は複数の種類の力のシミュレーションを含む。例えば、シミュレーションは、複合部品１０２に印加された一組の負荷でありうる。他の力は、摩擦力、張力、又は他の適切な種類の力を含むことができる。
【0028】
例示的実施例では、応力解析１３０は、積層解析１３１の形態をとることができる。積層解析１３１は、複合部品１０２を解析するために使用できる現在使用されている解析アルゴリズムを使用して実装することができる。これらのアルゴリズムは、古典的な積層板理論を実装することができる。この理論では、主な負荷方向に対する繊維角度に基づいて、プライの工学的及び物理的特性が開発される。この特性は、プライの厚さに対して特定の方向に合計し、全体の厚さで除算して得られる。積層解析１３１は、複合部品設計１５０で実行され、強度、損傷許容誤差、又は複合部品設計１５０を使用して製造される複合部品１０２の他の特性などの特性を決定することができる。積層解析１３１は、積層順１２０での配向１１８を含むプライ１２２を有する複合部品１０２などの積層板の特性を計算するために使用することができる。
【0029】
本例示的実施例では、複合部品１０２の特性の１つは、反り１１６の量又はレベルである。反り１１６の量は、積層解析１３１により積層順１２０を使用して決定することができ、寸法、材料の種類、又は設計１０８を解析するために必要な他の情報などの他の情報に加え、プライ１２２の配向１１８が含まれる。例示的実施例では、積層解析１３１は、αＹ及びαＸなどの反りデータ、及び図４に示され、かつ以下の図４の説明にある正規化された反り（αＹ／αＸ）を計算する。
【0030】
複合部品１０２が複合部品１０２についての許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を有すると応力解析１３０からの結果が示すときに、複合部品デザイナー１１０は、選択された配向１２６として、積層順１２０に候補の配向１２８を使用する。
【0031】
複合部品１０２が所望の強度１２４を有していないことを、候補の配向１２８により複合部品１０２上で実行された応力解析１３０が示すときに、複合部品デザイナー１１０は、積層順１２０に新たな配向１３２を選択することができる。積層順１２０に配向を変更することによって、プライ１２２の位置を積層順１２０に別の位置に変更することができる。
【0032】
複合部品デザイナー１１０は、候補の配向１２８としてプライ１２２の積層順１２０に新たな配向１３２を使用して、複合部品１０２の応力解析１３０を実行する。複合部品デザイナー１１０は、所望の強度１２４が複合部品１０２に存在するようになるまで、候補の配向１２８として新たな配向１３２を選択することと、プライ１２２の積層順１２０に候補の配向１２８を使用して、複合部品１０２の応力解析１３０を実行することとを繰り返す。
【0033】
選択された配向１２６は、９０度のプライ、＋４５度のプライ、－４５度のプライ、又は０度のプライの少なくとも１つから構成することができる。例えば、選択された配向１２６は、９０度のプライ、＋４５度のプライ、－４５度のプライ、及び０度のプライから構成することができる。別の例示的実施例では、選択された配向１２６は、９０度の配向を有するプライの少なくとも１０パーセントを含むことができる。別の例示的実施例では、選択された配向１２６は、９０度の配向を有するプライの少なくとも１２．５パーセントから２０パーセントを含むことができる。更に別の例示的実施例では、選択された配向１２６は、４５度の配向を有するプライの４０パーセントから５０パーセントを含むことができる。この例では、４５度の配向は、＋４５度の配向、－４５度の配向、又はこれらの組み合わせとすることができる。
【0034】
例示的実施例では、異なる配向の度数は、基準軸に基づくことができる。例えば、これらの度数は、複合部品１０２の部品軸に関連しうる。別の例では、プライ１２２の度数は、自動テープ敷設機械又は他の自動ツール等の機械のツールヘッドに関連しうる。
【0035】
これらの配向のいくつかのプライの図示は、単なる例示的実施例として提供されており、異なる配向のいくつかのプライが選択されうる方法を限定することを意図していない。複合部品１０２について、反り１１６の許容レベル１１４が存在し、かつ所望の強度１２４が存在するように、これらの配向及び他の配向を選択された配向１２６に使用することができる。更に、許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４に加え、積層順１２０を形成する異なる配向の位置を第３の変数とすることができる。
【0036】
例示的実施例では、候補の配向１２８又は新たな配向１３２の少なくとも１つの選択は、複合部品デザイナー１１０により、いくつかの異なる方法で行なうことができる。この選択は、作業人員１３６又は人工知能システム１３８の少なくとも１つから受信した入力１３４を使用して、行うことができる。
【0037】
この図示した例では、作業人員１３６は、航空機１０６で使用する複合部品１０２を設計する人員である。人工知能システム１３８は、知的活動を有し、人間の脳の機能に基づくことができるシステムである。
【0038】
図示されるように、人工知能システム１３８は、人工ニューラルネットワーク、認知システム、ベイジアンネットワーク、ファジーロジック、エキスパートシステム、自然言語システム、又はその他の適切なシステムのうちの少なくとも１つを含む。人工知能システムの訓練には、機械学習が使用される。機械学習は、データをプロセスに入力することと、プロセスが人工知能システムの機能を調整し改善できるようにすることとを含む。
【0039】
認知システムは、人間の脳の機能を模倣するコンピューティングシステムである。認知システムは、たとえば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ＭａｃｈｉｎｅｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＩＢＭ Ｗａｔｓｏｎでありうる。
【0040】
本例示的実施例では、部品マネージャー１１１はまた、コンピュータシステム１１２のコントローラ１４０を含むことができる。図示されるように、コントローラ１４０は、選択された配向１２６を使用して、製品管理システム１４２での複合部品１０２の製造を制御するように構成される。要するに、複合部品１０２は、選択された配向１２６を使用して、製品管理システム１４２で製造することができる。
【0041】
積層順１２０に選択された配向１２６により、複合部品デザイナー１１０は、複合部品設計１５０を生成することができる。複合部品設計１５０は、複合部品１０２が許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を有するように、複合部品１０２を製造するため、コントローラ１４０によって使用することができる設計である。設計は、例えば、コンピュータ支援設計モデル、コンピュータ支援製造モデル、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プログラム、又は他の種類のモデルでありうる。
【0042】
例示的実施例では、複合部品設計１５０は、設計１０８と対照的である。設計１０８は、設計仕様１１９を含む。設計仕様１１９は、最初の積層順を有するプライ１２２のレイアップを含み、プライ１２２の配向は最初の積層順にある。これらの配向は、変更することができ、積層順１２０に選択された配向１２６を使用して製造される複合部品１０２についての許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４が得られる積層順１２０に選択された配向１２６を形成する。
【0043】
例えば、コントローラ１４０は、複合部品１０２を製造するために、複合部品１０２のプライ１２２の積層順１２０に選択された配向１２６を含む複合部品設計１５０を使用することができる。コントローラ１４０は、複合レイアップ１４６を形成するために、複合部品設計１５０の選択された配向１２６を使用して、複合部品１０２のプライ１２２をレイアップするためのプライレイアップシステム１４４の動作を制御することができる。本例示的実施例では、プライレイアップシステム１４４は、例えば、自動化された繊維配置機械、テープ敷設機、又は複合レイアップ１４６を形成する際に選択された配向１２６のプライ１２２をレイアップするよう動作可能な他の適したハードウェア機器のうちの少なくとも１つでありうる。
【0044】
例示的実施例では、プライレイアップシステム１４４の１つ又は複数の機械の制御は、プログラムを使用して形成することができる。例えば、自動ファイバー配置機械を使用するときに、この機械は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）自動ファイバー配置機械とすることができる。ＣＮＣプログラムは、コンピュータ支援設計図などの部品の設計から生成することができる。このプログラムは、自動化された繊維配置機械の動作を制御するために、コントローラ１４０によって実行することができる。コントローラ１４０は、いくつかの例示的実施例では、自動化された繊維配置機械の一部でありうる。
【0045】
加えて、コントローラ１４０は、複合部品１０２を形成するために、複合レイアップ１４６を硬化させるための硬化システム１４８を制御することができる。図示されるように、硬化システム１４８は、硬化オーブン、オートクレーブ、硬化ランプシステム、又は複合部品１０２を形成するために複合レイアップ１４６を硬化させることができる他の適したハードウェア機器のうちの少なくとも１つでありうる。
【0046】
本例示的実施例では、部品マネージャー１１１は、複合部品システム１１５の一部である。プライレイアップシステム１４４又は硬化システム１４８のうちの少なくとも１つはまた、複合部品システム１１５の一部でありうる。
【0047】
次に図２を参照すると、複合部品を設計するためのユーザインターフェースシステムのブロック図が、例示的実施形態にしたがって示される。例示的実施例では、複数の図中で同一の参照番号が使用されうる。こうして異なる図面において参照番号を繰り返して使用する場合は、異なる図面における同じ要素が示されている。
【0048】
本例示的実施例では、ユーザインターフェースシステム２００は、作業人員１３６が、図１のコンピュータシステム１１２の複合部品デザイナー１１０又はコントローラ１４０のうちの少なくとも１つと相互作用するためのインターフェースを提供する。
【0049】
図示されるように、ユーザインターフェースシステム２００は、ディスプレイシステム２０２及び入力システム２０４を含む。これらの構成要素は、コンピュータシステム１１２に接続することができ、又はコンピュータシステム１１２の一部と見なすことができる。
【0050】
本例示的実施例では、ディスプレイシステム２０２は、物理ハードウェアシステムであり、グラフィカルユーザインターフェース２０６を表示することができる１つ又は複数のディスプレイデバイスを含む。ディスプレイデバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、コンピュータモニタ、プロジェクタ、フラットパネルディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、又は情報を視覚的に提示するための情報を出力できる他の適切なデバイスのうちの少なくとも１つを含みうる。
【0051】
図示されるように、ディスプレイシステム２０２は、グラフィカルユーザインターフェース２０６を表皮するように構成される。作業人員１３６は、コンピュータシステム１１２の入力システム２０４によって生成されたユーザ入力２０８を通して、グラフィカルユーザインターフェース２０６と相互作用することができる人員である。入力システム２０４は、物理ハードウェアシステムであり、マウス、キーボード、トラックボール、タッチスクリーン、スタイラス、モーションセンシング入力デバイス、サイバーグローブ、又はその他の適切な種類の入力デバイスのうちの少なくとも１つから選択されうる。
【0052】
例えば、作業人員１３６は、グラフィカルユーザインターフェース２０６を使用して、複合部品１０２の複合部品設計１５０を選択又は作成することができる。本例示的実施例では、作業人員１３６は、複合部品１０２についての許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を選択するためにユーザ入力２０８を生成することができ、後者の３つが、図１のブロック形式で示される。
【0053】
複合部品設計１５０を形成するために、プライ１２２の積層順１２０に選択された配向１２６を特定するために、ユーザ入力２０８を生成することができる。複合部品設計１５０は、複合部品１０２を製造するためにコントローラ１４０によって使用される設計である。
【0054】
図示されるように、複合部品設計１５０は、複合部品１０２を形成するプライ１２２の積層順１２０を含む。本例示的実施例では、積層順１２０は、複合部品１０２の図１の設計１０８から得ることができる。
【0055】
本例示的実施例では、作業人員１３６は、候補の配向１２８を選択することができる。図示されるように、ユーザ入力２０８はまた、積層順１２０のどのプライが特定の配向を有しているかを選択することができる。要するに、作業人員１３６は、同じ割合の候補の配向１２８を維持するが、積層順１２０のどの層が特定の配向を有しているかを変更することができる。
【0056】
図示されるように、複数の組の候補の配向１２８は、グラフィカルユーザインターフェース２０６にプライ割合エンベロープ２２０として表示することができる。一組の候補の配向１２８は、本例示的実施例のプライ割合である。例えば、一組の候補の配向を３５／５０／１５とすることができ、積層順１２０において、３５は、０度の配向を有するプライ１２２の割合であり、５０は、＋／－４５度の配向を有するプライ１２２の割合であり、１５は、９０度の配向を有するプライ１２２の割合である。
【0057】
これらのプライ割合エンベロープは、異なる配向のプライの割合でありうる。これらの割合は、０度のプライ、＋／－４５度のプライ、及び９０度のプライなどの特定の変数又は範囲でありうる。本例示的実施例では、＋／－４５度のプライは、＋４５度のプライ及び－４５度のプライの等しい割合である。例えば、＋／－４５度のプライの３０パーセントを選択することは、プライの１５パーセントが＋４５度であり、プライの１５パーセントが－４５度あることを意味する。
【0058】
プライ割合エンベロープ２２０のプライ割合エンベロープの選択は、積層順１２０の一組の候補の配向１２８が複合部品デザイナー１１０に対するユーザ入力２０８に送信される結果となる。
【0059】
複合部品デザイナー１１０は、結果２１０を生成するために積層順１２０の一組の候補の配向１２８を使用して、応力解析１３０を実行することができる。結果２１０は、強度、安全のマージン、反り、積層効率のうちの少なくとも１つについてのデータ若しくは情報、又は複合部品１０２の積層順１２０の候補の配向１２８を有する複合部品１０２についての他の情報を含みうる。
【0060】
応力解析１３０は、本例示的実施例では、積層解析１３１の形態である。積層解析１３１は、ユーザ入力２０８により選択された一組の候補の配向１２８の解析を実行するための構造負荷２２２を受信することができる。
【0061】
本例示的実施例では、結果２１０は、作業人員１３６が見るために、グラフィカルユーザインターフェース２０６に表示することができる。結果２１０は、いくつかの異なる方法で表示することができる。例えば、結果２１０は、折れ線グラフ、棒グラフ、テキスト、未処理のシミュレーションデータ、又はその他の適切な種類の表示を使用して、表示することができる。
【0062】
更に、複合部品デザイナー１１０はまた、積層順１２０、及び複合部品１０２の設計１０８に関する他の適した情報を表示することができる。例えば、反り１１６を含む複合部品１０２の視覚化を表示することができ、設計１０８に従った反り１１６を含まない複合部品１０２の視覚化を表示することができる。
【0063】
結果２１０がグラフィカルユーザインターフェース２０６に表示されることに基づき、作業人員１３６は、グラフィカルユーザインターフェース２０６に表示されるプライ割合エンベロープ２２０の選択を通して、候補の配向１２８として使用するための新たな配向１３２を選択することができる。積層解析１３１は、更新された候補の配向で実行することができる。このプロセスは、候補の配向１２８が所望の結果を許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４に提供するまで、繰り返して実行することができる。
【0064】
いくつかの例示的実施例では、複数の組の候補の配向１２８は、許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を提供することができる。この状況で、一組の候補の配向１２８を様々な要因に基づき選択することができる。これらの他の要因は、コスト、製造の難しさ、最大強度、最小の反りのうちの少なくとも１つ、又はその他の適した要因を含みうる。
【0065】
例えば、いくつかの複数の組の候補の配向１２８は、許容レベル１１４の反り１１６と所望の強度１２４の両方を提供することができる。しかしながら、反り１１６のすべてが許容レベル１１４内にあるとしても、複数の組の候補の配向１２８のいくつかは、低レベルの反り１１６を提供することがある。要するに、反り１１６の許容レベル１１４は、許容される最大レベルの反り１１６の閾値でありうる。
【0066】
別の例として、複数の組の候補の配向１２８のすべてが所望の強度１２４を提供するとしても、複数の組の候補の配向１２８のいくつかは、より高いレベルの強度を提供しうる。要するに、所望の強度１２４は、複合部品１０２の強度の最小レベル又は閾値レベルでありうる。
【0067】
更に、グラフィカルユーザインターフェース２０６に表示される結果２１０はまた、許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を満たすプライ割合エンベロープ２２０の提案を含みうる。これらの提案及び結果２１０は、積層解析１３１又は人工知能システム１３８の少なくとも１つにより生成されうる。作業人員１３６は、プライ割合エンベロープ２２０の提案された１つを選択するユーザ入力２０８を生成することができる。選択により、選択されたプライ割合エンベロープが複合部品設計１５０で使用される結果となる。
【0068】
グラフィカルユーザインターフェース２０６のプライ割合エンベロープ２２０の図示は、作業人員１３６が解析から候補の配向１２８を選択することができる１つの方法として提示される。この図示は、候補の配向１２８を選択することができる方法の限定を意図していない。更に別の例示的実施例では、作業人員１３６は、プライ割合エンベロープ２２０からプライ割合エンベロープを選択する代わりに、グラフィカルユーザインターフェース２０６積層順１２０の候補の配向１２８に進入することができる。更に別の例示的実施例では、人工知能システム１３８は、作業人員１３６により生成された必要なユーザ入力２０８なしに、候補の配向１２８を選択することができる。
【0069】
１つの例示的実施例では、複合部品の仕様から逸脱する寸法を有する複合部品を製造することを含む技術的問題を克服する、１つ又は複数の技術的解決策がある。特に、例示的実施例には、航空機などの対象物に設置されるシムの数を低減する１つ又は複数の技術的解決策がある。その結果、例示的実施例では、１つ又は複数の技術的解決策は、組み立てられている複合部品の間の間隙を低減する技術的効果を提供することができる。例示的実施例では、製造及び設置されるシムの数は、シムを必要とする間隙がわずかな複合部品を用いて、減らすことができる。
【0070】
コンピュータシステム１１２は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせを使用して、種々の例示的実施例に記載のステップ、工程、又は動作のうちの少なくとも１つを実行するように構成されうる。その結果、コンピュータシステム１１２は、コンピュータシステム１１２の複合部品デザイナー１１０が反り１１６を変数として扱い、許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４を有する複合部品を製造するために使用できる複合部品設計を生成することができるようにする、特定用途コンピュータシステムとして動作する。特に、複合部品デザイナー１１０は、複合部品デザイナー１１０を含まない現在入手可能な一般のコンピュータシステムと比べ、コンピュータシステム１１２を特定用途コンピュータシステムに変換する。
【0071】
例示的実施例では、コンピュータシステム１１２での複合部品デザイナー１１０の使用は、製品管理システムでの複合部品製造を制御する際に、コンピュータシステム１１２の性能を高める複合部品の管理の実用化に統合される。要するに、コンピュータシステム１１２の複合部品設計１５０は、プライ１２２の積層順１２０に配向１１８を選択するコンピュータシステム１１２で複合部品設計１５０に統合されるプロセスの実用化に向けられる。本例示的実施例では、配向１１８は、積層順１２０に選択された配向１２６を形成するために選択することができる。選択された配向１２６を有する積層順１２０は、複合部品１０２を製造するために使用できる複合部品設計１５０を実行することができる。複合部品設計１５０を使用して複合部品１０２を製造することにより、許容レベル１１４の反り１１６及び所望の強度１２４といった所望の特徴を有する複合部品１０２を得ることができる。
【0072】
図１の複合部品環境１００の図は、例示的実施形態が実装されうる方法への物理的又は構築的限定を意味することを意図していない。図示された構成要素に加えて、又はそれらに代えて、他の構成要素が使用されてもよい。一部の構成要素は不要であってもよい。また、一部の機能的な構成要素を図示するためにブロックが提示されている。例示的実施形態で実装される場合、これらのブロックのうちの１つ又は複数は、異なるブロックになるよう、結合されても、分割されても、又は結合されかつ分割されてもよい。
【0073】
航空機１０６に関して例示的実施例が記載されるが、別の例示的実施例が他の種類のプラットフォームに適用されてもよい。このプラットフォームは、例えば、可動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸系構造物、水系構造物、及び宇宙系構造物でありうる。より具体的には、プラットフォームは、水上艦、戦車、人員運搬体、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、製造施設、建造物、及び複合部品を使用するその他の好適なプラットフォームでありうる。
【0074】
図３－６は、作業人員１３６に対してディスプレイシステム２０２に表示されるグラフィカルユーザインターフェース２０６の１つの実施態様の例である。作業人員１３６は、グラフィカルユーザインターフェース２０６と相互作用し、候補の配向１２８を選択するために入力システム２０４を使用してユーザ入力２０８を生成することができる。更に、これらの図は、作業人員１３６に表示するときに図２の結果２１０がとりうる様々な形態を図示する。グラフィカルユーザインターフェース２０６の表示は、複合部品デザイナー１１０によって実行することができる。
【0075】
まず図３を参照すると、グラフィカルユーザインターフェースに表示された結果の図が、例示的実施形態にしたがって示される。この図では、グラフィカルユーザインターフェース３００は、図２の結果２１０を表示するためのグラフィカルユーザインターフェース２０６の１つの実施形態の例である。
【0076】
この例では、表３０２は、様々なプライ割合エンベロープの特性を示す。図示されるように、縦列３０４は、様々な種類のプライ割合エンベロープを示す。
【0077】
本例示的実施例では、縦列３０４の薄膜は、０度などのすべて同じ配向を有するプライの層を含む複合部品である。他の横列では、プライ割合エンベロープが、次の順で配向を有するプライの割合を示す。即ち、０度、＋／－４５度、及び９０度である。本例示的実施例では、「＋／－」度は、４５度のプライの割合が－４５度と＋４５度との間で均等に分散することを意味する。
【0078】
図示されるように、縦列３０６は、ｘ方向の弾性率の値を含み、縦列３０８は、ｙ方向の弾性率の値を含む。縦列３１０は、ポアソン比の値を含み、ここで、Ｖｘｙは、ｘ方向の負荷により生じるｙ方向の平面ＸＹを有する積層板の歪みを示している。縦列３１２に示されるように、Ｖｙｘは、ｘ方向の歪みがＸＹ平面上のｙ方向の負荷により生じる際のポアソン比である。
【0079】
表３０２において、縦列３１４は、ｘ方向の弾性率により除算したポアソン比の値を含む。この縦列の値は、ベティの法則の適用と併せて、一般化されたフックの法則、複合材料を含む直交異方性材料の準拠法から得られる。この情報は、弾性特性が、せん断弾性率Ｇｘｙとは無関係に、積層板の文脈内で所与の配向の所与の薄板の強度寄与を制御することを意味する。
【0080】
縦列３１６は、レイアップ効率の値を含む。理解されるように、横列３０５の薄膜は、最高の効率を有する。効率は、反り、プライの配向、プライの割合、及びその他の要因などの要因を考慮する。
【0081】
本例示的実施例では、グラフィカルインジケータ３１８は、推奨される割合のプライエンベロープを特定する。この例では、推奨されるプライ割合エンベロープは、３７／４５／１８、４０／４０／２０、及び４０／４５／１５を含むグラフィカルインジケータ３１８によって示される。
【0082】
棒グラフ３２０は、薄膜と比べて異なるプライ割合エンベロープを有する複合部品の積層板効果を示す。棒グラフ３２０は、グラフィカルユーザインターフェース３００の縦列３１６の値をグラフ的に示す。
【0083】
図４を参照すると、グラフィカルユーザインターフェースに表示される結果の図が、例示的実施形態にしたがって示される。この図では、グラフィカルユーザインターフェース４００は、図２の結果２１０を表示するためのグラフィカルユーザインターフェース２０６の１つの実施形態の例である。
【0084】
この例では、線グラフ４０２は、パネルなどの複合部品の反りにおけるプライ割合の効果の比較を示す。図示されるように、ｘ軸４０３はプライ割合エンベロープを示し、ｙ軸４０１は正規化された反りを示す。正規化された反りとは、プライ割合エンベロープを互いに比較できるように、プライ割合エンベロープの１つに対して正規化された反りである。本例示的実施例では、プライ割合エンベロープは反りが最も低い複合部品のレイアップであるので、プライ割合エンベロープ３７／４５／１８が選択される。
【0085】
本例示的実施例では、線４０４が正規化された反りである。線４０６は、０度のプライ及び９０度のプライの割合であり、線４０８は、異なるプライ割合エンベロープにおける＋／－４５度のプライの割合を示す。線４０６は、複合部品の反りにおける＋／－４５プライの効果を示す。
【0086】
グラフィカルインジケータ４１０は、効率的なレイアップ範囲を特定する。この範囲は、以下のプライ割合エンベロープを含む。即ち、３５／５０／１５、３７／４５／１８、及び４０／４０／２０である。これらのプライ割合エンベロープにより、割合は次の順になる。即ち、０度のプライ、＋／－４５度のプライ、及び９０度のプライである。
【0087】
図示されるように、グラフィカルユーザインターフェース４００に表示されるグラフィカルインジケータ４１０は、適した又は推奨されるプライ割合エンベロープを示す。
【0088】
図５では、グラフィカルユーザインターフェースに表示される結果の図が、例示的実施形態にしたがって示される。この図では、グラフィカルユーザインターフェース５００は、図２の結果２１０を表示するためのグラフィカルユーザインターフェース２０６の１つの実施形態の例である。
【0089】
図示されるように、線グラフ５０２は、ポアソンの不一致比に対する積層板効率を示す。この例では、ｘ軸５０１はプライ割合エンベロープを表し、ｙ軸５０３は、ポアソンの不一致比に対する積層板効率を表す。
【0090】
本例示的実施例では、線グラフ５０２の線５０４は、異なるプライ割合エンベロープを使用した複合部品の積層板効率を示す。積層板効率は、特定のプライ割合エンベロープを使用して製造された複合部品の効率を示す。本例示的実施例では、最大の効率は、０度の配向を有するプライであると見なされる。この種類の複合部品は、管理された１．０の効率を有している。
【0091】
線グラフ５０２の線５０６は、異なるプライ割合エンベロープに対するポアソン比の不一致を示す。線グラフ５０２から分かるように、積層板効率とポアソン比の不一致との間には直接的な相関関係がある。ポアソン比の不一致が低いほど、積層板効率は高くなる。例えば、個々のプライのポアソン比は０．３４であることが望ましい。この値は、早まった層間剥離又は接着不全の可能性を軽減するために、プライが過度に延びないような値として選択される。０．３４未満のポアソン比は、層間剥離や接着不全などの問題を軽減又は排除することができる。ポアソン比が減少すると、複合部品の機械的残留応力が減少する。
【0092】
本例示的実施例では、グラフィカルインジケータ５０８は、複合部品で使用するための推奨された割合エンベロープを特定する。本例示的実施例では、グラフィカルインジケータ５０８は、以下のプライ割合エンベロープを推奨する。即ち、３５／５０／１５、３７／４５／１８、及び４０／４０／２０である。これらのプライ割合エンベロープにより、割合は次の順になる。即ち、０度のプライ、＋／－４５度のプライ、及び９０度のプライである。
【0093】
ここで図６を参照すると、グラフィカルユーザインターフェースに表示された結果の図が、例示的実施形態にしたがって示される。この図では、グラフィカルユーザインターフェース６００は、図２の結果２１０を表示するためのグラフィカルユーザインターフェース２０６の１つの実施形態の例である。
【0094】
図示されるように、線グラフ６０２は、積層板強度対反りを示す。この例では、ｘ軸６０１はプライ割合エンベロープを示し、ｙ軸６０３は積層板効率に対する反りの割合を示す。
【0095】
線グラフ６０２において、線６０４は正規化された反りを表す。反りは、反りが最低量であるプライ割合エンベロープを使用して正規化することができる。
【0096】
線６０６は積層板効率を表す。この例では、負荷がプライに沿って配置されるため、配向が０度のプライを有する複合部品には、１．０の欠陥がある。＋／－４５度及び９０度等の他のプライの効率は、０度のプライと比べ、より低いレベルである。
【0097】
図示されるように、グラフィカルインジケータ６０８は、使用が推奨されるプライ割合エンベロープを特定する。本例示的実施例では、グラフィカルインジケータ６０８は、以下のプライ割合エンベロープを特定する。即ち、３５／５０／１５、３７／４５／１８、及び４０／４０／２０である。これらのプライ割合エンベロープにより、割合は次の順になる。即ち、０度のプライ、＋／－４５度のプライ、及び９０度のプライである。
【0098】
図３－６のグラフィカルユーザインターフェースの図は、図２のブロック形式で示すグラフィカルユーザインターフェース２０６がどのように実装できるかを例示する目的で提供されている。例えば、他の種類のグラフィカルディスプレイは、他の種類のチャートを使用しうる。例えば、これらの図に示されているものに加えて、又はそれらの代わりに、散布図、滝グラフ、面グラフ、又は他の種類のグラフ若しくはチャートを使用することができる。別の例として、グラフィカルインジケータは、アニメーション、テキスト、アイコン、画像、又はグラフィカルユーザインターフェースに表示された特定のプライ割合又は他の情報に、作業人員の注意を引くことができる他の適した種類のグラフィカルインジケータのうちの少なくとも１つを含みうる。
【0099】
更に図示したものに加えて、又はそれらの代わりに、他の割合のプライを使用することができる。更に、配向は、０度、＋４５度、－４５度、及び９０度として示されているが、図示したものに加えて、又はそれらの代わりに、例えば、３０度、６０度、又はいくつかの他の適した配向といった、他の配向を使用することができる。いくつかのプライ割合エンベロープは、例示的実施例に示すように、３つのセクションではなく、２つの配向のみを含んでもよい。
【0100】
次に図７を参照すると、複合部品を管理するためのプロセスのフローチャートが、例示的実施形態にしたがって示される。図７のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方で実装可能である。プロセスは、ソフトウェアで実装されると、１つ又は複数のコンピュータシステム内の１つ又は複数のハードウェア装置内に設置された１つ又は複数のプロセッサユニットによって実行される、プログラムコードの形態を採りうる。例えば、プロセスは、図１のコンピュータシステム１１２の部品マネージャー１１１で実装することができる。複合部品を管理することは、複合部品を設計すること、複合部品を製造すること、又は複合部品を設計及び製造することの両方のうちの少なくとも１つを含む。
【0101】
プロセスは、複合部品の反りの許容レベルを特定すること（工程７００）により開始する。複合部品の反りは、複合部品の設計仕様から逸脱する製造時の複合部品の変化である。この例では、反りは、プライの配向を決定する際に選択することができる変数である。
【0102】
プロセスは、許容レベルの反り及び所望の強度を有する複合部品が得られる複合部品のプライに積層順に配向を選択し、選択された配向を形成する（工程７０２）。プロセスは、その後終了する。複合部品は、選択された配向を使用して、製造することができる。
【0103】
次に図８を参照すると、複合部品のプライの配向を選択するためのプロセスのフローチャートが、例示的実施形態にしたがって示される。図８のプロセスは、図７の工程７０２を実装することができる１つの方法の例である。
【0104】
プロセスは、プライに積層順に候補の配向を選択すること（工程８００）によって開始する。プロセスは、プライに積層順に候補の配向を使用して、複合部品の応力解析を実行する（工程８０２）。プロセスは、複合部品が複合部品の所望の強度を満たす強度を有していることを応力解析が示すときに、選択された配向として積層順に候補の配向を使用する（工程８０４）。プロセスは、その後終了する。
【0105】
次に図９を参照すると、複合部品のプライの配向を選択するためのプロセスのフローチャートが、例示的実施形態にしたがって示される。図９のプロセスは、図７の工程７０２を実装することができる１つの方法の例である。
【0106】
プロセスは、プライに積層順に候補の配向を選択すること（工程９００）によって開始する。工程９００は、候補の配向を選択するユーザ入力を受信することによって実行することができる。例えば、グラフィカルユーザインターフェースに表示される複数の組の候補の配向を選択するグラフィカルユーザインターフェースに対して行われるユーザ入力を受信することができる。複数の組の候補の配向は、プライ割合エンベロープでありうる。各プライ割合エンベロープは、一組の候補の配向である。
【0107】
プロセスは、プライに積層順に候補の配向を使用して、複合部品の応力解析を実行する（工程９０２）。プロセスは、複合部品が、応力解析の結果から、複合部品の所望の強度を満たす強度を有しているかどうかを判定する（工程９０４）。
【0108】
応力解析が、候補の配向を有する複合部品の所望の強度を満たす強度を有していることを示す場合、プロセスは、選択された配向として、積層順に候補の配向を使用する（工程９０６）。プロセスは、その後終了する。
【0109】
再び工程９０４を参照すると、応力解析が、候補の配向を有する複合部品が複合部品の所望の強度を満たす強度を有していないことを示す場合、プロセスは、次いで、積層順に候補の配向に新たな配向を選択する（工程９０８）。プロセスは工程９０２に戻り、プライに積層順に候補の配向を使用して、複合部品の応力解析を実行する。
【0110】
図１０を参照すると、プライの配向を解析分析することからの結果を表示するためのプロセスのフローチャートの図が、例示的な実施形態に従って示されている。図１１のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方で実装可能である。プロセスは、ソフトウェアで実装されると、１つ又は複数のコンピュータシステム内の１つ又は複数のハードウェア装置内に設置された１つ又は複数のプロセッサユニットによって実行される、プログラムコードの形態を採りうる。
【0111】
例えば、プロセスは、図１のコンピュータシステム１１２の部品マネージャー１１１で実装することができる。より具体的には、プロセスは、図２のディスプレイシステム２０２上のグラフィカルユーザインターフェース２０６の結果２１０を表示するために、複合部品デザイナー１１０に実装することができる。
【0112】
プロセスは、複合部品を形成するために使用されるプライに積層順に候補の配向を含む複合部品設計を特定することによって開始する（工程１０００）。プロセスは、複合部品設計を使用して応力解析を行う（工程１００２）。
【0113】
プロセスは、応力解析から結果を受け取る（工程１００４）。本例示的実施例では、結果は、反りのレベル、強度、配向の割合、配向のパーセンテージ、複数の組の候補の配向、又は最高の組の候補の配向若しくは複数の組の候補の配向の範囲を特定するグラフィカルインジケータのうちの少なくとも１つから選択された情報を含むことができる。
【0114】
プロセスは、ディスプレイシステムのグラフィカルユーザインターフェースの結果を表示する（工程１００６）。プロセスはまた、積層順に候補の配向を表示する（工程１００８）。
【0115】
候補の配向を許容するためにユーザ入力が受信されるかどうかについての判定が行われる（工程１０１０）。候補の配向を許容するためにユーザ入力が受信される場合、候補の配向は、複合部品設計の積層順に選択された配向として使用される（工程１０１２）。プロセスは、その後終了する。
【0116】
再び工程１０１０を参照すると、候補の配向を許容するためにユーザ入力が受信されない場合、プロセスは、候補の配向として新たな配向を選択するユーザ入力を受信する（工程１０１４）。プロセスは、次いで、工程１００２に戻る。
【0117】
図１１を参照すると、複合部品を製造するためのプロセスのフローチャートの図が、例示的実施形態にしたがって示される。図１１のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方で実装可能である。プロセスは、ソフトウェアで実装されると、１つ又は複数のコンピュータシステム内の１つ又は複数のハードウェア装置内に設置された１つ又は複数のプロセッサユニットによって実行される、プログラムコードの形態を採りうる。例えば、プロセスは、図１のコンピュータシステム１１２の部品マネージャー１１１で実装することができる。複合部品を管理することは、複合部品を設計すること、複合部品を製造すること、又は複合部品を設計及び製造することの両方のうちの少なくとも１つを含む。
【0118】
プロセスは、製造用の複合部品を特定することによって開始する（工程１１００）。プロセスは、複合部品の複合部品設計を特定し、複合部品設計には複合部品の積層順に選択されたプライの配向が含まれる（工程１１０２）。本例示的実施例では、製造された複合部品が許容レベルの反り及び所望の強度を有するように、配向が選択される。
【0119】
プロセスは、プライレイアップシステムの動作を制御し、選択された配向を含む積層順を使用してプライをレイアップし、複合レイアップを形成する（工程１１０４）。この複合レイアップは、未硬化形態の複合部品である。プロセスは、複合レイアップを硬化させ、複合部品を形成するために、硬化システムを制御する（工程１１０６）。プロセスは、その後終了する。
【0120】
図示した種々の実施形態のフロー図及びブロック図は、例示的な実施形態における、装置及び方法のいくつかの可能な実行形態の構造、機能、及び工程を示している。これに関して、フロー図又はブロック図内の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、又は工程若しくはステップの一部のうちの、少なくとも１つを表わしうる。例えば、１つ又は複数のブロックが、プログラムコード、ハードウェア又はプログラムコードとハードウェアの組合せとして実装されうる。ハードウェア内に実装された場合、ハードウェアは、例えば、フローチャート又はブロック図の１つ又は複数の工程を実施するように製造又は構成された、集積回路の形態をとりうる。プログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実装された場合、この実施態様は、ファームウェアの形態をとりうる。フローチャート又はブロック図の各ブロックは、専用ハードウェアと、専用ハードウェアによって実行されるプログラムコードの種々の工程又はその組み合わせを実施する、専用ハードウェアシステムを用いて実装されうる。
【0121】
例示的実施形態の、いくつかの代替的な実施態様では、ブロックに記載された１つ又は複数の機能が、図中に記載されている順序を逸脱して行われることがある。例えば、場合によっては、連続して示される２つのブロックがほぼ同時に実施されること、又は時には含まれる機能に応じて、ブロックが逆の順序で実施されることもある。また、フローチャート又はブロック図に描かれているブロックに加えて、他のブロックが追加されてもよい。
【0122】
ここで図１２を参照すると、データ処理システムのブロック図が、例示的実施形態に従って示されている。データ処理システム１２００は、図１のコンピュータシステム１１２の１つ又は複数のデータ処理システムを実装するために使用することができる。この例示的実施例では、データ処理システム１２００は、通信フレームワーク１２０２を含み、これにより、プロセッサユニット１２０４、メモリ１２０６、固定記憶装置１２０８、通信ユニット１２１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１２１２、及びディスプレイ１２１４の間の通信が行われる。この実施例では、通信フレームワーク１２０２は、バスシステムの形態を採っている。
【0123】
プロセッサユニット１２０４は、メモリ１２０６に読み込まれるソフトウェアに対する命令を実行する役割を果たす。プロセッサユニット１２０４は、１つ又は複数のプロセッサを含む。例えば、プロセッサユニット１２０４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、物理処理装置（ＰＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ、又は他の適切なタイプのプロセッサのうちの少なくとも１つの中から選択されうる。
【0124】
メモリ１２０６及び固定記憶装置１２０８は、記憶デバイス１２１６の例である。記憶デバイスは、限定するわけではないが例としては、データ、機能的な形態のプログラムコード、その他の好適な情報のうちの少なくとも１つといった情報を、一時的に、永続的に、或いは一時的と永続的の両方で、記憶することが可能な、任意のハードウェアである。記憶デバイス１２１６は、これらの実施例では、コンピュータ－可読記憶デバイスとも称されうる。これらの実施例で、メモリ１２０６は、例えば、ランダムアクセスメモリ又は他の任意の好適な揮発性又は不揮発性の記憶デバイスであってもよい。固定記憶装置１２０８は、特定の実施態様に応じて、様々な形態をとりうる。
【0125】
例えば、固定記憶装置１２０８は、１つ又は複数の構成要素又はデバイスを含んでもよい。例えば、固定記憶装置１２０８は、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ、書換え型光学ディスク、書換え可能磁気テープ、又は上記の何らかの組み合わせでありうる。固定記憶装置１２０８によって使用される媒体は、着脱式のものでもありうる。例えば、固定記憶装置１２０８に、着脱式ハードドライブを使用することができる。
【0126】
これらの例示的実施例では、通信ユニット１２１０が、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信ユニット１２１０は、ネットワークインタフェースカードである。
【0127】
入出力ユニット１２１２は、データ処理システム１２００に接続されうる他の装置との間のデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット１２１２は、キーボード、マウス、又は他の何らかの適切な入力デバイスのうちの少なくとも１つを通じて、ユーザ入力のための接続を提供しうる。更に、入出力ユニット１２１２は、プリンタに出力を送信しうる。ディスプレイ１２１４は、ユーザに対して情報を表示するための機構を提供する。
【0128】
オペレーティングシステム、アプリケーション、又はプログラムのうちの少なくとも１つに対する命令が、通信フレームワーク１２０２を介してプロセッサユニット１２０４と通信する記憶装置１２１６内に存在していることもありうる。種々の実施形態のプロセスは、メモリ１２０６といったメモリ内に存在していてよい、コンピュータによって実行される命令を使用して、プロセッサユニット１２０４によって実施されうる。
【0129】
これらの命令は、プロセッサユニット１２０４内のプロセッサによって読み取られ且つ実行されうる、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれる。種々の実施形態では、プログラムコードは、メモリ１２０６又は固定記憶装置１２０８といった、種々の物理的な又はコンピュータ可読の記憶媒体上に、具現化することができる。
【0130】
プログラムコード１２１８は、選択的に着脱可能であるコンピュータ可読媒体１２２０に関数形式で置かれ、プロセッサユニット１２０４によって実行するためにデータ処理システム１２００に読み込ませてもよく、又は転送されてもよい。プログラムコード１２１８とコンピュータ－可読媒体１２２０は、これらの実施例では、コンピュータプログラム製品１２２２を形成する。例示的実施例では、コンピュータ可読媒体１２２０はコンピュータ可読記憶媒体１２２４である。
【0131】
これらの実施例では、コンピュータ－可読記憶媒体１２２４は、プログラムコード１２１８を伝搬させるか又は送信する媒体というよりはむしろ、プログラムコード１２１８を記憶するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。
【0132】
代わりの態様では、プログラムコード１２１８は、コンピュータ可読信号媒体を使用して、データ処理システム１２００に転送されうる。コンピュータ可読信号媒体は、例えば、プログラムコード１２１８を含む、伝搬されるデータ信号でありうる。例えば、コンピュータ可読信号媒体は、電磁信号、光信号、他の任意の好適な種類の信号のうちの少なくとも１つでありうる。これらの信号は、無線接続、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、電線、又は他の任意の適切なタイプの接続といった、接続を介して伝送されうる。
【0133】
データ処理システム１２００に関して図示されている種々の構成要素が、種々の実施形態が実施されうる方法に対して構造的な制限を設けることは、意図されていない。いくつかの例示的実施例では、構成要素のうちの１つ又は複数が、別の構成要素に組み込まれているか、又は別様に別の構成要素の一部を形成していてよい。例えば、いくつかの例示的実施例では、メモリ１２０６又はその一部をプロセッサユニット１２０４内に一体化することができる。データ処理システム１２００に関して図示されている構成要素に対する、追加の又は代わりの構成要素が含まれているデータ処理システム内では、異なる例示的な実施形態が実装されうる。図１２に示す他の構成要素は、示されている例示的な実施例とは異なることがある。プログラムコード１２１８を実行することが可能な任意のハードウェア装置又はシステムを使用して、種々の実施形態を実装することができる。
【0134】
本開示の例示的な実施形態は、図１３に示される航空機の製造及び保守方法１３００と、図１４に示される航空機１４００に照らして記載されうる。まず図１３を参照すると、航空機の製造及び保守方法が、例示的な実施形態に従って図示されている。製造前段階では、航空機の製造及び保守方法１３００は、図１４の航空機１４００の仕様及び設計１３０２、並びに材料の調達１３０４を含みうる。
【0135】
製造段階では、図１４の航空機１４００の、構成要素及びサブアセンブリの製造１３０６とシステムインテグレーション１３０８とが行われる。その後、図１４の航空機１４００は、運航１３１２に供されるために、認可及び納品１３１０を経てよい。顧客による運航１３１２の期間中に、図１４の航空機１４００には、改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守を含みうる定期的な整備及び保守１３１４が予定される。
【0136】
航空機の製造及び保守方法１３００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、事業者、又はこれらのいくつかの組み合わせによって、実施又は実行されうる。これらの実施例では、事業者は顧客であってもよい。本明細書において、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含みうるが、それらに限定される訳ではなく、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるが、それらに限定される訳ではなく、事業者は、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【0137】
ここで図１４を参照すると、例示的な実施形態が実装されうる航空機の図が示されている。この例では、航空機１４００は、図１３の航空機の製造及び保守方法１３００によって製造され、複数のシステム１４０４及び内装１４０６を有する機体１４０２を含んでいてよい。システム１４０４の例は、推進システム１４０８、電気システム１４１０、油圧システム１４１２、及び環境システム１４１４のうちの１つ又は複数を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、種々の例示的な実施形態が、自動車産業といった他の産業に適用されてもよい。
【0138】
本明細書で具現化される機器及び方法は、図１３の航空機の製造及び保守方法１３００のうちの少なくとも１つの段階で採用されうる。
【0139】
例示的な１つ実施例では、図１３の構成要素及びサブアセンブリの製造１３０６で製造される構成要素又はサブアセンブリは、図１３で航空機１４００の運航１３１２中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の方法で、作製又は製造されうる。更に別の例では、１つ又は複数の機器の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、図１３の構成要素及びサブアセンブリの製造１３０６、並びにシステムインテグレーション１３０８といった製造段階で、利用することができる。１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、航空機１４００が図１３の運航１３１２中、整備及び保守１３１４中、又はその両方の最中に利用することができる。任意の数の異なる例示的な実施形態を使用することによって、航空機１４００の組み立てを大幅に効率化すること、航空機１４００のコストを削減すること、又は航空機１４００の組み立てを大幅に効率化することと航空機１４００のコストを削減することの両方が、なされてよい。
【0140】
例えば、例示的実施例に従って製造された複合部品を使用することにより、航空機１４００を組み立てるのに必要なシムの数を減らすことができる。その結果、航空機１４００を形成するための組立構成要素の一部としてシムを製造及び設置する必要性が減少するため、構成要素及びサブアセンブリ製造１３０６又はシステムインテグレーション１３０８の少なくとも１つに必要な時間量及び費用を減らすことができる。
【0141】
定期保守、改修、再構成、変更、又は他の保守の少なくとも１つの間に部品を追加するために部品を交換する際に製造及び設置する必要のあるシムの数を減らすことによって、整備及び保守１３１４中に、同じような時間費用の削減が起こりうる。
【0142】
ここで図１５を参照すると、例示的な実施形態による製品管理システムのブロック図が示されている。製品管理システム１５００は、物理的なハードウェアシステムである。この実施例では、製品管理システム１５００は、製造システム１５０２、又は保守システム１５０４のうちの少なくとも１つを含む。
【0143】
製造システム１５０２は、図１４の航空機１４００といった、製品を製造するように構成される。図示したように、製造システム１５０２は、製造機器１５０６を含む。製造機器１５０６は、製作機器１５０８又は組立機器１５１０のうちの少なくとも１つを含む。
【0144】
製作機器１５０８は、図１４の航空機１４００の形成に使用される部品用の構成要素を加工するために使用される機器である。例えば、製作機器１５０８は、機械及びツールを含むことができる。これらの機械及びツールは、ドリル、油圧プレス、加熱炉、金型、複合材テープレーヤー、真空システム、旋盤、又は他の適切な種類の機器のうちの少なくとも１つであってよい。製作機器１５０８を使用して、金属部品、複合材部品、半導体、回路、ファスナ、リブ、外板、スパー、アンテナ、又は他の適切な種類の部品のうちの少なくとも１つを加工することができる。
【0145】
組立機器１５１０は、図１４の航空機１４００を形成する部品を組み立てるために使用される機器である。具体的には、図１４の航空機１４００を形成する構成要素及び部品の組み立てに、組立機器１５１０が使用されうる。組立機器１５１０は、機械及びツールもまた含みうる。このような機械及びツールは、ロボットアーム、クローラ、ファスナ設置システム、レールベースのドリルシステム、又はロボットのうちの少なくとも１つであってよい。組立機器１５１０は、例えば、図１４の航空機１４００用の座席、水平安定板、翼、エンジン、エンジンハウジング、着陸装置システム、及び他の部品などといった、部品の組み立てに使用されうる。
【0146】
本例示的実施例では、保守システム１５０４は保守機器１５１２を含みうる。保守機器１５１２は、図１４の航空機１４００の整備を実施するのに必要なあらゆる機器を含みうる。保守機器１５１２は、図１４の航空機１４００の部品に対して種々の作業を実施するためのツールを含みうる。これらの作業は、図１４の航空機１４００の整備を実施するための、部品の分解、部品の改修、部品の検査、部品の再加工、交換部品の製造、又は他の作業のうちの少なくとも１つを含みうる。これらの作業は、定期的整備、検査、アップグレード、改修、又は他の種類の保守作業であってよい。
【0147】
例示的実施例では、保守機器１５１２は、超音波検査デバイス、Ｘ線撮像システム、視覚システム、ドリル、クローラ、及び他の適切なデバイスを含んでいてよい。ある場合には、保守機器１５１２は、保守に必要となりうる部品を生産し組み立てるための、製作機器１５０８、組立機器１５１０、又はこれらの両方を含みうる。
【0148】
製品管理システム１５００には、制御システム１５１４も含まれる。制御システム１５１４はハードウェアシステムであり、ソフトウェア、又は他の種類の構成要素も含みうる。制御システム１５１４は、製造システム１５０２又は保守システム１５０４のうちの少なくとも１つの作業を制御するように構成される。具体的には、制御システム１５１４は、製作機器１５０８、組立機器１５１０、又は保守機器１５１２のうちの少なくとも１つの作業を制御しうる。
【0149】
本例示的実施例では、制御システム１５１４は、図１のコントローラ１４０を含みうる。本例示的実施例では、コントローラ１４０は、複合部品デザイナー１１０から複合部品設計１５０を受け取り、複合部品１０２を製造するために、製作機器１５０８の動作を制御することができる。本例示的実施例では、製作機器１５０８は、プライレイアップシステム１４４及び硬化システム１４８を含みうる。
【0150】
制御システム１５１４のハードウェアは、コンピュータ、回路、ネットワーク、及び他の種類の機器を含みうる、ハードウェアを使用して実装されうる。制御は、製造機器１５０６の直接制御の形態をとりうる。例えば、ロボット、コンピュータ制御機械、及び他の機器は、制御システム１５１４によって制御されうる。他の例示的な実施例では、制御システム１５１４は、航空機１４００の製造又は保守において、作業人員１５１６によって実施される作業を管理しうる。例えば、制御システム１５１４は、任務を割り当てる、指示を与える、モデルを表示する、又は作業人員１５１６によって実施される作業を管理するための他の作業を実施しうる。これらの例示的実施例に示されるように、図１のコントローラ１４０は、制御システム１５１４において実施され、図１４の航空機１４００の製造又は整備のうちの少なくとも１つを管理しうる。
【0151】
種々の例示的な実施例において、作業人員１５１６は、製造機器１５０６、保守機器１５１２、又は制御システム１５１４のうちの少なくとも１つを操作する、又は少なくとも１つと相互作用することができる。この相互作用は、図１４の航空機１４００を製造するために起こりうる。
【0152】
当然ながら、製品管理システム１５００は、図１４の航空機１４００以外の他の製品を管理するようにも構成されていてよい。製品管理システム１５００は、航空宇宙産業における製造に関連して記載されているが、製品管理システム１５００は、他の産業の製品を管理するようにも構成されうる。例えば、製品管理システム１５００は、自動車産業、及び任意の他の適切な産業の製品を製造するように構成されてよい。
【0153】
こうして、例示的実施形態は、複合部品を管理するための方法、装置、及びシステムを提供する。複合部品に対する反りの許容レベルが特定される。複合部品の反りは、複合部品の設計仕様から逸脱する製造時の複合部品の変化である。積層順に選択された配向を使用して複合部品を製造することにより、許容レベルの反り及び所望の強度を有する複合部品が得られるように、複合部品のプライに積層順に配向を選択して、積層順に選択された配向を形成する。
【0154】
例示的実施例では、複合部品の仕様から逸脱する寸法を有する複合部品を製造することを含む技術的問題を克服する、１つ又は複数の技術的解決策がある。特に、例示的実施例には、航空機などの対象物に設置されるシムの数を低減する１つ又は複数の技術的解決策がある。その結果、例示的実施例では、１つ又は複数の技術的解決策は、組み立てられている複合部品の間の間隙を低減する技術的効果を提供することができる。例示的実施例では、製造及び設置されるシムの数は、シムを必要とする間隙がわずかな複合部品を用いて、減らすことができる。
【0155】
種々の例示的実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であること、又は開示された形態の実施形態に限定することを、意図しているわけではない。動作又は工程を実行する構成要素が、種々の実施例によって説明される。例示的な実施例では、構成要素は、記載された動作や作業を実施するように構成されうる。例えば、この構成要素は、例示的な実施例において構成要素によって実施されると説明されている動作又は作業を実施する能力をこの構成要素に提供する構造体の構成又は設計を有しうる。
【0156】
更に、本開示は、以下の条項による実施例を含む。
【0157】
条項１． 複合部品（１０４）を管理するための方法であって、
複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の複合部品（１０４）の変化である複合部品（１０４）の反り（１１６）の許容レベル（１１４）を特定することと、
積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成することと
を含む方法。
複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の複合部品（１０４）の変化である複合部品（１０４）の反り（１１６）の許容レベル（１１４）を特定することと、
積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成することと
を含む方法。
【0158】
条項２． 積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成することが、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択することと、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することと、
複合部品（１０４）が複合部品（１０４）の所望の強度（１２４）を有することを応力解析（１３０）が示すときに、選択された配向（１２６）として、積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用することと
を含む、条項１に記載の方法。
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択することと、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することと、
複合部品（１０４）が複合部品（１０４）の所望の強度（１２４）を有することを応力解析（１３０）が示すときに、選択された配向（１２６）として、積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用することと
を含む、条項１に記載の方法。
【0159】
条項３． 積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成することが、
複合部品（１０４）が所望の強度（１２４）を有していないことを、候補の配向（１２８）を有する複合部品（１０４）の応力解析（１３０）が示すときに、積層順（１２０）に候補の配向（１２８）に新たな配向（１３２）を選択することと、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することと、
複合部品（１０４）に所望の強度（１２４）が存在するようになるまで、新たな配向（１３２）を選択すること、及びプライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することを繰り返すことと
を更に含む、条項２に記載の方法。
複合部品（１０４）が所望の強度（１２４）を有していないことを、候補の配向（１２８）を有する複合部品（１０４）の応力解析（１３０）が示すときに、積層順（１２０）に候補の配向（１２８）に新たな配向（１３２）を選択することと、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することと、
複合部品（１０４）に所望の強度（１２４）が存在するようになるまで、新たな配向（１３２）を選択すること、及びプライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することを繰り返すことと
を更に含む、条項２に記載の方法。
【0160】
条項４． 応力解析（１３０）が、複合部品（１０４）に印加された一組の構造負荷（２２２）のシミュレーションを含む、条項２に記載の方法。
【0161】
条項５． プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択することが、
ディスプレイシステム（２０２）のグラフィカルユーザインターフェース（２０６）に対して行なわれたユーザ入力（２０８）であって、グラフィカルユーザインターフェース（２０６）上に表示された複数の組の候補の配向（１２８）を選択するユーザ入力（２０８）を受信すること
を含む、条項２に記載の方法。
ディスプレイシステム（２０２）のグラフィカルユーザインターフェース（２０６）に対して行なわれたユーザ入力（２０８）であって、グラフィカルユーザインターフェース（２０６）上に表示された複数の組の候補の配向（１２８）を選択するユーザ入力（２０８）を受信すること
を含む、条項２に記載の方法。
【0162】
条項６． 選択された配向（１２６）を使用して、製品管理システムで複合部品（１０４）を製造すること
を更に含む、条項１から５のいずれか一項に記載の方法。
を更に含む、条項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【0163】
条項７． 選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）のプライ（１２２）をレイアップするために、プライレイアップシステム（１４４）を制御して、複合レイアップ（１４６）を形成することと、
複合部品（１０４）を形成するために、複合レイアップ（１４６）を硬化させることと
を更に含む、条項１から６のいずれか一項に記載の方法。
複合部品（１０４）を形成するために、複合レイアップ（１４６）を硬化させることと
を更に含む、条項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【0164】
条項８． 選択された配向（１２６）が、９０度のプライ（１２２）、＋４５度のプライ（１２２）、－４５度のプライ（１２２）、及び０度のプライ（１２２）を含む、条項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【0165】
条項９． 選択された配向（１２６）が、９０度の配向を有するプライ（１２２）の少なくとも１０パーセントを含む、条項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【0166】
条項１０． 選択された配向（１２６）が、９０度の配向を有するプライ（１２２）の少なくとも１２．５パーセントから２０パーセントを含む、条項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【0167】
条項１１． 選択された配向（１２６）が、４５度の配向を有するプライ（１２２）の４０パーセントから５０パーセントを含む、条項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【0168】
条項１２． 複合部品（１０４）が、外板パネル、フェアリング、エンジンハウジング、ストリンガ、ドア、翼、及びパネルである、条項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【0169】
条項１３． コンピュータシステム（１１２）と、
コンピュータシステム（１１２）の複合部品デザイナー（１１０）と
を備え、複合部品デザイナー（１１０）が、
複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の複合部品（１０４）の変化である複合部品（１０４）の反り（１１６）の許容レベル（１１４）を特定し、
積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成するように構成されている、複合部品システム（１１５）。
コンピュータシステム（１１２）の複合部品デザイナー（１１０）と
を備え、複合部品デザイナー（１１０）が、
複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の複合部品（１０４）の変化である複合部品（１０４）の反り（１１６）の許容レベル（１１４）を特定し、
積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成するように構成されている、複合部品システム（１１５）。
【0170】
条項１４． 積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成する際に、複合部品デザイナー（１１０）が、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択し、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行し、
複合部品（１０４）が複合部品（１０４）の所望の強度（１２４）を有していることを応力解析（１３０）が示すときに、選択された配向（１２６）として積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用するように構成されている、条項１３に記載の複合部品システム（１１５）。
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択し、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行し、
複合部品（１０４）が複合部品（１０４）の所望の強度（１２４）を有していることを応力解析（１３０）が示すときに、選択された配向（１２６）として積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用するように構成されている、条項１３に記載の複合部品システム（１１５）。
【0171】
条項１５． 積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を形成する際に、複合部品（１０４）が、
複合部品（１０４）が所望の強度（１２４）を有していないことを、候補の配向（１２８）を有する複合部品（１０４）の応力解析（１３０）が示すときに、積層順（１２０）に新たな配向（１３２）を選択し、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に新たな配向（１３２）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行し、
複合部品（１０４）に所望の強度（１２４）が存在するようになるまで、候補の配向（１２８）に新たな配向（１３２）を選択すること、及びプライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することを繰り返す用更に構成されている、条項１４に記載の複合部品システム（１１５）。
複合部品（１０４）が所望の強度（１２４）を有していないことを、候補の配向（１２８）を有する複合部品（１０４）の応力解析（１３０）が示すときに、積層順（１２０）に新たな配向（１３２）を選択し、
プライ（１２２）の積層順（１２０）に新たな配向（１３２）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行し、
複合部品（１０４）に所望の強度（１２４）が存在するようになるまで、候補の配向（１２８）に新たな配向（１３２）を選択すること、及びプライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を使用して、複合部品（１０４）の応力解析（１３０）を実行することを繰り返す用更に構成されている、条項１４に記載の複合部品システム（１１５）。
【0172】
条項１６． 応力解析（１３０）が、複合部品（１０４）に印加された一組の構造負荷（２２２）のシミュレーションを含む、条項１４に記載の複合部品システム（１１５）。
【0173】
条項１７． プライ（１２２）の積層順（１２０）に候補の配向（１２８）を選択する際に、複合部品（１０４）デザイナーが、ディスプレイシステム（２０２）のグラフィカルユーザインターフェース（２０６）に対して行なわれたユーザ入力（２０８）であって、グラフィカルユーザインターフェース（２０６）上に表示された複数の組の候補の配向（１２８）を選択するユーザ入力（２０８）を受信する、条項１４に記載の複合部品システム（１１５）。
【0174】
条項１８． コンピュータシステム（１１２）内にあり、選択された配向（１２６）を使用して、製品管理システムでの複合部品（１０４）の製造を制御するように構成されているコントローラ（１４０）
を更に備える、条項１３から１７のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
を更に備える、条項１３から１７のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
【0175】
条項１９． プライレイアップシステム（１４４）を制御し、選択された配向（１２６）を使用して、複合部品（１０４）のプライ（１２２）をレイアップして、複合レイアップ（１４６）を形成し、かつ硬化システム（１４８）を制御し、複合レイアップ（１４６）を硬化させて、複合部品（１０４）を形成するように構成された、コンピュータシステム（１１２）内のコントローラ（１４０）
を更に備える、条項１３から１８のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
を更に備える、条項１３から１８のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
【0176】
条項２０． 選択された配向（１２６）が、９０度のプライ（１２２）、＋４５度のプライ（１２２）、－４５度のプライ（１２２）、及び０度のプライ（１２２）を含む、条項１３から１９のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
【0177】
条項２１． 選択された配向（１２６）が、９０度の配向を有するプライ（１２２）の少なくとも１０パーセントを含む、条項１３から２０のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
【0178】
条項２２． 選択された配向（１２６）が、９０度の配向を有するプライ（１２２）の少なくとも１２．５パーセントから２０パーセントを含む、条項１３から２１のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
【0179】
条項２３． 選択された配向（１２６）が、４５度の配向を有するプライ（１２２）の４０パーセントから５０パーセントを含む、条項１３から２２のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
【0180】
条項２４． 複合部品（１０４）が、外板パネル、フェアリング、エンジンハウジング、ストリンガ、ドア、翼、及びパネルである、条項１３から２３のいずれか一項に記載の複合部品システム（１１５）。
【0181】
条項２５． 製作機器（１５０８）と、
製作機器（１５０８）と通信しているコントローラ（１４０）と
を備え、コントローラ（１４０）が、製作機器（１５０８）を制御し、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する反り（１１６）を有する複合部品（１０４）が得られる複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を有する部品設計を使用して、複合部品（１０４）を製造するように構成されており、反り（１１６）が、複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の複合部品（１０４）の変化である、製品管理システム（１５００）。
製作機器（１５０８）と通信しているコントローラ（１４０）と
を備え、コントローラ（１４０）が、製作機器（１５０８）を制御し、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する反り（１１６）を有する複合部品（１０４）が得られる複合部品（１０４）のプライ（１２２）の積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を有する部品設計を使用して、複合部品（１０４）を製造するように構成されており、反り（１１６）が、複合部品（１０４）の設計仕様（１１９）から逸脱する製造時の複合部品（１０４）の変化である、製品管理システム（１５００）。
【0182】
条項２６． 複合部品デザイナー（１１０）
を更に備え、複合部品デザイナー（１１０）が、複合部品（１０４）の反り（１１６）の許容レベル（１１４）を特定し、かつ積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、複合部品（１０４）のプライ（１２２）に選択された配向（１２６）を形成するように構成されている、条項２５に記載の製品管理システム。
を更に備え、複合部品デザイナー（１１０）が、複合部品（１０４）の反り（１１６）の許容レベル（１１４）を特定し、かつ積層順（１２０）に選択された配向（１２６）を使用して複合部品（１０４）を製造することにより、許容レベル（１１４）の反り（１１６）及び所望の強度（１２４）を有する複合部品（１０４）が得られるように、積層順（１２０）に配向（１１８）を選択して、複合部品（１０４）のプライ（１２２）に選択された配向（１２６）を形成するように構成されている、条項２５に記載の製品管理システム。
【0183】
条項２７． 製作機器（１５０８）が、
コントローラ（１４０）の制御下で複合レイアップ（１４６）を形成するために、選択された配向（１２６）を使用して、複合部品（１０４）のプライ（１２２）をレイアップするプライレイアップシステム（１４４）と、
コントローラ（１４０）の制御下で複合部品（１０４）を形成するために、複合レイアップ（１４６）を硬化させる硬化システム（１４８）と
を備える、条項２５又は２６に記載の製品管理システム。
コントローラ（１４０）の制御下で複合レイアップ（１４６）を形成するために、選択された配向（１２６）を使用して、複合部品（１０４）のプライ（１２２）をレイアップするプライレイアップシステム（１４４）と、
コントローラ（１４０）の制御下で複合部品（１０４）を形成するために、複合レイアップ（１４６）を硬化させる硬化システム（１４８）と
を備える、条項２５又は２６に記載の製品管理システム。
【0184】
当業者には、多数の改変例及び変形例が自明となろう。更に、種々の例示的な実施形態によって、他の好ましい実施形態と比較して異なる特徴が提供されうる。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するために、及び他の当業者に対して、様々な実施形態の開示内容と考慮される特定の用途に適した様々な修正の理解を促すために選択及び記載されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】