JP2022081427A - 連続フロー製造システム、並びに連続フロー製造プロセスを制御するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】連続フロー製造システム、並びに、連続フロー製造プロセスを制御するための装置及び方法を提供する。【解決手段】連続フロー製造システムが、部品を保持するよう構成されたツールを備える。システムは機械可読識別子であって、ツールと関連付けられておりツール標識により符号化された機械可読識別子も含む。システムは複数のワークステーションをさらに含む。複数のワークステーションのそれぞれが、部品に対して製造工程を実施するよう構成された製造機械と機械可読識別子を読み取るよう構成されたリーダと、を含む。システムは、計算装置であって、ツール標識と、複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションとに関連付けられた処理データを取得するよう構成され、かつ、複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションと関連付けられた製造工程が実施された後に、処理データを更新するよう構成された計算装置も含む。【選択図】図1
Description
本開示は、概して製造に関し、より詳細には、連続フロー製造システム、並びに、連続フロー製造プロセスを制御するための関連する装置及び方法に関する。
大型の部品、例えば、スパー、胴体部、主翼構造、及び他の航空機構造のための従来の製造技術では、大型の固定ベースの(fixed-base)機械、及びモデル固有の固定ベースのツールが使用されている。複合材部品の従来の製造技術では、固定ベースのツール及びバッチ処理が使用されており、ここでは、複合材部品は、当該部品の完全な積層が完了するまで、1の位置から他の位置へと移動しない。上記の製造技術のどれも、連続フロー製造には向いていない。従って、当業者は、連続フロー製造分野において、特に、大型部品及び/又は複合材部品の製造において、調査と開発の努力を継続しており、それゆえ、先に確認した懸念に対処する装置や方法は有用であろう。
米国特許出願第2015/198432号の要約では、「マンドレルを監視するための方法及びシステム」について述べている。第1の複数の送信装置が、マンドレルに対して配置されている。第1の複数の送信装置からの信号が、受信装置において受信される。この信号が、マンドレルの構成を決定するために処理される。
欧州特許出願公開第2923794号の要約では、「アセンブリ製造のためのシステムが、ワークピースに対して少なくとも1つの仮付け(tack fastening)工程を実施するよう構成された少なくとも1つの仮付けセルと、ワークピースに対して少なくとも1つの最終固定工程を実施するよう構成された少なくとも1つの固定セルと、仮付けセルと固定セルとを繋ぐ材料ハンドリングシステムと、を備えることができ、材料ハンドリングシステムが、仮付けセル内にワークピースを配置し、材料ハンドリングシステムが、仮付けセルから固定セルへとワークピースを移送する」ことが述べられている。
以下は、本開示に係る主題の実施例を非網羅的に列挙したものであり、これらは特許請求されている場合も、されていない場合もある。
一例において、開示される連続フロー製造システムが、部品を保持するよう構成されたツールを備える。システムは、機械可読識別子であって、ツールと関連付けられており、ツール標識により符号化された機械可読識別子も含む。システムは、複数のワークステーションをさらに含む。複数のワークステーションのそれぞれが、部品に対して製造工程を実施するよう構成された製造機械と、機械可読識別子を読み取るよう構成されたリーダと、を含む。システムは、計算装置であって、ツール標識と、複数のワークステーションのうち対応するワークステーションとに関連付けられた処理データを取得するよう構成され、かつ、複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションと関連付けられた製造工程が実施された後に、処理データを更新するよう構成された計算装置も含む。
一例において、連続フロー製造システムを制御する装置が、連続フロー製造システムと関連付けられた処理データを含むデータベースを含む。処理データは、部品に対応する部品標識と、製造工程が実施される前の部品の工程前状態と、製造工程を実施するよう構成された製造機械のための動作命令と、を含む。本装置はまた、部品を保持するツールと関連付けられておりツール標識により符号化された機械可読識別子と、機械可読識別子を読み取るよう構成されたリーダと、を含む。本装置はまた、計算装置であって、データベース、製造機械、及びリーダと通信する計算装置も含む。計算装置は、ツール標識を使用してツールを識別するよう構成され、かつ、ツール標識を、部品と、連続フロー製造システムのワークステーションにと対応した処理データに関連付けるよう構成されている。計算装置はまた、製造機械の動作を制御して製造工程を実施するようよう構成されている。計算装置は、製造工程が実施された後に、部品の工程後状態を含むよう処理データを更新するようさらに構成されている。
一例において、連続フロー製造システムを制御する方法は、
(1)連続フロー製造システムのワークステーションでツールを識別するステップであって、ワークステーションが、ツールにより保持された部品に対して実施される製造工程を実現する、ツールを識別するステップと、
(2)ツールに対応するツール標識を、部品とワークステーションとに関連付けられた処理データに関連付けるステップであって、処理データは、部品に対応する部品標識と、製造工程が実施される前の部品の工程前状態と、製造工程を実施する製造機械のための動作命令と、を含む、ツール標識を関連付けるステップと、
(3)製造機械を使用して、部品に対して製造工程を実施するステップと、
(4)製造工程が実施された後で、部品の工程後状態を含むよう処理データを更新するステップと、
を含む。
(1)連続フロー製造システムのワークステーションでツールを識別するステップであって、ワークステーションが、ツールにより保持された部品に対して実施される製造工程を実現する、ツールを識別するステップと、
(2)ツールに対応するツール標識を、部品とワークステーションとに関連付けられた処理データに関連付けるステップであって、処理データは、部品に対応する部品標識と、製造工程が実施される前の部品の工程前状態と、製造工程を実施する製造機械のための動作命令と、を含む、ツール標識を関連付けるステップと、
(3)製造機械を使用して、部品に対して製造工程を実施するステップと、
(4)製造工程が実施された後で、部品の工程後状態を含むよう処理データを更新するステップと、
を含む。
開示されるシステム、装置、及び方法の他の実施例が、以下の明細書の詳細な記載、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
以下の詳細な説明は、添付の図面に言及している。添付の図面は、本開示によって説明される具体的な実施例を示している。異なる構造及び工程を有する他の実施例は、本開示の範囲から逸脱するものではない。同様の参照番号が、異なる図面における同じ特徴、要素、又は構成要素を表わしうる。
本開示に係る発明の主題の例示的で非網羅的な実施例が、以下に提供される。これらは、特許請求されうるが、必ずしも特許請求されるわけではない。本明細書で「実施例」に言及するということは、当該実施例に関連して説明される1つ以上の特徴、構造、要素、構成要素、特性、及び/又は動作ステップが、本開示に係る発明の主題の少なくとも1つの態様、実施形態及び/又は実現に含まれることを意味する。したがって、本開示全体にわたって使用される「一実施例(one example)」や「他の実施例(another example)」という表現、及び同様の文言は、同一の実施例を指していることもあるが、必ずしもそうではないこともある。さらに、任意の一実施例を特徴付ける発明の主題は、任意の他の実施例を特徴付ける発明の主題を含みうるが、必ずしもそうではないこともある。さらに、任意の一実施例を特徴付ける発明の主題は、任意の他の実施例を特徴付ける主題と組み合わされてもよいが、必ずしも組み合わされないこともある。
連続フロー製造とは、1つの製造ラインにおける開始から終了までの製品が製造されるプロセスである。連続フロー製造は、最も効率の良い製造方法であると、最先端の製造エキスパートに見做されている。連続フロー製造は、1つの製造セルで製品が完全に製造され又は製品が部分的に1つの非独立的な製造セルで製造され、その後、後続の製造のために他の非独立的な製造セルへと移動させられる従来のバッチ製造技術に対して、有利である。連続フロー製造の利益及び利点には、進捗要件における作業の縮小、フロア空間要件の低下、棚卸資産の削減、効率の改善、製品不良率の低下、サイクル時間の短縮が含まれるが、これらに限定されない。
連続フロー製造では、製造システムの様々要素の統合、当該システムを介した製品の連続的な移動を、ロット又はバッチに分けることなく実現するためのプロセスが必要となる。連続フロー製造はまた、1の位置から他の位置へとツール及び部品を迅速かつ正確に移動させること、及び、一定の品質及び反復可能な処理時間を実現するために処理フロー経路に沿って処理に関する情報を管理することが必要となる。
例として、大まかに図1~図8を参照すると、本開示は、連続フロー生産システム102、及び連続フロー製造システム102を制御するための装置100に関する。本開示では一貫して、連続フロー製造システム102は、通常システム102とも称されうる。連続フロー製造システム102は、部品110の連続的な製造を促進し、ここでは、部品110が、製造ラインの単一の連続的フローにおいて、1の作業プロセスから他の作業プロセスへと移動する(即ち、連続フロー製造)。
本明細書で開示されるシステム102及び装置100は、プロセス関連情報、例えばツール情報、部品情報、及び他の作業プロセス情報を、連続的な製造プロセスの各段階において記録及び追跡し、係るプロセス関連情報を製造ライン全体を通して利用可能とすることによって、プロセス管理を行う。
システム102及び装置100は、連続的な製造プロセスの間に段階から段階への、製造された部品の移動を追跡し、プロセス関連情報を、対応する部品と関連付けることによって、連続的な製造プロセスの各段階において、プロセス関連情報を更新する。
システム102及び装置100は、連続的な製造プロセスの各段階において、部品に対応している必要とされる入力、必要とされる作業プロセスを決定し、生成された出力を取得することによって、製造に方向性を与える。
装置100は有利に、システム102内での情報、作業プロセス、及び部品の流れを追跡、管理、及び制御し、このことにより、様々な種類の部品、例えば、従来では連続フロー製造に向いていなかった部品のための連続フロー製造の使用を容易にする。
本明細書で開示されるシステム102及び装置100は、連続的な製造プロセスの製造ラインで一貫して、プロセス関連情報を維持することによって、プロセスの様々な製造段階の間の通信を促進する。本明細書で開示されるシステム102及び装置100は、連続的な製造プロセスの間、非固定ベースのツールを識別して正確に位置決めすることによって、大型の部品、例えばスパー、胴体部、主翼構造、及び他の航空機構造、及び/又は複合材部品の連続フロー製造を促進する。本明細書で開示されるシステム102及び装置100はさらに、各製造段階においてプロセス関連情報を更新し、連続的な製造プロセスの間プロセス関連情報を転送することによって、大型の部品及び/又は複合材部品の連続フロー製造を促進する。
図1を参照すると、1つ以上の実施例において、連続フロー製造システム102は、複数のワークステーション150(ここではおおまかに、(複数の)ワークステーション150と総称され、個別にワークステーション150として識別される)を備える。図1では、複数のワークステーション150の例が、個別に、ワークステーション150-1、ワークステーション150-2、及びワークステーション150-nとして確認される。様々な例において、連続フロー製造システム102は、任意の数(「n」)のワークステーション150を備える。
1つ以上の実施例において、ワークステーション150のそれぞれが同じであり、例えば、ワークステーション150のそれぞれが、部品110に対して同じ製造工程を実施する。1つ以上の実施例において、ワークステーション150のうちの少なくとも1つワークステーション150が、ワークステーション150のうちの少なくとも1つの他のワークステーション150とは異なっており、例えば、ワークステーション150の少なくとも1つワークステーション150は、部品110に対して、異なる製造工程を実施する。1つ以上の実施例において、ワークステーション150のそれぞれが異なっており、例えばワークステーション150のそれぞれが、部品110に対して、異なる製造工程を実施する。
複数のワークステーション150のそれぞれが、連続フロー製造システム102の複数の製造段階132(ここではおおまかに、(複数の)製造段階132と総称され、個別に製造段階132として識別される)の少なくとも1つと関連付けられている。図1では、複数の製造段階132の例が、個別に、製造段階132-1、製造段階132-2、及び製造段階132-nとして確認される。様々な例において、連続フロー製造システム102は、任意の数(「n」)の製造段階132を含む。
1つ以上の実施例において、ワークステーション150が、(矢印によって示される)連続処理フロー経路152に沿って直列に配置されており、製造ラインを形成する。少なくとも1つの製造工程が、ワークステーション150のそれぞれにおいて部品110に対して実施され、又は、少なくとも1つの作業プロセスが、製造段階132のそれぞれと関連付けられている。同実施例において、各後続の製造工程又は作業プロセスは、先行する製造工程又は作業プロセスが止めたところから再開する。1つ以上の実施例において、(例えば、1の製造段階132と関連付けられた)1のワークステーション150が、1回で、部品110に対して作業を行う。1つ以上の実施例において、(例えば、1より多い製造段階132と関連付けられた)1より多いワークステーション150が、一度に、部品110に対して作業を行う。
例えば、部品110が、ワークステーション150のうちの1つへと移動させられ、ここで、少なくとも1つの製造工程又は作業プロセスが、部品110に対して実施される。製造工程又は作業プロセスの実施に続いて、部品110が順次、ワークステーション150のうちの後続のワークステーション150へと動かされ、ここで、少なくとも1つの後続の製造工程又は作業プロセスが、部品110に対して実施される。1つ以上の実施例において、少なくとも1つの製造工程が、所与のワークステーション150で、部品110が次のワークステーション150へと進められる前に、完了する。1つ以上の実施例において、少なくとも1つの製造工程が、所与のワークステーション150で部分的に完了し、その後、完了するために次のワークステーション150へと渡される。一連のフローにおいて部品110が1のワークステーション150から他のワークステーション150へと移動する間に、上記プロセスが、全ての製造工程又は作業プロセスが完了するまで、連続的に製造ラインに沿って繰り返される。
図2A、図2B、図3A、及び図3Bを参照すると、1つ以上の実施例において、ワークステーション150のそれぞれが、部品入力246、部品出力248、及び、及び材料入力250を含む。部品入力246によって、ワークステーション150への及びワークステーション150内での部品110の前送りが促進される。部品出力248によって、ワークステーション150からの部品110の前送りが促進される。材料入力250によって、製造工程において使用される材料の供給が促進される。
図2A、図2B、及び図2Cを一緒に参照すると、連続的な製造プロセスの例示的な実現において、部品110の全体が、ワークステーション150のうちの1つに又はワークステーション150のうちの1つの中に位置しており、製造工程が部品110に対して実施されるのを容易にする。
図2Aに示すように、第1の部品110-1が、第1のワークステーション150-1へと移動させられる。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第1の部品110-1に対して実施される。
図2Bに示すように、第1の製造工程が完了すると、第1の部品110-1が、第2のワークステーション150-2へと進められる。その後、第2のワークステーション150-2と関連付けられた第2の製造工程が、第1の部品110-1に対して実施される。
図2Cに示すように、第2の製造工程が完了すると、第1の部品110-1が、第3のワークステーション150-3へと進められる。第3のワークステーション150-3と関連付けられた第3の製造工程が、第1の部品110-1に対して実施される。
このプロセスが、連続処理フロー経路152に沿って、任意の数の後続のワークステーション150-n(図1)において、一連のワークステーション150と関連付けられた全作業プロセスが第1の部品110-1について完了するまで、繰り返される。
図2Bに示すように、1つ以上の実施例において、第2の部品110-2が、第1の部品110-1に続いて、第1のワークステーション150-1に入る。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第2の部品110-2に対して実施される。
図2Cに示すように、1つ以上の実施例において、第1の製造工程が完了すると、第2の部品110-2は、第2のワークステーション150-2へと進められる。第2のワークステーション150-2と関連付けられた第2の製造工程が、第2の部品110-2に対して実施される。1つ以上の実施例において、第3の部品110-3が、第2の部品110-2に続いて、第1のワークステーション150-1に入る。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第3の部品110-3に対して実施される。
1つ以上の実施例において、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3は、同じ種類又はモデルの部品である。1つ以上の実施例において、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3のうちの少なくとも1つが、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3のうちの少なくとも1つの他の部品と異なる種類又はモデルの部品である。
このプロセスが、連続処理フロー経路152に沿って、任意の数の後続のワークステーション150-n(図1)において、一連のワークステーション150と関連付けられた全作業プロセスが、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3のそれぞれについて完了するまで、繰り返される。部品110が3つだけ、図2A、図2B、及び図2Cの例によって示されているが、任意の数の部品110が一連のワークステーション150を通って進みうると理解されうる。
図3A、図3B、及び図3Cを一緒に参照すると、連続的な製造プロセスの例示的な実現において、部品110が、ワークステーション150のうちの1つより多いワークステーションに又は当該1つより多いワークステーションの中に位置しており、製造工程が部品110に対して実施されるのを容易にする。1つ以上の実施例において、部品110が、先頭部分252(例えば、第1の部分)と、後端部分254(例えば、第2の部分)と、を含む。
図3Aに示すように、1つ以上の実施例において、第1の部品110-1の先頭部分252が、第1のワークステーション150-1へと移動させられる。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第1の部品110-1の先頭部分252に対して実施される。
図3Bに示すように、第1の部品110-1の先頭部分252に対する第1の製造工程が完了すると、第1の部品110-1が、第2のワークステーション150-2へと移動させられ、これにより、第1の部品110-1の先頭部分252が、第2のワークステーション150-2に又は第2のワークステーション150-2の中に位置しており、部品110の後端部分254が、第1のワークステーション150-1に又は第1のワークステーション150-1の中に位置している。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第1の部品110-1の後端部分254に対して実施され、第2のワークステーション150-2と関連付けられた第2の製造工程が、第1の部品110-1の先頭部分252に対して実施される。
図3Cに示すように、第1の部品110-1の先頭部分252に対する第2の製造工程、及び第1の部品110-1の後端部分254に対する第1の製造工程が完了すると、第1の部品110-1が、第3のワークステーション150-3へと移動させられ、これにより、第1の部品110-1の先頭部分252が、第3のワークステーション150-3に又は第3のワークステーション150-3の中に位置しており、部品110の後端部分254が、第2のワークステーション150-2に又は第2のワークステーション150-2の中に位置している。第2のワークステーション150-2と関連付けられた第2の製造工程が、第1の部品110-1の後端部分254に対して実施され、第3のワークステーション150-3と関連付けられた第3の製造工程が、第1の部品110-1の先頭部分252に対して実施される。
このプロセスが、連続的な処理フロー経路152に沿って、任意の数の後続のワークステーション150-n(図1)において、一連のワークステーション150と関連付けられた全作業プロセスが第1の部品110-1について完了するまで、繰り返される。
図3Bに示すように、1つ以上の実施例において、第2の部品110-2が、第1の部品110-1の後に続いており、第2の部品110-2の先頭部分252が、第1のワークステーション150-1に入る。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第2の部品110-2の先頭部分252に対して実施される。
図3Cに示すように、1つ以上の実施例において、第2の部品110-2の先頭部分252に対する第1の製造工程が完了すると、第2の部品110-2が、第2のワークステーション150-2へと移動させられ、これにより、第2の部品110-2の先頭部分252が、第2のワークステーション150-2に又は第2のワークステーション150-2の中に位置しており、第2の部品110ー2の後端部分254が、第1のワークステーション150-1に又は第1のワークステーション150-1の中に位置している。第2のワークステーション150-2と関連付けられた第2の製造工程が、第2の部品110-2の先頭部分252に対して実施され、第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第2の部品110-2の後端部分254に対して実施される。1つ以上の実施例において、第3の部品110-3が、第2の部品110-2の後に続いており、第3の部品110-3の先頭部分252が、第1のワークステーション150-1に入る。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第3の部品110-3の先頭部分252に対して実施される。
1つ以上の実施例において、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3は、同じ種類又はモデルの部品である。1つ以上の実施例において、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3のうちの少なくとも1つが、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3のうちの少なくとも1つの他の部品と異なる種類又はモデルの部品である。
このプロセスが、連続的な処理フロー経路152に沿って、任意の数の後続のワークステーション150-n(図1)において、一連のワークステーション150と関連付けられた全作業プロセスが、第1の部品110-1、第2の部品110-2、及び第3の部品110-3のそれぞれについて完了するまで、繰り返される。部品110が3つだけ、図3A、図3B、及び図3Cの例によって示されているが、任意の数の部品110が一連のワークステーション150を通って進みうると理解されうる。
示される例において、各部品110は現在、2つのワークステーション150と関連付けられた2つの製造工程を実施するために、2つのワークステーション150内に位置している。例えば、図3Cに示すように、第1の部品110-1の先頭部分252が、当該先頭部分252に対して第3の製造工程を実施するために、第3のワークステーション150-3に位置している。第1の部品110-1の後端部分254は、当該後端部分254に対して第2の製造工程を実施するために、第2のワークステーション150-2に位置している。
しかしながら、1つ以上の実施例において、各部品110は現在、2つより多いワークステーション150と関連付けられた2つより多い製造工程を実施するために、2つより多いワークステーション150内に位置している。例えば(明示的に図示せず)、第1の部品110-1の先頭部分252が、当該先頭部分252に対して第3の製造工程を実施するために、第3のワークステーション150-3に位置している。第1の部品110-1の後端部分254が、当該後端部分254に対して第1の製造工程を実施するために、第1のワークステーション150-1に位置している。第1の部品110-1の(先頭部分252と後端部分254との間に位置する)中間部分が、当該中間部分に対して第2の製造工程を実施するために、第2のワークステーション150-2に位置している。
連続的な製造プロセスの幾つかの実施例において、部品110が、連続的な製造プロセスの所与のポイントで、2つより多いワークステーション150に又は2つより多いワークステーション150内に位置すると理解されうる。換言すれば、部品110がシステム102を通って進む間、部品110が一度に、2つ以上のワークステーション150の間に延在している。
図2A、図2B、図3A、及び図3Bにおいて示された先の例において、第2の製造工程は、第1の製造工程から続いている(例えば、第1の製造工程を基礎としており、又はそうでなければ、第1の製造工程の後続の工程である)。第3の製造工程は、第2の製造工程から続く...といった具合である。
一例において、第1の製造工程は、第1の配向(例えば、0度)で、積層板の第1の複合材層を配置することができ、第2の製造工程は、第2の配向(例えば、+/-90度)で、積層板の第2の複合材層を配置することができ、第3の製造工程は、第3の配向(例えば、+/-45度)で、積層板の第3の複合材層を配置することができる...といった具合である。
他の例において、第1の製造工程は、部品を機械加工することができ、第2の製造工程は、部品をトリミングすること又は仕上げることができ、第3の製造工程は、部品を検査(例えば、非破壊的な検査)することができる。
様々な例において、システム102及び装置100は、連続フロー(continuous-flow)製造プロセス、又はパルスフロー(pulse-flow)製造プロセスのいずれかを利用する。連続フロー製造プロセスでは、作業プロセスが実施されている間、部品110が連続的に、連続処理フロー経路152に沿って移動する。換言すれば、連続フロー製造プロセスでは、部品110が連続的に進んでいる間に、製造工程の実施が起きる。パルスフロー製造プロセスでは、部品110が、実施すべき作業プロセスについて交互に休止又は一時停止し、その後、連続処理フロー経路152をさらに下って他の位置へと移動させられ又は送られ(pulsed)」、この他の位置において、部品110 は再び、更なる作業プロセスの実施のために止められる。換言すれば、パルスフロー製造プロセスでは、パルス間の一時停止の間に、製造工程の実施が起きる。従って、本明細書で開示されるシステム102及び装置100は、パルスフロープロセス又は連続フロープロセスのいずれかに適している。
一例において、パルスフロー製造プロセスはフルパルス工程を含む。本開示のために、「フルパルス(full pulse)」とは、部品110の前送りであって、パルス間の一時停止の間に完全な製造工程が実施される前送りを指している。例えば、フルパルスとは、そのパルスの間に部品が自身の全長だけ進められる場合である。1つ以上の実施例において、部品110が進められ、又はフルパルスで送られてワークステーション150の中に入り、その後、部品110の前送りが一時停止する。この一時停止の間に、製造工程が部品110に対して実施される。ワークステーション150と関連付けられた製造工程が完了すると、部品110が、次のワークステーション150へと進められる(例えば、フルパルスで送られる(fully pulsed))。このプロセスが、全ワークステーション150を介して繰り返されて、全作業プロセスが完了する。
他の例において、パルスフロー製造プロセスは、部分パルス工程を含む。本開示のために、「部分パルス(partial pulse)」とは、部品110の前送りであって、パルス間の一時停止中に製造工程の一部が実施される(例えば、製造工程の特定の完了)前送りを指している。例えば、部分パルスは、そのパルスの間に部品が自身の全長より短い距離を進む場合である。1つ以上の実施例において、部品110が進められ又は部分的に送られてワークステーション150の中に入り、その後、部品110の前送りが一時停止する。この一時停止の間に、製造工程の第1の部分が、部品110に対して実施される。(例えば、製造工程の部分的な完了。)その後、部品110が進められる(例えば、部分パルスで送られる(partially pulsed))が、ワークステーション150内に留まっている。その後、部品110の前送りが再び一時停止し、第2の一時停止の間(例えば、製造工程の部分的な完了)に、製造工程の第2の部分が、部品110に対して実施される。このプロセスが、ワークステーション150と関連付けられた製造工程の完了まで、ワークステーション150を介して繰り返される。その後、このプロセスが、全ワークステーション150を介して繰り返されて、全作業プロセスが完了する。
連続フロー製造プロセス又はパルスフロー製造プロセスのいずれかで、特定のワークステーション150と関連付けられた製造工程が完了すると、部品110が、ワークステーション150から出て(例えば、連続的に)進められ(又は送られ)、次のワークステーション150の中に入る。本開示のために、「製造工程の完了」、「完了した製造工程」という表現、及び同様の表現は、関連付けられたワークステーション150に割り当てられ及び当該ワークステーション150によって実施された作業の完了を指している。これに対応して、部品的なワークステーション150と関連付けられた製造工程の完了又は完全な製造工程は、部品110を完成するために必要な全作業プロセスより短くてよい。本開示のために、「製造工程の部分的な完了」、「部分的に完了した製造工程」という表現、及び同様の表現は、ワークステーション150に割り当てられ及び当該ワークステーション150によって実施された作業の一部分の完了を指している。
例えば、部品110を作製するための全作業プロセスは、複数の複合材層を重ねて、積層された複合材層のレイアップ(即ち、部品110)を形成することを含む。第1のワークステーション150-1と関連付けられた第1の製造工程が、第1つ以上の複合材層を1の配向(例えば、0度)で重ねて、部品110の一部分を形成するためであってよい。第1の製造工程の完了に続いて、部品110が、第2のワークステーション150-2へと(例えば連続的に)進められる(又は、送られる)。第2のワークステーション150-2と関連付けられた第2の製造工程が、1つ以上の複合材層を第2の配向で重ねて、部品110の他の部分を形成するためであってよい。第2の配向は、第1の配向(例えば、0度)と同じであってよく、又は、異なる配向(例えば、+/-90度、+/-45度など)であってよい。第2の製造工程の完了に続いて、部品110が、第3のワークステーション150-3へと(例えば連続的に)進められる(又は、送られる)。第3のワークステーション150-3と関連付けられた第3の製造工程が、1つ以上の複合材層を第3の配向で重ねて、部品110の他の部分を形成するためであってよい。第3の配向は、第1の配向及び/又は第2の配向と同じであってよく、又は異なる配向であってよい。このプロセスが、全作業プロセスが終了するまで、追加的なワークステーション150を介して続けられる。従って、本実施例では、各ワークステーション150と関連付けられた各製造工程が、全作業プロセスよりも短く、部品110を作製するために必要とされる全作業プロセスの一部分を形成する。
図1、図4、及び図5を参照すると、1つ以上の実施例において、システム102は、複数の製造機械116(ここではおおまかに、(複数の)製造機械116と総称され、個別に製造機械116として識別される)を備える。複数のワークステーション150のそれぞれが、少なくとも1つの製造機械116を含む。図1では、複数の製造機械116の例が、個別に、製造機械116-1、製造機械116-2、及び製造機械116-nとして確認される。製造機械116のそれぞれは、ワークステーション150のうちの対応するワークステーション150と関連付けられた製造工程(例えば、連続的な製造プロセスの製造段階132)を実施するよう構成されている。図4では、部品110の一例が、主要面上に配置された、複数の細長い補強材を有するパネル構造として示されている。しかしながら、図4に示す例示的なワークステーション150は、任意の数の様々な種類の部品を形成するために使用することが可能であり、上記の様々な部品は、図示されたパネル構造よりも大きく又は小さく、例えば、主翼外板パネル、胴体外板パネル、ナセル外板パネル、水平方向又は垂直方向の安定板外板パネル、フレーム、及びフロアビーム等であるが、これらに限定されない。図5では、部品110の例は、スパーと描かれている。しかしながら、図5に示す例示的なワークステーション150は、任意の数の様々な種類の部品を形成するために使用することが可能であり、上記の様々な部品は、図示されたスパーよりも大きく又は小さく、例えば、主翼外板パネル、胴体外板パネル、ナセル外板パネル、水平方向又は垂直方向の安定板外板パネル、フレーム、及びフロアビーム等であるが、これらに限定されない。
図示されるシステム102の例は、ワークステーション150の各ワークステーション150と関連付けられた1つの製造機械116を示しているが、他の例において、ワークステーション150の各ワークステーション150は、任意の数の作業プロセス製造工程と関連付けられた任意の数の製造機械116を含んでいる。
1つ以上の実施例において、ワークステーション150の各ワークステーション150の製造機械116が同じであり、例えば、製造機械116のそれぞれが、部品110に対して同じ製造工程を実施する。1つ以上の実施例において、ワークステーション150のうちの少なくとも1つワークステーション150の製造機械116が、ワークステーション150のうちの少なくとも1つの他のワークステーション150の製造機械116とは異なっており、例えば、製造機械116のうちの少なくとも1つの製造機械116が、部品110に対して、異なる製造工程を実施する。1つ以上の実施例において、各ワークステーション150の製造機械116が異なっており、例えば製造機械116のそれぞれが、部品110に対して、異なる製造工程を実施する。
一例において、製造機械116の位置が、ワークステーション150に対して固定されている(例えば、製造機械116は、固定ベースの機械である)。他の例において、製造機械116の位置が、ワークステーション150に対して調整可能である(例えば、製造機械116が、非固定ベースの機械である)。
製造機械116は、任意の適切な製造機器を含み、又はその形態を取る。一例において、製造機械116が完全に自動化されており、例えば、完全にコンピュータの制御下で稼働する。他の例において、製造機械116が部分的に自動化されており、例えば、コンピュータの制御と、手動の制御との組み合わせにおいて稼働する。更に別の例において、製造機械116が手動で操作され、例えば、完全に手動の制御下で稼働する。
図4を参照すると、1つ以上の実施例において、製造機械116が、ロボット178を含み、又はその形態を取り、ロボット178には、例えば、複数の自由度を有するロボットアーム180、及びロボットアーム180の作業端に結合されたエンドイフェクタ182が含まれる。エンドイフェクタ182は、部品110に対して少なくとも1つの製造工程を実施するよう構成された少なくとも1つの機械ツール176を含み、又はその形態を取る。ロボットアーム180は、コンピュータの制御下で、所定のツール経路に沿って、エンドイフェクタ182を部品110に対して動かすよう構成されている。
1つ以上の例において(図示せず)、ロボット178が、コンピュータの制御下で、所定のツール経路に沿って、エンドイフェクタ182を部品110に対して動かすよう構成されたオーバヘッドガントリーロボットを含み、又はその形態を取る。
図5を参照すると、1つ以上の実施例において、製造機械116が、少なくとも1つの機械ツール176を支持し部品110に対して少なくとも1つの製造工程を実施するよう構成されたフレーム184を含み、又はその形態を取る。フレーム184は、コンピュータの制御下で又は手動で、部品110に対して機械ツール176を配置するために1つ以上の方向に動かすことができる。
1つ以上の例において(図示せず)、フレーム184が、機械ツール176を支持し部品110に対して機械ツール176を動かすよう構成されたオーバヘッドガントリーロボットを含み、又はその形態を取る。
図4~図6を参照すると、1つ以上の実施例において、システム102は、材料ハンドリング装置156を含む。材料ハンドリング装置156は、連続処理フロー経路152に沿って複数のワークステーション150間で、部品110を移送するよう構成されている。一例において、材料ハンドリング装置156がツール120を含む。ツール120は、部品110を保持するよう構成されている。他の例において、ツール120と、材料ハンドリング装置156とは別体の構成要素であり、材料ハンドリング装置156が、連続処理フロー経路152に沿ってワークステーション150間で、部品110を保持しているツール120を移送するよう構成される。
1つ以上の実施例において、システム102は、任意の数のツール120を含む。一例において、各ツール120が、対応する材料ハンドリング装置156を含んでいる。他の例において、単一の材料ハンドリング装置156が、異なる時間に、任意の数の様々なツール120を動かすよう構成される。
図4~図6をさらに参照すると、1つ以上の実施例において、システム102が、機械可読識別子118を含む。機械可読識別子118は、ツール120と関連付けられており、ツール標識122により符号化されている。一例において、機械可読識別子118は、材料ハンドリング装置156の一部である。1つ以上の実施例において、機械可読識別子118は、ツール120に結合されている。
1つ以上の実施例において、ツール標識122は、機械可読識別子118上に(符号化されて)記録されており及びツール120と関連付けられた数字、アルファベットコード、又は、他の一意の識別データを含み、又はその形態を取る。1つ以上の実施例において、ツール標識122はまた、機械可読識別子118と関連付けられたツール120及び/又は部品110についての様々な他の情報と関連付けられている。
図1、図4、及び図5を参照すると、1つ以上の実施例において、システム102は、複数のリーダ124(ここではおおまかに、(複数の)リーダ124と総称され、個別にリーダ124として識別される)を含む。ワークステーション150の各ワークステーション150は、少なくとも1つのリーダ124を含む。図1では、複数のリーダ124の例が、個別に、リーダ124-1、リーダ124-2、及びリーダ124-nとして確認される。
リーダ124は、機械可読識別子118を読み取るよう構成されている。リーダ124は、機械可読識別子118を検知し、機械可読識別子118上に格納されたデータ(例えば、ツール標識122)を復号し、そのデータを計算装置126に送信するよう構成されている。リーダ124及び機械可読識別子118によって、ツール120と、部品110と、部品110が連続処理フロー経路152に沿って様々な製造段階132間又はワークステーション150間を移動する間に部品110に対して実施される様々な作業プロセスと、に関する情報の管理及び転送が容易になる。
例えば、ここで更に詳細に記載するように、機械可読識別子118は、部品の種類、部品のモデル、部品のサイズ、部品の配向、所与のワークステーションで部品に実施すべき作業、部品に関する他の情報、ツール、ワークステーション、及び/又は製造工程のうちの少なくとも1つを明らかにする。
図示されるシステム102の例は、ツール120と関連付けられた1つの機械可読識別子118を示しているが、他の例において、ツール120は、任意の数の機械可読識別子118を含む。図示されるシステム102の例は、ワークステーション150の各ワークステーション150と関連付けられた1つのリーダ124を示しているが、他の例において、ワークステーション150の各ワークステーション150は、任意の数のリーダ124を含む。代替的に、他の例において、リーダ124が、1より多いワークステーション150と関連付けられている。
図4を参照すると、1つ以上の実施例において、機械可読識別子118が、無線識別タグ190を含み、又はその形態を取る。同実施例において、リーダ124は、無線識別リーダ192を含み、又はその形態を取る。幾つかの例において、無線識別タグ190は、ツール120を識別して追跡するために見通し線を必要としないため、有利である。
無線識別タグ190は、電子的に格納された情報を含むタグであって、物体に取り付けられたタグを自動的に識別するために電磁場を利用する任意の適切な無線識別装置を含む。一例において、無線識別タグ190が、パッシブな(passive)タグである。他の例において、無線識別タグ190が、ローカル電源(例えば、バッテリ)を含むアクティブな(active)タグである。無線識別リーダ192は、タグから無線信号を受信し、タグに格納されたデータを復号し、そのデータを計算装置126に送信するよう構成された任意の適切な無線識別(RFID:radio-frequency identification) リーダを含む。
例えば、無線識別リーダ192は、使用される無線識別タグ190の種類に従って、パッシブリーダ・アクティブタグ(PRAT:passive reader active tag)システム、アクティブリーダ・パッシブタグ(ARPT:active reader passive tag)システム、又は、アクティブリーダ・アクティブタグ(ARAT:active reader active tag)システムのうちの1つを含み、又はその形態を取る。
例えば、無線識別リーダ192は、使用される無線識別タグ190の種類に従って、パッシブリーダ・アクティブタグ(PRAT:passive reader active tag)システム、アクティブリーダ・パッシブタグ(ARPT:active reader passive tag)システム、又は、アクティブリーダ・アクティブタグ(ARAT:active reader active tag)システムのうちの1つを含み、又はその形態を取る。
図5を参照すると、1つ以上の実施例において、機械可読識別子118が、マトリクスバーコード186を含み、又はその形態を取る。同実施例において、リーダ124は、光スキャナ188を含み、又はその形態を取る。幾つかの例において、マトリクスバーコード186は、ツール120の識別及び追跡に関連する複雑性及びコストを低減し、他の選択肢よりも高温環境により良好に適しているため、有利である。
マトリクスバーコード186は、視覚的で機械可読な形態で表されたデータ(例えば、テキスト、数字、アルファベット、又は、バイト/バイナリデータ)によって符号化された任意の適切な一次元コード又は二次元コードを含む。一例において、マトリクスバーコード186は、QR(Quick Response)コードである。光スキャナ188は、印刷されたバーコードを読取り、バーコードに含まれるデータを復号し、そのデータを計算装置126に送信するよう構成された任意の適切なバーコードリーダ又はスキャナを含む。
システム102によって実施され、かつ装置100によって制御される連続的な製造プロセスは、任意の適切な製造プロセスを含む。同様に、ワークステーション150の各ワークステーション150において製造機械116によって実施される製造工程は、除去加工工程及び付加加工工程のうちの少なくとも1つといった、様々な工程のうちの任意の1つを含む。特定の製造プロセス又は特定の製造工程は、様々な要因、例えば、製造されている部品の種類、部品の材料組成、部品に対して実施されている作業、及び部品の完成段階等に依存しうることが分かる。
図4を参照すると、1つ以上の実施例において、部品110は、例えば、予備含浸された複合材料のレイアップといった、プリキュア(pre-cure)複合材積層板164を含み、又はその形態を取る。同実施例において、製造工程は、プリキュア複合材積層板164に対して実施されるプリキュア複合材組立工程、又は、複合材レイアップ工程、及び複合材積層工程といった他の付加製造工程を含む。同実施例において、ツール120は、マンドレルツール166を含み、又はその形態を取る。マンドレルツール166は、複合材積層板164を支持するよう構成されている。同実施例において、製造機械116は、複合材レイアップ工程及び/又は複合材積層工程といった付加製造工程を、部品110(例えば、複合材積層板164)に対して実施するよう構成されている。例えば、製造機械116は、例えば、自動繊維配置(AFP:automated fiber placement)機、自動テープ積層(ATL:automated tape laying)機等といった繊維配置機168を含み、又はその形態を取る。
図5を参照すると、1つ以上の実施例において、部品110が、ポストキュア(post-cure)複合材構造、金属構造、プラスチック構造、又は、他の非複合材構造(構造170と総称する)を含み、又はその形態を取る。同実施例において、製造工程は、任意の適した付加加工工程、例えば組立工程、又は、除去加工工程、例えば機械加工工程を含む。同実施例において、ツール120は、固定ツール172を含み、又はその形態を取る。固定ツール172は、構造170を支持するよう構成されている。例えば、固定ツール172は、構造170を、固定ツール172に対して既知の固定位置で、固定ツール172に固定するよう構成された少なくとも1つの保持フィーチャ(holding-feature)174を含む。同実施例において、製造機械116は、除去加工工程及び付加加工工程のうちの少なくとも1つを構造170に対して実施するよう構成されている。一例として、製造機械116は、旋削、穿孔、フライス加工等といった機械加工工程を、構造170に対して実施するよう構成されている。他の例として、製造機械116は、固定等といった組立工程を、構造170に対して実施するよう構成されている。他の例として、製造機械116は、レーザ焼結、レーザ溶融等といった付加加工技術を使用して材料を堆積させることによって、層を構築して構造170を形成するよう構成されている。例えば、製造機械116は、ボール盤、フライス盤、ロボットマニピュレータ、溶接機、及び付加加工機械等といった任意の適した機械ツール176を含み、又はその形態を取る。
図4は、複数のワークステーション150のうちの1つのワークステーション150の一例を示しており、ここでは、製造機械116が、ロボット178であって、機械ツール176を支持し、プリキュア複合材積層板164に対して製造工程を実施するよう構成されたロボット178の形態を取り、機械可読識別子118が、マンドレルツール166に結合された無線識別タグ190の形態を取り、リーダ124が無線識別リーダ192の形態を取る。しかしながら、ワークステーション150のうちのいずれのワークステーション150も、本構成、又は構成要素の組み合わせには限定されない。1つ以上の実施例において、製造機械116は、フレーム184(図5)であって、機械ツール176を支持し、プリキュア複合材積層板164に対して製造工程を実施するよう構成されたフレーム184の形態を取る。1つ以上の実施例において、機械可読識別子118はマンドレルツール166に結合されたマトリクスバーコード186(図5)の形態を取り、リーダ124は、光スキャナ188(図5)の形態を取る。
図5は、複数のワークステーション150のうちの1つのワークステーション150の一例を示しており、ここでは、製造機械116が、フレーム184であって、機械ツール176を支持し、構造170に対して製造工程を実施するよう構成されたフレーム184の形態を取り、機械可読識別子118が、固定ツール172に結合されたマトリクスバーコード186の形態を取り、リーダ124が、光スキャナ188の形態を取る。しかしながら、ワークステーション150のうちのいずれのワークステーション150も、本構成、又は構成要素の組み合わせには限定されない。1つ以上の実施例において、製造機械116が、ロボット178(図4)であって、機械ツール176を支持し、構造170に対して製造工程を実施するよう構成されたロボット178の形態を取る。1つ以上の実施例において、機械可読識別子118が、固定ツール172に結合された無線識別タグ190(図4)の形態を取り、リーダ124が、無線識別リーダ192(図4)の形態を取る。
図4及び図5を参照すると、1つ以上の実施例において、材料ハンドリング装置156が、移動プラットフォーム160を含む。移動プラットフォーム160は、マンドレルツール166(図4)又は固定ツール172(図5)といったツール120を支持するよう構成されている。移動プラットフォーム160はまた、ツール120、及び当該ツール120によって支持された部品110を、連続処理フロー経路152に沿って1のワークステーション150から他のワークステーション150へと移動させるよう構成されている。移動プラットフォーム160は、製造工程の実施中に、製造機械116によって加えられた力に反応するようさらに構成されている。
一例において、移動プラットフォーム160は、無人搬送車(AGV:automated guided vehicle)の形態を取る。本例において、移動プラットフォーム160は、連続処理フロー経路152(例えば、連続フロープロセス又はパルスフロープロセスと関連付けられた所定の移動経路)に沿って、コンピュータの制御下で自動的に移動するよう構成されている。例えば、システム102は、連続処理フロー経路152に沿って移動プラットフォーム160を案内するための、複数のワークステーション150を通るトラック、センサ、ガイドテープ、ガイドファイヤ、レーザターゲット、及び任意の適切なナビゲーション機構、のうちの1つ以上を含む。
他の例において、移動プラットフォーム160は、カートを含み、又はその形態を取る。本例において、カートは、連続処理フロー経路152(例えば、連続フロープロセス又はパルスフロープロセスと関連付けられた所定の移動経路)に沿って、例えばオペレータによって又はフォークリフトを利用して、手動で動かされるよう構成されている。例えば、システム102は、連続処理フロー経路152に沿って移動プラットフォーム160を案内するための、複数のワークステーション150を通るトラックを含む。
材料ハンドリング装置156の他の例及び構成も考えられる。例えば、材料ハンドリング装置156は、複数のワークステーション150を通るオーバヘッドレール(overhead rail)装置を含み又はその形態を取ることができ、ツール120が、当該ツール120を連続処理フロー経路152に沿って案内するためのオーバヘッドレール装置に接続されており、当該オーバヘッドレール装置によって支持されている。
図1、及び図4~図6を参照すると、1つ以上の実施例において、システム102が、計算装置126を含む。計算装置126は、少なくとも1つのプロセッサ128を含み、少なくとも1つのプロセッサ128は、メモリ130に接続されている。1つ以上の実施例において、計算装置126は、システム102を制御するための装置100の一部分を形成する。一例において、計算装置126は、製造機械116及びリーダ124と通信する。
ツール120及び部品110が、例えば材料ハンドリング装置156によって、対応するワークステーション150へと動かされると、当該ワークステーション150又は製造段階132と関連付けられた製造工程が実施される前に、計算装置126は、当該ワークステーション150又は製造段階132と関連付けられた処理データ106を取得するよう構成されている。処理データ106は、ツール標識122(図6)、及び対応するワークステーション150又は製造段階132と関連付けられている。計算装置126は、対応するワークステーション150又は製造段階132と関連付けられた製造工程が実施された後に、処理データ106を更新するよう構成されている。
1つ以上の実施例において、処理データ106は、ツール120に関する情報、部品110に関する情報、ワークステーション150に関する情報、ワークステーション150又は製造段階132のそれぞれと関連する製造工程又は作業プロセス関連情報、及び、任意の他の適切な又は所望のプロセス関連情報を含む。
さらに、図1、図4、及び図5を参照すると、1つ以上の実施例において、システム102は、複数のインデックス装置158(ここではおおまかに、(複数の)インデックス装置158と総称され、個別にインデックス装置158として識別される)を備える。複数のワークステーション150のそれぞれは、少なくとも1つのインデックス装置158を含む。図1では、複数のインデックス装置158の例が、個別に、インデックス装置158-1、インデックス装置158-2、及びインデックス装置158-nとして確認される。
インデックス装置158は、例えば、ツール120及び部品110がワークステーション150の作業エンベロープ内で移動させられると、ツール120を位置決めするよう構成されている。1つ以上の実施例において、計算装置126が、インデックス装置158と通信し、インデックス装置158によって生成された位置データから、ツール120のツール位置148(図6)を決定するよう構成されている。本明細書では、「ツール位置」という用語は、所定のフレーム基準フレームに対するツール120の直近の実際の位置を指している。
1つ以上の実施例において、計算装置126が、製造機械116と通信し、ツール120に対して又は部品110に対して製造機械116を動かすよう構成されている。製造機械116が、ツール120に対して又は部品110に対して割り出されるかどうかは、例えば、部品の種類、又は部品に対して実施されている製造工程に依存しうる。
インデックス装置158は、ツール120の位置及び/又は部品110の位置を決定するよう構成された任意の適切な割出装備を含み、又はその形態をとる。製造機械116は、様々な技術のうちの任意の技術により決定された位置に基いて動かされる。1つ以上の実施例において、インデックス装置158は、少なくとも1つのプローブ196(図4及び図5)であって、ツール120と接続しており、所定の基準フレームに対してツール120を位置決めするよう構成された少なくとも1つのプローブ196を含む。
1つ以上の例において、プローブ196は、接触プローブを含む。一例において、プローブ196は、ツール120上及び/又は部品110上の複数の異なるプローブ位置において、ツール120及び/又は部品の少なくとも1つの110に物理的に接触するよう構成されている。インデックス装置158は、各プローブ位置におけるプローブ196とツール120との間又はプローブ196と部品110との間の接触点に対応する、ツール120の表面上又は部品110の表面上のXYZ座標の三次元特徴を表す位置データを生成するよう構成されている。計算装置126は、位置データによって表された、ツール120上及び/又は部品110上の検知された位置に基いて、ツール位置148(図6)を決定するよう構成されている。製造機械116は、決定されたツール位置148に対して位置合わせされ又は「合わせられる(zeroed)」。
1つ以上の実施例において、プローブ196が接触プローブであり、ツール120上に位置する指標特性194(図4及び図5)と物理的に接触するよう構成されている。インデックス装置158は、プローブ196と指標特性194との間の接触点に対応している、ツール120のXYZ-座標を表す位置データを生成するよう構成されている。計算装置126は、位置データにより表された、指標特性194の検出された位置に基いて、ツール120の直近の実際の位置を決定するよう構成されている。一例において、ツール120が、少なくとも3つの指標特性194を含み、インデックス装置158が、指標特性194に対応する少なくとも3つのプローブ196を含む。製造機械116は、決定されたツール位置148に対して位置合わせされ又は「合わせられる」。
1つ以上の例において、プローブ196が非接触プローブを含む。一例において、プローブ196は、ツール120及び/又は部品110を走査するよう構成されている。同実施例において、プローブ196は、二次元レーザスキャナ、三次元レーザスキャナ、表面形状測定装置、又は、他の適切なマシンビジョンシステムのうちのいずれかである。インデックス装置158は、走査されたツール120の表面上又は走査された部品110の表面上でのXYZ-座標を表す位置データを生成するよう構成されている。計算装置126は、位置データにより表されるツール120及び/又は部品110の表面形状に基いて、ツール位置148(図6)を決定するよう構成されている。製造機械116は、決定されたツール位置148に対して位置合わせされ又は「合わせられる」。
1つ以上の実施例において、プローブ196は非接触プローブであり、ツール120上に位置する指標特性194(図4及び図5)を走査するよう構成されている。インデックス装置158は、指標特性194のXYZ-座標を表す位置データを生成するよう構成されている。計算装置126は、位置データによって表された指標特性194の表面プロファイルに基いて、ツール位置148(図6)を決定するよう構成されている。製造機械116は、決定されたツール位置148に対して位置合わせされ又は「合わせられる」。
1つ以上の実施例において、計算装置126は、ツール120のツール形状146を使用してツール位置148を決定するよう構成されている。同実施例において、ツール120の実際の形状及び/又は指標特性194の実際の形状が既知である。例えば、ツール120の形状及び/又は指標特性194の形状(本明細書では、ツール形状146と称される)が、デジタルモデル又は他のポイントクラウドデータによって表され、又はこれらから抽出される。一例において、インデックス装置158によって生成された位置データは、プローブ196によって位置決定されたXYZ-座標における、ツール120の一部分の形状又は指標特性194の形状を表す。計算装置126は、ツール120の形状的表現を、所定のXYZ-座標におけるツール120の一部分又は指標特性194の対応する形状的表現によって登録し、これにより、割出しを目的としてツール120を位置決めするよう構成されている。ツール120の形状的表現を、ツール120の一部分又は指標特性194の対応する形状的表現により登録することは、(例えばツール120の形状を表す)データポイントの集合を、(例えば、ツール120の検知された部分の形状及び位置を表す)基準データポイントの集合と最も良好に位置合わせする様々な計算技術のうちの任意の技術を使用して、例えば点群の変換を使用して、行われうる。
1つ以上の実施例において、ツール120に対する部品110の位置が既知であり、固定されている。追加的に、1つ以上の実施例において、部品110の形状が既知である。一例において、部品110が、マシンビジョンシステム又は他のレーザ計測システムなどによって走査され、これにより、部品110の実際の形状が、ワークステーション150のうちの任意のワークステーション150、又はシステム102の製造ラインに沿った任意の位置で決定される。他の例において、ワークステーション150のうちの任意のワークステーション150、又はシステム102の製造ラインに沿った任意の位置における部品110の形状が、部品110の論理的な又は設計上の形状を表すモデルに基いている。同実施例において、部品110の位置が、ツール形状146に対する部品形状及びツール位置148に対する部品位置に基いて、決定される。例えば、計算装置126が、部品110の形状的表現を、所定のツール位置148におけるツール120の形状的表現によって登録し、これにより、割出のために部品110を位置決めするよう構成されている。
図7は、データ処理システム200の一例を概略的に示している。データ処理システム200は、システム102及び/又は装置100(図1)の一部を形成する。データ処理システム200によって、例えば装置100(図1)によって制御されるように、システム102(図1)全体での処理データ106(図1)の通信が促進される。一例において、データ処理システム200は、ネットワーク202を含み、このネットワーク202は、様々な装置と、システム102の構成要素と、装置100と、の間の通信リンクを提供するために利用される媒体である。一例において、ネットワーク202は、有線の通信リンク、及び無線の通信リンクといった接続を含む。
1つ以上の実施例において、サーバ204、及びストレージユニット206が、ネットワーク202に接続している。加えて、計算装置126が、ネットワーク202に接続している。1つ以上の実施例において、ワークステーション150の各ワークステーション150が、ネットワーク202に接続し、又は、ワークステーション150の1つ以上の構成要素(例えば、製造機械116、リーダ124、インデックス装置158等)(図1)が、ネットワーク202に接続する。1つ以上の実施例において、計算装置126及び/又サーバ204が、各ワークステーション150の製造機械116、リーダ124、及びインデックス装置158と通信する。1つ以上の実施例において、計算装置126及び/又はサーバ204が、データベース104と通信する。
1つ以上の実施例において、サーバ204が、起動ファイル、オペレーティングシステムファイル、及びアプリケーションといったデータを、計算装置126及び/又はワークステーション150の構成要素に提供する。同実施例において、計算装置126及び/又はワークステーション150は、サーバ204へのクライアントである。データ処理システム200は、図4に示されない追加のサーバ、クライアント、及びその他のデバイスを含みうる。
1つ以上の実施例において、データベース104は、ストレージユニット206に格納されている。一例において、ストレージユニット206は、データベース管理システム208といったデータ処理システム200上で実行されているアプリケーションプログラムがアクセスするためのデータを格納するメモリである。データベース104は、サーバ204及び計算装置126の少なくとも1つによって管理されている。データベース104は、処理データ106を含み又は収容している。一例において、サーバ204及び/又は計算装置126は、データベース104から読み出し及びデータベース104に書き込み、例えば、データベース管理システム208を利用するなどして処理データ106を取得して更新することが可能である。
データベース104は、データ処理システム200上、例えばデータベース管理システム208上で実行されるソフトウェアアプリケーションにより容易に管理及びアクセスすることが可能な形態のデータの集まりである。一例において、データベース管理システム208は、例えば、計算装置126のプロセッサ及び/又はサーバ204によって実行されると、データベース104に対して様々な操作を実施するよう設計されたソフトウェアである。例えば、データベース管理システム208は、データベース104を作成し、処理データ106をデータベース104に追加し、データベース104内の処理データ106を更新するために使用される。
本開示では、ツール120が連続処理フロー経路152に沿って移動する間、システム102中で(例えば、複数のワークステーション150の各ワークステーション150において)、部品110、及び、部品110に対して製造工程を実施する対応するワークステーション150を識別し、部品110を支持するツール120を追跡する必要性が認識されている。システム102及び装置100は、対応するワークステーション150でツール120を識別すること、ツール120を、当該ツール120によって支持された対応する部品110に関連付けること、ツール120を、対応するワークステーション150に関連付けること、及び、部品110に対して実施されている作業プロセスを、対応するワークステーション150に関連付けることによって、連続的な製造プロセスを管理する。
再び図1~図5を参照すると、各ワークステーション150は、例えば、部品の構造、部品の材料組成、及び部品に対して実施されている作業プロセス等に基いて、部品110に対して1種以上の製造工程を実施するよう構成されている。例えば、ワークステーション150と関連付けられた製造機械116は、連続的な製造プロセスの特定の製造段階132の作業プロセスと、特定の種類の部品110と、に対応する1つ以上の製造工程を実施するよう構成されている。
例えば、装置100(図1)の制御下にあるシステム102は、任意の数の部品110を製造することが可能であり、任意の数の異なる作業プロセスを部品110に対して実行することが可能であり、様々な種類の部品110に対して作業を実施することが可能である。1つ以上の実施例において、システム102(例えば、複数のワークステーション150)は、類似した種類の作業プロセスを、類似した種類の部品110に対して実施するよう構成され、例えば、複合材積層工程をプリキュア複合材積層板に対して実施するよう構成されている。1つ以上の実施例において、作業プロセスの種類及び/又は部品110の種類は、部品110がシステム102の様々なワークステーション150間を移動するにつれて変わる。例えば、システム102の第1の部分(例えば、ワークステーション150のうちの第1のワークステーション150)は、複合材レイアップ工程をプリキュア複合材積層板に対して実施するよう構成され、システム102の第2の部分(例えば、ワークステーション150のうちの第2のワークステーション150)は、複合材処理工程(例えば、脱気又は硬化)を、プリキュア複合材積層板に実施するよう構成され、システム102の第3の部分(例えば、ワークステーション150のうちの第3のワークステーション150)は、機械加工工程又は組立工程を、ポストキュア複合材構造に対して実施するよう構成されている。
図1を参照すると、1つ以上の実施例において、システム102は、複数のワークステーション標識162(ここではおおまかに、(複数の)ワークステーション標識162と総称され、個別にワークステーション標識162として識別される)を含む。各ワークステーション150が、少なくとも1つのワークステーション標識162に割り当てられている。図1では、複数のワークステーション標識162の例が、個別に、ワークステーション標識162-1、ワークステーション標識162-2、及びワークステーション標識162-nとして確認される。
ワークステーション標識162は、自身が関連付けられたワークステーション150にとって一意である。システム102及び装置100は、ツール120によって支持される部品110と対応するツール120のツール標識122を、部品110に対して作業を実施する対応するワークステーション150のワークステーション標識162に関連付けるよう構成されている。換言すれば、システム102の各ワークステーション150は、対応するワークステーション標識162を含み、一意に識別されるということが可能である。ツール120と関連付けられた機械可読識別子118を、ワークステーション150と関連付けられたリーダ124で読み取ることによって、部品110が、そのワークステーション150で実施される対応する製造工程又は作業プロセスと関連付けられる。
1つ以上の実施例において、ワークステーション標識162は、ワークステーション150と関連付けられた数字、アルファベットコード、又は他の一意の識別データを含み又はその形態を取る。本明細書でさらに詳細に記載するように、1つ以上の実施例において、ワークステーション標識162は、自身と関連付けられた部品110に対して実施される製造工程又は作業プロセスについての様々な他の情報と関連付けられている。
図4~図6を参照すると、ツール120は、例えば、部品の構造、部品の材料組成、及び部品に対して実施されている作業プロセス等に基いて、特定の種類の部品110を支持するよう一意的に構成されている。一例として、1の種類のツール120が、プリキュア複合材料(例えば、プリキュア複合材積層板164)(図4)を支持するよう構成され、他の種類のツール120が、ポストキュア複合材構造又は非複合材構造(例えば、構造170)(図5)を支持するよう構成されている。他の例として、1の種類のツール120が、1の作業プロセス(例えば、複合材積層プロセス)の間部品110を支持するよう構成され、他の種類のツール120が、異なる作業プロセス(例えば、組立工程)の間部品110を支持するよう構成されている。
1つ以上の実施例において、システム102及び装置100は、複数のツール120と関連付けられた複数のツール標識122を使用する。同実施例において、各ツール標識122は、複数の機械可読識別子118のうちの対応する機械可読識別子118で(符号化されて)記録されており、自身と関連付けられている複数のツール120のうちの対応するツール120にとって一意である。換言すれば、各ツール120は、対応するツール標識122を含み、ツール120と関連付けられた機械可読識別子118を読み取り、機械可読識別子118で記録された一意のツール標識122を決定することによって、一意に識別されるということが可能である。
システム102を使用して製造された類似した種類の部品110は、類似した材料組成、構造、特性、及び機能を有し、又は類似した作業プロセスが施されているが、各部品110は、連続的な製造プロセスの様々な段階において様々な属性を有しうる。これに対応して、本開示では、ツール120が連続処理フロー経路152に沿って移動する間に、システム102中で(例えば、複数のワークステーション150の各ワークステーション150において)、部品110を識別して追跡する必要性が認識されている。システム102及び装置100は、部品110を対応するツール120に関連付けること、及び各ワークステーション150での作業プロセスを対応する部品110に関連付けることによって、連続的な製造プロセスを管理する。
1つ以上の実施例において、部品110は、部品標識108(図6)に割り当てられている。部品標識108は、自身と関連付けられている部品110にとって一意である。システム102及び装置100は、部品110の部品標識108を、部品110に対応しており部品110を支持するツール120のツール標識122に関連付けるよう構成されている。換言すれば、システム102を使用して製造される各部品110は、対応する部品標識108を含んでおり、ツール120と関連付けられた機械可読識別子118を読み取ること、及び対応するツール標識122と関連付けられた一意の部品標識108を決定することによって、一意に識別されるということが可能である。
1つ以上の実施例において、部品標識108は、部品110と関連付けられた数字、アルファベットコード、又は他の一意の識別データを含み又はその形態を取る。1つ以上の実施例において、部品標識108はまた、自身と関連付けられている部品110についての様々な他の情報と関連付けられている。
図4及び図5を参照すると、1つ以上の実施例において、システム102は、第2の機械可読識別子154を含む。第2の機械可読識別子154は、部品110と関連付けられており、部品標識108により符号化されている。一例において、第2の機械可読識別子154は、部品110に結合されている。
一例において、リーダ124が、第2の機械可読識別子154を読み取るよう構成されている。リーダ124は、第2の機械可読識別子154を検知し、第2の機械可読識別子154に格納されたデータ(例えば、ツール標識108)を復号し、そのデータを計算装置126に送信するよう構成されている。リーダ124及び第2の機械可読識別子154によって、部品110が連続処理フロー経路152に沿って様々な製造段階132の間又はワークステーション150の間を移動する間に、部品110と、当該部品110に対して実施される様々な作業プロセスと、に関する情報の管理及び転送が促進される。
1つ以上の実施例において、システム102及び装置100は、ツール120と関連付けられた機械可読識別子118と、部品110と関連付けられた第2の機械可読識別子154と、を使用する。1つ以上の実施例において、システム102及び装置100は、ツール120と関連付けられた機械可読識別子118と、部品110と関連付けられた第2の機械可読識別子154と、のうちの1つを使用する。
図示されるシステム102の例は、部品110と関連付けられた、第2の機械可読識別子154を示しているが、他の例において、部品110は、任意の数の第2の機械可読識別子154を含む。
1つ以上の実施例において、システム102及び装置100は、対応するツール120と各々が関連付けられた複数の機械可読識別子118、及び/又は、対応する部品110と各々が関連付けられた複数の第2の機械可読識別子154を使用する。
システム102及び装置100が、機械可読識別子118と、第2の機械可読識別子154と、の双方を使用するのか、又は、複数の機械可読識別子118、及び/又は複数の機械可読識別子154を使用するのかは、様々な要因に依存し得、例えば、ツール120及び/又は部品110の種類、ツール120及び/又は部品110のサイズ、部品110に対して実施される様々な製造工程、ツール120及び/又は部品110をシステム102中で移動させるやり方、及び、ワークステーション150及び/又はリーダ124の種類等に依存しうる。例えば、大型のツール120によって支えられた大型の部品110の様々な部分が、様々なワークステーション150において同時に位置決めされうる。本例において、複数の機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154は、それぞれが、ワークステーション150の、現在部品110に対して作業を実施している各ワークステーション150で読み取り可能であるように、配置されている。
再び図8を参照すると、1つ以上の実施例において、データベース104上で収容された処理データ106は、複数の要素214を含む。要素214は、ツール120の属性、部品110、ワークステーション150、部品110に対して実施された製造工程に関する情報、及び様々な他のプロセスについての情報に関し又は表す。例えば、処理データ106は、複数の要素214を含む。
一例において、処理データ106の1つ以上の要素214は、ツール120に関する情報を含む。処理データ106の一例において、要素214のうちの1つがツール標識122を含む。処理データ106の一例において、要素214のうちの1つが、ツール標識122と関連付けられたツール120に対応するツール形状146を含む。処理データ106の一例において、要素214のうちの1つが、インデックス装置158を使用して決定された、ツール120のツール位置148を含む。
1つ以上の実施例において、処理データ106は、システム102と共に使用される複数のツール120の各ツールに対応するツール標識122、ツール形状146、及びツール位置148のうちの少なくとも1つに関する要素214を含む。
処理データ106の1つ以上の例において、1つ以上の要素214が、部品110に関する情報を含む。処理データ106の一例において、要素214のうちの1つが、部品110に対応する部品標識108を含む。処理データ106の一例において、要素214のうちの1つが、部品標識108と関連付けられた部品110に対応する部品形状136を含む。
1つ以上の実施例において、処理データ106は、システム102を使用して製造される複数の部品110のうちの各部品に対応する部品標識108、及び部品形状136のうちの少なくとも1つに関する要素214を含む。
一例において、部品形状136は、部品110の理論上の又は設計上の形状である。本例において、部品形状136は、例えば、対応する製造工程の実施の前及び/又は後に、部品110について生成され又はロードされる。
他の例において、部品形状136は、部品110の実際の形状である。本例において、部品形状136は、例えば、対応する製造工程の実施の前及び/又は後に、部品110について測定され又はそうでなければ決定される。
処理データ106の1つ以上の例において、1つ以上の要素214は、連続的な製造プロセスの所与のワークステーション150又は製造段階132における、部品110に対して実施される製造工程又は作業プロセス関連情報を含む。処理データ106の一例において、要素214のうちの1つは、特定のワークステーション150又は製造段階132と関連付けられた製造工程を実施するよう構成された製造機械116のための動作命令114を含む。例えば、動作命令114は、部品110に対して製造工程を実施する際に、製造機械116によって実行される数多くの制御命令プログラムを含む。
処理データ106の1つ以上の例において、1つ以上の要素214は、対応するワークステーション150において部品110に対して実行される製造工程の他の特徴又は属性を表す工程情報138を含む。
一例において、工程情報138は、特定のワークステーション150において重ねられる複合材料の層の数を含む。一例において、工程情報138は、特定のワークステーション150で行われる適切な積層のための設定時間間隔を含む。一例において、工程情報138は、複合材のレイアップの1つ以上の層の配向を含む。一例において、工程情報138は、製造工程を実施するために要求される材料入力に関する情報を含む。
処理データ106の1つ以上の例において、1つ以上の要素214は、連続的な製造プロセスの間の部品110の状態に関する情報を含む。処理データ106の一例において、要素214のうちの1つが検査情報140を含む。
一例において、検査情報140は、製造工程が実施され部品110が検査された後の、部品110の品質142を表す。例えば、検査情報140は、製造工程の完了を示す情報、対応するワークステーション150での製造工程に続いて、部品110の品質保証検査が行われたことを示す情報、及び/又は、後続の製造工程(例えば、各ワークステーション150での部品110の検収(buy-off))の実施のために、後続のワークステーション150へと部品110を移動することが承認されていることを示す情報を含む。
一例において、検査情報140が、製造工程が実施され部品110が検査された後に、部品110の不適合144を表す。一例において、検査情報140は、不適合の修正(例えば、部品110に対して実施される是正措置、又は部品110の再加工)の後の、部品110の不適合144を表す。1つ以上の実施例において、不適合144は、製造工程の後の部品110の任意の準拠していない観点又は特徴を含む。一例において、不適合144は、所定の製造公差の範囲内にない部品110の要素を含む。他の例において、不適合144は、複合材レイアップの隣合う要素の間の間隙を含む。
図9に関して、1つ以上の実施例において、データベース管理システム208は、情報システムデータベースの一部である。一例において、データベース管理システム208が、システム102の装置100の計算装置126、例えばプロセッサ128(図1)によって実行されるソフトウェアプログラム、アプリケーション、又は構成要素である。
一例において、データベース管理システム208が要求210を受信する。一例において、要求210は、データベース104内の要素214の集合を取得するという要求である。例えば、要素214の集合は、処理データ106(図5)の1つ以上の要素214を含む。他の例において、要求210は、データベース104内の要素214の集合を更新するという要求である。例えば、要素214の集合は、処理データ106の1つ以上の要素214を含む。他の例において、要求210は、1つ以上の要素214をデータベース104に追加するという要求である。例えば、1つ以上の要素214が、処理データ106に追加される。
様々な例において、処理データ106の要素214が、データベース104内のレコード212に格納され、ソートされ、又は配置される。同実施例において、1つ以上のレコード212が、ツール120、部品110、及びワークステーション150等と関連付けられた任意のプロセス関連情報に対応している。
1つ以上の実施例において、要求210が、ツール標識122及び/又はワークステーション標識162を含み、又はこれらから構成される。ツール標識122及びワークステーション標識162は、データベース104に含まれる要素214又は当該要素214の集合を識別するために使用される。例えば、ツール標識122及びワークステーション標識162は、レコード212内のどの要素214、又はレコード212のうちのどのレコード212を、データベース104から取得すべきかを決定する際に使用される。このようにして、ツール標識122及びワークステーション標識162によって、データベース104内の各要素214又は各レコード212を特定するための一意のやり方が提供される。
1つ以上の実施例において、要求元216が、データベース104から情報を取得するために、データベース管理システム208にクエリ218を送信する。クエリ218に応じて、データベース管理システム208が、要求210を使用して、処理データ106の1つ以上の要素214、又は、ツール標識122及びワークステーション標識162と関連付けられた1つ以上のレコード212を決定する。1つ以上の要素214が取得され、結果220で、データベース管理システム208によって要求元216に返される。例えば、結果220は論理コンテナ222を含み、この論理コンテナ222は、クエリ218に応じて取得された要素214、又は当該要素214への参照を含む。
一例において、要求元216が、システム102の装置100の計算装置126によって実行されるソフトウェアプログラム、アプリケーション、又は構成要素である。1つ以上の実施例において、クエリ218は、ツール120がワークステーション150内に移動させられたときに、部品110を支持するツール120に対応する機械可読識別子118(図1、図4、及び図5)を読み取ることによって開始される。1つ以上の実施例において、クエリ218は、部品110がワークステーション150内に移動させられたときに、部品110に対応する第2の機械可読識別子118(図4及び図5)を読み取ることによって開始される。
1つ以上の例において、要求210はまた、情報244を含み又はこれから構成される。情報244は、1つ以上の追加の要素214、及び/又は、1つ以上の要素214に対する更新を含む。1つ以上の実施例において、ツール標識122及び/又ワークステーション標識162は、レコード212内のどの要素214、又はレコード212のうちのどのレコード212を、情報244により更新すべきかを決定する際に使用される。このようにして、ツール標識122、ワークステーション標識162、及び情報244によって、データベース104内の各要素214又は各レコード212を特定するための一意のやり方が提供される。
1つ以上の実施例において、ワークステーション標識162(図1及び図8)が、情報244と関連付けられたワークステーション150を識別するために必要な情報を含む。ツール標識122(図6及び図8)が、情報244と関連付けられたツール120及び/又は部品110を識別するために必要な情報を含む。部品110、ツール120、及びワークステーション150と関連付けられた適切な要素214及び/又はレコード212を特定することで、部品110がシステム102(図1)中を移動する間に、1つ以上の要素214が、情報244によって更新されうる。
図1、図6、図8、及び図9を参照すると、1つ以上の実施例において、情報244(図9)が、部品110(図1及び図6)と関連付けられた検査情報140(図8)を含む。1つ以上の実施例において、情報244が、ツール位置148(図6及び図8)を含む。1つ以上の実施例において、情報244は、部品形状136(図8)を含む。1つ以上の実施例において、情報244は、工程情報138(図8)を含む。
このようにして、データベース104が、要素214の集合により表される任意の処理データ106及び他のプロセス関連情報により作成され、又はこれらを含むよう修正されうる。1つ以上の実施例において、要素214が、対応する部品110及び/又は対応するワークステーション150と、作業上の関係(operational relationship)を有し、レコード212が、対応する部品110及び対応するワークステーション150と関連付けられている。
図10を参照すると、1つ以上の実施例において、レコード212のそれぞれは、1つ以上の要素214を含み、ツール120、部品110、及びワークステーション150の少なくとも1つに対応している。図示される例において、レコード212は、ツールレコード224、部品レコード226、及びワークステーションレコード228を含む。他の例において、処理データ106の要素214(図8)は、追加的な又は異なるレコードで体系化されうる。
一例において、ツールレコード224が、ツール標識122、ツール形状146、ツール位置148、ツールタイプ234、及びツール属性232を含む。一例において、ツールタイプ234が、マンドレルツール166(図4)又は固定ツール172(図5)といったツール120の名称、指定先、又はフィーチャタイプを含む。一例において、ツール属性232が、ツール120に関する他の情報又は特徴を含む。
一例において、部品レコード226が、部品標識108、部品形状136、部品タイプ236、及び部品属性238を含む。一例において、部品タイプ236が、プリキュア複合材積層板164(図4)又は構造170(図5)といった部品110の名称、指定先、又はフィーチャタイプを含む。一例において、部品属性238が、部品110に関する他の情報又は特徴を含み、例えば工程情報138を含む。1つ以上の実施例において、部品レコード226はまた、1つ以上の要素214を更新するため、又は、検査情報140、若しくは部品形状136の更新された実際の表現といった1つ以上の追加の要素214を追加するために使用される情報244も含む。
一例において、ワークステーションレコード228は、ワークステーション標識162、動作命令114、ワークステーションタイプ240、及びワークステーション属性240を含む。一例において、ワークステーションタイプ240は、ワークステーションの名称、指定先、又はフィーチャタイプ、作業プロセス、及び製造機械116の種類等を含む。一例において、ワークステーション属性288は、ワークステーション150に関する他の情報又は特徴、例えば、工程情報138を含む。
このようにして、クエリ218(図9)が、要求210(図9)に応じて作成されると、任意のレコード212及び/又は要素214が、ツール120、部品110、及び/又はワークステーション150を識別することによって特定されうる。要素214はまた、1つ以上の要素214を、ツール120、部品110、及び/又はワークステーション150に対応する標識に関連付けることで、ソートされうる。例えば、複数の要素214、又は複数の種類の要素214が、作業プロセスのために存在する場合には、標識が、レコード212をソートするために利用されうる。
これに対応して、処理データ106の要素214が、システム102によって実施される作業プロセスに関する任意の情報を含むことができ、1つ以上の要素214が、当該要素214を、要求210により供された情報244を用いて更新することにより変更させられうる。1つ以上の実施例において、部品レコード226といった処理データ106が、例えば特定のワークステーション150に対応した製造工程が実施される前の、部品110の工程前状態112を含む。1つ以上の実施例において、部品レコード226といった処理データ106が、例えば特定のワークステーション150に対応する製造工程が実施された後の、部品110の工程後状態134を含む。
1つ以上の実施例において、部品110の工程前状態112は、製造工程が実施される前の、部品110の部品形状136を含む。1つ以上の実施例において、部品110の工程前状態112は、部品110に対して実施された先行する製造工程を表す工程情報138を含む。
1つ以上の実施例において、部品110の工程後状態134は、製造工程が実施された後の部品110の部品形状136を含む。1つ以上の実施例において、部品110の工程後状態134は、部品110に対して実施された製造工程を表す工程情報138を含む。1つ以上の実施例において、部品110の工程後状態134は、製造工程が実施され部品110の検査が行われた後の、部品110の品質142(図8)を表す検査情報140を含む。1つ以上の実施例において、部品110の工程後状態134は、製造工程が実施され部品110が検査された後の、又は不適合144が修正された後の、部品110の不適合144(図8)を表す検査情報140を含む。
図11を参照すると、1つ以上の実施例において、データベース管理システム208(図9)によって提供される結果220が、論理コンテナ222を含む。一例において、コンテナ222は、1つ以上の要素214、又はデータベース104(図9)内の1つ以上の要素214への参照(例えば、ポインタ)を含む。他の例において、コンテナ222が、データベース104内の1つ以上のレコード212を含む。別の例において、結果220は、別の論理コンテナ又は追加の論理コンテナを含みうる。
1つ以上の実施例において、コンテナ222が、部品110に対して製造工程を実施するためのワークステーション150(図1~図5)のうちの対応するワークステーション150における部品110(図1~図6)に対応する要素214の集合242(図8~図10)で構成される。例えば、集合242は、連続的な製造プロセスの特定の製造段階132(図1)におけるツール標識122、部品標識108、及びワークステーション標識162(図8及び図10)と関連付けられた、要素214a、214b、及び214cといった要素214、又は要素214a、214b、及び214cへの参照の集まりである。このようにして、要素214の集合242は、互いに対して、及び、部品110がシステム102中を移動する間に部品110に対して実施されている作業プロセスに対して論理的関係を有する。
これに対応して、システム102及び装置100は、ツール標識122を使用してツール120を識別し、ツール標識122を、部品110の工程前状態112とワークステーション150とに対応する処理データ106に関連付けるよう構成されている。システム102及び装置100は、ツール120又は部品110に対して製造機械116の割り出しを行い、製造機械116の動作を制御して、部品110に対して製造工程を実施するようさらに構成されている。プロセッサ128はまた、製造工程が実施された後に、部品110の工程後状態134をさらに含むよう処理データ106を更新するよう構成されている。
このようにして、システム102及び装置100は、システム102のワークステーション150のそれぞれと関連付けられた入力及び出力の流れといった、製造段階132のそれぞれと関連付けられた作業プロセスの流れを追跡して制御する。システム102及び装置100は、機械可読識別子118の検出を使用して、連続的な製造プロセス内の処理データ106の流れを管理する際に様々なステップを実施し、製造の正確性及び効率、及び/又はプロセスの製造の質を高め、プロセスのサイクル時間及び/又はプロセス内のエラーと関連するコストを低減する。
実施例によりおおまかに図10を参照すると、本開示はまた、連続フロー製造シテエム102を制御する方法1000を対象とする。1つ以上の実施例において、方法1000の実現が、装置100(図1)によって行われる。
本明細書に開示される方法1000の操作ステップの実現は、連続的な製造プロセスの各段階でプロセス関連情報を記録、追跡、及び保存することによって、プロセス管理を行う。方法1000の実現は、連続的な製造プロセスの間に段階から段階へと、製造された部品の移動を追跡することによって、プロセス関連情報を更新する。方法1000の実現はまた、連続的な製造プロセスの各段階において、要求される入力、要求される作業プロセス、及び生成される出力を決定することによって、製造を方向付ける。
本明細書で開示される方法1000は、連続的な製造プロセスの間プロセス関連情報を維持することによって、プロセスの様々な製造段階の間の通信を促進する。本明細書で開示される方法1000は、連続的な製造プロセスの間非固定ベースのツールを識別し正確に位置決めすることによって、大型の部品の連続フロー製造を促進する。本明細書で開示される方法1000は、連続的な製造プロセスの間プロセス関連情報を更新して保持することによって、複合材部品の連続フロー製造を促進する。
1つ以上の例において、方法1000が標識を割り当てるステップ(ブロック1002)を含む。一例において、ツール標識122が、ツール120に割り当てられる。例えば、複数のツール標識122の一意のツール標識122が、システム102と共に使用される複数のツール120のそれぞれに割り当てられる。一例において、部品標識108が、部品110に割り当てられる。例えば、複数の部品標識108の一意の部品標識108が、システム102を使用して製造される複数の部品110のそれぞれに割り当てられる。一例において、ワークステーション標識162が、ワークステーション150に割り当てられる。例えば、複数のワークステーション標識162の一意のワークステーション標識162が、システム102の製造ラインを形成する複数のワークステーション150のそれぞれに割り当てられる。
1つ以上の実施例において、方法1000が、ワークステーションへとツールを移動させるステップ(ブロック1004)を含む。一例において、部品110を保持するツール120が、材料ハンドリング装置156を使用して、ワークステーション150へと移動させられる。
1つ以上の実施例において、方法1000が、機械可読識別子を読み取るステップ(ブロック1006)を含む。一例において、ツール120及び部品110がワークステーション150へと移動させられると、部品110に対して製造工程が実施される前に、機械可読識別子118が、ワークステーション150と関連付けられたリーダ124によって読み取られる。他の例において、部品110がワークステーション150へと移動させられると、部品110に対して製造工程が実施される前に、第2の機械可読識別子154が、ワークステーション150と関連付けられたリーダ124により読み取られる。さらに別の例において、ツール120及び/又は部品110がワークステーション150へと移動させられると、機械可読識別子118及び第2の機械可読識別子154が、ワークステーション150と関連付けられたリーダ124によって読み取られる。
1つ以上の実施例において、方法1000が、ツール又は部品を識別するステップ(ブロック1008)を含む。一例において、ツール120及び/又は部品110が、部品110に対して実施される少なくとも1つの製造工程を実現するワークステーション150で識別される。一例において、ツール120が、ツール120と関連付けられ機械可読識別子118上に記録されたツール標識122を使用して識別される。一例において、部品標識108を、部品110を保持するツール120と関連付けられた対応するツール標識122と関連付けることによって、部品110が識別される。他の例において、部品110が、部品110と関連付けられ第2の機械可読識別子154上に記録された部品標識108を使用して識別される。
1つ以上の実施例において、方法1000は、部品又はツールを、処理データと関連付けるステップ(ブロック1010)を含む。一例において、ツール標識122が、部品110、及び部品110に対して作業プロセスを実施するワークステーション150と関連付けられた処理データ106に関連付けられる。他の例において、部品標識108が、部品110、及び部品110に対して作業プロセスを実施するワークステーション150と関連付けられた処理データ106に関連付けられる。
概して、方法1000のこのポイントにおいて、処理データ106は、部品110に対して製造工程が実施される前の、部品110の工程前状態112を含み又は表す。一例において、ツール120及び/又は部品110を処理データ106と関連付けるステップ(ブロック1010)が、データベース管理システム208に対してなされた要求210に応じて、データベース104から、ツール標識122、部品標識108、及びワークステーション標識162のうちの1つと関連付けられた要素214の集合242を取得するステップによって行われ、又は当該取得するステップを含む。一例において、処理データ106の要素214が、部品110の工程前状態112を反映している。
一例において、ツール120及び/又は部品110を処理データ106と関連付けるステップ(ブロック1010)が、機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154を読み取るステップ(ブロック1006)に応じて実施される。一例において、機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154が、部品110に対して製造工程が実施される前に、リーダ124を使用して読み取られる。一例において、機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154を読み取ることによって、要求210が開始される。
1つ以上の実施例において、方法1000が、製造機械を動かすステップ(ブロック1012)を含む。一例において、製造機械116が、ツール120部品110に対して動かされる。一例において、ツール位置148が、ワークステーション150と関連付けられたインデックス装置158を使用して決定され、ワークステーション150と関連付けられた製造機械116が、ツール位置148に対して動かされる。一例において、ツール位置148が、ツール120と関連付けられておりデータベース104から取得されたツール形状146を使用して決定される。他の例において、部品位置230が、データベース104から取得されたツール形状146及び部品形状136を使用して決定され、ワークステーション150と関連付けられた製造機械116が、部品位置230に対して動かされる。
1つ以上の実施例において、方法1000が、部品に対して製造工程を実施するステップ(ブロック1014)を含む。一例において、部品110に対して製造工程を実施するステップ(ブロック1014)は、ワークステーション150と関連付けられた製造機械116を利用して実施され、又は当該製造機械116を制御するステップを含む。一例において、製造機械116が、ツール標識148、部品標識108、ワークステーション標識162と関連付けられたデータベース104であって、ワークステーション150、及び部品110に対して実施される作業プロセスに対応するデータベース104から取得された動作命令114を使用して、制御される。
一例において、部品110に対して製造工程を実施するステップ(ブロック1014)は、構造170といった部品110に対して除去加工工程及び組立工程のうちの少なくとも1つを実施するステップを含む。
一例において、部品110に対して製造工程を実施するステップ(ブロック1014)が、プリキュア複合材積層板164といった部品110に対してプリキュア組立工程を実施するステップを含む。例えば、部品110に対して製造工程を実施するステップ(ブロック1014)は、プリキュア複合材積層板164に対して積層工程を実施するステップを含む。
1つ以上の実施例において、方法1000は、部品を検査するステップ(ブロック1016)を含む。一例において、部品110を検査するステップ(ブロック1016)は、製造工程を実施するステップ(ブロック1014)の後に行われる。一例において、部品110が、製造工程に続いて手動で、例えばオペレータによって検査される。他の例において、部品110が、製造工程に続いて自動的に、例えばマシンビジョン検査システムによって検査される。
1つ以上の実施例において、方法1000が、不適合を修正するステップ(ブロック1018)を含む。一例において、部品110を検査するステップ(ブロック1016)が、部品110における不適合144の存在を決定及び/又は当該不適合144特定するステップを含む。一例において、検査の後に、不適合144が手動で、例えばオペレータによって修正される。他の例において、検査の後に、不適合144が自動的に、例えば製造機械116によって修正される。
1つ以上の実施例において、方法1000が、処理データを更新するステップ(ブロック1020)を含む。一例において、処理データ106を更新するステップ(ブロック1020)は、部品110の工程後状態134を含むよう又はこれを表すよう処理データ106を更新することを含む。一例において、処理データ106の1つ以上の要素214が、部品110の工程後状態134を反映するよう更新される。他の例において、処理データ106の1つ以上の追加の要素214が、部品110の工程後状態134を反映するために追加される。一例において、要求210により収容された情報244が、部品標識108、ツール標識122、及び/又はワークステーション標識162と関連付けられたデータベース104内の要素214を更新するため、又は当該データベース104に追加の要素214を追加するために使用される。
一例において、処理データ106を更新するステップ(ブロック1020)が、機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154を再読み込みするステップを含む。一例において、部品110に対して製造工程が実施された後に、又は任意選択的に、部品110を検査した後に、機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154が、リーダ124を使用して読み取られる。一例において、機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154を再読み取りすることによって、後続の要求210が開始され、この後続の要求210は、部品110の工程後状態134を表す情報244を含む。後続の要求210に応じて、データベース管理システム208が、1つ以上の要素214を更新すること又はデータベース104に追加の要素214を追加することによって、処理データ106を更新する。
1つ以上の実施例において、方法1000が、ツールを後続のワークステーションへと移動させるステップ(ブロック1022)を含む。一例において、部品110を保持するツール120が、連続処理フロー経路152に沿って直列になった複数のワークステーション150のうちの次のワークステーション150へと移動させられる。ツール120及び部品110が、次のワークステーション150へと移動させられると、方法1000の工程が繰り返され、部品110に対して次の製造工程が実施されて、処理データ106が更新される。このようにして、先行するワークステーション150の先行する製造工程が実施された後の、部品110の工程後状態134が、後続のワークステーション150の後続の製造工程が実施される前の、部品110の工程前状態112となる。
おおまかに図1~図12を参照すると、連続フロー製造システム102を使用して航空機1200(図14)の一部分を作製する方法も開示される。また、連続フロー製造システム102を制御する装置100を使用して航空機1200の一部分を作製する方法も開示される。また、方法1000に従って製造される航空機1200の一部分も開示される。
本明細書に記載された1つ以上の実施例は、完全に自動化された作業プロセスに関するが、1つ以上の他の実施例において、システム102、装置100、及び方法1000が、部分的に自動化された作業プロセス又は手動の作業プロセスと共に使用される。例えば、ツール120及び部品110が、ワークステーション150へと移動させられる。その後、ツール120及び部品110が、ワークステーション150に対して位置決めされる。その後、製造機械116が、ツール120又は部品110に対して動かされる。その後、機械可読識別子118及び/又は第2の機械可読識別子154が読み取られる。その後、1つ以上の製造工程が、連続的な製造プロセスの部品的に自動化された作業プロセス又は手動の作業プロセスを使用して、部品110に対して実施される。このような製造工程には、部品110に対して実施される除去加工工程、付加加工工程、及び組立工程が含まれる。一例において、製造工程が、ポストキュア複合材料又は他の材料に対して実施される。他の例において、複合材レイアップ工程、複合材積層工程といった製造工程が、プリキュア複合材料に対して実施される。
システム102の1つ以上の例において、連続処理フロー経路152が、複数のワークステーション150を通っており、ツール120及び部品110が順次、1のワークステーション150から後続のワークステーション150へと移動する。換言すれば、連続処理フロー経路152が、ワークステーション150同士を繋ぐ。同実施例において、システム102、装置100、及び方法1000は、1つ以上の製造工程のうちの少なくとも一部が各ワークステーション150で実施される連続的な製造プロセスの実現である。
1つ以上の実施例において、ツール120及び部品110がシステム102を通って(例えば連続的に)移動する(又は送られる)間の、部品110に対する製造工程の実施中に、ツール120全体、及び部品110全体が、ワークステーション150のうちの1つに位置する。1つ以上の他の例において、ツール120及び部品110がシステム102を通って(例えば連続的に)移動する(又は送られる)間の、部品110に対する1より多い製造工程の実施中に、ツール120及び部品110が、1より多いワークステーション150の間に延在している。例えば、ツール120の第1の部分(又は第1の区分)、及び部品110の第1の部分(又は第1の区分)が、第1のワークステーション150に位置しており、ツール120の第2の部分(又は第2の区分)、及び部品110の第2の部分(又は第2の区分)が、第2のワークステーション150に位置している。この配置は、ツール120及び部品110が大型の細長い構造である例については特に有利である。例えば、部品110は、航空機のスパー、主翼部、又は胴体部であってよく、ツール120が、大型の部品110を支持し、かつ確実に保持するよう構成される。
ここで、プリキュア複合材積層板164(図4)といった複合材構造を作製するために利用される実施例といった、連続フロー製造システム102(図1)の1つ以上の実施例の制御要素を大まかに示す図13が参照される。コントローラ256が、ラミネータ258の動作、及び連続移動ライン262に沿った移動プラットフォーム260の移動を調整し、制御する(図14)。コントローラ256は、計算装置126(図1)の一例であり、ラミネータ258は、製造機械116(図1)の例であり、移動プラットフォーム260は、材料ハンドリング装置156(図6)の一例であり、連続移動ライン262が、連続処理フロー経路152(図1)を形成しうる。コントローラ256はまた、プライの1の部分が1のワークステーション150(図1)内のラミネータ258によって施され、同じプライの他の部分が隣のワークステーション150(図1)内のラミネータ258によって施される例において、ラミネータ258の動作を調整する。コントローラ256は、コンピュータ264を含むことができ、コンピュータ264は、適切なメモリ266及び制御プログラム268と接続されている。一例において、移動プラットフォーム260が、コントローラ256によって制御された移動ラインパワートレイン270によって、移動ライン262沿って駆動されうる。本例において、移動プラットフォーム260が、市販のクイックコネクト(quick-connect)272といった、適切なユーティリティ接続282を含むことができ、この適切なユーティリティ接続282は、移動プラットフォーム260をユーティリティ274の外部ソースと接続する電気的、空気圧式、及び油圧式クイックディスコネクト(quick disconnect)を含みうる。他の例において、先に言及したように、移動プラットフォーム260が、ユーティリティ、並びに、全地球測位システム(GPS:Global Positioning System)及び自動ガイドシステム276を搭載しうる無人搬送車(AGV)を含みうる。さらに別の実施例において、移動プラットフォーム260の移動が、レーザトラッカ278を使用して制御されうる。コントローラ256と接続された適切な位置及び/又は運動センサ280が、移動プラットフォーム260及び移動ラインパワートレイン270の位置を決定するために利用される。
1つ以上の実施例において、ワークステーション150(図1)は、積層工程に特化されているが、本明細書に記載の連続移動ライン262(図14)の原則は、複合材積層部品の製造時に通常必要とされる他の種類の工程を含みうる。図14は、連続移動ライン262といった、複合材積層部品の製造時に必要となりうる様々な工程が組み込まれた連続的な製造工程の一例を示している。例えば、任意のワークステーション150が、ツール準備300を含むことができ、このツール準備300には、ツール120(図6)の洗浄、又はツール120(図6)へのコーティングの適用が含まれており、その後、ツール120が、移動プラットフォーム260によって1つ以上のワークステーション150へと移送され、そこで、積層工程(ブロック302)が形成される。完全に重ねられた部品110が、その後、連続移動ライン262上を下流のワークステーション150へと伝達され、そこで、部品レイアウトの脱気(ブロック304)及び圧縮(ブロック306)が行われる。
部品110の脱気(ブロック304)が、真空圧縮によって、例えば、真空バックを使用して(これに限定されない)実行されうる。部品110の圧縮(ブロック306)も、真空バックを用いた又は真空バック及び当て板を用いた真空圧縮を利用して行われうる。さらに、部品110を、追加のワークステーション150で処理することができ、そこで、部品110の成形(ブロック308)、硬化(ブロック310)、トリミング(ブロック312)、検査(ブロック314)、再加工(ブロック(316)、及び/又は表面処理(318)の工程が、実施されうる。部品110の成形(ブロック308)が、プリキュア成形を使用して、及び/又は、ツール120の1の側と、ツール120の他の側の当て板との間の成形の組み合わせ、及び/又は、ツール120(図6)の1の側と、ツール120の他の側の当て板との間の成形の組み合わせを使用して、実行されうる。部品110の硬化(ブロック310)が、オートクレーブ処理又は脱オートクレーブ処理を使用して実施されうる。硬化された部品110のポストキュアトリミング(ブロック312)が、部品110がツール120から外される前又は外された後に行われうる。幾つかの適用において、トリミングプロセス(ブロック312)が、硬化される前の部品110の一種のマストリミングと、その後に行われる、部品110が硬化された後のより特化したトリミングを含みうる。部品110の検査(ブロック314)が、視覚的な検査、及び、非破壊検査(NDI:nondestructive inspection)装置を利用した検査を含みうる。連続移動ライン262に沿って部品110を再加工すること(ブロック316)が可能であるが、場合によっては、部品110は再加工を必要としない可能性がある。部品110の1つ以上の表面が、様々な技術のうちの任意の技術を使用して処理されうる(ブロック318)。例えば、表面処理(ブロック318)が、トリミングされた端面のシーリング、及び/又は、部品110の1つ以上の表面領域の塗装を含みうる。
ここで図15及び図16を参照すると、システム102、装置100、及び方法1000の実施例が、図15のフロー図に示す航空機の製造及び保守方法1100、及び図16に概略的に示す航空機1200に関連して使用されうる。
図16を参照すると、1つ以上の実施例において、航空機1200が、機体1202と、複数の高次システム1204とを含む。高レベルシステム1204の例には、推進システム1208、電気システム1210、油圧システム1212、及び環境システム1214のうちの1つ以上が含まれる。他の実施例において、航空機1200が、通信システム、ガイドシステム等といった任意の数の他の種類のシステムを含みうる。装置100の制御下にあるシステム102を使用して、又は方法1000に従って製造される部品110は、航空機1200の構造、アセンブリ、サブアセンブリ、構成要素、部品のうちのいずれかであってよく、又は、航空機1200の任意の他の部分、例えば、機体1202の一部分、内装1206、及び1つ以上の高次システム1204であってよい。例えば、部品110は、航空機スパー、主翼部、胴体部、内部パネル、及び外部の外板パネル等のうちのいずれかでありうる。
図15に示すように、製造前の段階では、方法1100は、航空機1200の仕様及び設計(ブロック1102)、並びに材料調達(ブロック1104)を含む。航空機1200の製造段階では、航空機1200のコンポーネント及びサブアセンブリの製造(ブロック1106)、並びに、航空機1200のシステムインテグレーション(ブロック1108)が行われる。その後、航空機1200は、認可及び納品(ブロック1110)を経て、運航(ブロック1112)に供される。定期的な整備及び保守(ブロック1114)が、航空機1200の1つ以上のシステムの変更、再構成、改修等を含む。
図15に示す方法1100の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び/又はオペレータ(例えば、顧客)によって実施又は実行されうる。本明細書のために、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ず、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ず、かつ、オペレータとは、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。
本明細書で図示又は記載されるシステム102、装置100、及び方法1000は、図15で示されるフロー図で示す製造及び保守方法1100の1つ以上の任意の段階において利用されうる。一例において、開示されるシステム102、装置100、及び方法1000の実施形態は、コンポーネント及びサブアセンブリの製造(ブロック1106)及び/又はシステムインテグレーション(ブロック1108)の一部を形成しうる。例えば、開示されたシステム102、装置100、及び方法1000の実施形態を利用した、航空機1200のアセンブリ、機体1202、及び/又は航空機1200の構成要素が、コンポーネント及びサブアセンブリの製造(ブロック1106)に対応することができ、航空機1200の運航(ブロック1112)中に準備されるコンポーネント又サブアセンブリと同様のやり方で準備されうる。さらに、システム102、装置100、及び方法1000の実施形態が、システムインテグレーション(ブロック1108)、及び認可及び納品(ブロック1110)の間に利用されうる。同様に、開示されるシステム102、装置100、及び方法1000の実施形態が、例えば、航空機1200の運航(ブロック1112)中、及び整備及び保守(ブロック1114)の段階で利用されうるが、これらに限定されない。
本明細書において、特定の機能を実行する「~よう構成された(configured to)」システム、装置、デバイス、構造、物品、要素、コンポーネント又はハードウェアは、実際には、さらなる変更後にその特定の機能を実行する潜在能力を単に有するというより、いかなる変更も行わずにその特定の機能を実行することが可能である。言い換えると、特定の機能を実施する「~よう構成された」システム、装置、デバイス、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、その特定の機能を実施するという目的のために、特に選択、創出、実装、利用、プロググラム化及び/又は設計される。本明細書において、「~よう構成された(configured to)」という表現は、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアがさらなる変更なしで特定の機能を実行することを可能にする、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアの既存の特性を指す。本開示のために、特定の機能を実行する「よう構成された」として記載されたシステム、装置、デバイス、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、追加的又は代替的に、当該機能を実行するよう「適合される(adapted to)」及び/又は「動作可能である(operative to)」と記載されうる。
本開示のために、「結合された(coupled)」、「結合(coupling)」という用語、及び類似した用語は、互いに(例えば、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁的に)接合、連接、締結、接着、接続、連通、又は別様に関連付けされた2つ以上の要素を指す。様々な実施例では、これらの要素は、直接的又は間接的に関連付けられうる。例えば、要素Aが、要素Bに直接的に関連付けられうる。他の例として、要素Aが、例えば他の要素Cを介して、要素Bと関連付けられうる。開示された様々な要素間の全ての関係が必ずしも表わされていないと理解されたい。これに対応して、図面に示されるもの以外の結合も存在してよい。
本明細書では、「約(approximately)」及び「およそ(about)」という用語は、所望の機能を依然として実行し又は所望の結果を実現する規定の状態に近いが、厳密にそうではない状態を指し又は表す。例として、「約(approximately)」及び「およそ(about)」という用語は、所定の許容誤差又は精度の範囲内にある条件を指す。例えば、「約(approximately)」及び「およそ(about)」という用語は、規定の条件の10%以内の条件を指す。しかしながら、「約(approximately)」及び「およそ(about)」という用語は、厳密に規定の条件である条件を排除しない。
先に参照した図1、図2A、図2B、図3A、図3B、図6~図11、図13、及び図16では、ブロックは、機能的要素、特徴、又はその構成要素を表すことができ、様々なブロックを接続する線は、必ずしも任意の特定の構造を示唆するわけではない。これに対応して、図示された構造に対して、変更、追加、及び/又は省略が行われうる。さらに、当業者には、上述の図1~図11、及び図13、及び図16に記載及び図示される全ての要素が、全ての実施例に含まれる必要がなく、本明細書に記載される全ての要素が必ずしも各例示的な実施例に示されないことが分かるであろう。別途明示的に記載されない限り、上述の図1~図11、図13、及び図16に示された実施例の概略図は、例示的な実施例に関する構造的限定を示唆するものではない。むしろ、1の例示的な構造が示されていても、必要に応じてその構造を変更しうると理解されたい。
先に参照した図12、図14、及び図15において、ブロックは、工程、ステップ、及び/又はその一部を表わすことが可能であり、様々なブロックを接続する線は、工程又はその一部の任意の特定の順序又は従属関係を示唆するものではない。開示された様々な工程間の全ての従属関係が必ずしも表わされていないと理解されたい。先に参照した図12、図14、及び図15、並びに本明細書で記載される本開示の方法の工程を説明する添付の開示は、工程が実施されるシーケンスを必然的に決定付けると解釈すべきではない。むしろ、1の例示的な順序が示されていても、必要に応じて、工程のシーケンスを変更しうると理解されたい。したがって、図示される工程に対して変更、追加、及び/又は省略を行うことができ、特定の工程が、異なる順序で又は同時に実施されうる。さらに、当業者は、記載される全ての工程を実行する必要はないことが分かるであろう。
さらに、本明細書全体を通した特徴、利点に対する言及、又は本明細書で使用される類似の文言は、本明細書に開示された実施例により実現されうる全ての特徴及び利点が、任意の単一の実施例において存在するべきであり又は存在するということを示唆するわけではない。むしろ、特徴や利点を言及する文言は、或る実施例と関連して記載される特定の特徴、利点、又は特性が少なくとも1つの実施例に含まれることを意味すると理解される。したがって、本開示全体を通して使用される特徴、利点についての記載及び類似の文言は、同一の実施例を指すこともあるが、必ずそうであるわけではない。
1の実施例の記載された特徴、利点、及び特性は、他の1つ以上の実施例において任意の適切なやり方で組み合わせられうる。当業者であれば、本明細書に記載した実施例が、特定の実施例の具体的な特徴又は利点のうちの1つ以上がなくとも実施しうることが分かるであろう。他の場合では、さらなる特徴及び利点が、特定の実施例において認識されうるが、全ての実施例には存在しないこともある。さらに、システム102、装置100、及び方法1000の様々な実施例を示し記載してきたが、当業者であれは、本明細書を読むことで変形例に想到するであろう。本出願は、このような変形例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。
本発明を理解するために有益な、非限定的な実例を表す背景技術が、以下の段落において記載される。
本開示の一態様によれば、連続フロー製造システムが開示され、本連続フロー製造システムは、
部品を保持するよう構成されたツールと、
ツールと関連付けられており、ツール標識により符号化された機械可読識別子と、
複数のワークステーションであって、前記複数のワークステーションのそれぞれが、
部品に対して製造工程を実施するよう構成された製造機械、及び
機械可読識別子を読み取るよう構成されたリーダ
を含む、複数のワークステーションと、
計算装置であって、
ツール標識と、複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションとに関連付けられた処理データを取得すること、及び
複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションと関連付けられた製造工程が実施された後に、処理データを更新すること
を行うよう構成された計算装置と、
を備える。
部品を保持するよう構成されたツールと、
ツールと関連付けられており、ツール標識により符号化された機械可読識別子と、
複数のワークステーションであって、前記複数のワークステーションのそれぞれが、
部品に対して製造工程を実施するよう構成された製造機械、及び
機械可読識別子を読み取るよう構成されたリーダ
を含む、複数のワークステーションと、
計算装置であって、
ツール標識と、複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションとに関連付けられた処理データを取得すること、及び
複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションと関連付けられた製造工程が実施された後に、処理データを更新すること
を行うよう構成された計算装置と、
を備える。
任意選択的に、システムは、続処理フロー経路に沿って複数のワークステーションの間で、部品を保持するツールを移送するよう構成された材料ハンドリング装置をさらに備える。
任意選択的に、ツールが固定ツールを含み、製造機械が、部品に対して除去加工工程及び付加加工工程のうちの少なくとも1つを実施するよう構成される。
任意選択的に、ツールが、マンドレルツールを含み、製造機械が、部品に対して付加加工工程を実施するよう構成される。
任意選択的に、複数のワークステーションのそれぞれが、ツールを位置決めするよう構成されたインデックス装置をさらに含み、計算装置が、ツール又は部品に対して製造機械を動かすようさらに構成される。
任意選択的に、機械可読識別子がマトリクスバーコードを含み、リーダが光スキャナを含む。
任意選択的に、機械可読識別子が無線識別タグを含み、リーダが、無線識別リーダを含む。
任意選択的に、処理データが、
部品に対応しており、ツール標識と関連付けられた部品標識、
部品標識と関連付けられた、部品の部品形状、
複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションと関連付けられており、製造工程を実施するよう構成された製造機械のための動作命令
のうちの少なくとも1つを含む。
部品に対応しており、ツール標識と関連付けられた部品標識、
部品標識と関連付けられた、部品の部品形状、
複数のワークステーションのうちの対応するワークステーションと関連付けられており、製造工程を実施するよう構成された製造機械のための動作命令
のうちの少なくとも1つを含む。
任意選択的に、処理データが、
部品に対して実施された製造工程を表す工程情報、
部品の品質、及び部品の不適合のうちの少なくとも1つを表す検査情報
の少なくとも1つをさらに含む。
部品に対して実施された製造工程を表す工程情報、
部品の品質、及び部品の不適合のうちの少なくとも1つを表す検査情報
の少なくとも1つをさらに含む。
本開示の一態様によれば、連続フロー製造システムを制御する装置が開示され、本装置は、
連続フロー製造システムと関連付けられた処理データを含むデータベースであって、処理データが、
部品に対応する部品標識、
製造工程が実施される前の部品の工程前状態、及び
製造工程を実施するよう構成された製造機械ための動作命令
を含む、データベースと、
部品を保持するツールと関連付けられており、ツール標識により符号化された機械可読識別子と、
機械可読識別子を読み取るよう構成されたリーダと、
データベース、製造機械、及びリーダと通信する計算装置であって、
ツール標識を用いてツールを識別すること、
ツール標識を、部品と、連続フロー製造システムのワークステーションとに対応する処理データに関連付けること、
製造機械の動作を制御して製造工程を実施すること、及び
製造工程が実施された後に、部品の工程後状態をさらに含むよう処理データを更新すること
を行うよう構成された計算装置と、
を備える。
任意選択的に、部品の工程前状態が、製造工程が実施される前の部品の部品形状を含む。
連続フロー製造システムと関連付けられた処理データを含むデータベースであって、処理データが、
部品に対応する部品標識、
製造工程が実施される前の部品の工程前状態、及び
製造工程を実施するよう構成された製造機械ための動作命令
を含む、データベースと、
部品を保持するツールと関連付けられており、ツール標識により符号化された機械可読識別子と、
機械可読識別子を読み取るよう構成されたリーダと、
データベース、製造機械、及びリーダと通信する計算装置であって、
ツール標識を用いてツールを識別すること、
ツール標識を、部品と、連続フロー製造システムのワークステーションとに対応する処理データに関連付けること、
製造機械の動作を制御して製造工程を実施すること、及び
製造工程が実施された後に、部品の工程後状態をさらに含むよう処理データを更新すること
を行うよう構成された計算装置と、
を備える。
任意選択的に、部品の工程前状態が、製造工程が実施される前の部品の部品形状を含む。
任意選択的に、部品の工程前状態が、部品に対して実施された先行する製造工程を表す工程情報を含む。
任意選択的に、部品の工程後状態が、製造工程が実施された後の部品の部品形状を含む。
任意選択的に、部品の工程後状態が、部品に対して実施された製造工程を表す工程情報を含む。
任意選択的に、部品の工程後状態が、部品の製造及び検査が実施された後の部品の品質を表す検査情報を含む。
任意選択的に、部品の工程後状態が、部品の不適合を示す検査情報を含む。
任意選択的に、ツールが固定ツールを含み、製造機械が、部品に対して除去加工工程及び付加加工工程のうちの少なくとも1つを実施するよう構成される。
任意選択的に、ツールが、マンドレルツールを含み、製造機械が、部品に対して付加加工工程を実施するよう構成される。
任意選択的に、機械可読識別子がマトリクスバーコードを含み、リーダが光スキャナを含む。
任意選択的に、機械可読識別子が無線識別タグを含み、リーダが、無線識別リーダを含む。
任意選択的に、計算装置が、ツール又は部品に対して製造機械を動かすようさらに構成される。
任意選択的に、
処理データが、ツールのツール形状を含み、
計算装置が、
ツール形状を、ツールのツール位置に変換すること、及び
ツール位置に対して製造機械を動かすこと
を行うようさらに構成される。
処理データが、ツールのツール形状を含み、
計算装置が、
ツール形状を、ツールのツール位置に変換すること、及び
ツール位置に対して製造機械を動かすこと
を行うようさらに構成される。
任意選択的に、システムが、先行する実施例のいずれか1つに記載の装置を備える。
本開示の一態様によれば、連続フロー製造システムを制御する方法が開示され、本方法は、
連続フロー製造システムのワークステーションでツールを識別することであって、ワークステーションが、ツールにより保持された部品に対して実施される製造工程を実現する、ツールを識別することと、
ツールに対応するツール標識を、部品とワークステーションとに関連付けられた処理データに関連付けることであって、処理データが、
部品に対応する部品標識、
製造工程が実施される前の、部品の工程前状態、及び
製造工程を実施する製造機械のための動作命令
を含む、ツール標識を関連付けることと、
製造機械を使用して、部品に対して製造工程を実施することと、
製造工程が実施された後に、部品の工程後状態をさらに含むよう処理データを更新することと
を含む。
任意選択的に、本方法は、
部品を保持するツールを、連続処理フロー経路に沿ってワークステーションへと移動させることと、
製造工程が実施される前に、ツールと関連付けられておりツール標識により符号化された機械可読識別子を読み取ること
を含む。
任意選択的に、処理データを更新することは、製造工程が実施された後に、機械可読識別子を再読み取りすることを含む。
連続フロー製造システムのワークステーションでツールを識別することであって、ワークステーションが、ツールにより保持された部品に対して実施される製造工程を実現する、ツールを識別することと、
ツールに対応するツール標識を、部品とワークステーションとに関連付けられた処理データに関連付けることであって、処理データが、
部品に対応する部品標識、
製造工程が実施される前の、部品の工程前状態、及び
製造工程を実施する製造機械のための動作命令
を含む、ツール標識を関連付けることと、
製造機械を使用して、部品に対して製造工程を実施することと、
製造工程が実施された後に、部品の工程後状態をさらに含むよう処理データを更新することと
を含む。
任意選択的に、本方法は、
部品を保持するツールを、連続処理フロー経路に沿ってワークステーションへと移動させることと、
製造工程が実施される前に、ツールと関連付けられておりツール標識により符号化された機械可読識別子を読み取ること
を含む。
任意選択的に、処理データを更新することは、製造工程が実施された後に、機械可読識別子を再読み取りすることを含む。
任意選択的に、部品は構造であり、製造機械を使用して、部品に対して製造工程を実施することは、構造に対して、除去加工工程及び組立工程のうちの少なくとも1つを実施することを含む。
任意選択的に、部品がプリキュア複合材積層板であり、製造機械を使用して、部品に対して製造工程を実施することは、プリキュア複合材積層板に対してプリキュア複合材組立工程を実施することを含む。
任意選択的に、本方法は、製造工程が実施された後に、部品を検査することをさらに含む。任意選択的に、本方法は、検査の後に、部品の不適合を修正することをさらに含む。任意選択的に、処理データを更新することは、部品の品質、及び部品の不適合のうちの少なくとも1つを表す検査情報を含むことを含む。
任意選択的に、本方法は、ツール又は部品に対して製造機械を動かすことをさらに含む。
本開示の一態様によれば、先行する実施例のいずれか1つに記載のシステムを使用して、航空機の一部分を作製する方法が開示される。
本開示の一態様によれば、先行する実施例のいずれか1つに記載のシステムを使用して作製される航空機の一部分が開示される。
Claims (15)
- 連続フロー製造システム(102)であって、
部品(118)を保持するよう構成されたツール(120)と、
前記ツールと関連付けられており、ツール標識(122)により符号化された機械可読識別子と、
前記部品(110)と関連付けられ、部品標識(108)により符号化された第2の機械可読識別子(154)と、
複数のワークステーション(150)、及び関連付けられたワークステーション標識(162)であって、前記複数のワークステーションのそれぞれが、
部品に対して製造工程を実施するよう構成された製造機械(116)、及び
前記機械可読識別子(118、154)を読み取るよう構成されたリーダ(124)
を含む、複数のワークステーション(150)、及び関連付けられたワークステーション標識(162)と、
計算装置(126)であって、
前記ツール標識(122)と、各前記ワークステーション標識(162)を有する前記複数のワークステーション(150)のうちの対応するワークステーション(150)と、に関連付けられた処理データ(106)を取得すること、及び
前記複数のワークステーションのうちの対応する前記ワークステーションと関連付けられた前記製造工程が実施された後に、前記処理データ(106)を更新すること
を行うよう構成された計算装置(126)と、
連続処理フロー経路(152)に沿って前記複数のワークステーション(150)の間で、前記部品(110)を保持する前記ツール(120)を移送するよう構成された材料ハンドリング装置(156)と
を備え、
前記処理データ(106)が、
前記部品(110)に対応しており、前記ツール標識(122)と関連付けられた部品標識(108)、
前記部品標識(108)と関連付けられた、前記部品(110)の部品形状(136)、
前記複数のワークステーション(150)のうちの対応する前記ワークステーションと関連付けられており、前記製造工程を実施するよう構成された前記製造機械(116)のための動作命令(114)
のうちの少なくとも1つを含む、
連続フロー製造システム(102)。 - 前記ツール(120)が固定ツールを含み、前記製造機械(116)が、前記部品に対して、除去加工工程及び付加加工工程のうちの少なくとも1つを実施するよう構成され、及び/又は
前記ツールが、マンドレルツールを含み、前記製造機械が、前記部品に対して付加加工工程を実施するよう構成される、請求項1に記載のシステム(102)。 - 前記複数のワークステーション(150)のそれぞれが、前記ツールを位置決めするよう構成されたインデックス装置(158)をさらに含み、前記計算装置(126)が、前記ツール(120)又は前記部品(110)に対して、前記製造機械(116)を動かすようさらに構成される、請求項1又は2に記載のシステム(102)。
- 前記処理データ(106)が、
前記部品に対して実施された前記製造工程を表す工程情報、
前記部品の品質及び前記部品の不適合のうちの少なくとも1つを表す検査情報
の少なくとも1つをさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。 - 連続フロー製造システム(102)を制御する装置(100)であって、
前記連続フロー製造システム(102)と関連付けられた処理データ(106)を含むデータベース(104)であって、前記処理データ(106)が、
前記部品(110)に対応しており、前記ツール標識(122)と関連付けられた部品標識(108)、
前記部品標識(108)と関連付けられた、前記部品(110)の部品形状(136)、
前記複数のワークステーション(150)のうち対応する前記ワークステーションと関連付けられており、製造工程を実施するよう構成された前記製造機械(116)のための動作命令(114)、及び
製造工程が実施される前の前記部品の工程前状態
のうちの少なくとも1つを含む、データベース(104)と、
前記部品(110)を保持するツール(120)と関連付けられ、ツール標識(122)により符号化された機械可読識別子(118)と、
前記部品(110)と関連付けられており、部品標識(108)により符号化された第2の機械可読識別子(154)と、
前記機械可読識別子(118、154)を読み取るよう構成されたリーダ(124)と、
前記データベース(104)、前記製造機械(116)、及び前記リーダ(124)と通信する計算装置(126)であって、
前記ツール標識(122)を用いて前記ツール(120)を識別すること、
前記ツール標識(122)を、前記部品(110)と、前記連続フロー製造システム(102)のワークステーション(150)とに対応した前記処理データ(106)に関連付けること、
前記製造機械(116)の工程を制御して前記製造工程を実施すること、及び
前記製造工程が実施された後に、前記部品(110)の工程後状態をさらに含むよう前記処理データ(106)を更新すること
を行うよう構成された計算装置(126)と、
を備えた、連続フロー製造システム(102)を制御する装置(100)。 - 前記部品(110)の前記工程前状態が、前記製造工程が実施される前の前記部品の部品形状、及び/又は前記部品(110)に対して実施された先行する製造工程を表す工程情報を含み、
前記部品の前記工程後状態が、前記製造工程が実施された後の、前記部品(110)の部品形状を含み、及び/又は、前記部品の前記工程後状態が、前記部品(110)に対して実施された前記製造工程を表す工程情報、及び/又は前記部品(110)の前記製造工程及び検査が実施された後の、前記部品(110)の品質を表す検査情報、及び/又は前記部品(110)の不適合を表す検査情報を含む、請求項5に記載の装置(100)。 - 前記ツール(120)が固定ツール(172)を含み、
前記製造機械(116)が、前記部品(110)に対して、除去加工工程及び付加加工工程のうちの少なくとも1つを実施するよう構成され、及び/又は、
前記ツールがマンドレルツール(166)を含み、前記製造機械(116)が、前記部品(110)に対して付加加工工程を行うよう構成され、及び/又は、
前記ツールがマンドレルツール(166)を含み、前記製造機械が、前記部品に対して付加加工工程を行うよう構成される、
請求項5又は6に記載の装置。 - 前記機械可読識別子(118、154)が、マトリクスバーコード(186)を含み、前記リーダが光スキャナ(188)を含み、及び/又は
前記機械可読識別子が、無線識別タグ(190)を含み、前記リーダが無線識別リーダ(192)を含む、請求項5から7のいずれか一項に記載の装置(100)。 - 前記計算装置が、前記ツール又は前記部品(110)に対して前記製造機械(116)を動かすようさらに構成され、
前記処理データが、好適に前記ツールのツール形状を含み、
前記計算装置(126)が、好適に、
前記ツール形状を、前記ツール(120)のツール位置に変換すること、及び
前記ツール位置に対して前記製造機械(116)を動かすこと
を行うようさらに構成される、請求項5から8のいずれか一項に記載の装置(100)。 - 請求項5から9のいずれか一項に記載の装置(100)を備えた、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム(102)
- 連続フロー製造システム(102)を制御する方法であって、
前記連続フロー製造システム(102)のワークステーション(150)でツール(120)を識別することであって、前記ワークステーション(150)が、前記ツール(120)により保持された部品(110)に対して実施される製造工程を実現する、ツール(120)を識別することと、
前記ツール(120)に対応するツール標識(122)を、前記部品(110)と、前記ワークステーション(150)とに関連付けられた処理データ(106)に関連付けることであって、前記処理データ(106)が、
前記部品(110)に対応する部品標識(108)、
前記製造工程が実施される前の前記部品(110)の工程前状態、及び
製造工程を実施する製造機械(116)のための動作命令
を含む、ツール標識(122)を関連付けることと、
前記製造機械(116)を使用して、前記部品(110)に対して前記製造工程を実施すること、及び
前記製造工程が実施された後に、前記部品(110)の工程後状態をさらに含むよう前記処理データ(106)を更新すること
を含み、
前記方法は、
前記部品(110)を保持する前記ツール(120)を、連続処理フロー経路(152)に沿って前記ワークステーション(150)へと移動させることと、
前記製造工程が実施される前に、前記ツール(120)と関連付けられ前記ツール標識(122)により符号化された機械可読識別子(118)を読み取ることと、及び
前記部品(110)と関連付けられ、部品(110)により符号化され部品標識(108)により符号化された第2の機械可読識別子(154)を読み取ること、
をさらに含む、方法。 - 前記処理データ(106)を更新することが、前記製造工程が実施された後に、前記機械可読識別子(118、154)を再読み取りすることを含み、及び/又は、前記製造工程が実施された後に、前記部品(110)を検査することをさらに含み、さらに好適には、検査の後に、前記部品(110)の不適合を修正することを含み、及び/又は、前記処理データを更新することが、好適に、前記部品の品質、及び前記部品(110)の不適合のうちの少なくとも1つを表す検査情報を含むことを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記部品(110)が構造であり、前記製造機械(116)を使用して前記部品(110)に対して前記製造工程を実施することが、前記構造に対して除去加工工程及び組立工程のうちの少なくとも1つを実施することを含み、又は、
前記部品(110)が、プリキュア複合材積層板であり、前記製造機械(116)を使用して前記部品(110)に対して前記製造工程を実施することが、前記プリキュア複合材積層板に対して、プリキュア複合材組立工程を実施することを含む、請求項11又は12に記載の方法。 - 前記ツール(120)又は前記部品(110)に対して前記製造機械を動かすことをさらに含む、請求項11から13のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のシステムを使用して、航空機の一部分を作製する方法(1200)。
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