KR20170094093A

KR20170094093A - 다층 복합 부품들에 대한 플라이 최적화 실현 가능성 분석

Info

Publication number: KR20170094093A
Application number: KR1020170017007A
Authority: KR
Inventors: 로라 수미 강; 아드리아나 윌렘페 브롬
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2017-08-17
Also published as: JP2017200753A; JP6890431B2; KR102611897B1

Abstract

복합 부품 설계를 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 일 실시예는 다층 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 세분화된 다층 복합 부품의 층들에 대한 섬유 배향들을 최적화할 실현 가능성을 선택적으로 분석하기 위한 방법이다. 이 방법은 최적화 동안 이용되는 연속적으로 적층된 층들을 포함하는 부적층판들의 구성을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들을 식별하는 단계, 복합 부품의 각각의 패널에 대해, 패널에서 플라이들의 수를 제한하는 플라이 카운트들을 식별하고, 패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하고, 부적층판들의 수와 적층 시퀀스 규칙들을 기초로 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하고, 그리고 패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정함으로써 패널을 분석한다.

Description

다층 복합 부품들에 대한 플라이 최적화 실현 가능성 분석{PLY OPTIMIZATION FEASIBILITY ANALYSIS FOR MULTI-LAYER COMPOSITE PARTS}

본 개시는 복합 부품 구성 분야에 관한 것으로, 특히 다층 복합 부품들의 설계에 관한 것이다.

많은 복합 부품들(예를 들면, 항공기 날개들과 같은 탄소 섬유 제품들)은 시간 경과에 따라 함께 접합/경화되는 일련의 수직 적층 플라이(ply)들로서 생성된다. 이런 식으로, 구성 재료의 플라이들이 반복적으로 레이업(lay up)되고 경화되어 복합 부품으로 통합된다. 서로 다른 방향들로 가해지는 응력들에 대한 복합 부품의 강도를 향상시키기 위해, 복합 부품 내의 구성 재료의 각각의 플라이는 인근 플라이들의 섬유들과 다른 방향으로 배향되는 섬유들을 포함할 수 있다. 부품 내의 플라이들에 대한 섬유 배향들의 결합은 서로 다른 종류들의 응력들에 대한 부품의 강도에 영향을 준다.

패널들로 분할되는 복합적인 부품들의 경우, 프로세스가 더욱 복잡해진다. 예를 들어, 부품에 대한 설계는 섬유 배향들의 복잡하고 다양한 패턴들에 영향을 줄 수 있다. 이러한 섬유 배향들은 함께 부품을 형성하는 다수의 패널들에 따라 완전히 다를 수 있다. 큰 응력들을 견디도록 의도되고 임무 수행에 필수적인 복합적인 부품들(예를 들면, 항공기의 날개들)의 경우, 원하는 강도가 제공되는 것을 보장하는 것은 여전히 복잡한 프로세스이다. 따라서 복합 부품들을 설계하기 위한 현재 기술들은 부품 강도의 확보에 초점을 맞추고 있으며, 주어진 부품의 제조 효율을 해결하지 않는다.

본 명세서에서 설명되는 실시예들은 복합 부품들에 대한 플라이 레이업 시퀀스들을 계산하는 최적화 시스템들을 향상시킨다. 구체적으로, 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 다층, 다중 패널 복합 부품들을 위한 최적화 시스템이 해가 생성될 수 있게 하는 파라미터들을 사용함을 보장한다. 많은 최적화 시스템은 사용별 라이센싱 비용의 지불을 필요로 한다. 더욱이, 많은 최적화 시스템들은 파라미터들을 따르는 해들을 식별하고 평가하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있다. 그러므로 해결할 수 없는 파라미터들의 결합들을 사전 예방적으로 식별하는 것은 최적화 시스템의 실행에 수반되는 비용과 시간을 유리하게 없앤다.

일 실시예는 다층 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 세분화된 다층 복합 부품의 층들에 대한 섬유 배향들을 최적화할 실현 가능성을 선택적으로 분석하기 위한 방법이다. 이 방법은 최적화 동안 이용되는 연속적으로 적층된 층들을 포함하는 부적층판(sublaminate)들의 구성을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들을 식별하는 단계를 포함한다. 복합 부품의 각각의 패널에 대해, 이 방법은 패널에서 다수의 플라이를 제한하는 플라이 카운트들을 식별하고, 패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하고, 부적층판들의 수와 적층 시퀀스 규칙들을 기초로 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하고, 그리고 패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들에 따르는지 여부를 결정함으로써 패널을 분석한다. 이 방법은 또한 패널들에 대한 플라이 카운트들이 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들에 부합하는지 여부를 나타내는 보고를 제시하기 위한 명령을 송신하는 단계를 포함한다.

추가 실시예는 프로세서에 의해 실행될 때, 다층 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 세분화된 다층 복합 부품의 층들에 대한 섬유 배향들을 최적화할 실현 가능성을 선택적으로 분석하기 위한 방법을 수행하도록 동작 가능한, 프로그래밍된 명령들을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 이 방법은 최적화 동안 이용되는 연속적으로 적층된 층들을 포함하는 부적층판(sublaminate)들의 구성을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들을 식별하는 단계를 포함한다. 복합 부품의 각각의 패널에 대해, 이 방법은 패널에서 다수의 플라이를 제한하는 플라이 카운트들을 식별하고, 패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하고, 부적층판들의 수와 적층 시퀀스 규칙들을 기초로 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하고, 그리고 패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들에 따르는지 여부를 결정함으로써 패널을 분석한다. 이 방법은 또한 패널들에 대한 플라이 카운트들이 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들에 부합하는지 여부를 나타내는 보고를 제시하기 위한 명령을 송신하는 단계를 포함한다.

추가 실시예는 다층 복합 부품의 기하학적 구조를 나타내는 입력을 수신하는 인터페이스, 및 복합 부품을, 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 세분화하고, 그러한 패널들의 층들에 대한 섬유 배향들을 선택하기 위한 최적화에 관여함으로써 부품에 대한 설계를 생성하는 제어기를 포함하는 시스템이다. 제어기는 최적화 동안 이용되는 연속적으로 적층된 층들을 포함하는 부적층판들의 구성을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들을 식별하고, 그리고 복합 부품의 각각의 패널에 대해, 패널에서 플라이들의 수를 제한하는 플라이 카운트들을 식별하고, 패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하고, 부적층판들의 수와 적층 시퀀스 규칙들을 기초로 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하고, 그리고 패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정함으로써 패널을 분석한다. 제어기는 패널들에 대한 플라이 카운트들이 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들에 부합하는지 여부를 나타내는 보고를 제시하기 위한 명령을 송신한다.

다른 예시적인 실시예들(예를 들면, 앞서 설명한 실시예들에 관련된 방법들 및 컴퓨터 판독 가능 매체들)이 아래에서 설명될 수 있다. 논의된 특징들, 기능들 및 이점들은 다양한 실시예들에서는 독립적으로 달성될 수 있거나 또 다른 실시예들에서는 결합될 수 있는데, 이들의 추가 세부사항들은 다음 설명 및 도면들과 관련하여 확인될 수 있다.

본 개시의 일부 실시예들이 이제 단지 예로서, 그리고 첨부 도면들을 참조로 설명된다. 동일한 참조 번호는 모든 도면들에서 동일한 엘리먼트 또는 동일한 타입의 엘리먼트를 나타낸다.
도 1은 예시적인 실시예에서의 복합 제조 환경의 블록도이다.
도 2는 예시적인 실시예에서의 항공기의 도면이다.
도 3은 예시적인 실시예에서 패널들로 분할된 복합 부품을 포함하는 항공기의 날개의 도면이다.
도 4는 예시적인 실시예에서 패널들로 분할된 다수의 층들을 포함하는 부품의 일부에 대한 설계 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예에서 복합 설계 시스템을 동작시키기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6 - 도 9는 예시적인 실시예에서의 플라이 시퀀스들에 대한 예시적인 최적화 메트릭들을 예시한다.
도 10은 복합 부품에 대한 설계와 복합 부품을 야기하는 출력 간의 관계를 예시하는 도면이다.
도 11은 예시적인 실시예에서 복합 부품의 블록과 호환 가능한 부적층판들을 예시하는 차트이다.
도 12는 예시적인 실시예에서 복합 설계 시스템을 동작시키도록 구현된 추가 단계들을 예시하는 흐름도이다.
도 13은 예시적인 실시예에서 복합 부품의 6개의 인접한 패널들의 세트를 예시한다.
도 14는 예시적인 실시예에서 6개의 인접한 패널들을 포함하는 복합 부품의 블록에 대한 예시적인 설계를 예시한다.
도 15는 도 13의 설계에 기초하여, 도 12의 복합 부품의 다수의 층들 각각에 대한 플라이 형상들을 예시한다.
도 16은 예시적인 실시예에서 최적화에 관여하기 전에 한 세트의 규칙들의 실현 가능성을 분석하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 17은 예시적인 실시예에서 복합 부품의 패널에 대한 플라이 카운트들과 플라이 카운트 범위들의 비교를 예시하는 표이다.
도 18은 사용자에게 검출된 준수 문제들을 나타내기 위해 디스플레이를 통해 제시되는 보고를 예시한다.
도 19는 예시적인 실시예에서 복합 설계 시스템의 제어기의 구성 요소들을 예시하는 블록도이다.
도 20 - 도 21은 예시적인 실시예에서 부적층판들의 라이브러리들을 생성하기 위한 방법을 예시하는 흐름도들이다.
도 22는 예시적인 실시예에서 부적층판들의 라이브러리를 생성하는데 사용되는 정수 트리의 분기화(branching)를 예시하는 도면이다.
도 23은 예시적인 실시예에서의 항공기 생산 및 서비스 방법의 흐름도이다.
도 24는 예시적인 실시예에서의 항공기의 블록도이다.

도면들 및 다음의 설명은 본 개시의 특정한 예시적인 실시예들을 예시한다. 따라서 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은, 본 명세서에 명시적으로 기술되거나 도시되지는 않았지만, 본 개시의 원리들을 구현하고 본 개시의 범위 내에 포함되는 다양한 어레인지먼트들을 안출할 수 있을 것이라고 이해될 것이다. 더욱이, 본 명세서에서 설명되는 임의의 예들은 본 개시의 원리들의 이해를 돕는 것으로 의도되고, 이러한 구체적으로 언급된 예들 및 조건들로 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 그 결과, 본 개시는 아래 설명되는 특정 실시예들 또는 예들로 한정되는 것이 아니라 청구항들 및 이들의 등가물들로 제한된다.

도 1은 예시적인 실시예에서의 복합 제조 환경(100)의 블록도이다. 도 1에 따르면, 환경(100)은 복합 부품(150)을 설계할 수 있는 복합 설계 시스템(110)을 포함한다. 복합 설계 시스템(110)은 부품(150)이 원하는 강도를 갖는 것을 보장하는 적층 시퀀스 규칙들을 따르도록 부품(150)을 최적화한다. 복합 설계 시스템(110)은 또한 부품(150)이 AFP 기계(140)에 의해 효율적으로 제조될 수 있음을 보장한다.

이 실시예에서, 복합 설계 시스템(110)은 제어기(112), 인터페이스(I/F)(114), 메모리(116) 및 디스플레이(118)(예를 들면, 저장된 정보를 제시하기 위한 스크린)를 포함한다. 제어기(112)는 부품(150)이 어떻게 구성될 수 있는지를 제한하는 규칙들, 부품(150)의 기하학적 구조를 기술하는 정보, 및/또는 다른 정보에 액세스하기 위해 I/F(114)를 이용한다. I/F(114)는 네트워크(120)를 통해 서버(130)로부터 이 정보를 획득할 수 있다. 제어기(112)는 또한 부품(150)에 대한 설계들을 생성하여, 설계들이 AFP 기계(140)의 시간을 보다 효율적으로 이용할 것임을 보장하도록 설계들을 최적화한다. 이러한 설계들은 제어기(112)에 의해 메모리(116) 내에 저장될 수 있다. 제어기(112)는 예를 들어, 커스텀 회로로서, 프로그래밍된 명령들을 실행하는 프로세서로서, 또는 이들의 어떤 결합으로서 구현될 수 있다. I/F(114)는 (예를 들면, 네트워크(120)를 통해) 데이터를 송신하기 위한 회로 및/또는 컴포넌트들의 임의의 적절한 결합을 포함한다. 메모리(116)는 하드 디스크, 플래시 메모리 등과 같은 임의의 적절한 데이터 저장 디바이스를 포함한다.

복합 설계 시스템(110)의 동작의 추가 세부사항들은 아래 도 5에 대해 설명될 것이다. 그러나 시스템(110)에 의해 설계될 수 있는 예시적인 복합 부품을 예시하는 상황을 제공하기 위해 도 5 이전에 도 2 - 도 4가 논의된다.

도 2는 예시적인 실시예에서의 항공기(200)의 도면이다. 항공기(200)는 노즈(210), 날개(220), 기체(230) 및 테일(240)을 포함한다. 항공기(200)의 추가 논의는 날개(220)를 위한 다중 패널, 다층 복합 부품에 초점을 맞출 것이다. 그러나 본 명세서에서 설명되는 것들과 유사한 기술들이 임의의 적합한 복합 부품에 적용될 수 있다.

도 3은 예시적인 실시예에서 패널들(310)로 분할된 복합 부품(150)을 포함하는 항공기의 날개(220)의 도면이다. 구체적으로, 복합 부품(150)은 상부 날개 스킨의 일부를 포함한다. 도 3에 대한 뷰는 도 2의 뷰 화살표들(3)에 의해 도시된다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 패널(310)은 부품(150) 영역의 작은 부분을 포함한다. 도 3을 따르는 뷰 화살표들(L)은 날개(220)의 길이를 따라 가능한 뷰를 나타낸다.

도 4는 예시적인 실시예에서 패널들(310)로 분할된 다수의 층들(410)을 포함하는 부품(150)의 일부에 대한 설계(400) 도면이다. 도 4는 도 4가 도 3과 어떻게 정렬되는지를 나타내기 위해 도 3에 도시된 뷰를 위한 화살표들(L)을 포함한다. 도 4는 부품(150)이 다수의 층들(410)을 포함하는 것을 예시한다. 층(410)은, AFP 기계(140)가 다음 층을 레이업하도록 진행하기 전에, 설계(400)의 패널들이 AFP 기계(140)에 의해 부품(150) 상에 동일한 섬유 배향으로 레이업될 것임을 나타낸다. 다음 층은 상이한 섬유 배향을 가질 수 있거나 또는 이전 층에서 이미 커버된 하나 또는 그보다 많은 패널들을 커버하는 플라이들을 가질 수 있다. 따라서 층은, 부품(150)이 부품(150) 상에 플라이들을 통합하도록 경화를 겪기 전에, AFP 기계(140)에 의해 부품(150) 상에 놓이는 플라이들 각각을 지정할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단일 층에 대해 물리적으로 놓이는 플라이들의 결합은 "플라이 시퀀스"로 지칭되는 한편, 단일 층 내의 플라이들의 연속한 결합은 "플라이 형상"으로 지칭된다. 플라이 시퀀스는 예를 들어, 하나의 플라이 형상 또는 다수의 플라이 형상들을 포함할 수 있다. 도 4는 또한 각각의 층(410)이 패널들(310)로 분할되는 것을 예시한다. 각각의 층(410)의 각각의 패널(310)은 선택된 설계에 따라 플라이로 레이업될 수도 또는 안될 수도 있다.

부품(150)이 원하는 강도를 나타내고 그 수명 동안 가해지는 응력들을 견딜 수 있음을 보장하기 위해 부품(150)의 층들에 걸쳐 섬유들이 어떻게 배향되는지를 지시하는데 다수의 특정 적층 시퀀스 규칙들/가이드라인들이 사용될 수 있다. 이들은 "적층 시퀀스 규칙들"로 지칭될 수 있다. 도 4에서, 설계(400)는 부품(150)을 그 깊이(여기서는 방향 Z)를 따라 블록들(B1, B2)로 분할한다. 각각의 블록은 부품(150) 내의 한 세트의 연속한 층들을 포함한다. 부품(150)을 블록들로 분할함으로써, 플라이 시퀀스들이 적층 시퀀스 규칙들에 따르도록 블록 단위로 최적화될 수 있다. 블록 단위로 최적화하는 것은 복합 부품에 대한 최적화 프로세스들이 합리적인 양의 시간 내에 완료될 수 있는 것은 보장하는데 도움이 된다.

복합 설계 시스템(110)의 동작의 예시적인 세부사항들이 이제 도 5에 대해 논의될 것이다. 이 실시예의 경우, 복합 부품(150)에 대한 새로운 설계가 복합 설계 시스템(110)에 의해 생성되고 있고, 부품(150)이 적절한 강도를 가짐을 보장하기 위해 새로운 설계가 적층 시퀀스 규칙에 따를 것이라고 가정한다. 동시에, 시스템(110)은 AFP 기계(140)에서의 시간이 보다 효율적으로 이용됨을 보장하도록 제조 가능성에 맞게 새로운 설계를 최적화할 것이다.

도 5는 예시적인 실시예에서 다층 복합 부품(150)을 설계하기 위한 방법(500)을 예시하는 흐름도이다. 방법(500)의 단계들은 도 1의 복합 설계 시스템(110)과 관련하여 설명되지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 방법(500)이 다른 시스템들에서 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 설명되는 흐름도들의 단계들이 완전히 포괄적인 것은 아니며 도시되지 않은 다른 단계들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 단계들은 또한 다른 순서로 수행될 수 있다.

제어기(112)는 I/F(114)를 통해 다층 부품(부품(150))의 기하학적 구조를 나타내는 입력을 수신함으로써 시작된다. 이 정보는 부품(150) 내에서 어떤 패널들이 인접/이웃하는지를 나타낼 수 있고, 각각의 패널에 놓일 각각의 서로 다른 섬유 배향에 대해 예상되는 수의 플라이들(예를 들면, 부품(150)에서 각각의 완성된 패널의 최종 깊이/두께 및 구성)을 더 포함할 수 있다. 복잡한 설계에서, 부품(150)은 그 길이를 따라 변화하는 두께를 나타내므로, 일부 패널들은 다른 패널들보다 더 많은 플라이들을 포함할 것이다. 형상 정보는 부품(150)을 그 부품의 깊이를 따라 층들 및/또는 블록들로 세분화하는 정보를 더 포함할 수 있다. 도 5에 따르면, 단계(502)에서 제어기(112)는 부품(150)을 블록들(예를 들면, 블록들(B1-B2))로 세분화한다. 각각의 블록은 부품(150)의 층들의 연속한 서브세트/스택을 포함한다. 이렇게 부품(150)을 블록들로 세분화하는 것은 부품(150)이 제어기(112)에 의해 블록 단위로 최적화되게 한다.

단계(504)에서, 제어기(112)는 서로 다른 섬유 배향들을 갖는 층들이 부품(150) 내에서 적층되는 방식을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들을 식별한다. 일 실시예에서, 규칙들은 층(0°, 45°, -45°, 90°)에 대해 허용 가능한 4개의 섬유 배향들을 규정하며, 규칙들은 4개 이하의 인접한 층들만이 동일한 섬유 배향을 가질 수 있음을 지시하고, 규칙들은 각 블록이 각각의 배향의 적어도 하나의 층을 포함할 것을 요구하는 식이다. 최적화 환경에서 이러한 규칙들의 체계적인 평가는 플라이들이 주어진 층 내의 패널들로부터 선택적으로 생략될 수 있다는 사실에 의해 복잡해진다.

단계(506)에서, 제어기(112)는 규칙들을 따르는 가이드(즉, 블록에 대한 섬유 배향들의 배열)를 생성한다. 이 가이드는 블록의 각각의 층에 대한 섬유 배향을 규정한다. 가이드는 앞서 논의한 적층 시퀀스 규칙들을 참조로 생성될 수 있다.

단계(508)에서, 생성된 가이드에 대해 호환 가능한 "부적층판들"이 식별된다. 부적층판은 블록에 대한 연속한 플라이 시퀀스들의 세트이며, 패널별로 할당될 수 있다. 호환 가능한 부적층판들은 블록에 대한 가이드에서는 층들의 서브세트이다. 가이드에 표시된 층들은 부적층판으로부터 생략될 수 있지만, 부적층판이 호환될 수 있도록 가이드에 표시된 시퀀스가 유지되어야 한다. 부적층판들은 또한 이들이 적층 시퀀스 규칙들과 개별적으로 호환될 수 있음을 보장하도록 선택된다. 더욱이, 부적층판들의 세트는 두께를 통한 부적층판들의 임의의 결합이 또한 적층 시퀀스 규칙들을 따름을 보장하도록 추가로 감소될 수 있다. 가이드들 및 호환 가능한 부적층판들은 제어기(112)에 의해 사전 계산될 수 있고, 규칙들의 준수를 보장하도록 필터링됨으로써, 부품(150)이 원하는 강도를 갖는 것을 보장할 수 있다.

그러나 이러한 부적층판들 중 임의의 부적층판이 부품(150)에 원하는 강도를 제공하도록 선택될 수 있지만, 어떤 부적층판들이 제조 가능성을 향상시킬지를 결정하는 것은 여전히 문제가 된다. 이를 위해, 제어기(112)는 단계(510)에서 부품(150) 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 부품을 세분화한다.

제어기(112)는 단계(512)에서, 이웃하는 패널들에 대한 호환 가능한 부적층판들에 기초하여, 각각의 블록에서 각각의 패널에 대한 호환 가능한 부적층판을 추가로 선택한다. 예를 들어, 제어기(112)는 AFP 기계에 의해 플라이 시퀀스로 놓이는 연속한 플라이들의 수를 증가시킬 목적으로 패널에 대한 호환 가능한 부적층판을 선택할 수 있다. 따라서 이 기술은 블록의 층들에 대한 플라이 시퀀스들을 레이업하는 동안 AFP 기계에 의해 걸리는 시간의 양을 감소시킬 수 있다.

각각의 블록에서 각각의 패널에 대해 호환 가능한 부적층판들이 선택된다면, 설계가 완료된다. 따라서 제어기(112)는 부품(150)을 구성할 때 AFP 기계(140)에 의해 사용할 설계를 저장하도록 메모리(116)를 구성할 수 있다.

위의 방법(500)을 이용하면, 각각의 블록에 대한 제조/레이업 속도를 가능하게 하기 위해 개개의 층들에 대한 플라이 형상들 및/또는 시퀀스들이 선택될 수 있다. 이는 결국, 복잡한 부품들이 이들의 전체 제조 비용 및/또는 시간을 감소시키는 설계들을 이용함을 보장한다. 본 명세서에서 사용되는 최적화 기술들의 추가 세부사항들이 아래 예들의 섹션에 대해 설명된다.

예들

다음의 예들에서, 복합 부품에 대한 레이업 시간을 감소시키는 복합 설계 시스템(110)과 관련하여 추가 프로세스들, 시스템들 및 방법들이 설명된다. 시스템(110)은 플라이 시퀀스들을 최적화하면서 또한 적층 시퀀스 규칙들이 충족됨을 보장한다.

많은 AFP 프로세스들의 경우, 섬유들의 플라이들을 레이업하는데 상당량의 시간이 걸린다(이는 "사이클 내(in-cycle) 시간"이라 한다). 그러나 나머지 시간은 기계 다운 시간(예를 들면, 기계 청소, 절단기들 교체, 깨진 토우(tow)들의 고정 등), 각각의 층에 대한 검사, 및 이미 레이업된 섬유들의 재작업으로 구성된다. 따라서 AFP 기계(140)에 대한 사이클 내 및/또는 사이클 외(out-of-cycle) 시간을 감소시키는 설계들이 복합 부품에 대한 전체 생산 속도를 향상시킨다. 다음의 예시적인 최적화 메트릭들은 복합 부품의 층들에 대한 플라이 시퀀스들이 층, 블록 또는 전체 복합 부품의 제조 속도를 증가시키는 방식으로 선택됨을 보장하는데 (단독으로 또는 결합하여) 사용될 수 있는 메트릭들의 예들이다. 이하 제공되는 예시적인 메트릭들은 예시적이며, 운영 환경들에서 원하는 대로 서로 다른 메트릭들이 이용될 수 있다.

도 6 - 도 9는 (예를 들면, AFP 기계를 통해) 복합 부품을 레이업하는 전체 속도를 감소시키는 플라이 형상들이 선택되는 것을 보장하기 위해 사용되는 예시적인 최적화 메트릭들을 예시한다. 다음의 논의에서, "코스(course)"라는 용어는 표면 상의 원하는 섬유 배향을 따르는 지정된 곡선을 따라 AFP 또는 자동 테이프 배치 기계에 의해 내려놓인 재료의 밴드를 의미한다. 재료의 밴드는 하나 또는 그보다 많은 재료 스트립들로 구성될 수 있다. 이러한 스트립들은 독립적으로 분배 및 절단될 수 있다. 플라이들은 플라이 경계들 내의 영역을 채우는 하나 또는 다수의 코스들을 순차적으로 배치함으로써 형성된다. AFP 헤드가 움직이는 방향에 따라 플라이 경계에서 스트립들이 시작되거나 중단된다. 스트립의 시작은 "추가"라고 하는 한편, 스트립의 중단은 "절단"이라 한다. 코스가 플라이 경계에 평행하다면, 플라이 경계의 일부는 코스의 가장 바깥쪽 스트립의 외측 에지로 형성될 수 있다.

최적화 메트릭 1 - 전체 경계

도 6은 복합 부품의 4개의 패널 길이, 3개의 패널 폭인 층에 대한 2개의 서로 다른 플라이 시퀀스들(610, 620)을 예시한다. 각각의 패널은 정사각형이며, X의 길이를 갖는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 음영 패널들(611)은 플라이로 채워지는 한편, 음영이 없는 패널들(612)은 플라이로 채워지지 않는다. 플라이로 채워진 패널들은 인접하지 않기 때문에, 플라이 시퀀스(610)의 전체 경계 길이는 (패널당 4개의 면들) * (6개의 패널들) = 24X와 같다. 이에 반해, 플라이 시퀀스(620)의 전체 경계 길이는 8X와 같다. 플라이로 절단을 할 때 일부 AFP 기계들이 느려지기 때문에, 그리고 플라이 형상 및/또는 시퀀스의 전체 경계 길이가 AFP 기계에 의해 이루어진 절단들의 수와 강하게 상관되기 때문에, 플라이 형상을 기초로 층을 최적화하는 것은 제조 속도를 향상시킨다. 따라서 플라이 시퀀스(620)를 제조하기 위한 시간은 플라이 형상(610)에 대한 것보다 더 짧은데, 이는 적어도, 플라이 시퀀스(610)가 더 많은 절단들 및 부가들을 나타내며, 이는 더 많은 AFP 기계 다운 시간을 야기할 가능성이 있기 때문이다. 더욱이, 플라이 형상(610)이 더 많은 절단들을 나타내므로, 플라이 시퀀스를 검사하는 작업자에 의해 더 많은 시간이 소비될 것이고, (전체 에지 길이가 더 길기 때문에) 에지가 재작업을 필요로 할 가능성이 더 클 것이다.

더욱이, 더 짧은 전체 경계를 갖는 플라이 형상들은 긴 코스들을 사용할 가능성이 더 크다. 더 짧은 코스들 대신 더 긴 코스들을 사용하는 것은 AFP 기계가 한 코스에서 다음 코스로 공기를 통해 이동할 때 그 기계에서의 더 짧은 유휴 시간을 보장한다. 최대 속도까지 도달하는 데 시간이 걸리기 때문에, AFP 기계가 코스를 정하는 동안 자신의 최대 속도에 도달할 수 있으므로 더 긴 코스들도 또한 더 빠른 테이프 배치를 야기한다. 따라서 플라이 시퀀스의 전체 경계 길이는 플라이 시퀀스의 제조 효율에 대한 좋은 지표로서 위치한다.

최적화 메트릭 2 - 절단 경계

도 7은 복합 부품의 4개의 패널 길이, 3개의 패널 폭인 층에 대한 2개의 서로 다른 플라이 시퀀스들(710, 720)을 예시한다. 각각의 패널은 정사각형이며, 그 면에서 X의 길이를 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 음영 패널들(711)은 플라이로 채워지는 한편, 음영이 없는 패널들(712)은 플라이로 채워지지 않는다. 도 7은 AFP 기계가 이 층에 대한 플라이들을 내려놓을 때 배향될 방향(D)을 추가로 예시한다. 더욱이, 이 실시예에서, 각각의 코스는 정확히 하나의 패널 폭이다. 플라이 시퀀스(720)를 생성하기 위해서는 AFP 기계의 단 하나의 코스만이 사용되는 한편, 플라이 시퀀스(710)를 생성하기 위해 3개의 코스들이 사용된다고 빨리 이해될 수 있다. 따라서 플라이 시퀀스(710)는 AFP 기계가 플라이 시퀀스(720)보다 2배 더 많이 절단, 중단 및 위치 변경할 것을 요구할 수 있다. 증가된 수의 절단들 및 코스들은 또한 플라이 시퀀스를 레이업할 때 기계 에러의 가능성을 증가시킬 뿐만 아니라 그 플라이 시퀀스에 대한 전체 검사 및 재작업 시간을 증가시킨다. 검사는 일반적으로 각각의 절단 위치에서 발생하며 복합 부품 상에서뿐만 아니라 개별 코스들 사이에도 추가된다. 따라서 더 적은 코스들을 사용하여 플라이 시퀀스를 생성하는 것은 복합 부품의 제조율을 증가시킨다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 코스들이 절단되거나 추가되는 임의의 경계들은 "절단 경계들"로 지칭된다.

최적화 메트릭 3 - 내부 코너들

도 8은 복합 부품의 층에 대해 레이업된 플라이들(812)을 각각 포함하는 2개의 서로 다른 플라이 시퀀스들(810, 820)을 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 음영 패널들(812)은 플라이로 채워지는 한편, 음영이 없는 패널들(811)은 플라이로 채워지지 않는다. 도 8은 AFP 기계 배향(D)으로 인해, 플라이 시퀀스(810)에 대해, 패널들 사이의 갭을 브리지하기 위해 여분의 절단(815)이 이루어져야 함을 추가로 예시한다. 대조적으로, 플라이 시퀀스(820)에서, AFP 기계의 배향(D)은 AFP 기계를 중단하고 다시 시작할 필요 없이 코스들이 단일 코스로 레이업되게 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, AFP 기계가 (예를 들면, 단일 코스에서 다수의 동일 직선 코스들을 정하도록) 중단, 절단, 그 다음 재개를 요구하는 플라이 형상 내의 코너들은 내부 코너들로 지칭된다. 층의 섬유 배향이 해당 층에 대한 플라이 시퀀스의 경계들과 정렬되지 않는다면 내부 코너들이 발생한다. 플라이 시퀀스들을 최적화하여 내부 코너들의 수를 줄이는 것은 단일 실행/통과 중에 AFP 기계의 중단들 및 재시작들의 수를 감소시킨다. 내부 코너들은 예를 들어, 레이업되는 층 내에서 섬유의 알려진 배향에 기초하여 식별될 수 있다.

최적화 메트릭 4 - 코스들의 수

도 9는 복합 부품의 4개의 패널 길이, 3개의 패널 폭인 층에 대한 2개의 서로 다른 플라이 시퀀스들(910, 920)을 예시한다. 각각의 패널은 정사각형이며, 그 면에서 X의 길이를 갖는다. 도 9에 도시된 바와 같이, 음영 패널들(911)은 플라이로 채워지는 한편, 음영이 없는 패널들(912)은 플라이로 채워지지 않는다. 도 9는 AFP 기계가 플라이들을 내려놓을 때 배향될 방향(D)을 추가로 예시한다. 이것은 예를 들어, AFP 기계에 의해 레이업된 플라이들에 사용된 섬유 배향과 동일한 배향일 수 있다. 도 9는 동일한 크기의 경계를 갖는 플라이 시퀀스에서 채워진 패널들의 수가 동일한 경우에도, 그 플라이 시퀀스를 레이업하는 속도는 선택된 플라이 형상들 및 상대적 포지션들에 따라 달라질 수 있음을 예시한다. 이 예에서, 플라이 시퀀스(920)는 단지 3개의 1-패널 폭 코스들만을 사용하는 한편, 플라이 시퀀스(910)는 4개의 코스들을 사용하기 때문에 플라이 시퀀스(920)가 보다 제조 효율적이다. 더 적은 수의 코스들로 다수의 플라이들을 레이업하는 것은 또한 AFP 기계에서의 부품 차단(off-part) 모션을 감소시키며, 이는 제조 속도를 증가시킨다.

최적화 메트릭 5 - 평균 코스 길이

코스가 너무 짧다면 AFP 기계가 자신의 최대 레이업 속도에 도달하지 않을 것이다. 이는 더 짧은 코스들이 더 긴 레이업 시간들을 야기함을 의미한다. 그러므로 플라이 형상들을 최적화할 때 (예를 들면, 플라이 시퀀스 면적을 플라이 형상 내의 코스들의 수로 나눈 것으로 정의된) 평균 코스 길이를 계산하는 것이 바람직할 수 있다. 전체 파트에 대한 평균 코스 길이는 모든 플라이 시퀀스들에 대한 총 면적을 코스들의 총 개수로 나눔으로써 계산될 수 있다.

예시적인 적층 시퀀스 규칙들

적층 시퀀스 규칙들은 층에 대해 플라이 시퀀스가 어떻게 설계되는지를 제한할 수 있다. 아래 표 1은 복합 부품을 설계할 때 이용될 수 있는 적층 시퀀스 규칙들의 예시적인 세트를 예시한다.

표 1 - 적층 시퀀스 규칙들

규칙 설명

A 복합 부품의 층들에 걸쳐 균형 및 대칭을 이용한다

B 동일한 섬유 배향을 갖는 인접한 층들의 임계 개수보다 더 많이 적층하지 않는다

C 복합 부품 내에서 각각의 섬유 배향의 적어도 하나의 층을 사용한다

D +45° 및 -45°의 쌍들로 45° 층들을 추가한다

E 서로 다른 플라이들 사이의 섬유 배향 각의 차이를 최소화한다

이 예에서, 일부 규칙들은 제어기(112)의 고려를 위해 의무적인 것으로 플래그될 수 있는 한편(예를 들면, 어떠한 위반도 허용되지 않음), 다른 규칙들은 특정 상황들 하에서(예를 들면, 복합 부품의 중간면에 더 가까운 위치들에서) 위반될 수 있는 가이드라인으로서 플래그될 수 있다. 이 예에서, 규칙들은 0°, 90° 및 ±45° 플라이들로 구성된 적층판들에 특정하다. 다른 규칙들은 서로 다른 섬유 배향을 갖는 플라이들을 포함하는 적층판들에 적용될 수 있다. 제시된 방법은 4개의 섬유 배향들로 제한되지 않는다.

복합 부품 가이드들

복합 부품을 설계할 때, 가이드는 각각의 층/플라이 시퀀스에 사용될 섬유 배향을 나타내도록 구성될 수 있다. 그 다음, 제어기(112)는 층별로 그리고 패널별로 가이드에 기초한 설계 내의 플라이들을 포함하도록 선택적으로 택할 수 있다. 부품에 대해 실제로 선택된 설계는 가이드에 의해 정의된 주어진 층에 대해 플라이가 놓이지 않은 갭들을 (부품 설계의 표 형식 표현으로) 포함할 수 있다. 그러나 AFP 기계에 의해 복합 부품에 플라이들이 적용될 때, 설계에서 갭으로 분리된 플라이들은 서로의 상부에 직접 놓일 것이다. 이는 주어진 층에 대해 놓인 플라이들이 복합 부품에 놓일 때 반드시 동일 평면 상에 있는 것은 아님을 의미한다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 가이드(1010)가 패널들(S1-S12)을 포함하는 복합 부품에 대한 설계(1020)를 생성하는데 사용될 때, 설계(1020)는 그 층들 내에 하나 또는 그보다 많은 빈 부분들(1022)을 포함한다. 제품에 대한 실제 레이업된 출력(1030)은 설계(1020)에서 빈 패널들에 의해 두께를 가로질러 분리된 플라이 시퀀스들이 출력(1030)에서 서로 인접하게 배치되도록 응축된다. 출력(1030)의 중간면은 도 10에 대해 패널별로 점선으로서 도시된다.

부적층판들

부적층판들은 대응하는 블록(즉, 복합 부품의 각각의 층에 대한 섬유 배향을 지시하는 템플릿)에 대한 가이드에 기초하여 선택될 수 있다. 따라서 블록에 대한 가이드가 미리 정해진 섬유 배향을 각각 갖는 8개의 플라이 시퀀스들을 포함한다면, 부적층판은 그러한 섬유 배향들의 순서화된 서브세트에 대해 최대 8개의 플라이 시퀀스들을 포함한다. 가이드가 사용되는 실시예들에서, 가이드로부터의 모든 플라이 시퀀스들이 패널 부적층판에 존재할 필요는 없다. 그러나 부적층판의 모든 플라이들은 적어도, 블록에 대한 가이드에 그리고 맞도록 올바른 순서로 존재해야 한다. 이 예에서, 2개의 부적층판들이 해당 블록에 대한 가이드를 위반하지 않고 블록에서 둘 다 사용될 수 있다면 이러한 부적층판들은 호환될 수 있다. 이 개념을 예시하기 위해, 도 11의 도면(1100)은 부적층판들 1-5(sub1-5)가 블록에 대해 동일한 가이드에 배치될 수 있음을 보여준다. 행의 빈 셀은 해당 층에 해당 패널에 대해 어떠한 재료도 배치되지 않음을 나타낸다. 예를 들어, 부적층판 "Sub1"은 [45/90/-45/45/90/-45/0]으로 쓰여질 수 있는 한편, 부적층판 "Sub2"는 [45/90/0/-45/0]으로 쓰여질 수 있다. "Sub1"은 가이드 블록 적층판으로부터 층 4를 생략함으로써, 즉 [45/90/-45/0/45/90/-45/0]으로 생성될 수 있는 한편, "Sub2"는 층들 3, 5 및 6을 생략함으로써 생성될 수 있기 때문에, "Sub1"은 "Sub2"와 호환될 수 있다. 부적층판들이 둘 다 해당 블록의 층들에 필요한 섬유 배향을 위반하지 않고 블록에 삽입될 수 없다면, 부적층판들은 호환 가능하지 않다. 예를 들어, 층 1과 층 5 사이에는 단 하나의 0° 층이 있고, 층 8 이후에는 어떠한 45° 층도 없기 때문에, 섬유 배향들이 [45/0/0/45]인 부적층판은 도 11에 도시된 가이드와 호환 가능하지 않을 것이다.

최적화 모델

제어기(112)에 의해 사용되는 최적화 모델은 도 12에 도시된 바와 같이 3개의 단계들을 수반한다. 제 1 단계는 단계(1202)에서 부적층판들을 생성하는 단계를 수반한다. 그러므로 각각의 블록과 호환 가능한 플라이 시퀀스들이 결정되어야 한다. 호환 가능한 부적층판들의 라이브러리가 생성되었다면, 단계(1204)에서 블록들에 대해 가이드들이 생성될 수 있다. 블록에 대한 가이드를 사용하여, 단계(1206)에서 플라이 시퀀스들이 최적화될 수 있다.

부적층판 생성의 목적은 전처리 단계에서 실현 가능한 적층 시퀀스들을 갖는 부적층판들의 라이브러리를 생성하고 최적화가 수행되기 전에 설계 공간의 실현 불가능 영역들을 제외시키는 것이다. 이 단계는 최적화 중에 검색될 해공간의 크기를 줄이는 데 도움이 된다. 이 개념을 예시하기 위해, 부적층판의 10개의 층들 각각에 대해 4개의 섬유 배향들이 허용된다면, 각각의 층이 플라이를 포함하는 경우에는 4¹⁰(즉, 1,048,576)개의 가능한 적층 시퀀스들이 존재할 것이다. 층 내에서 빈 패널들이 허용된다면, 옵션들의 수가 5¹⁰(즉, 9,765,625)개로 증가한다. 그러므로 최적화 프로세스가 합리적인 양의 시간 내에 수렴함을 보장하기 위해 잠재적인 부적층판들의 수를 선험적으로 감소시키는 것이 여전히 유리하다. 표 2는 이런 식으로 생성된 10개의 층 부적층판들에 대한 예시적인 기준들을 보여준다. 이러한 기준들은 부품에 대해 사전 계산된 섬유 배향 분포를 기반으로 개발될 수 있다. 이러한 기준들은 또한 부품에 대해 예상된 전체 섬유 배향 분포를 기반으로 변경될 수 있다. 분포가 패널마다 급격하게 변화한다면, 부적층판들의 다수의 라이브러리들(예를 들면, 서로 다른 특징들을 갖는 패널들을 각각 서빙하는 서로 다른 라이브러리들)이 사용될 수 있다.

표 2: 부적층판들에 대한 예시적인 기준들

각각의 부적층판은 적어도 4개 그리고 최대 10개의 플라이 시퀀스들을 포함한다

각각의 부적층판은 항상 0° 섬유 배향 플라이 시퀀스로 시작하고 끝난다

부적층판 내에서 90° 섬유 배향을 갖는 플라이 시퀀스들의 수는 2개 미만이다

0° 섬유 배향을 갖는 플라이 시퀀스들의 수는 4개 미만이다

45° 섬유 배향을 갖는 플라이 시퀀스들의 수와 -45° 섬유 배향을 갖는 플라이 시퀀스들의 수는 동일하고, 45° 섬유 배향들과 -45° 섬유 배향들이 교대한다

0° 섬유 배향을 갖는 첫 번째 플라이 시퀀스 이후 그리고 0° 섬유 배향을 갖는 마지막 플라이 시퀀스 이전에 배치된 플라이 시퀀스에 45° 또는 -45° 섬유 배향이 사용될 것이다

4개를 초과하는 연속한 플라이 시퀀스들에는 동일한 섬유 배향이 사용되지 않을 것이다

연속적인 플라이 시퀀스들에서 동일한 섬유 배향이 2회 또는 3회 반복된다면, 그러한 플라이 시퀀스들 전후에 오는 플라이 시퀀스들은 연속한 플라이 시퀀스들에 직교하도록 허용되지 않는다

상기 기술을 사용하면, 서로 다른 부적층판들이 복합 부품에서 서로의 상부에 적층되는 경우에도, 적층 시퀀스 규칙들이 준수될 수 있다.

블록 및 가이드 생성

적층 시퀀스 규칙들은 각각의 블록이 아닌 각각의 패널에서 이상적으로 충족되어야 하지만, 적층 시퀀스 규칙들을 충족시키는 가이드를 생성하는 것은 개개의 패널들에서 적층 시퀀스 규칙 위반들의 수를 감소시킨다. 어떤 경우들에는, 복합 부품 내의 모든 패널들에 대해 모든 적층 시퀀스 규칙들을 충족시키는 것도 또한 불가능할 수 있다. 일반적으로, 적층 시퀀스 규칙들의 위반이 요구된다면, 이는 복합 부품의 중간면 근처에서 허용된다. 적층판 중간면에 가장 가까운 내부 블록들과 적층판 표면에 더 가까운 외부 블록들을 구별하는 것이 여전히 바람직하다. 이 예에서, 외부 블록들은 대칭을 비롯한 적층 시퀀스 규칙들을 충족할 것이 요구되는 한편, 내부 블록들에서는 적층 시퀀스 규칙들이 위반되는 것이 허용된다. 그러나 내부 블록들에서 플라이 시퀀스들의 위반을 사용하는 설계들은 최적화 중에 목적 함수에 대한 패널티를 통해 권장되지 않는다.

설계는 블록들의 수를 선택하는 입력에 기초하여, 또는 각각의 블록 내에 포함할 층들의 수를 나타내는 입력에 기초하여 제어기(112)에 의해 블록들로 세분화될 수 있다. 각각의 블록의 크기는 이전 단계에서 부적층판들에 대해 선택될 수 있는 플라이 시퀀스들의 최대 개수와 동일하다. 이 예의 경우, 각각의 블록은 10개의 층들을 정의한다. 여분의 블록들을 갖는 것은 최적화 능력을 향상시키지만, 또한 제조에 사용되는 플라이 시퀀스들의 수를 불필요하게 증가시킬 수 있으며, 이는 전체 제조 속도를 감소시킨다. 이 예에서, 정의에 의한 모든 패널들은 적어도 부품의 가장 바깥쪽 블록들을 사용하며, 이에 따라 이러한 블록들은 최적화 프로세스의 일부가 아니다. 이 예에서, 제어기는 어떤 블록들이 규칙 위반들이 허용되는 내부 블록들로 간주될 것인지를 추가로 결정한다. 내부 블록들의 수가 너무 적다면, 실현 가능한 해를 찾는 것이 가능하지 않을 수도 있다. 내부 블록들의 수가 너무 많다면, 해가 불필요한 수의 적층 시퀀스 위반들을 포함할 수 있다. 이 예에서, 내부 블록들의 수는 균등하고 이들은 중간면 주위에 균등하게 분포된다. 중간면으로부터 등거리에 있는 블록들 사이에 대칭을 적용하는 것은 규칙들이 충족되고 해공간이 더 작아짐을 보장하는데 도움이 된다. 가이드 생성 단계에서는, 설계가 선택될 때 나중에 내부 블록들에서의 패널 적층판들의 비대칭이 허용되더라도, 제어기(112)는 내부 블록들이 부품의 중간면을 중심으로 대칭인 것으로 추가로 가정할 수 있다. 설계를 위한 대칭 가이드는 패널 적층 시퀀스들의 대칭을 향상시킨다.

이 예에서는, 부적층판 s가 블록 b에 할당되면 1이고, 그렇지 않으면 0인 이진 결정 변수 Y _bs 가 정의된다. 부적층판 s는 선택된 수의 플라이 시퀀스들을 갖는, 이전 단계에서 생성된 임의의 부적층판일 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 블록 b는 대칭으로 인해 문제에 정의된 블록들의 절반에만 걸친다. 아래의 수학 공식을 통해 가이드 설계를 결정하는데 정수 최적화가 사용될 수 있다:

최소화

(1)

조건

(2)

(3)

목적 함수(1)는 각각의 (b, s) 조합에 할당된 전체 값들을 최소화한다. ε _bs 는 목적 함수가 ε _bs 에 대한 난수 시드를 변경함으로써 제어될 수 있는 실현 가능한 해를 찾도록, 가이드 생성에 대한 제어된 순열들을 가능하게 하기 위해 삽입된 작은 랜덤 잡음이다. 순열 ε _bs 는 또한 랜덤 순열을 사용하기보다는 가이드를 변경함으로써 해를 개선하기 위한 플라이 최적화 단계로부터의 해에 기초할 수 있다. 유전 알고리즘들과 같은 추가 및/또는 대안 알고리즘들이 원하는 대로 이용될 수 있다.

제약(2)은 각각의 블록이 단 하나의 부적층판만을 할당되게 하는 것을 보장한다. 제약(3)은 가이드에 기반한 플라이 형상 최적화가, 해에서 주어진 배향을 갖는 플라이 시퀀스들의 수가 각각의 패널에 대해 요구되는 최대 개수보다 더 많음을 확인함으로써 각각의 섬유 배향에 대해 실현 가능한 수의 플라이들을 가짐을 보장한다. 이 식에서, n _sk 는 부적층판 s에서 섬유 배향 k를 갖는 플라이 시퀀스의 수를 나타내고, n _ik 는 패널 i에서 섬유 배향 k를 갖는 플라이들의 수를 나타낸다.

복합 부품에 대해 정의된 블록들 및 가이드들에 의해, 제어기(112)는 제조를 가능하게 하기 위해 복합 부품에 대한 플라이 시퀀스들의 최적화로 진행할 수 있다.

플라이 형상 최적화

도 13은 예시적인 실시예에서 6개의 인접한 패널들(A, B, C, D, E, F)의 세트(1300)를 예시한다. 도 14는 예시적인 실시예에서 6개의 인접한 패널들을 포함하는 복합 부품의 블록(B)에 대한 예시적인 설계를 예시한다. 이 설계는 층들(1402, 1404, 1406, 1408, 1410)을 포함한다. 각각의 층에 대해, 제어기(112)는 어떤 패널들이 섬유의 플라이로 레이업될지를 결정한다. 도 15는 도 14의 설계에 기초하여, 도 13의 복합 부품의 다수의 층들 각각에 대한 플라이 시퀀스들(1502, 1504, 1506, 1508, 1510)을 예시한다. 예를 들어, 플라이 형상(1502)은 도 14의 층(1402)에 대응하고, 플라이 형상(1504)은 도 14의 층(1404)과 대응하는 식이다.

제어기(112)에 의해 사용되는 플라이 형상 최적화 프로세스는 결과적인 플라이 시퀀스들이 제조 가능성을 최적화하는 것을 보장한다. 이 예에서, 제조 가능성은 전체 플라이 경계 메트릭들을 사용하여 측정된다. 이 예에서는, 최적화 동안 패널의 개개의 층들에 대해 내부 블록들에 대한 설계들이 선택된다. 이에 반해, 외부 블록들의 경우, 각각의 블록에 대한 가이드와 호환 가능한 이전 단계에서 생성된 실현 가능한 부적층판들의 라이브러리로부터 부적층판를 선택함으로써 설계가 선택된다.

최적화를 가능하게 하기 위해, 주어진 층의 패널 상에 플라이를 레이업할지 여부를 나타내는데 이진 결정 매트릭스가 사용될 수 있다. 매트릭스에서, 이 결정은 이진 결정 변수(X _ijk )로 표시된다. 이 변수는, 패널 i의 플라이가 배향 인덱스 k로 표현된 섬유 배향을 갖는 플라이 시퀀스 j에 존재한다면 1이다. 인덱스 i는 문제의 모든 패널들에 대해 정의되고, 인덱스 j 및 k는 (블록들과는 반대로) 모든 개개의 플라이 시퀀스들에 대해 정의되어, 목적 함수가 최적화에 사용된 블록에 대해서만이 아니라 전체 적층판에 대해 계산됨을 보장한다. 배향 인덱스 k는 5개의 값들: 4개의 섬유 배향들 각각에 대해 하나 그리고 어떠한 섬유도 레이업되지 않을 경우의 제 5 값을 가질 수 있다. 시퀀스 j에 대한 섬유 배향은 설계에 의해 정의되기 때문에, 인덱스 k는 추적 목적으로만 X _ij 와 함께 기재된다. 설계를 위한 가이드는 가이드 생성 단계에서 결정되는 이진 변수 Y _jk 로 표현된다. Y _jk 는, 플라이 시퀀스 j가 가이드에서 섬유 배향 인덱스 k를 갖는다면 1이고 그렇지 않으면 0이다. 최적화 동안 내부 블록들에 대한 결정 변수들 X _ijk 는 직접 변경되지만, 외부 블록들에 대해서는 어떤 부적층판이 선택되는지에 따라 X _ijk 가 결정된다. 부적층판들의 선택은 이진 결정 변수들 Z _ibs 에 의해 정의되며, 여기서 블록 b의 패널 i에 부적층판 s가 할당된다면 Z _ibs 는 1이다. 부적층판 s는 블록 b에 대한 가이드와 실현 가능하고 호환 가능한 부적층판들의 라이브러리로부터만 선택될 수 있다는 점에 주의한다. 플라이 경계 길이의 계산을 위해, 물리적으로 인접한 패널들의 쌍들을 나타내는 한 세트의 이웃들 N = {(i, i')|여기서 i와 i'이 물리적으로 인접함}이 정의된다. 본 명세서에서 설명되는 Y 변수들의 값들은, 이전 단계에서 가이드가 결정되었을 때 Y 값들이 할당되었기 때문에 이 시점에서 최적화되지 않는다.

이 시점에서 설계를 최적화하기 위해 다음 공식들이 사용될 수 있으며, 여기서는 4개의 섬유 배향들(0°, 45°, -45°, 90°)이 허용된다.

최대화

(4)

조건

(5)

(6)

(7)

, k (8)

(9a)

(9b)

(10a)

(10b)

(11a)

(11b)

(11c)

(11d)

(12a)

(12b)

(12c)

이 예에서, 목적 함수(4)는 경계 에지들이 아닌 모든 에지들의 전체 길이를 최대화하는데, 이는 경계 길이를 최소화하는 것과 같다. 패널 i와 패널 i' 사이의 공통 에지의 길이는 w _ii _' 로 표현된다. 목적 함수의 두 번째 항은 패널들이 외부 블록들을 사용하게 만들기 위해, 패널이 내부 블록을 사용하는 경우에 적용되는 작은 페널티이며, 이는 적층 시퀀스 규칙 위반을 줄일 것이다. 그러나 p는 전체 플라이 경계가 여전히 목적 함수의 대부분을 구동하도록 충분히 작다.

플라이 형상 최적화의 주요 제약은 제약(5)인데, 이는 각각의 패널에서 각각의 배향에 대한 플라이들의 수가 사용자에 의해 주어진 것과 일치함을 보장한다. 플라이 시퀀스가 내부 블록들에 속하지 않는다면, 대칭을 설명하기 위해 숫자에 2가 곱해진다. 제약(6)은 각각의 패널이 각각의 외부 블록에 대해 최대 하나의 부적층판을 선택함을 보장하는 할당 제약이다. 각각의 블록은 최적화기가 선택하도록 허용되는 호환 가능한 부적층판 후보들에 대한 그 자체의 세트를 갖는다는 점에 주목한다.

나머지 제약들은 모든 변수들이 올바르게 링크됨을 보장한다. 제약(7)은 X 변수들과 Y 변수들을 링크한다. M은 패널들의 총 개수를 나타낸다. 이러한 제약은 대응하는 배향 k에 대해 Y 값이 0이라면 X 변수들이 0이 되게 만든다. 즉, 이러한 제약은 가이드의 배향과 일치하지 않는 모든 배향들에 대해 X 변수들이 0이 되게 만든다. 사용되는 배향의 경우, 이에 따라 Y 값을 1로 가지면, 제약이 비활성이 된다. 제약(8)은 X 변수들과 Z 변수들을 링크한다. 각각의 패널에 대한 외부 블록들의 플라이 시퀀스들의 경우, 이러한 제약은 X 변수들이 선택된 부적층판들로부터 이들의 값들을 이어받음을 보장한다.

내부 블록들이 적층 시퀀스 규칙들을 위반하도록 허용되기 때문에, 설계의 예상 중간면이 실제로 중간면이 아닐 위험이 있다. 제약(9a) 및 제약(9b)은 내부 블록의 플라이 시퀀스가 사용되었는지 여부를 식별한다. 제약(10a) 및 제약(10b)은 중간면의 한 변에 있는 내부 블록들에 사용된 플라이 시퀀스들의 수가 다른 변에 있는 플라이 시퀀스들의 수와 동일함을 보장하며, 이는 중간면을 가이드 대칭면과 동일하지 않을 수도 있는 실제 중간면으로 만든다. Gurobi에 의해 제공되는 것과 같은 상용 최적화 소프트웨어는 가이드 생성과 플라이 형상 최적화 모두에 사용될 수 있다.

이 예에서, 제약(11) 및 제약(12)은 고정된 값들이다. 제약(11)은 첫 번째 플라이 시퀀스가 45°를 갖는 전체 플라이가 되고 90°, -45° 및 0°를 갖는 전체 플라이가 뒤따르게 되도록 X 값을 만든다. 실제로, 제약(5)은 가장 바깥쪽 블록이 고정되는 것과 동일할 수 있다. 따라서 이는 적층 시퀀스 규칙이 정의에 의해 충족됨을 보장할 수 있다.

제약(12)은 중간면에서 2개의 플라이 시퀀스들을 고려한다. 이 예에서, 제어기는 플라이 시퀀스들의 총 개수가 짝수라고 가정하며, 이는 중간면에서 2개의 플라이 시퀀스들을 보장한다. 제약(12a)은 자유 에지들이 테이핑되지 않을 것임을 보장한다. 제약(12b)은 패널이 복합 부품의 자유 에지 상에 있지 않다면, 0° 플라이들의 수가 짝수인 경우 적층판 중간면에 2개의 0° 플라이들이 존재함을 보장한다. 제약(12c)은 0° 플라이들의 수가 홀수인 경우 중간면에 단 하나의 0° 플라이가 존재함을 보장한다.

내부 블록들의 각각의 플라이가 서로 독립적으로 최적화되게 하는 대신, 내부 블록들은 또한 라이브러리를 사용하여 최적화될 수 있다. 1개를 초과하는 플라이 배향이 홀수 개의 플라이들을 갖는다면 대칭이 불가능할 수도 있고, 따라서 내부 블록들에 대한 부적층판들이 대칭 위반에 기초하여 필터링되지 않을 수 있다. 대신, 대칭을 위반하는 부적층판들에는, 이들이 사용된다면 목적 함수에 추가될 수 있는 대칭 위반의 정도를 기초로 패널티가 할당될 수도 있다.

최대 허용 해결 시간, 가이드에서의 총 플라이 시퀀스들의 수, 그리고 내부 블록들에서의 플라이 시퀀스들의 수와 같은 사용자 입력들이 또한 제어기에 제공될 수 있다. 최적화에 더 많은 시간이 허용되므로 제조 가능성이 향상된다. 전체 경계는 해결 시간이 증가함에 따라 감소하는데, 이는 전체 경계가 플라이 형상 최적화를 위한 목적 함수의 주요 부분이기 때문에 예상된다.

파라미터 실현 가능성 분석

복합 설계 시스템(110)은 최적화를 수행하기 전에(예를 들면, 복합 부품의 특정 패널들에서 특정 부적층판들의 배치를 지시하는 해들을 검색하여 점수를 매기기 전에), 실현 가능성 분석을 추가로 구현할 수 있다. 이는 실행 불가능한 최적화 문제를 야기하는 파라미터 세트들에 대해 최적화가 수행되는 것을 막음으로써 시간 및 라이센싱 비용을 절약한다. 일 실시예에서, 복합 설계 시스템(110)은 복합 부품의 모든 각각의 패널에 대해 부적층판들의 부합하는 결합이 존재하지 않을 때마다 최적화를 방지한다. 시스템(110)은 실현 가능한 해가 가능성 있음을 보장하도록 제약들이 어떻게 변경될 수 있는지를 나타내는 피드백을 추가로 제공할 수 있다. 예를 들어, 피드백은 규칙에 부합하는 어떠한 부적층판들도 존재하지 않는 특정 패널들을 나타낼 수 있고, 또는 실현 가능한 해들을 야기할 가능성이 있는 변경을 나타낼 수 있다.

이 문제를 더 예시하기 위해, 사용자가 각각의 패널에 대해 복합 설계 시스템(110)에 플라이 카운트들을 입력할 때, 모든 플라이 카운트들을 따르는 어떠한 실현 가능한 해들도 존재하지 않을 가능성이 여전히 남아 있다. 이 문제는, 해들이 제 1 세트의 적층 시퀀스 규칙들 하에서 생성된 부적층판들의 하나의 라이브러리에 대해서는 존재할 수 있지만, 제 2 세트의 부적층판의 적층 시퀀스 규칙들 하에서 생성된 부적층판들의 다른 라이브러리에 대해서는 존재하지 않을 수 있으므로, 부적층판들을 생성하는데 사용된 적층 시퀀스 규칙들에 따라 악화될 수 있다. 제어기(112)에 의해 수행된 실현 가능성 분석은 패널들에 대한 플라이 카운트들이 부적층판들에 대한 적층 시퀀스 규칙들과 충돌하지 않는 적어도 하나의 해가 존재함을 보장하는데 도움이 된다.

이 실시예에서는, 최적화에 관여하기 전에, 해가 발견될 수 있음을 보장하기 위해, 제어기(112)가 부적층판들에 대한 적층 시퀀스 규칙들과 결합하여 각각의 패널에 대한 플라이 카운트들을 검토한다. 따라서 몇 시간의 시간 및/또는 가치있는 소프트웨어 라이센스들을 이용할 수 있는 전체 최적화 프로세스에 기계적으로 관여하는 대신에, 제어기(112)는 실현 가능성 분석의 결과들에 따라 최적화를 수행할지 여부를 선택적으로 결정한다.

앞서 논의한 바와 같이, 라이브러리 내의 부적층판들은 적층 시퀀스 규칙들을 따르도록 선택될 수 있다. 적층 시퀀스 규칙들을 따르는 것으로 이미 알려진 부적층판들로부터만 플라이 형상들 및 적층 시퀀스들을 생성함으로써, 이러한 부적층판들로 구성된 해들은 불이행 가능성들을 줄이도록 의도된다. 적층 시퀀스 규칙들의 준수를 보장하기 위해 위에서 취해진 조치들과 상관없이, 부적층판들은 복합 부품의 패널들에 대한 플라이 카운트들과 항상 호환할 수 있는 것은 아닐 수 있다. 즉, 생성된 부적층판들은 패널들에 대해 원하는/미리 정해진 플라이 카운트들을 따르지 않을 수 있다. 예를 들어, 적층 시퀀스 규칙들은 전역적 레벨에서 허용 가능한 플라이 배향들의 결합들을 나타낼 수 있는 한편, 이러한 허용 가능한 결합들에 대한 배향별 플라이들의 수는 개개의 패널들에 대해 지정된 배향별 플라이들의 수와 일치하지 않을 수도 있다. 이는 적층 시퀀스 규칙들에 개별적으로 부합하는 부적층판들이, 패널마다 다를 수 있는 요구되는 플라이 카운트들에 따르는 적층판들로 항상 결합될 수는 없음을 의미한다. 이러한 문제들은 수동으로 로케이팅하기가 특히 어려울 수 있는데, 이러한 충돌들은 복합 부품 상의 단지 몇 개의 패널들에만 존재할 수 있기 때문이다. 패널들에 대한 플라이 카운트들을 고려하여 적층 시퀀스 규칙들이 실행 불가능하다면, 사용자는 허용된 블록들의 수(즉, 각각의 패널에 채우도록 허용된 부적층판들의 수)를 변경하거나, 적층 시퀀스 규칙들을 변경하거나 그리고/또는 부적층판들의 크기를 변경한 다음, 실현 가능성 검사를 다시 시도해야 한다.

실현 가능성 분석을 수행하는 동안 제어기(112)의 동작들에 대한 추가 논의는 도 16과 관련하여 제공된다. 이 실시예의 경우, 사용자가 한 세트의 적층 시퀀스 규칙들 및 플라이 카운트들을 제공했고, 제공된 규칙들에 기초하여 다중 패널 복합 부품에 대해 최적화가 수행되도록 요청했다고 가정한다. 예를 들어, 사용자는 사용자 인터페이스를 통해 실현 가능성 분석을 구체적으로 요청할 수 있거나, 최적화가 수행되도록 요청할 수 있는데, 이 경우 제어기(112)는 최적화를 방지할지 여부를 결정하기 위해 "비행 대비(preflight)" 실현 가능성 분석에 관여할 수 있다.

제어기(112)는 (예를 들면, 사용자에 의한 입력으로서) 부적층판들에 대한 적층 시퀀스 규칙들을 식별한다(단계(1602)). 부적층판들은 연속적으로 적층된 층들을 포함하며, 최적화 동안 이들이 함께 적층되어 패널을 채우도록 이용된다. 적층 시퀀스 규칙들은 부적층판들의 구성을 제한한다. 예를 들어, 적층 시퀀스 규칙들은 부적층판 내에서 허용 가능한 플라이 시퀀스들을 정의할 수 있고, 섬유 배향별로 부적층판에 대한 플라이들의 최소 개수 및 최대 개수를 정의할 수 있으며, 동일한 섬유 배향을 갖는 연속한 플라이들의 허용 가능한 수들을 정의할 수 있는 식이다.

실현 가능성 분석에 관여할 때, 제어기(112)는 복합 부품의 전체 복합 기하학적 구조(예를 들어, 각각의 패널)에 걸쳐 검색한다. 따라서 제어기(112)는 복합 부품의 모든 패널들이 준수성에 대해 검사된 것은 아님을 결정하고(단계(1604)), 실현 가능성 분석을 위해 복합 부품의 패널을 식별한다(단계(1606)). 제어기(112)는 패널에 대한 플라이 카운트들의 식별로 진행한다. 플라이 카운트들은 패널에서 플라이들의 수를 제한하고, 예를 들어 다양한 제약들의 값을 나타내는 단일 숫자들을 포함할 수 있다(단계(1608)).

제어기(112)는 추가로, 최적화 루틴에서 사용될 부적층판들의 허용된 수(N _S )를 선택한다(단계(1610)). 예를 들어, N _S = 2라면, 패널을 플라이들로 "채우기" 위해 각각의 패널에서 최대 2개의 개별 부적층판들이 사용될 수 있다. 다음에, 제어기(112)는 N _S 및 적층 시퀀스 규칙들에 기초하여 결과적인 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산한다(단계(1612)).

제어기(112)는 추가로, 패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정한다(단계(1614)). 이는 적층 시퀀스 규칙들 및/또는 복합 부품에 대해 해가 가정적으로 발견될 수 있는 N _S 의 값들을 결정하기 위해 수행될 수 있다. 이러한 분석은 최적화 동안 실현 불가능한 적층 시퀀스 규칙들 및 부적층판들의 수들이 고려되지 않게 하는데 도움이 된다.

모든 패널들이 아래의 모든 제약들이 충족되는 적어도 하나의 N _S ≤N _S ^opt 를 갖는 부적층판들의 수(N _S ^opt )가 결정될 수 있다면, 실현 능한 문제가 존재할 수 있다. 따라서 모든 각각의 패널(I)에 대해, 제어기(112)는 N _S 가 지정된 플라이 카운트들(N _ik )을 충족시킬 수 있는지 여부를 결정한다. 제어기(112)는 각각의 섬유 배향(k)에 대한 플라이 카운트들을 검사한다:

(13)

여기서 N _k ^min 및 N _k ^max 는 단일 부적층판에서 허용되는 배향(k)에 대한 플라이들의 최소 및 최대 개수이며, N _k ^s 는 전체 적층판에서 배향(k)을 갖는 (고정된) 표면 플라이들의 총 개수이다.

보다 정확한 결정을 위해, 상기 식은 내부 부적층판과 외부 부적층판을 구별하도록 만들어질 수 있다.

(14)

여기서 N _k ^min 과 N _k ^max 는 내부 및 외부 부적층판들에 대해 서로 다를 수 있다. N _{S_inner} 는 내부 부적층판들의 총 개수인 한편, N _{S_outer} 는 (각각의 절반이 다른 절반의 거울상이기 때문에) 외부 부적층판들의 수의 절반이다.

제어기(112)는 적층판에 대한 플라이들의 총 개수에 대한 범위가 해당 패널에 대한 총 플라이 카운트에 따름을 추가로 보장할 수 있으며:

(15)

여기서 N _t ^min 및 N _t ^max 는 배향과 관계없이 부적층판이 갖도록 허용되는 최소 및 최대 플라이들이다.

부적층판마다 배향별 플라이들의 최소 및 최대 개수는 다음을 기초로 할 수 있다: N _k ^min 은 사용자에 의해 직접 설정된 값 중 더 큰 값이고, 특정 섬유 배향에 대해 허용된 플라이들의 최대 개수 및 N _k ^max 는 사용자에 의해 직접 설정된 값 중 가장 작은 값이며, 그 수는 다음 식으로부터 야기된다:

(16)

더욱이, 부적층판별 플라이들의 최소 개수는 다음으로서 정의될 수 있고:

(17)

부적층판별 플라이들의 최대 총 개수는 아래 표시된 바와 같이, 플라이들의 최소 총 개수보다 더 많아야(또는 그와 같아야) 한다:

(18)

상기 계산들 및 공식들을 사용하여, 제어기(112)는 주어진 N_S, 적층 시퀀스 규칙들의 세트 및 플라이 카운트들에 대해 실행 불가능성이 존재하는지 여부를 결정할 수 있다. 따라서 제어기(112)는 적어도 하나의 해가 해공간 내에 존재함을 보장하기 위해 규칙들이 주어지면, 패널에 대한 플라이 카운트들이 충족될 가능성을 갖는지 여부를 자동으로 결정할 수 있고, 분석되는 패널에서 실행 불가능이 발생할지를 자동으로 식별할 수 있으며, 얼마나 많은 부적층판들이 요구될지를 자동으로 식별할 수 있다.

예로서, 부적층판마다 적어도 2개의 0° 플라이들을 필요로 하는 적층 시퀀스 규칙들에 따라, 5개의 부적층판들이 선택되었고, 패널이 단지 8개의 0° 플라이들만을 필요로 한다면, 5개의 부적층판들이 항상 적어도 10개의 0° 플라이들을 야기할 것이므로 해당 패널에 대해 어떠한 해도 존재하지 않을 것이다. 이러한 예에서는, 어떤 규칙들이 수정되어야 하는지를 식별하도록 적층판 배향, 문제가 발생한 패널, 및 위반 타입이 사용자에게 표시될 수 있다. 이 예에서, 적층 시퀀스 규칙들은 부적층판마다 단 하나의 0° 플라이만 요구하도록 수정될 수 있다. 제어기(112)는 부적층판들의 수들의 어떤 범위가 패널에 대해 지정된 플라이 카운트들에 부합할지를 결정하기 위해, 다수의 서로 다른 수들의 부적층판들의 각각을 검사하도록 추가로 진행할 수 있다(단계(1616)). 이것은 예를 들어, 패널에 대한 추가 플라이 카운트 범위들(서로 다른 수의 부적층판들에 대응하는 각각의 추가 플라이 카운트)을 계산하고, 그리고 패널에 대해 지정된 플라이 카운트들이 패널에 대한 추가 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정함으로써 수행될 수 있다.

원하는 모든 수들의 부적층판들이 준수에 대해 검사된 것이 아니라면, 제어기(112)는 단계(1610)로 돌아갈 수 있다. 그렇지 않으면, 제어기(112)는 단계(1604)로 진행하여, 복합 부품의 각각의 패널이 분석될 때까지 복합 부품의 다음 패널을 식별하여 준수성에 대해 검사할 수 있다.

추가 실시예들에서, 제어기(112)는 분석될 다음 패널이 이미 분석된 패널에 대해 지정된 플라이 카운트들과 동일한 지정된 플라이 카운트들을 가짐을 결정할 수 있다. 그러므로 기능적으로 동일한 패널이 준수성에 대해 이미 검사되었기 때문에, 제어기(112)는 단계(1610, 1612, 1614)를 보류할 수 있다. 내부 부적층판과 외부 부적층판이 구별되는 실시예에서, 단계들(1610-1616)은 내부 및 외부 블록들에 대해 서로 다른 N _S 값들이 사용될 수 있는 2개의 개별 루프들로서 수행될 수 있다. 예를 들어, 내부 블록들에 대한 N _S 는 4보다 작거나 같을 수 있는 한편, 외부 블록에 대한 N _S 는 임의의 적당히 높은 수일 수 있다.

도 17은 예시적인 실시예에서 복합 부품의 패널에 대한 플라이 카운트들과 적층판(1700)에 대한 플라이 카운트 범위들의 비교를 예시하는 표이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 패널에 대해 가능한 플라이 카운트 범위들(1710)은 부적층판들에 대한 적층 시퀀스 규칙들(1712) 외에도, 최적화 동안 사용될 그러한 부적층판들의 수인 N _S (이 경우, N _S = 3)에 기초하여 결정된다. 이용 가능한 플라이 카운트 범위들(1710)은 패널에 대해 지정된 플라이 카운트들("패널 플라이 카운트 req'mt")과 비교된다. 이용 가능한 플라이 카운트 범위들(1720)이 각각의 섬유 배향에 대해 지정된 원하는 플라이 카운트들을 포함하는 한, 패널에 대한 해가 이용 가능해야 한다. 이 경우, N _S 의 현재 값에 대해서는, +90°의 범위가 플라이 카운트를 포함하지 않기 때문에 어떠한 해도 발견될 수 없다. 이 결과("아니오")는 셀(1730)에 표시된다.

원하는 모든 패널들(예를 들면, 복합 부품에서의 모든 패널들)이 준수성에 대해 검사된 후에, 제어기(112)는 N _S 의 어떤 값들이 특정 패널들 및/또는 전체 복합 부품에 대해 호환 가능한지를 나타내는 보고서를 추가로 생성하고, 그 보고를 사용자에게 제시하도록 디스플레이(118)에 명령을 송신한다(단계(1618)). 보고는 복합 부품의 패널들에 대해 지정된 플라이 카운트들이 부적층판들에 의해 제공된 플라이 카운트 범위들에 부합하는지 여부를 나타낸다. 보고는 적층 시퀀스 규칙들 및/또는 플라이 카운트들이 실현 불가능한지(즉, 규칙들이 가능한 해를 갖지 않는 것으로 결정되는지) 여부를 나타낼 수 있다. 보고는 N _S 에 대한 수정이 규칙들을 실현 가능하게 할지 여부를 추가로 나타낼 수 있다. 더욱이, 실현 불가능성들이 발견된다면, 이러한 실현 불가능성들의 위치들(예를 들면, 규칙들이 준수될 수 없는 패널들)이 제공된다. 예를 들어, 이러한 세부 정보는 패널에서 어떤 특정 규칙들이 준수될 수 없는지를 나타낼 수 있다.

도 18은 사용자에게 검출된 준수 문제들을 나타내기 위해 디스플레이(118)를 통해 제시되는 보고(1800)를 예시한다. 이 경우, 보고(1800)는 불이행이 검출된 위치(패널 1), 불이행의 특성(90° 플라이 카운트 충돌) 및 불이행에 대한 잠재적 해(N _S 를 3에서 4로 변경)를 나타낸다. 추가 실시예에서, 보고는 N _S 의 어떤 값들이 패널들에 대해 지정된 플라이 카운트들에 완전히 부합하는 플라이 카운트 범위들을 갖는지를 나타낸다. 추가 실시예에서, 제어기(112)는 복합 부품의 적어도 하나의 패널에 대한 플라이 카운트 범위들이 해당 패널에 대해 지정된 플라이 카운트들을 따르지 않는다는 검출에 대한 응답으로 복합 부품의 최적화를 능동적으로 방지한다.

부적층판 집단 생성

앞서 설명한 다양한 최적화 기술들 및 시스템들은 부적층판 라이브러리들의 자동 생성에 관여하는 제어기(112)에 의해 더 향상될 수 있다. 이것은 적층 시퀀스 규칙들의 새로운 세트가 정의될 때마다, 그러한 적층 시퀀스 규칙들을 준수하는 부적층판들의 새로운 라이브러리가 최적화에서의 사용을 위해 신속하게 전개될 수 있음을 보장한다.

일 실시예에서, 제어기(112)는 지정된 크기까지 모든 가능한 규칙들에 부합하는 부적층판들을 자동으로 식별하고 생성한다. 이는 적층 시퀀스 규칙들의 세트에 대한 블록 크기가 변경되었는지 여부에 관계없이, 해당 규칙들의 세트에 대해 부적층판들의 완전한 라이브러리가 한 번 생성될 수 있게 한다. 따라서 새로운 준수 라이브러리가 수초 또는 수분 내에 제어기(112)에 의해 신속하게 생성될 수 있고, 그 다음에 이 라이브러리로부터의 부적층판들은 복합 부품을 최적화할 때 이용될 수 있다. 복합 부품들의 설계는 흔히 반복적인 프로세스이기 때문에, 부적층판들의 라이브러리를 규칙들의 새로운 세트들에 신속하게 적응시키는 능력이 매우 유용하며 상당한 시간을 절약할 수 있다. 더욱이, 아래에 설명되는 기술들을 통해 생성되는 라이브러리들은 서로 다른 세트들의 규칙들을 따르는 부적층판들의 다양한 특징들을 탐색하기 위해 서로 다른 설계자들에 의해 이용될 수 있다.

제어기(112)는 (예를 들면, 사용자로부터 또는 메모리(116)로부터) 적층 시퀀스 규칙들을 획득하고, 부적층판에서 이용할 플라이들/층들의 최대 개수를 결정한다. 적층 시퀀스 규칙들은 부적층판에 서로 다른 배향의 플라이들이 어떻게 적층되어야 하는지를 나타낸다. 적층 시퀀스 규칙들이 정성적인(qualitative) 실시예들에서, 제어기(112)는 정성적인 규칙들을 정량적인 규칙들로 변환하기 위해 이러한 적층 시퀀스 규칙들의 수학적 해석에 관여한다. 예를 들어, 제어기(112)는 플라이들의 "산재된 배향들"에 대한 정성적인 요건을 패널 내에서 어떠한 섬유 배향도 3회를 초과하여 반복되지 않는다는 요건으로 대체할 수 있다.

예시적인 정량적 규칙들은 하나 또는 그보다 많은 패널들에서 사용될 총 플라이들의 최소 개수를 나타내는 최소 총 플라이 제약, 패널에서 플라이 배향마다 사용될 플라이들의 최소 개수를 나타내는 최소 플라이 제약, 및 패널에서 플라이 배향마다 사용될 플라이들의 최대 개수를 나타내는 최대 플라이 제약을 포함할 수 있다. 이런 식으로, 적층 시퀀스 규칙들은 섬유 배향별로 부적층판에 대한 플라이 카운트들의 허용 가능한 범위들을 정의할 수 있다. 추가 정량적 규칙들은 패널에서 연속적으로 적층될 지정된 배향의 플라이들의 최소 개수를 나타내는 최소 연속 플라이 제약, 및 패널에서 연속적으로 적층될 지정된 배향의 플라이들의 최대 개수를 나타내는 최대 연속 플라이 제약을 포함한다. 따라서 적층 시퀀스 규칙들은 동일한 섬유 배향의 연속적인 플라이들의 허용 가능한 수들을 정의할 수 있다. 또 추가로 정량적인 규칙들은 패널의 특정 플라이가 지정된 배향을 가짐(또는 한 세트의 지정된 배향들 중 하나임)을 지정하는 활성 시퀀스 제약, 지정된 배향들의 플라이들이 부적층판들에 걸쳐 서로에 대해 항상 교대해야 하는 것을 요구하는 교대 세트 제약, 및 부적층판에 나타나는 것이 허용되지 않는 섬유 배향들의 연속적인 시퀀스들을 정의하는 허용되지 않는 순열을 포함한다. 이 규칙들, 그리고 다른 섹션들에서 논의되는 규칙들은 임의의 적절한 방식으로 결합 및 수정될 수 있다.

한 세트의 정량적 적층 시퀀스 규칙들이 결정되면, 제어기(112)는 2-단계 프로세스에 관여한다. 제 1 단계에서, 적층 시퀀스 규칙들 중 일부는 후보 부적층판들의 트리를 가지치기(prune) 하는데 사용된다. 가지치기 후에 트리의 각각의 부적층판은 잠재적으로 모든 적층 시퀀스 규칙들을 준수하지만 아직 그러한 모든 규칙들을 따르는 것이 보장되지는 않는다는 점에서 후보가 된다. 트리는 재귀를 통해 생성될 수 있으며, 이는 부합하지 않는 트리의 분기들이 초기 단계에서 가지치기 될 수 있기 때문에 완전한 부적층판 라이브러리를 생성하는 데 필요한 계산 시간을 크게 단축시킨다. 제 2 단계는 부적층판 후보 트리를 검토하고, 규칙들에 부합할 수 있는 가능한 각각의 분기를 검사한다. 규칙들의 전체 세트를 위반하는 임의의 후보 부적층판들도 또한 가지치기 된다. 따라서 결과적으로 가지치기 된 트리는 적층 시퀀스 규칙들을 따르는 부적층판들로만 구성되는 것이 보장된다.

생성 프로세스의 주요 목적은 모든 각각의 가능한 규칙 준수 부적층판을 최대 개수의 층들까지 생성하는 것이다. 예를 들어, 제어기(112)는 상기 표 2에서 설명된 규칙들의 세트를 따르는 모든 부적층판들의 라이브러리를 생성할 수 있다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이, 생성 프로세스는 규칙들의 새로운 세트들에 대한 부적층판들의 새로운 라이브러리들을 생성하기 위해 반복적으로 수행될 수 있다.

제어기(112)는 트리 생성에 관여하기 위해 하드웨어 프로세서에 의해 또는 독립적인 하드웨어로서 구현되는 다수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 도 19에 예시된 바와 같이, 이러한 컴포넌트들은 후보 부적층판들의 트리를 생성하는 부적층판 후보 트리 생성기(1902), 및 모든 적층 시퀀스 규칙들을 따르는 데 실패한 후보 부적층판들의 분기들을 가지치기하는 적합성 검사기(1910)를 포함할 수 있다. 부적층판 후보 트리 생성기(1902)는 시퀀스 배향 검사기(1904)를 이용하여 적층 시퀀스 규칙들의 준수에 대해 부적층판들을 검사할 수 있고, 분기 프루너(pruner)(1906)를 이용하여, 적층 시퀀스 규칙들을 따르지 않는 부적층판들을 제거할 수 있으며, 후보 분기화기(brancher)(1908)를 이용하여 이전 부적층판들로부터 새로운 부적층판들을 생성할 수 있다. 적합성 검사기(1910)는 전체 적합성 검사기(1912)를 이용하여 추가 규칙들의 준수에 대해 후보 부적층판들의 생성된 트리를 검사할 수 있다.

이 실시예의 경우, 사용자가 적층 시퀀스 규칙들을 수정했고, 새로운 적층 시퀀스 규칙들에 부합하는 부적층판들의 새로운 라이브러리를 생성하기를 원한다고 가정한다. 제어기(112)는 적층 시퀀스 규칙들에 대한 변화를 검출하고, 도 20 - 도 21에 예시된 바와 같이, 변화에 대한 응답으로 부적층판들의 새로운 라이브러리의 2-단계 생성을 시작한다.

단계 1은 제어기(112)가 트리를 통해 후보 부적층판들의 리스트를 생성하는 것을 포함한다. 트리를 이용하여 부적층판들을 검증하는 것은 부적층판들의 부합하지 않는 분기들이 가능한 한 빨리 가지치기 되는 것을 보장하며, 이는 라이브러리를 생성할 때 전체 처리 시간을 단축한다. 단계 1은 제어기(112)가 섬유 배향들의 고유 시퀀스를 갖는 연속적으로 적층된 층들/플라이들을 각각 포함하는 "루트" 부적층판들을 생성하는 것을 포함한다(단계(2002)). 이러한 루트 부적층판들은 예를 들어, 선택된 최소 개수의 층들로 생성될 수 있다. 루트 부적층판들은 더 큰 부적층판들이 생성되는 기본 부적층판들이다. 제어기(112)는 부적층판들의 층에 걸쳐 섬유 배향들이 시퀀싱되는 방식을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들의 준수에 대해, 새로 생성된 부적층판들을 검사한다(단계(2004)). 예를 들어, 이것은 섬유 배향별로 새로운 부적층판들 상에 부과된 최소, 최대 및/또는 연속 플라이 카운트 제한들의 준수를 검사하는 것, 스택의 "최상부"에 적용된 활성 시퀀싱 제약들을 검사하는 것, 섬유 배향들의 허용되지 않는 시퀀스들에 대해 검사하는 것, 그리고/또는 교대할 것으로 예상되는 섬유 배향들의 불일치들에 대해 검사하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, +45° 및 -45° 섬유 배향들이 부적층판에 걸쳐 서로 페어링되거나 교대할 것으로 예상된다면, 제어기(112)는 +45° 및 -45° 섬유 배향들을 갖는 층들의 수를 카운트할 수 있다. +45° 층들의 수가 -45° 층들의 수보다 1개 이상으로 더 많거나 더 적다면, 부적층판이 이러한 페어링 규칙들에 부합하지 않으며 그러므로 폐기될 수 있다.

제어기(112)는 적층 시퀀스 규칙들에 따르지 않는 새로 생성된 부적층판들의 제거(2006)로 진행하고, 최대 부적층판 크기(즉, 층들의 최대 개수)에 도달했는지 여부를 확인하도록 검사한다(단계(2008)). 최대 크기에 아직 도달하지 않았다면, 제어기(112)는 가장 최근에 생성된 부적층판들을 이전(old) 부적층판들로서 플래그할 수 있다. 이러한 이전 부적층판들은 추가 층을 각각 포함하는 새로운 부적층판들의 생성에 사용될 것이다(단계(2010)). 이전 부적층판들에 층을 추가하여 섬유 배향들의 고유 시퀀스를 갖는 새로운 부적층판을 생성함으로써, 이전 부적층판들에 기초하여 새로운 부적층판들이 생성된다.

구체적으로, 생성 프로세스는 제거되지 않은 이전 부적층판을 선택하는 단계(단계(2012)), 및 이전 부적층판에 추가될 층에 대한 고유 섬유 배향을 선택하는 단계(단계(2014))를 포함한다. 제어기(112)는 다음에, 이전 부적층판에 섬유 배향을 갖는 층을 부가함으로써 새로운 부적층판을 생성한다(단계(2016)). 이전 부적층판으로부터 새로운 부적층판들을 생성하기 위해 이용 가능한 모든 섬유 배향들(예를 들어, 0°, +45°, -45°, 90°)이 사용되지 않았다면(단계(2018)), 단계(2012)에서 다른 섬유 배향이 선택되고 이전 부적층판으로부터 다른 새로운 부적층판이 생성된다.

일 실시예에서, 새로운 층에 대한 섬유 배향들을 선택할 때, 시퀀스 배향 검사기(1904)는 새로운 층에 대한 각각의 잠재적인 섬유 배향을 검토하고, 새로운 층에 대해 허용된 섬유 배향들의 리스트를 구성한다. 허용된 배향들이 알려지면, 후보 분기화기(1908)는 부적층판 후보 트리의 모든 잎들을 가로지르고, 허용된 배향들의 각각의 각도를 새로운 분기로서 추가한다. 각각의 분기가 생성되었다면, 분기 프루너(1906)가 적층 시퀀스 규칙들의 위반들에 대해 새로운 분기들 모두를 검사한다. 규칙 위반으로 인해 거부된 것으로 확인된 임의의 분기가 가지치기 되며, 이에 따라 그 경로를 따라 어떠한 추가 분기들도 생성되지 않을 것이다.

대안으로, 이용 가능한 모든 섬유 배향들이 선택된 이전 부적층판에 대한 새로운 부적층판들을 생성하는데 사용되었다면, 제어기(112)는 (예를 들어, 이전 개수의 층들을 갖는) 나머지 모든 이전 부적층판들이 새로운 부적층판들을 생성하는데 사용되었는지 여부를 확인하도록 검사한다(단계(2020)). 더 이전 부적층판들이 남아 있다면, 제어기(112)는 단계(2012)에서 다른 이전 부적층판을 선택하고, 추가의 새로운 부적층판들의 생성으로 진행한다. 대안으로, 모든 이전 부적층판들이 새로운 부적층판들을 생성하는데 사용되었다면, 처리는 단계(2004)로 돌아간다. 이런 식으로, 제어기(112)는 최대 개수의 층들에 도달하게 될 때까지 새로운 부적층판들의 검사, 제거 및 생성을 되풀이하여 반복한다.

앞서 설명한 바와 같이, 새로운 층이 부적층판 라이브러리에 추가될 때마다 반복하여, 프로세스가 되풀이하여 수행될 수 있다. 그러므로 프로세스는 X개의 층들(예를 들면, 3개의 층들)을 갖는 부적층판들로 시작된 다음, X + 1개의 층들을 갖는 적층판들로 진행하는 식일 수 있다. 이런 식으로, 최대 크기를 갖는 부적층판들이 생성되어 적층 시퀀스 규칙들의 준수에 대해 검사될 때까지 프로세스가 계속된다. 일 실시예에서, 제어기는 정수 트리를 횡단함으로써 재귀적으로 검사, 제거 및 생성을 반복하며, 여기서 각각의 부적층판은 정수 트리의 노드를 포함하고, 각각의 부적층판으로부터의 다수의 분기들은 다수의 이용 가능한 섬유 배향들에 대응한다. 이용 가능한 섬유 배향들의 수와 타입은 다를 수 있다.

트리가 최대 크기까지 부적층판들로 채워지고 가지치기 된 후에, 트리에 남은 모든 부적층판들이 잠재적으로 규칙들에 완벽하게 부합한다는 점에서 이들은 후보 부적층판들로 고려된다. 그러나 일부 규칙들은 부적층판이 완전히 완료될 때까지 분석을 받게 되지 못할 수 있다. 예를 들어, 부적층판의 스택의 최상부 대신에 스택의 최하부로부터 고려되는 활성 시퀀싱 규칙들은 방법(2000) 동안 고려되지 않는데, 이는 이러한 제약들이 실행 가능한 부적층판들이 생성될 수 있는 분기들을 가지치기할 수 있기 때문이다. 부적층판의 마지막 각도가 0°가 되어야 한다고 지정한 활성 시퀀싱 규칙들이 트리 생성 중에 적용되었다면, 분기 프루너(1906)는 0° 플라이에서 끝나지 않은 부적층판들을 제거할 것이다. 그러나 이러한 제거된 부적층판들을 포함하고 여전히 0°로 끝난 더 큰 부적층판들이 또한 이 프로세스에 의해 제거될 것이므로, 초기의 가지치기는 준수하는 부적층판들의 누락을 야기할 것이다. 따라서 적합성 검사기는 트리가 완성되어 후보들로 채워질 때까지 이러한 규칙들의 준수에 대한 부적층판들의 검토를 보류한다.

모든 규칙들의 준수에 대한 검사는 트리의 생성 동안 바람직하지 않기 때문에, 방법(2000)에 의해 트리가 생성된 이후에 제 2 단계에서 추가적인 적층 시퀀스 규칙들의 준수가 검사될 수 있다. 제 2 단계에서, 적합성 검사기(1910)가 분기 프루너(1906)에 의해 검사되지 않은 모든 규칙들을 검사한다. 따라서 제 1 단계의 완료 후에 트리에 존재하는 각각의 후보 부적층판이 적합성 검사기(1910)로 전달되며, 이는 추가 적층 시퀀스 규칙들에 기초하여 부적층판을 수락 또는 거부한다. 임의의 규칙이 위반된다면, 후보 부적층판이 거부된다. 이 프로세스의 종료시, 모든 적층 시퀀스 규칙들을 성공적으로 충족하는 그러한 후보 부적층판들만 남는다. 이러한 부적층판들은 출력으로서 리턴되고, 위에서 논의된 최적화 프로세스들에서의 사용을 위한 부적층판 라이브러리로서 메모리(116)에 저장될 수 있다.

도 21은 제 2 분석 단계에서 추가 적층 시퀀스 규칙들에 대한 후보 부적층판들의 준수를 검사하기 위한 방법(2100)을 제공한다. 방법(2100)은 트리가 생성된 후에, 제어기(112)가 추가 적층 시퀀스 규칙들의 준수를 위해 아직 제거되지 않은 모든 부적층판들을 검사하고 추가 적층 시퀀스 규칙들을 따르지 않는 부적층판들을 제거할 수 있게 한다. 방법(2100)에 따르면, 제어기(112)는 (예를 들면, 부적층판의 최하부 X개의 층들에서 섬유 배향들의 특정 순서의 세트를 필요로 하는) "상향식(bottom up)" 시퀀싱 요건들, 또는 페어링된 섬유 배향들 간의 편차들을 허용하지 않는 요건들과 같은 추가 적층 시퀀스 규칙들을 식별한다. 예를 들어, 추가 적층 시퀀스 규칙은 제 1 섬유 배향(예를 들어, +45°)의 플라이들이 제 2 섬유 배향(예를 들어, -45°)의 플라이들과 페어링되어야 함을 나타낼 수 있다. 편차들에 대한 검사는 페어링되어야 하는 섬유 배향을 갖는 하나의 층을 접하게 될 때마다 반복하기 전에 그 쌍에서 다른 섬유 배향이 뒤따른다는 것을 확인하면서, 위에서 아래로의 부적층판의 층들을 능동적으로 검토할 수 있다. 예를 들어, 검사는 +45° 층 또는 -45° 층을 접하게 될 때마다 그것이 반복되기 전에 다른 페어링된 섬유 배향(예를 들면, 각각 -45° 및 +45°)의 층이 뒤따른다는 것을 확인할 수 있다.

제어기(112)는 추가로, 후보 부적층판을 선택하고(단계(2104)), 선택된 후보 부적층판을 추가 적층 시퀀스 규칙들의 준수에 대해 검사한다(단계(2106)). 부적층판이 부합하지 않는다면(단계(2108)), 이는 제거된다(단계(2110)). 대안으로, 부적층판이 부합한다면, 처리는 부적층판을 제거하지 않고 계속 진행한다. 제어기(112)는 모든 후보 부적층판들이 추가 적층 시퀀스 규칙들의 준수에 대해 검사되었는지 여부를 결정한다(단계(2114)). 모든 후보 부적층판들이 검사되지 않았다면, 처리는 단계(2014)로 돌아가고 새로운 후보 부적층판이 선택된다. 모든 후보 부적층판들이 검사되었다면, 제어기(2116)는 복합 부품을 설계하기 위해 이용 가능한 부적층판들의 라이브러리로서 부적층판들을 메모리(116)에 저장한다(단계(2116)).

도 22는 [0°/45°/0°/0°]로 배향된 4개의 플라이들(2212, 2214, 2216, 2218)을 갖는 단일의 이전 부적층판(2210)을 포함하는 트리(2200)에 대한 분기 생성 프로세스의 일례를 보여준다. 이 예에서는, 임의의 주어진 플라이에 대해 0°, 45°, -45° 및 90°의 4개의 섬유 배향들이 허용된다. 시퀀스 배향 검사기(1904)는 이 시퀀스에 어떠한 활성 시퀀스 제약들도 없기 때문에 4개의 모든 새로운 배향들이 후보들로서 고려되게 한다. 그 후, 후보 분기화기(1908)가 현재의 부적층판 후보 노드에 이러한 4개의 배향들을 부가함으로써 생성될 수 있는 다양한 새로운 부적층판들에 대응하는, 부적층판(2210)으로부터 분기하는 4개의 새로운 부적층판들을 생성한다. 분기 프루너(1906)는 다음에, 이러한 4개의 새로운 부적층판들 중 3개가 서로 다른 적층 시퀀스 규칙들을 위반함을 확인한다. 제 1 새로운 부적층판(2220)은 최대 2개의 0° 플라이들의 최대 연속 플라이 제약을 함께 위반하는 층(2222)을 포함한다. 제 1 새로운 부적층판(2220)은 3개의 연속한 0° 플라이들을 산출할 것이며, 이에 따라 제거된다. 2개의 45° 배향들이 중간 -45° 없이 나타나기 때문에, 제 2 새로운 부적층판(2230)은 제공된 페어링된 플라이 규칙(예를 들면, 교대 세트 제약)을 위반하는 층(2232)을 포함한다. 새로운 층(2242)이 적층 시퀀스 규칙들의 위반을 야기하지 않을 때 제 3 새로운 부적층판(2240)이 허용 가능하다. 그러나 제 4 새로운 부적층판(2250)은 시퀀스 [0°/0°/0°/90°]가 임의의 부적층판에 나타나도록 허용되지 않음을 나타내는 허용되지 않는 시퀀스 제약을 위반하는 층(2252)을 포함한다. 따라서 분기 프루너(1906)는 규칙들을 따르지 않는 3개의 새로운 부적층판들을 제거한다. 단 하나의 분기만이 허용 가능한 새로운 부적층판으로 남아 있다.

항공기 제조에 대한 애플리케이션

보다 상세하게 도면을 참조하면, 본 개시의 실시예들은 도 23에 도시된 것과 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(2300) 그리고 도 24에 도시된 것과 같은 항공기(2302)와 관련하여 설명될 수 있다. 예비 생산 동안, 예시적인 방법(2300)은 항공기(2302)의 규격 및 설계(2304) 그리고 자재 조달(2306)을 포함할 수 있다. 생산 동안에는, 항공기(2302)의 컴포넌트 및 하위 부품 제조(2308) 그리고 시스템 통합(2310)이 이루어진다. 이후, 항공기(2302)는 운항(2314)되기 위해 인증 및 납품(2312)을 거칠 수 있다. 고객에 의한 운항 동안, 항공기(2302)는 (수정, 재구성, 개조 등을 또한 포함할 수 있는) 정기 유지보수 및 서비스(2316)를 위해 스케줄링된다.

방법(2300)의 프로세스들 각각은 시스템 통합자, 제3자 및/또는 오퍼레이터(예를 들면, 소비자)에 의해 수행 또는 실행될 수도 있다. 이러한 설명을 목적으로, 시스템 통합자는 임의의 수의 항공기 제작사들 및 메이저 시스템 하도급 업체들을 제한 없이 포함할 수도 있고; 제3자는 임의의 수의 판매사들, 하도급 업체들 및 공급사들을 제한 없이 포함할 수도 있으며; 오퍼레이터는 항공사, 리스(leasing) 회사, 군수업체, 서비스 기관 등일 수도 있다.

도 24에 도시된 바와 같이, 예시적인 방법(2300)에 의해 생산된 항공기(2302)는 복수의 시스템들(2320) 및 내부(2322)와 함께 기체(2318)를 포함할 수 있다. 고레벨 시스템들(2320)의 예들은 추진 시스템(2324), 전기 시스템(2326), 유압 시스템(2328) 및 환경 시스템(2330) 중 하나 이상을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수도 있다. 항공 우주 산업의 예가 도시되지만, 본 발명의 원리들은 자동차 산업과 같은 다른 산업들에 적용될 수도 있다.

본 명세서에서 구현된 장치 및 방법들은 생산 및 서비스 방법(2300)의 단계들 중 임의의 하나 또는 그보다 많은 단계 동안 이용될 수도 있다. 예를 들어, 생산 단계(2308)에 대응하는 컴포넌트들 또는 하위 부품들은 항공기(2302)가 운항 중인 동안 생산된 컴포넌트들 또는 하위 부품들과 비슷한 방식으로 제작 또는 제조될 수도 있다. 또한, 예를 들어, 생산 단계들(2308, 2310) 동안 항공기(2302)의 조립을 실질적으로 신속히 처리하거나 항공기(2302)의 원가를 절감함으로써 하나 또는 그보다 많은 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들의 결합이 이용될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 그리고 제한 없이, 항공기(2302)가 운항중인 동안, 유지보수 및 서비스(2316)에 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들의 결합 중 하나 이상이 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 복합 설계 시스템(110)은 기체(118)의 일부에 대한 복합 부품들의 규격 및 설계 동안 이용된다. 이는 복합 부품(150)이 컴포넌트 및 하위 부품 제조(2308)에서 제조되고, 그 다음 시스템 통합(2310)에서 항공기로 조립되게 한다. 부품(150)은 그 다음, 마모가 부품(150)을 사용 불가능하게 할 때까지 운항(2314)에 이용될 수 있다. 그 다음, 유지보수 및 서비스(2316)에서, 복합 설계 시스템(110)에 의해 생성된 설계를 기초로 부품(150)이 폐기되고 새로 제조된 부품(150)으로 대체될 수 있다.

도면들에 도시되거나 본 명세서에서 설명된 다양한 엘리먼트들 중 임의의 엘리먼트는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 어떤 결합으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 엘리먼트는 전용 하드웨어로서 구현될 수 있다. 전용 하드웨어 엘리먼트들은 "프로세서들," "제어기들" 또는 다른 어떤 유사한 용어로 지칭될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능들은 단일 전용 프로세서에 의해, 단일 공유 프로세서에 의해, 또는 복수의 개별 프로세서들에 의해 제공될 수 있으며, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 더욱이, "프로세서" 또는 "제어기"라는 용어의 명백한 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 독점적으로 지칭하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC: application specific integrated circuit) 또는 다른 회로, 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM: read only memory), 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory), 비휘발성 저장소, 로직, 또는 다른 어떤 물리적 하드웨어 컴포넌트 또는 모듈을 암시적으로 제한 없이 포함할 수 있다.

또한, 엘리먼트는 그 엘리먼트의 기능들을 수행하도록 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령들로서 구현될 수 있다. 명령들의 일부 예들은 소프트웨어, 프로그램 코드 및 펌웨어이다. 명령들은 프로세서에 의해 실행될 때 엘리먼트의 기능들을 수행하도록 프로세서에 지시하도록 동작한다. 명령들은 프로세서에 의해 판독 가능한 저장 디바이스들에 저장될 수 있다. 저장 디바이스들의 일부 예들은 디지털 또는 솔리드 스테이트 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 저장 매체들, 하드 드라이브들, 또는 광학적으로 판독 가능한 디지털 데이터 저장 매체들이다.

따라서 요약하면, 본 발명의 제 1 양상에 따라 다음이 제공되는데:

A1. 방법은,

다층 복합 부품 내의 층들의 연속한 스택을 각각 포함하는 블록들로 그 부품의 깊이를 따라 부품을 세분화하고(502);

서로 다른 섬유 배향들을 갖는 층들이 부품 내에서 적층되는 방식을 제한하는 규칙들을 식별하고(504);

블록의 각각의 층에 대한 섬유 배향을 규정하며 규칙들을 따르는, 블록에 대한 가이드를 생성하고(506);

블록에 대한 가이드와 호환 가능하고 규칙들을 따르는, 블록에 대한 연속적인 플라이 시퀀스들을 포함하는 부적층판들을 식별하고(508);

복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 부품을 세분화하고(510); 그리고

이웃하는 패널들에 대한 호환 가능한 부적층판들에 기초하여, 블록의 패널들 중 하나에 대한, 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택함(512)으로써

다층 복합 부품을 설계하는 단계를 포함한다.

A2. 단락 A1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

복합 부품의 층 내에서 플라이 형상들의 총 경계 길이를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함한다.

A3. 단락 A1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

복합 부품 내에서 플라이 형상들을 생성하도록 수행되는 절단들의 총 횟수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함한다.

A4. 단락 A1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 평균 코스 길이를 증가시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함한다.

A5. 단락 A1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 내부 코너들의 총 개수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함한다.

A6. 단락 A1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

부적층판들은 패널에 섬유가 가해지지 않은 비어 있는 층들을 포함한다.

A7. 단락 A1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

부적층판들은 규칙들을 위반하지 않고 복합 부품 내에서 서로의 상부에 적층되도록 구성된다.

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

B1. 장치는,

다층 복합 부품(150)의 기하학적 구조를 나타내는 입력을 수신하도록 구성된 인터페이스(114);

부품 내의 층들의 연속한 스택(410)을 각각 포함하는 블록들(B1, B2)로 그 부품의 깊이를 따라 부품을 세분화하고, 서로 다른 섬유 배향들을 갖는 층들이 부품 내에서 적층되는 방식을 제한하는 규칙들을 식별하고, 블록의 각각의 층에 대한 섬유 배향을 규정하며 규칙들을 따르는, 블록에 대한 가이드를 생성하고, 블록에 대한 가이드와 호환 가능하고 규칙들을 따르는, 블록에 대한 연속적인 플라이 시퀀스들을 포함하는 부적층판들을 식별하고, 그리고 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들(310)로 부품을 세분화하고, 그리고 이웃하는 패널들에 대한 호환 가능한 부적층판들에 기초하여, 블록의 패널들 중 하나에 대한, 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택함으로써 부품에 대한 설계를 생성하도록 구성된 제어기(112); 및

부품을 구성하는 자동 섬유 배치(AFP: Automated Fiber Placement) 기계에 의해 사용할 선택된 부적층판들의 결합으로서 설계를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다.

B2. 단락 B1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

제어기는 복합 부품의 층 내에서 플라이 형상들의 총 경계 길이를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성된다.

B3. 단락 B1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

제어기는 복합 부품 내에서 플라이 형상들을 생성하도록 수행되는 절단들의 총 횟수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성된다.

B4. 단락 B1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

제어기는 복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 평균 코스 길이를 증가시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성된다.

B5. 단락 B1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

제어기는 복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 내부 코너들의 총 개수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성된다.

B6. 단락 B1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들은 패널에 섬유가 가해지지 않은 비어 있는 층들을 포함한다.

B7. 단락 B1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판은 규칙들을 위반하지 않고 복합 부품 내에서 서로 함께 적층될 수 있다.

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

C1. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로세서에 의해 실행될 때 방법을 수행하도록 동작 가능한 프로그래밍된 명령들을 포함하는데, 이 방법은,

다중 복합 부품 내의 층들의 연속한 스택을 각각 포함하는 블록들로 그 부품의 깊이를 따라 부품을 세분화하고(502);

복합 부품 영역의 일부를 각각 점유하는 패널들로 부품을 세분화하고(510); 그리고

다층 복합 부품을 설계하는 단계를 포함한다.

C2. 단락 C1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

C3. 단락 C1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

C4. 단락 C1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

C5. 단락 C1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,

C6. 단락 C1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

D1. 방법은,

다층 복합 부품의 기하학적 구조를 나타내는 입력을 수신하는 단계;

부품에 대한 플라이 시퀀스들의 배열을 나타내는 설계를 생성하는 단계;

부품 내의 층들의 연속한 스택을 각각 포함하는 블록들로 그 부품의 깊이를 따라 부품을 세분화하는 단계(502);

서로 다른 섬유 배향들을 갖는 층들이 부품 내에서 적층되는 방식을 제한하는 규칙들을 식별하는 단계(504);

규칙들을 따르는, 블록에 대한 섬유 배향들의 세트들을 식별하는 단계;

복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 블록을 세분화하는 단계(510);

이웃하는 패널들에 대한 섬유 배향들의 세트들에 기초하여, 패널들 중 하나에 대한 섬유 배향들의 세트들 중 하나를 선택하는 단계(512); 및

부품을 구성하는 자동 섬유 배치(AFP) 기계에 의해 사용할 설계를 저장하도록 메모리를 구성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

E1. 다층 복합 부품(250)의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들(310)로 세분화된 다층 복합 부품(250)의 층들에 대한 섬유 배향들을 최적화할 실현 가능성을 선택적으로 분석하기 위한 방법(1600)은,

최적화 동안 이용되는 연속적으로 적층된 층들을 포함하는 부적층판들의 구성을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들을 식별하는 단계(1602); 및

복합 부품의 각각의 패널에 대해(1604, 1606),

패널에서 플라이들의 수를 제한하는 플라이 카운트들을 식별하고(1608);

패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하고(1610);

부적층판들의 수 및 적층 시퀀스 규칙들을 기초로 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하고(1612); 그리고

적층판에 대한 플라이 카운트 범위들이 패널에 대한 플라이 카운트들을 따르는지 여부를 결정함(1614)으로써

패널을 분석하는 단계; 및

패널들에 대한 플라이 카운트들이 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들에 부합하는지 여부를 나타내는 보고를 제시하기 위한 명령을 송신하는 단계(1618)를 포함한다.

E2. 단락 E1의 방법이 또한 제공되는데, 이 방법은,

다수 개수들의 부적층판들 각각에 대해(1616, 1610):

적층판에 대한 추가 플라이 카운트 범위들을 계산하고 패널에 대한 플라이 카운트들이 해당 적층판에 대한 추가 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정하는 단계(1612)를 더 포함한다.

E3. 단락 E2의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

보고는 패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르는 부적층판들의 수들을 나타낸다(1800).

E4. 단락 E1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

다수의 허용된 개수들의 부적층판들이 존재하고;

방법이 또한 제공되는데, 이 방법은,

패널에 대한 플라이 카운트들이 허용된 개수들의 부적층판들 중 임의의 부적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르지 않는다는 결정에 대한 응답으로 복합 부품의 최적화를 막는 단계를 더 포함한다.

E5. 단락 E1의 방법이 또한 제공되는데, 이 방법은,

다음 패널이 이미 분석된 패널에 대한 플라이 카운트들과 동일한 플라이 카운트들을 가짐을 검출하는 단계, 및 검출에 대한 응답으로,

다음 패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하는 것을 보류하는 단계; 및

다음 패널에 대응하는 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하는 것을 보류하는 단계를 더 포함한다.

E6. 단락 E1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

플라이 카운트들은 섬유 배향별로 플라이들의 수들을 나타낸다.

E7. 단락 E1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

적층 시퀀스 규칙들은 섬유 배향별로 부적층판에 대한 플라이들의 최소 개수 및 최대 개수를 정의한다(1712).

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

F1. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로세서에 의해 실행될 때, 다층 복합 부품(150)의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들(310)로 세분화된 다층 복합 부품(150)의 층들에 대한 섬유 배향들을 최적화할 실현 가능성을 선택적으로 분석하기 위한 방법(1600)을 수행하도록 동작 가능한 프로그래밍된 명령들을 포함하며, 이 방법은,

복합 부품의 각각의 패널에 대해(1604, 1606),

패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정함(1614)으로써

패널을 분석하는 단계; 및

F2. 단락 F1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서 이 방법은,

다수 개수들의 부적층판들 각각에 대해(1616, 1610):

F3. 단락 F2의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

F4. 단락 F1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

다수의 허용된 개수들의 부적층판들이 존재하고;

이 방법은,

F5. 단락 F1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서 이 방법은,

F6. 단락 F1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

플라이 카운트들은 섬유 배향별로 패널에 대한 플라이들의 수들을 정의한다.

F7. 단락 F1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

G1. 장치는,

다층 복합 부품(150)의 기하학적 구조를 나타내는 입력을 수신하는 인터페이스(114); 및

복합 부품을, 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들(310)로 세분화하고, 그러한 패널들의 층들(410)에 대한 섬유 배향들을 선택하기 위한 최적화에 관여함으로써 부품에 대한 설계를 생성하는 제어기(112)를 포함하며,

제어기는 최적화 동안 이용되는 연속적으로 적층된 층들을 포함하는 부적층판들(2210)의 구성을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들(1712)을 식별하고, 그리고 복합 부품의 각각의 패널에 대해, 패널에서 플라이들의 수를 제한하는 플라이 카운트들을 식별하고, 패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하고, 부적층판들의 수와 적층 시퀀스 규칙들을 기초로 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하고, 그리고 패널에 대한 플라이 카운트들이 적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정함으로써 패널을 분석하고,

제어기는 패널들에 대한 카운트들이 적층판들에 대한 플라이 카운트 범위들에 부합하는지 여부를 나타내는 보고를 제시하기 위한 명령을 송신한다.

G2. 단락 G1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

다수 개수들의 부적층판들 각각에 대해, 제어기는 적층판에 대한 추가 플라이 카운트 범위들을 계산하고, 그리고 패널에 대한 플라이 카운트들이 해당 적층판에 대한 추가 플라이 카운트 범위들을 따르는지 여부를 결정한다.

G3. 단락 G2의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

G4. 단락 G1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

다수의 허용된 개수들의 부적층판들이 존재하고;

제어기는 패널에 대한 플라이 카운트들이 허용된 개수들의 부적층판들 중 임의의 부적층판에 대한 플라이 카운트 범위들을 따르지 않는다는 결정에 대한 응답으로 복합 부품의 최적화를 막는다.

G5. 단락 G1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

제어기는 다음 패널이 이미 분석된 패널에 대한 플라이 카운트들과 동일한 플라이 카운트들을 가짐을 결정하고, 다음 패널의 최적화 동안 이용할 부적층판들의 수를 선택하는 것을 보류하며, 다음 패널에 대한 플라이 카운트 범위들을 계산하는 것을 보류한다.

G6. 단락 G1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

H1. 다층 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 세분화된 다층 복합 부품의 섬유 배향들을 최적화하는데 사용되는 부적층판들의 라이브러리를 생성하는 방법(2000)은,

섬유 배향들의 고유 시퀀스를 갖는 연속적으로 적층된 층들을 각각 포함하는 부적층판들을 생성하는 단계(2002);

섬유 배향들이 시퀀싱되는 방식을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들의 준수에 대해 부적층판들을 검사하는 단계(2004);

적층 시퀀스 규칙들을 따르지 않는 부적층판들을 제거하는 단계(2006);

다수의 섬유 배향들 각각에 대해,

제거되지 않은 부적층판을 선택하고(2012); 그리고

선택된 부적층판에 섬유 배향을 갖는 층을 부가하여 새로운 부적층판을 생성(2016)함으로써

추가 층을 각각 포함하는 새로운 부적층판들을 생성하는 단계(2010);

최대 개수의 층들에 도달하게 될 때까지 검사하는 단계, 제거하는 단계 및 생성하는 단계를 반복하는 단계(2008); 및

복합 부품을 설계하기 위해 이용 가능한 부적층판들의 라이브러리로서 부적층판들을 메모리에 저장하는 단계(2116)를 포함한다.

H2. 단락 H1의 방법이 또한 제공되는데, 이 방법은,

최대 개수의 층들에 도달하게 된 후, 추가 적층 시퀀스 규칙들의 준수를 위해 아직 제거되지 않은 모든 부적층판들을 검사하는 단계(2106, 2108); 및

추가 적층 시퀀스 규칙들을 따르지 않는 부적층판들을 제거하는 단계(2110)를 더 포함한다.

H3. 단락 H2의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

추가 적층 시퀀스 규칙들은 제 1 섬유 배향의 플라이들이 제 2 섬유 배향의 플라이들과 페어링되어야 함을 나타낸다.

H4. 단락 H1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

검사하는 단계, 제거하는 단계 및 생성하는 단계를 반복하는 단계는 정수 트리를 횡단함으로써 재귀적으로 수행되며, 여기서 각각의 부적층판은 정수 트리의 노드를 포함하고, 각각의 부적층판으로부터의 다수의 분기들은 다수의 섬유 배향들에 대응한다.

H5. 단락 H1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

적층 시퀀스 규칙들은 섬유 배향별로 부적층판에 대한 플라이 카운트들의 허용 가능한 범위들을 정의한다(1712).

H6. 단락 H1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

적층 시퀀스 규칙들은 동일한 섬유 배향의 연속적인 플라이들의 허용 가능한 수들을 정의한다(1712).

H7. 단락 H1의 방법이 또한 제공되는데, 여기서,

적층 시퀀스 규칙들은 허용되지 않는 섬유 배향들의 연속적인 시퀀스들을 정의한다(1712).

H8. 단락 H1의 방법이 또한 제공되는데, 이 방법은,

적층 시퀀스 규칙들에 대한 변경을 검출하는 단계; 및

변경의 검출에 대한 응답으로 부적층판들의 새로운 라이브러리를 생성하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

J1. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로세서에 의해 실행될 때, 다층 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 세분화된 다층 복합 부품의 섬유 배향들을 최적화하는데 사용되는 부적층판들의 라이브러리를 생성하는 방법(2000)을 수행하도록 동작 가능한 프로그래밍된 명령들을 포함하며, 이 방법은,

다수의 섬유 배향들 각각에 대해,

제거되지 않은 부적층판을 선택하고(2012);

선택된 부적층판에 섬유 배향을 갖는 층을 부가하여 새로운 부적층판을 생성함(2016)으로써

J2. 단락 J1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서 이 방법은,

J3. 단락 J2의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

J4. 단락 J1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

J5. 단락 J1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

J6. 단락 J1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

J7. 단락 J1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서,

J8. 단락 J1의 매체가 또한 제공되는데, 여기서 이 방법은,

적층 시퀀스 규칙들에 대한 변경을 검출하는 단계; 및

본 발명의 추가 양상에 따라 다음이 제공되는데:

K1. 장치는,

섬유 배향들이 시퀀싱되는 방식을 제한하는 적층 시퀀스 규칙들(1712)을 저장하는 메모리(116); 및

섬유 배향들의 고유 시퀀스를 갖는 연속적으로 적층된 층들을 각각 포함하는 부적층판들(2210)을 생성하고, 적층 시퀀스 규칙들의 준수에 대해 부적층판들을 검사하며; 그리고 적층 시퀀스 규칙들을 따르지 않는 부적층판들을 제거함으로써, 다층 복합 부품(150)의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들(310)로 세분화된 다층 복합 부품(150)의 섬유 배향들을 최적화하는데 사용되는 부적층판들의 라이브러리를 생성하는 제어기(112)를 포함하며,

제어기는 다수의 섬유 배향들 각각에 대해, 제거되지 않은 부적층판을 선택하고, 그리고 선택된 부적층판에 섬유 배향을 갖는 층을 부가하여 새로운 부적층판을 생성함으로써 추가 층을 각각 포함하는 새로운 부적층판들(2230-2250)을 생성하고, 그리고

제어기는 최대 개수의 층들에 도달하게 될 때까지 검사, 제거 및 생성을 반복하고, 복합 부품을 설계하기 위해 이용 가능한 부적층판들의 라이브러리로서 부적층판들을 메모리에 저장한다.

K2. 단락 K1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

최대 개수의 층들에 도달하게 된 후, 제어기는 추가 적층 시퀀스 규칙들의 준수를 위해 아직 제거되지 않은 모든 부적층판들을 추가로 검사하고 추가 적층 시퀀스 규칙들을 따르지 않는 부적층판들을 제거한다.

K3. 단락 K2의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

K4. 단락 K1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

제어기는 정수 트리를 횡단함으로써 검사, 제거 및 생성을 재귀적으로 반복하며, 여기서 각각의 부적층판은 정수 트리의 노드를 포함하고, 각각의 부적층판으로부터의 다수의 분기들은 다수의 섬유 배향들에 대응한다.

K5. 단락 K1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

K6. 단락 K1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

K7. 단락 K1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

K8. 단락 K1의 장치가 또한 제공되는데, 여기서,

제어기는 적층 시퀀스 규칙들에 대한 변화를 검출하고, 변화의 검출에 대한 응답으로 부적층판들의 새로운 라이브러리를 생성한다.

본 명세서에서는 특정 실시예들이 설명되지만, 본 개시의 범위는 그러한 특정 실시예들로 한정되지 않는다. 본 개시의 범위는 이어지는 청구항들 및 이들의 임의의 등가물들로 정의된다.

Claims

방법으로서,
다층 복합 부품 내의 층들의 연속한 스택을 각각 포함하는 블록들로 상기 부품의 깊이를 따라 상기 부품을 세분화하고(502);
서로 다른 섬유 배향들을 갖는 층들이 상기 부품 내에서 적층되는 방식을 제한하는 규칙들을 식별하고(504);
블록의 각각의 층에 대한 섬유 배향을 규정하며 상기 규칙들을 따르는, 상기 블록에 대한 가이드를 생성하고(506);
상기 블록에 대한 가이드와 호환 가능하고 상기 규칙들을 따르는, 상기 블록에 대한 연속적인 플라이(ply) 시퀀스들을 포함하는 부적층판(sublaminate)들을 식별하고(508);
상기 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들로 상기 부품을 세분화하고(510); 그리고
이웃하는 패널들에 대한 호환 가능한 부적층판들에 기초하여, 상기 블록의 패널들 중 하나에 대한, 상기 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택함(512)으로써
상기 다층 복합 부품을 설계하는 단계를 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,
상기 복합 부품의 층 내에서 플라이 형상들의 총 경계 길이를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,
상기 복합 부품 내에서 플라이 형상들을 생성하도록 수행되는 절단들의 총 횟수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,
상기 복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 평균 코스 길이를 증가시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택하는 것은,
상기 복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 내부 코너들의 총 개수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택하는 것을 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 부적층판들은 상기 패널에 섬유가 가해지지 않은 비어 있는 층들을 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 부적층판들은 상기 규칙들을 위반하지 않고 상기 복합 부품 내에서 서로의 상부에 적층되도록 구성되는,
방법.
장치로서,
다층 복합 부품(150)의 기하학적 구조를 나타내는 입력을 수신하도록 구성된 인터페이스(114);
상기 부품 내의 층들의 연속한 스택(410)을 각각 포함하는 블록들(B1, B2)로 상기 부품의 깊이를 따라 상기 부품을 세분화하고, 서로 다른 섬유 배향들을 갖는 층들이 상기 부품 내에서 적층되는 방식을 제한하는 규칙들을 식별하고, 블록의 각각의 층에 대한 섬유 배향을 규정하며 상기 규칙들을 따르는, 상기 블록에 대한 가이드를 생성하고, 상기 블록에 대한 가이드와 호환 가능하고 상기 규칙들을 따르는, 상기 블록에 대한 연속적인 플라이 시퀀스들을 포함하는 부적층판들을 식별하고, 상기 복합 부품의 영역의 일부를 각각 포함하는 패널들(310)로 상기 부품을 세분화하고, 그리고 이웃하는 패널들에 대한 호환 가능한 부적층판들에 기초하여, 상기 블록의 패널들 중 하나에 대한, 상기 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택함으로써 상기 부품에 대한 설계를 생성하도록 구성된 제어기(112); 및
상기 부품을 구성하는 자동 섬유 배치(AFP: Automated Fiber Placement) 기계에 의해 사용할 선택된 부적층판들의 결합으로서 상기 설계를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복합 부품의 층 내에서 플라이 형상들의 총 경계 길이를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성되는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복합 부품 내에서 플라이 형상들을 생성하도록 수행되는 절단들의 총 횟수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성되는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 평균 코스 길이를 증가시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성되는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복합 부품 내에서 플라이 형상들에 대한 내부 코너들의 총 개수를 감소시키는 호환 가능한 부적층판을 선택함으로써 호환 가능한 부적층판을 선택하도록 구성되는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 호환 가능한 부적층판들은 상기 패널에 섬유가 가해지지 않은 비어 있는 층들을 포함하는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 호환 가능한 부적층판은 상기 규칙들을 위반하지 않고 상기 복합 부품 내에서 서로 함께 적층될 수 있는,
장치.
프로세서에 의해 실행될 때 방법을 수행하도록 동작 가능한 프로그래밍된 명령들을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
상기 방법은,
다층 복합 부품 내의 층들의 연속한 스택을 각각 포함하는 블록들로 상기 부품의 깊이를 따라 상기 부품을 세분화하고(502);
서로 다른 섬유 배향들을 갖는 층들이 상기 부품 내에서 적층되는 방식을 제한하는 규칙들을 식별하고(504);
블록의 각각의 층에 대한 섬유 배향을 규정하며 상기 규칙들을 따르는, 상기 블록에 대한 가이드를 생성하고(506);
상기 블록에 대한 가이드와 호환 가능하고 상기 규칙들을 따르는, 상기 블록에 대한 연속적인 플라이 시퀀스들을 포함하는 부적층판들을 식별하고(508);
상기 복합 부품의 영역의 일부를 각각 점유하는 패널들로 상기 부품을 세분화하고(510); 그리고
이웃하는 패널들에 대한 호환 가능한 부적층판들에 기초하여, 상기 블록의 패널들 중 하나에 대한, 상기 호환 가능한 부적층판들 중 하나를 선택함(512)으로써
상기 다층 복합 부품을 설계하는 단계를 포함하는,
비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.