掌握STEP标准的必要性介绍

STEP（Standard for The Exchange of Product Model Data）即产品数据模型转换标准，是国际标准化组织制定的描述整个产品生命周期内产品信息的标准，是一个关于产品数据计算机可理解的表示和交换的国际标准（ISO10303）。它提供了一种不依赖具体系统的中性机制，从而实现产品数据的交换和共享。从根本上解决了CIMS信息集成的问题。

1.STEP标准的组成

STEP标准是一组标准的总称，包括描述语言、集成资源、应用协议、实现方法、一致性测试和抽象测试套件。STEP标准层次结构及组成结构如图2-29所示。

（1）描述语言 为保证产品数据具有一致性，需要应用形式化的方法来定义集成资源结构及应用协议。形式化方法具体通过形式化的语言来实现。这种形式化的语言既有利于人的理解又有利于应用程序和支持工具的开发。

EXPRESS语言是一种形式化信息建模语言，用于描述STEP中部分信息的需求。

（2）集成资源 集成资源是STEP的核心部分，属于STEP体系结构中的逻辑层，类似于概念模式。每个集成资源是一个由EXPRESS描述的产品数据集合，这些数据表述称为资源构件。并且一个资源构件可经过修改、增加约束关系和属性来支持特殊的应用，不同应用中相似的信息也可用一个资源构件来表达。

图2-29 STEP标准层次结构及组成结构

集成资源的组成包括通用资源和应用资源。通用资源是指在应用上具有通用性，与具体的情况无关。应用资源是指描述特定应用领域中的数据，是通用资源的引用和拓展，并依赖于通用资源的支持。

目前通用资源有产品描述和支持、几何和拓扑表示、表达结构、产品结构配置、直观表示、材料、几何公差和形状特征等。应用资源有绘图、船体结构和有限元分析等。

（3）应用协议 应用协议是指以文件方式说明如何应用标准的（STEP）集成资源。通过应用活动模型（AAM）、参考模型（ARM）与解释模型（AIM）实现，并用解释模型来认定其中的部分。

ISO10303中指定了多种应用协议，对于特殊应用领域有专门指定的应用协议。应用协议中还包括实现形式的规定与一致性测试的要求，目前正在使用的协议有AP203和AP214。

（4）实现方法STEP标准在进行数据交换时实现方法由低到高包括文件交换、工作格式交换、共享数据库交换和知识库交换。

文件交换是最通用的一种交换方式，通过STEP交换格式文件实现数据交换。各个系统之间进行数据交换时通过系统的前处理或后处理程序来实现，处理属于标准中性文件。(www.xing528.com)

工作格式交换是一种特殊形式的交换，即利用内存数据管理系统产生一个数据管理环境，对用EXPRESS产品模型在内存中的信息进行集中处理，产生STEP文件。不同的应用程序可依次存取或改变这些数据，而不需要文件交换来移动文件。

共享数据库交换是指数据库交换通过共享数据库实现。在集成环境下，在CAD、CAE、CAM及其他系统之间进行数据信息的传递。

知识库交换是指通过数据库来实现数据交换。交换过程中对STEP模型施加复杂的约束，人工智能地对模型及有关数据进行处理。

（5）一致性测试和抽象测试 系统的数据在交换时是否符合原来的意图，需要经过一致性测试。对应每个应用协议，STEP都有一个标准的抽象测试集。

STEP标准的一致性要求在应用协议中给出，它们和测试意图是应用协议的一个重要组成部分。测试又包括基本测试和能力测试。基本测试是数据一致性的初步证据，能力测试是对标准中规定的一致性进行整体、全面的测试。

STEP标准具有简便、可兼容性好，能够很好地解决信息集成问题的优点，能够实现资源的最优组合和信息的完整转换。

2.STEP标准的应用

STEP标准不仅允许在公司内部高效率地交换数据，还可以让企业与国际上的合作伙伴交换数据。STEP支持设计重用、数据保存，并且在产品的整个生命周期内均提供了对其数据的访问。产品开发策略，如并行工程、企业集成、电子商务和质量管理规划，在STEP的应用中受益匪浅。通过克服设计、制造和支持领域在灵活性方面的保障，STEP将使生产者在降低成本和缩短上市时间的同时，达到更高的质量与生产效率水平。

鉴于以上的优点，国内外对STEP标准的应用给予了很高的热情。目前STEP应用领域极为广泛，现举例如下。

（1）数据交换STEP在我国主要应用在CAD/CAM系统之间进行数据交换这个领域。使用针对STEP应用开发的一些工具软件，如Steptools公司的STEP-Developer，可大大简化EXPRESS语言转换到编辑语言的工作。

（2）产品数据库STEP可把企业各个领域的应用程序集成到企业的一个公用数据库上，使企业在经营方面使用了多年的数据继续给企业带来效益。利用STEP定义产品数据库的好处是，在一个地点就可以定义或找到制造产品所需的数据，也可以在制造的应用程序和产品数据之间建立联系，并且可以按ISO标准来定义和操作产品数据。

（3）并行工程 大型项目需要若干不同学科的专业组协同工作。每个专业组都有自己的数据库和应用系统，STEP标准及有关工具可把这些各不相同的系统组成一个信息工程环境。

（4）产品数据的长期存档 产品数据通常要在批量生产结束以后继续保持15～30年以上，主要满足备件供应需求和企业对其用户承担的维护和支持承诺，这个时间远大于CAD/CAM系统的生存周期，利用STEP将产品数据转换为独立于生成这些数据的应用系统，从而保证长期存档的产品数据的可用性。