第二章CAD数据交换和CAD标准

1、第二章 CAD数据交换和CAD标准摘要今天，比以往任何时候都多的公司参与制造的各个部分使用不同的分包商自己的高端产品，其中许多人往往是地理上多样。这种全球努力的崛起创造了需求之间的信息共享涉及多学科项目的供应商。数据的传输是必要的，这样，例如，一个组织可以开发一个CAD模型，而另一个进行在相同的模型分析工作;同时三分之一组织负责制造的产品。数据传输填充的需要来满足所有这些功能在一个特定的方法。准确的传输是非常重要的。因此，一个机制良好的数据传输是必要的。在CAD互操作性问题 - 利用内部1 CAD系统，但需要交付设计，或从其他系统接收设计，提出了一个挑战的行业，如汽车，航空航天，造船，重型设备

2、，以及高科技原始设备制造商和他们的供应商。这是值得研究的问题，并确定工程模型数据如何在今天交付给制造商和供应商，如何加转换，几何转换，和/或基于特征的CAD互操作性的处理，在什么费用，并根据其授权。本章将探讨各种方法，使这一重要的传输成为可能。注意将针对3维CAD系统的数据交换和标准。由于加元数据格式有很多事情要做支配的数据结构的CAD内核，因此数据格式，一些流行的CAD内核进行了讨论。数据互操作节涵盖了不同类型的数据转换和转换。使用中性或标准化的数据交换协议是一种自然的方法进行数据交换和分享。本主题涵盖在本章的结尾。手头问题计算机和信息技术已经被引入到行业特设的方式，初步缓解工业生产过程特别

3、是瓶颈。有没有必要想对整个企业和一体化问题的影响。任何企图要处理的数据交换也以特别的方式（布鲁尔和欧文， 2003年） 。如电脑的使用越来越多的组织中各阶层，特别是产品开发过程中，数据交换和共享，现在已经涨到议程的首位许多企业。这些天来，与CAD数据转换产业的案例并不难得的。考虑大型汽车制造商，如通用汽车（GM ） 。该工厂拥有在美国和30个州33个国家的设施。部分一辆车可能来自内以及在美国以外。这些部件均根据设计和制造由GM 规定的规格。该设计这些部分可能不是公司使用相同的CAD系统中，数据转换，因此有必要。还有一个需要设计团队的不同各方之间的数据共享。推动一个单一的CAD在整个供应链体系不

4、会卖。这是因为，任何公司可能有其他商家可能导致适合各种不同的CAD系统的选择应用程序。有更多样化的业务的公司最终可能会维持两个或两个以上的CAD或CAD / CAM系统。在这种情况下，数据不兼容甚至存在在公司本身。当涉及到与其他组织合作，设计数据的格式，交换往往取决于其原产地。来自客户和合作伙伴设计的数据更可能在CAD格式交付。从供应商的设计数据是最有可能在中性格式来接收。这部分地示出的数据的意识水平增加可交换之间的供应商。从其他内部工程组设计数据主要是交付CAD格式，而不是中立的格式。值得注意的是，不同的CAD系统之间的数据传输必须接受存储在其数据库中的完整的产品说明。这包括几何数据，元数据

5、（非图形数据） ，设计意图的数据和应用程序数据。这两个几何数据和设计意图的数据已在第一章元数据被解决的是信息（如时间标记和数据的拥有者）有关特定数据（例如几何数据）。这数据被用于促进核心CAD数据的理解，使用和管理。应用数据由相关的最终制造和应用的任何信息设计，例如模具，数控刀具路径，公差，工艺规划和物料清单。数据的类型也取决于产品生命周期的不同阶段，在此期间，数据被使用。在一些情况下，数据可以部分地或完全地，而在其他情况下可以使用可以使用不同类型的组合。例如，虽然在设计阶段更重要性是考虑到顾客的要求，因此，几何和设计数据更有意义。较少强调的是元数据。元数据可以是关键与不同的系统和多用户交互时

6、。CAD内核CAD数据格式是由（固体）建模内核的CAD系统是制约在建。这才是真正的既基于历史的和历史的无CAD系统的讨论在第一章一个建模内核是执行特定建模任务包括ofmathematical功能类和组件的集合。一个建模内核可支持实体建模，广义蜂窝造型和自由曲面/片建模。它可能包含的功能如模型的创建和编辑（如布尔建模运算符） ，特征建模支持，先进的堆焊，增厚和空鼓，混合和圆角和片建模。大多数的内核还提供了图形和渲染支持，包括隐藏线，线框和起草工作，以及镶嵌功能和一套模型数据的查询。 CAD图形用户界面（GUI ）界面通过所谓的应用程序用户界面的内核的功能。采取的Parasolid 建模内核作为一

7、个例子，它提供了三维数字表示能力NX 时，Solid Edge ， Femap的和Teamcenter的解决方案。在3D的应用程序交互用的Parasolid 通过其三个如图2.1接口之一：的Parasolid 内核（ PK ）接口，内核接口（ KI）和下行接口（ DI ） 。PK和KI坐“在上面”的建模（并排侧） ，并且是通过何种方式的申请构建的模型和操纵的对象，以及控制该功能的建模。特别是，在PK界面帮助程序员访问建模能力在内核中。他们的造型功能标准库。程序员在他们的程序调用这些建模功能。该DI由三部分组成：图形输出，国外的几何形状和截锥体。它位于“之下”的建模，并且是由所谓的建模时有必要进

8、行数据密集型或系统类型操作。平截头体是一组函数，它必须被写入由应用程序员。内核调用这些数据的时候要保存或检索。通过传输数据视锥通常涉及写入或从一个文件或多个文件阅读。的格式和该文件的位置在写作视锥功能的时间确定。图形输出（ GO ）是另一套函数写入应用程序的程序员。何时一个调用，以PK的渲染功能，图形化的数据通过生成输出Go接口。然后在图形数据被传递到一个3D渲染包，如的OpenGL 。外国几何提供功能的定制开发几何类型，如内部的曲线和曲面。这些都与一起使用标准的几何类型为的Parasolid 建模中建模。图2.1 。内核运行图多年来，各种内核已经制定和通过不同的CAD系统（表2.1） 。有些

9、是专有的，有些则通过许可使用流行的，如：ACIS 通过空间技术公司，和的Parasolid 由UGS公司。数据互操作当不同的实体建模内核使用的不一致发生。的后果这些不一致可能意味着在数据中的异常。取得的经验被一些的Parasolid 客户表明，从不同的内核进口车型多达20 有误有要被混合（CAD用户，2000）。数据转换/转换的不同类型不同的公司不同的方式处理的CAD转换。当一个产品模型收到如下的中立数据交换格式，如STEP （标准为Exchange品数据模型） （ ISO 10303-1 ， 1994）和IGES （初始图形交换标准）（ IGES ， 1998） ，该公司可能会选择“重设”或

10、重新创建基于特征接收到的数据模型。这项工作被称为“重新掌握”的典范。重新母带是必要的，因为目前STEP和IGES只能描述一个模型的纯几何和拓扑数据（伪数据模型，很多类似的型号，从历史的自由CAD系统）减去所有其他产品相关的数据，如设计特点和公差。另外，该公司可能只是离开它，因为它是，因为它可以是一个昂贵的运动，以重新掌握模型。当一个供应商专有的数据模型（常含功能信息）被接收时，公司可能会选择重新船长或将数据发送到其他公司重新掌握。已经有不同的技术为导向的方法正在探索的不同企业和软件开发商。采用双实体建模内核是一种选择。使用所谓的直接数据转换为另一种。一些研究已经进行了用努力以丰富的中性文件格式

11、（例如STEP ）与特征信息以及其它产品的数据，如公差。表2.1 。 CAD系统及其实体建模内核双内核的CAD系统这是内置到一个两个不同的内核是一个很独特型CAD系统制度。最常见的例子是IRONCAD ，正式的ACIS 专用的系统，有现在已经孪生与的Parasolid ，成为第一款双内核系统。 IRONCAD 同时使用两个内核，来回切换需要的时候。主要好处是显然的工作要么内核下开发的模型的能力，甚至无论从内核数据组合成一个单一的模型的程度。有趣的是，这种双内核系统已经发展了不同的想法。从一个交换机内核向对方IRONCAD 只发生问题时，在一个遇到 - 比方说，复杂的弯曲 - 即只能由其他处理。

12、纳秒开关通常是对用户不可见。另一种双内核的CAD系统CAXA （同样，的Parasolid 和ACIS ） 。 CAXA 是一家集产品设计和协同数据管理系统。它是成为PLM市场领导者在中国以及PLM技术的主要供应商世界各地。此选项是有效的，当ACIS 和的Parasolid 所涉及的数据格式。它虽然已经被证明是非常难以建立这样一个系统。此外，还有众多的数字内核的CAD和CAD数据格式在市场上。这种方法仅部分地解决了这个问题。直接数据转换器直接数据转换器（图2.2）提供了一个直接的解决方案，这需要翻译直接从一个CAD系统格式到另一种存储在产品数据库中的模型数据，通常在一个步骤中。通常存在于一个直

13、接的数据转换中性的数据库。中性数据库的结构必须是一般情况下，所要求的最低监管任何建模数据类型的定义，并独立于任何厂商的格式。一个很好的例子，能把数据直接转换为CADporter从极乐世界 （迪恩， 2005） 。CADporter不是CAD软件制作的模型，而是一个CAD文件阅读器。这产品可读取多种不同格式的来自不同厂商的CAD文件。图2.3从显示在Solid - CAD厂商与极乐世界之间的交互操作工作 。如图所示，它是在CAD系统之间的双向传输。这种类型的集成， CAD系统可以导入Pro / E的的一部分，它重写到另一个供应商格式如Catia时或AutoCAD DWG格式。然而，由于CAD模型

14、变得更复杂了机会，该翻译分解增加。当发生这种情况，需要对模型进行简化或重新建模。本节的剩余部分讨论了一些上面列出的产品数据交换格式。图2.2 。直接翻译图2.3 。使用极乐世界双向数据传输通用/中性翻译有人会争辩说，解决有关使用极乐世界作为中间讨论数据“缓冲区” ，其实是一些常见的翻译家。虽然这可能是真实的，极乐世界数据不是对用户透明。真型普通翻译的转换专有CAD数据格式转换成中性数据格式，反之亦然，这种中性的数据是由提供给用户（图2.4） 。这个中间数据格式可以是国际的或业界公认的数据格式或专有数据格式。有几个流行行业标准，如， DXF （图形交换格式） （ DXF ， 2007） PDES

15、 （产品数据交换规范） （偏微分方程， 2007） IGES （初始图形交换标准） （ IGES ， 2007） STEP （标准产品模型数据交换） （ ISO 10303-1 ， 1994） XML（可扩展标记语言） （ XML ，2007年） 3DXML （3D扩展标记语言） （ 3DXML ， 2007）其他格式DXFDXF是AutoCAD 的CAD数据文件格式，由Autodesk 开发作为他们的解决方案启用的AutoCAD和其他程序之间的数据互操作性。 DXF是最初在1982年12月推出了如AutoCAD 1.0的一部分，旨在提供的数据在AutoCAD 原始文件格式， DWG一个精确的

16、表示（图） ，其规格一直没有被公开。这种格式已经很首先在CAD中使用的数据传输格式。 DXF主要是一个2D为基础的数据格式。的AutoCAD 10版（ 1988年10月）及以上版本支持ASCII和二进制形式的DXF 。早期版本可能只支持ASCII码形式。如今，几乎所有的显著商业应用软件开发商，包括所有的Autodesk 的竞争对手，选择支持DWG作为的AutoCAD数据互操作的格式，利用图书馆的开放设计联盟 - 一个非营利性行业协会的已经反向工程的DWG文件格式。如AutoCAD 变得更加强大，并支持更复杂的对象类型，DXF已变得不那么有用。这是因为某些对象类型，包括ACIS 固体和地区，不能

17、轻易使用DXF文件记录。其他对象类型，包括的AutoCAD 2006的动态块和所有特定于垂直市场中的对象的中的AutoCAD版本，被部分记录，而不是在一个足够的水平，使其他开发人员支持他们。DXF文件的结构该DXF格式是所有的信息包含在一个标记的数据表示的AutoCAD 图形文件。标记的数据意味着该文件中的每个数据元素的前面通过被称为一组码的一个整数。一组码的值表示什么类型的的数据元素如下。该值也表示一个数据元素的一个给定的含义对象（或记录）类型。DXF格式的ASCII码版本可以读取一个文本编辑器。一个DXF文件的基本组织文件如下：头部分 - 关于绘图的一般信息。每个参数都有一个变量名称和一个

18、关联的值。类部分 - 保存的信息的情况下应用程序定义的类出现在块体，实体和对象的数据库的部分。通常它没有提供足够的信息，以便互操作性与其他节目。表部分 - 此部分包含命名项目的定义。它包含以下表列数据：应用程序ID （ APPID ）块记录（ BLOCK_RECORD ）标注样式（ DIMSTYPE ）层（ LAYER ）线型（ LTYPE ）文字样式（STYLE ）用户坐标系统（UCS ）视图（View ）视口配置（ VPORT ）块段 - 包含描述包括实体块定义实体在图中的每个块。实体部分 - 包含绘图实体，包括任何块参照。对象部分 - 包含适用于非图形对象的数据，通过使用AutoLISP

19、语言和ObjectARX 应用程序。THUMBNAILIMAGE部分 - 包含DXF文件的预览图像。文件结束IGES翻译这个方法起源围绕70年代末。它仍然是可行的之一传输CAD数据的方法。本规范中定义的文件格式对待产品定义实体的文件。每个实体都以一个独立于应用程序格式，并从其中一个特定的CAD / CAM系统的本机表示可以被映射。在本规范中所提供的实体表示形式包括：常见到当前可用的支持系统的CAD / CAM系统和形式技术目前出现的。实体分类为几何和非几何形状。几何实体的代表定义一个物理形状。它们包括点，曲线，曲面，实体和关系。关系是类似结构的实体的集合。非几何实体通常服务提供（一）观看角度，

20、其中一个平面图纸，以丰富的模型可以由与（b）提供注释和标注相应于纸面。非几何实体进一步全心全意为客户提供特定的属性或特征个人或实体的基团。这些分组的定义可驻留在另一文件中。典型的非几何实体绘图的定义，注释和尺寸标注认为，图纸，一般的注意，尺寸界线和领导者。典型的非几何实体属性和分组是财产和相关实体。IGES文件包含5个部分，开始，全球，目录项，参数数据，和终止。以表示需要它可以包括任何数量的任何类型的实体的产物。每个实体实例包含一个目录项和参数数据录入。目录项提供了一个索引，并且包括关于数据的描述性属性。参数数据提供了具体的实体定义。目录数据的组织在固定领域，并在所有的实体一致，以提供简单的访

21、问常用的描述性数据。参数数据是特定实体和可变在长度和格式。目录数据和参数数据文件中的所有实体组织成独立的部分，与指针之间提供双向链接目录项和参数数据的每个实体。IGES为分组，其定义在一个文件中，会发现比其他在其中使用它们。属性为几何实体在目录中定义段;相应的数据本身在参数段的定义。目录输入和参数部分包含所有有关与联系的实体的信息这两个段之间。由属性和数据段之间的连接具有双向指针。类似的数字标识符被分配给不同的有限元素分析实体及其后处理实体。IGES还可以将2D和分析的有限元分析式3D有限元。虽然IGES是数据传输的常用方法，它缺乏坚实的转移的一种手段对象。这导致用户花费更多的时间来建立实体对

22、象在接收结束。虽然不限名额增加更多的实体而言，他们没有标准化在所有的CAD系统可以接受的。欲了解更多信息，读者被称为本书由布鲁尔和欧文（ 2003年）。PDES偏微分方程的目的是要完整地定义一个产品在其预期的所有应用程序的生命周期。产品数据包括几何，拓扑，公差，关系，属性，并提供必要完全定义的目的部分的零件或装配体设计，分析，制造，试验，检验和产品支持。最初的工作下开展产品定义数据接口（ PDDI ）的研究是代表美国空军的工作是由麦道飞机公司。并行工作在这一领域的CAM -I进行了支持该组织的流程规划系统。偏微分方程的设计是完整的信息上所有下游应用并通过这些应用程序是直接可解释的。主要类型的数

23、据，它们是在偏微分方程来描述产品包括：l 管理和控制数据l 几何图形，如点，曲线和曲面l 拓扑结构，如顶点，循环和面l 公差l 形态特征l 属性，如表面光洁度l 材料特性l 部分组件很明显，从上面的列表中偏微分方程提供都需要的信息设计和制造。下面的示例演示如何偏微分方程在描述一个洞对B -REP格式。孔： FLS1 ， FLS2FLS1 ：脸（ LLS1 ， LLS2 ， SLS1 ）FLS2 ：脸（ LLS2 ， SLS2 ）SLS1 ：圆柱面（ RAD1 ， AXIS2配售（ CENT太平洋方向）P2 TSD0 ）LLS1 ： ELS1LLS2 ： ELS2ELS1 ： EDGE （ VT

24、X1 ， VTX1 ， CLS1 ）ELS2 ： EDGE （ VTX2 ， VTX2 ， CLS2 ）CLS1 ： CIRCLE （ RAD1 ， AXIS2配售（ CENT太平洋方向） P1 TSD1 ）CLS2 ： CIRCLE （ RAD1 ， AXIS2配售（ CENT太平洋方向） P2 TSD1 ）RAD1 ： 0.500P1 ： 1.000,1.500,0.000P2 ： 1.000,1.500 ， -0.500在那里，FLSn - 脸部逻辑结构式SLSn - 表面逻辑结构式CLSN - 曲线的逻辑结构式TSDn - 三个空间方向PN - 点LLSn - 循环逻辑结构式ELSN

25、- 边缘逻辑结构式VTXn - 顶点RADn - 半径当一个程序读取一个偏微分方程的文件，其计数器设置为计数在每一个条目实体部分以及实体的总数。对于上述孔，下面参数可以成立：因此，有绘制代码类型孔的一个实体是由计数器值给出H1 ;孔直径= 2 孔半径= 2 0.500 = 1.000 ;孔的深度 - 两个点， P1和P2之间Z方向的距离： 0.000 - （ -0.500 ） =0.500中心站： P1 （ 1.000 ， 1.500 ， 0.000 ）PDES可以被看作是IGES的扩展，其中组织和技术数据已被添加。事实上，购买PDES包含IGES 。步骤偏微分方程的IGES组织的指导下，密切

26、发展与国际标准化组织合作，导致诞生STEP （ISO 10303 ，1994）。其结果是，步骤继续在最偏微分方程的工作。步骤由小组委员会4 （ SC4 ）开发的ISO技术委员会184 （ TC 184 ）的工业自动化系统与集成（ ） 。步骤是为了支持数据交换，数据共享和数据归档。对于数据交换，步骤定义了产品数据的形式是一个之间传送对应用程序。每个应用程序都拥有自己的产品数据的拷贝在自己的优选的形式。该数据符合步骤是暂时的，只为宗旨定义交换。 STEP支持数据共享通过提供一个单一的访问和操作同样的产品数据由一个以上的应用程序复制，有可能同时进行。步

27、骤也适用于支持该接口到存档。在产品数据共享，可使用STEP的建筑元素，以支持归档的发展产品数据本身。归档要求数据符合STEP交流目的是保持使用在其他时间。这以后的使用可以是通过任一产品数据交换或产品数据共享（凯默勒， 1999） 。另一个主要的概念有助于STEP架构是的内容标准是完全被工业需求驱动的。这样，在与组合的概念，即在重复使用的数据规格的基础是标准，导致显影两种不同类型的数据规范。第一类 - 可重复使用的，上下文无关规格 - 是标准的基石。第二类 - 应用上下文相关的规范（应用协议） 。这种组合能够避免应用协议之间的数据规格不必要的重复。步骤的组成部分STEP的体系结构组件都反映在标准

28、的分解成几个系列的部分。每个部分的系列包含一个或多个类型的ISO 10303件。图2.5提供了STEP文件的结构的概观。描述方法第一个主要的建筑组成部分是描述方法系列。描述方法可用于确定步骤的数据结构共同机制。他们包括步骤开发了正式的数据规范语言，被称为EXPRESS（ISO 10303-11 ，1994）。 EXPRESS是相似的编程语言，如PASCAL 。在一个SCHEMA中，各种数据类型可以与结构性制约定义和算法规则。明示的一个主要特点是，正式确认的可能性数据类型的人口，即检查所有的结构和算法规则。其他描述的方法包括EXPRESS（ EXPRESS -G ） （ ISO 10303-11

29、的一个图形化的形式，1994） ，用于实例化EXPRESS模型形式，并映射语言EXPRESS 。EXPRESS -G ，至于定义的数据规格的显示器正式图形符号在EXPRESS语言，支持EXPRESS语言的一个子集。 EXPRESSG由图形符号形成一个图来表示。主要有三种类型的符号，（a）定义符号表示简单数据类型，命名的数据类型，构造数据类型和模式声明;（b）关系符号是不同类型的描述中存在的关系线中的定义;和（c）补充文字是用来进一步定义数据实体或关系，例如：聚合数据类型，约束和规则。说明方法是标准化的ISO 10303-10系列零部件。各种用途在EXPRESS语言的进一步详细第十一章所述。图2

30、.5 。 STEP文件体系结构1 ：概述/在简介显示屏1X ：描述方法2X：实现方法3X ：一致性测试4X：集成通用资源1XX ：集成应用资源2XX ：应用协议3XX ：抽象测试套件5XX ：应用解释构造l 实现方法步骤的第二个主要的建筑构件是实现方法系列。实现方法是对信息标准实现技术通过用于执行，应用程序的唯一STEP数据规范规定的结构协议。各步骤的实施方法定义的方法，其中数据使用步骤说明规定的方法构造映射到该实现方法。这一系列包括物理文件交换结构（ ISO 10303-21 ， 1994） ，标准数据访问接口（ ISO 10303-22 ， 1998） ，其语言绑定（ ISO10303-2

31、3 ， 2000年， ISO 10303-24 ， 2001年， ISO 10303-27 ， 2000年， ISO 10303-28 ， 2007） 。十一章，进一步详细讨论这些实现方法。l 一致性测试步的第三个主要架构组件是支持一致性测试。一致性测试覆盖两个系列的10303部分：一致性测试方法和框架，而抽象测试套件。一致性测试方法和框架系列提供了一个明确的框架的一致性和其他类型的测试为标准的一个组成部分。这种方法描述了如何各个步骤的实现部分的测试是完成。事实上，框架和方法的一致性测试是标准化体现了测试和可测性的步骤中的重要性。一致性测试方法是标准化的ISO 10303-30系列零部件。抽象

32、测试套件包含了一系列必要的一致性抽象测试案例测试一个STEP应用协议的执行情况。每个抽象测试用例指定要提供的输入数据，以执行测试，以及有关如何评估的实施能力。抽象测试套件使开发良好的处理器，并鼓励无故障交换的期望。l 数据规格在STEP体系结构的最后的主要组成部分是数据规格。那里四个部分组成的系列的规格数据在STEP文件结构，但概念上有数据规范三种主要类型：综合资源，应用协议和应用解释构造。所有的数据规格使用说明方法的记载。集成的应用程序资源是关系到一个特定的应用程序概念它支持很多其他的产品数据应用中常见的需求方面。的应用程序资源结构的例子包括图纸修改，绘图修订和尺寸标注。这些构建体可以被任何

33、应用程序包括图纸。集成的应用程序资源被标准化的ISO 10303-100一系列的产品。应用程序协议的STEP的可实现的数据规格。接入点包括：满足给定具体产品数据需要一个明确的信息模型应用程序上下文。接入点可使用一个执行的一个或多个实施方法。他们是在STEP架构的核心组成部分，和STEP架构主要是设计来支持和促进发展中国家的AP。许多应用程序协议的组成部分，旨在文档的应用程序域在应用程序特定的术语。这有利于该检讨由领域专家应用协议。该应用解释模型（ AIM）是美联社认为是明示的规范性，可实现信息模型的组成部分。一致性类定义可以被用作用于一致性的基础的目的的子集测试的实现。应用协议是标准化的ISO

34、10303-200系列零部件。应用解释构造（ AICS）是数据规范，满足特定产品数据需要所产生的多个应用程序上下文。解释一个应用程序建立指定用于交换的产品数据结构和语义常见的两个或多个应用协议的数据。类似的应用协议对信息的要求相比，语义来确定功能对等即，如果存在的话，会导致指定范围内的标准化AIC的功能对等。这AIC然后将用于两个应用程序的协议和可用于未来的AP使用为好。步骤都有共享处理器之间的互操作性的要求常见的信息需求。的必要条件满足这一要求是一种常见的数据规范。应用解释结构提供这种能力。应用解释结构是标准化的ISO 10303-500系列零部件。STEP方法STEP方法开发支持AP和那些

35、需要的资源接入点。在STEP体系结构的一个主要特点是数据规格的层次感。主要感兴趣的是背景独立的集成资源和上下文相关应用协议。有规定的三类信息模型于这两种类型的规范。第一类信息模型是一个集合中所包含的综合资源标准化明示模式。每整合资源模式是域内的特定学科领域的代表性产品数据。集成的资源是信息的抽象的，概念性的结构这是通用的相对于不同类型的产品和不同阶段产品生命周期。确保STEP集成资源，形成一个有凝聚力的过程全称为资源整合。第二和第三类的信息模型中包含的应用程序协议：应用参考模型（ ARM ）和应用解释模型。一个ARM用于捕获应用程序上下文，有一个范围的信息要求通过一组特定的产品类型和产品生命周

36、期阶段为界。武器被提出翔实两种图形化建模语言（ IDEF1X或EXPRESS- G）的一个作为以及规范性文本。 AIM是选择适用的明示架构从整合资源，构建基线的概念元素。一个可能的AIM增加额外的约束和指定关系的基础结构由含地方性法规，细化的数据类型，全球规则，专业文本实体的定义。在STEP方法的两个主要原则是资源整合和应用解释。资源整合汇集了相同的元素 - 信息模型。在STEP一体化进程的结果是一个单一的信息模型，记录在多重标准多重架构。应用程序带来了解释在一起不同于元素 - 应用程序上下文的信息需求和信息模型。解释过程的结果是一个单一的信息模型- 一枚AIM （凯默勒， 1999） 。ST

37、EP文件在STEP而是采用数字，文字是用来识别的实体。例如“ Cartesian_点”被用作标识符点。这些定义都是由下式给出相应的EXPRESS模式。生成STEP文件符合规则和格式在明示架构。与C或C + + ，快递更像是一个格式化设计语言。几何对象在实体规定。下面是一个EXPRESS文件的例子：SCHEMA TEST_SCHEMA;ENTITY CARTESIAN_POINT;x_coordinate: REAL;y_coordinate: REAL;z_coordinate: REAL;END_ENTITY;END_SCHEMA;当CAD模型编译时Express编译器和数据结构人口， ST

38、EP文件，其格式在STEP第21部分的定义（ ISO 10303-21 ， 1994） ，可以制造如下所示ISO-10303-21;HEADER;FILE_DESCRIPTION(), 1);FILE_NAME(CARTESIAN-POINT,2007-07-10T09:19:11-04:00,(),(),STEP INTERFACE,STEP DESIGN SYSTEM,);FILE_SCHEMA(TEST_SCHEMA);ENDSEC;DATA;#1=CARTESIAN_POINT(10.0,20.0,30.0);#2=CARTESIAN_POINT(5.0,10.0,15.0);#3=C

39、ARTESIAN_POINT(30.0,10.0,6.0);ENDSEC;END-ISO-10303-21;STEP现状STEP标准制定的现状已经在四个方面。首先， STEPAP 203 ，使用最广泛的AP在STEP应用协议，一直致力发展的若干年来产生它的第二版。在这个版本中，建筑的历史和几何和尺寸公差是首次列入，提供基础未来的附加功能。其次，出现了一些广泛的发展承诺为STEP数据提供有效的工具工作，通过传达互联网。这是由在2005年出版的台阶部25的证实。第25部分描述了从EXPRESS实现方法，以XMI 。也正在处理的是阶梯部28第2版，它指定了实现方法明示的XML表示模式和数据。第三，

40、STEP一直延伸到达到许多其它领域除了设计。这与制造业尤其如此。从2004年到2007年，五个这样的AP已经出版。他们是， STEP AP 215 ：船只安排 STEP AP 218 ：船结构 STEP AP 224 ED3 ：使用机械加工工艺规程机械产品定义特点 STEP AP 238 ：应用解释模型计算机数值控制器 STEP AP 240 ：用于加工产品的工艺计划为了支持产品生命周期管理， PDM实施者论坛（ 2002年）和ISO 10303-239 （ 2005）已经出版。一个行业成功案例其中最显著步实施方案是AeroSTEP - 使用的STEP在商用飞机引擎的数字预装配。该AeroST

41、EP的基础项目位于商业关系的飞机制造商（波音公司）之间它的引擎供应商（通用电气，普惠，和劳斯莱斯） 。在过去，本唯一的方法来检查飞机发动机和机身之间的配合是构建一个全尺寸实物模型。这些实物模型是用来检查之间的各种接口机身，发动机，飞机系统。由于采用先进的CAD技术为发动机和机身设计成为标准的做法，有必要建立这些实物模型，越来越成为关键瓶颈在设计过程中。波音777是设计完全采用CAD第一客机。类似地，被安装在777的各种发动机都采用CAD设计也。这创造了机会进行比较和分析机体的引擎为基础的设计和在各自的CAD模型，并消除了对一个物理实体模型。这使用CAD模型被称为“数字预装配” （ DPA ）

42、。然而，复杂的数据转换是需要为了实现这个需求，因为波音公司和它的三个主要发动机供应商使用三种不同的3D CAD系统： Catia时 （达索系统） ，CADDS5 （ ComputerVision ）和Unigraphics （ EDS ） 。以前曾试图交换这些系统使用的IGES ， SET或直接翻译之间的数据还没有交付交换必要的完整性或准确性，在STEP的能力，因此试用相较于以前的方法。该AeroSTEP项目的基础是使用的STEP应用协议之一- AP203 “配置控制设计” - 交换波音公司及其之间的数据引擎供应商在数字预装配的关联（如图2.6所示） 。这些试验交流的结果是非常有前途的，表现出

43、真正的改善在先前的数据交换方法尝试。一个有趣的一系列问题源于配置管理数据的交换。交换这种信息的能力是其中唯一的CAD / CAM交换标准STEP 。进行的分析的在各公司的配置管理数据揭示了一些显著差异的理解诸如“部分” ，“版本” ，和“集结号” 。步骤是因此，发挥意想不到的作用 - 作为一个中立的语言形成的基础，对齐的工作实践和术语。该AeroSTEP项目的成功现在从事实判断齐全，生产AP203的实现方式被用于数字预装配的交流，并且消除了实物模型现在在历史书。共享利益的飞机制造商和发动机供应商的有效使用步骤包括，提高数据完整性;减少循环时间，在数据交换大大减少努力;提高质量，并节约了配置管理

44、（福勒， 1995） 。除了AP203 ，波音公司还实施了AP210 （ ISO 10303-210 ， 2001） 。这应用协议涵盖了电子组件，它们的互连设计的代表性和包装，印刷布线组件（PWA ）和印刷电路板（史密斯， 2002） 。这使得PWA设计直接CAD系统之间移动时，从而使CAD的最终用户设计PWA的他们选择的CAD系统。这支持的“最佳类别”的理念。讨论本节比较不同的数据交换方法，并讨论了一些替代方式转换设计数据。产品数据质量在本节进行了讨论。图2.6 。 AeroSTEP项目方案比较数据交换方法根据前面的章节中，如表2.2所示的矩阵中的讨论被开发描述方便用户不同类型的数据转换方法

45、。看来，使用常见的文件格式是最有利的。然而，它仍是不是为一体的综合系统的完整解决方案。多数业内人士不知道使用了一个基于特征的模型的交换数据的费用。这意味着该用于数据转换的美元价值是隐藏的，实际上并不视为成本，可很容易避免或减少。有几个中间的方法来进行数据交换。而不是翻译或重新创建所有入站的设计数据转换成符合你的内部工具的CAD格式，人们可以使用的工程可视化工具来组装存在于设计数据不同的CAD格式，以执行所有必要的工程活动。这实践中应至少减少工程时间和费用。作为一个中间步骤，你迁移到使用一个单一的数据管理工具来设计，以不同的格式相关联到彼此，可以使用电子表格手动跟踪的关联。一些行业规范的方法更有

46、效。而不是管理设计数据在多个数据管理工具，其中每个特定于一个CAD应用程序，企业可以集中他们的应用程序，以降低IT支持成本，并巩固在一个单一的储存库的设计数据。原始设备制造商（OEM ） ，为相对于供应商和合同制造商，可以利用外包专家来翻译并重新创建格式之间的设计数据。这让那些制造商专注于内部设计的效率。同类最佳的方法是使用中央数据管理工具来关联现有的设计中表示相同的零件或装配不同的CAD格式。这提高设计的重用，因为用户意识到设计中所要求的格式已经存在，减少工作中重新创造花或翻译的设计，或者更糟糕的是，创建一个新的设计。数据质量产品数据质量本质和外在加以解决。内在方面产品数据的质量是指产品数据

47、建模的基本问题。该美国汽车工业行动集团（ AIAG ）产品定义数据质量在以下方式（ Contero与维拉， 2005） ：表2.2 。数据转换矩阵优质的产品模型数据是准确的构造，完全代表了几何模型（数学数据） ，并准确，完整地代表所有其他信息一种方式，可以共享和由多个用户使用，并以最小的努力来管理。有许多产品数据质量标准。最广泛使用的似乎是VDA 4955 （工程师协会德国汽车工业， 2002） ，其等效ODG11CQ9504“ ODETTE CAD / CAM的质量保证方法” ODETTE标准。 VDA 4955提供质量标准的CAD / CAM数据两个几何和组织方面。随着统一与产品的新兴国家

48、建议的目标数据质量， “战略汽车产品数据标准工业集团（ SASIG ） ” ，成立于1995年，一直致力于开发国际推荐在汽车行业（ SASIG - PDQ）的产品数据质量。这个标准是ISO和PAS （ ISO / PAS 26183 ， 2006）之间的联合之一。 ISO / PAS 26183定义的产品数据质量作为衡量产品数据的准确性和适当性，并结合与该等数据提供给所有谁需要它们的人的及时性。有兴趣的读者可以通过Contero ，公司，维拉发现从文章的额外信息和Aleixos （ 2005年）。设计数据，从一种类型转换到另时，也可以从质量遭受的问题。这是产品数据质量的外在方面。这些问题往往有

49、关拓扑错误，即聚合的错误，如零体积份数，复制或缺少的部分，不一致的表面取向，等等，和几何误差，即，数值不精确的错误，如几何（ Barequet 邓肯， 1998）的裂缝或重叠。在模型中，这些缺陷可能导致在有限元网格划分，光固化问题输出和NC刀具轨迹生成程序。试图在软件和算法为了解决这些问题被称为（自动）几何结构（模型）愈合或修理。有兴趣读者可参阅由Barequet （ 1997） ，崇，库马尔，与李某所做的工作（2007年） ， Nooruddin ，和土耳其人（ 2003） ，和油，郭，和叶（2003年） 。它可以断定步发展，是解决外在问题（ Vergeest与最佳解决方案霍瓦特，2001）

50、 ，在数据交换过程中出现。结论由于全球化的制造业和商业环境中，数据的兼容性设计领域已成为企业不能忽视的问题。 CAD内核都有自己专有的数据格式，呈现一个具有挑战性的情况下为制造商合作，特别是交流他们的设计工作。主要有两种类型的数据转换方法：直接转换数据，并且中立的数据转换。后者大约是标准化的产品数据和它的用法，这种方法似乎按住键数据兼容的集成系统中的最终解决方案。在各种不同的可用于中性数据转换数据交换标准/协议，看台上步出作为唯一的国际标准，并正在使用越来越广泛的行业。在工序中使用的数据格式，在设计阶段不仅包含信息一个产品，而且还需要对整个产品生命周期。没有其他当前可用的格式，可以模拟同一种能

51、力。通过使用步骤，没有任何产品这种支持的标准可以很容易地在选择组件的互连和灵活性可以得到，让用户选择最佳或最便宜的产品，而无需任何承诺专有产品。 Aero的STEP项目的成功的工业实现一步。它已经明确表示， STEP数据交换实体模型数据是可行和可取的。参考1 Barequet, G. (1997). Using geometric hashing to repair CAD objects. IEEE Computational Science & Engineering, 4(4), 22-282 Barequet, G., & Duncan, C. A. (1998). RSVP: A g

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