第七章 产品数据交换标准 - 图文

7.4 产品数据的表达与交换标准STEP

开发IGES和DXF格式文件是为了交换产品定义数据，而不是产品数据。这里所谓产

品数据指的是与一个产品整个生命周期相关的数据（如设计、制造、质量保证、检测和支持）。尽管IGES和DXF文件的规范已经扩展到包含这些产品数据的某些部分，但是就成为支持整个生命周期的产品数据来说，这些文件携带的数据是根本不够的。因此，1983年美国开始了新的产品数据交换规范（PDES，Product Data Exchanange Specification）的开发。PDES强调的是从产品数据交换而不是从产品定义数据交换的角度消除人为的手工表达方式，这样，就可以不再通过工程图纸或其它介质便能够在不同的产品开发阶段来传递有关信息了，使得不同的产品开发阶段可以在同一个或不同的CAX系统上运行。同时，国际标准化组织ISO技术委员会工业自动化系统分会TC184于1984年7月成立了产品模型数据外部表达工作组SC4（External Representation of Product Model Data），其目的是负责产品模型数据交换，建立世界范围内的唯一标准STEP。由于PDES和STEP有相同的目标，所以1985年6月，IGES指导委员会决定PDES所代表的是在STEP的努力成果中美国的利益，因此，所写PDES被改为使用STEP的产品数据交换标准，以强调PDES和STEP的一致目的。

7.4.1概述与基本原理（ISO10303-1）

STEP的开发原则如下：

■以产品数据为开发目标，包含了整个产品生命周期的相关数据，包括设计、制造、质量保证、检测和维护。因此，它要记录公差信息、形状特征信息、有限元模型和运动分析模型等，还有主要与产品外形密切相关的产品定义数据。

■在STEP的数据结构中，特定应用数据必须存储在与一般形状信息分开的应用层模块中。这种方法在保证一般数据结构中不会出现冗余的同时，还保证了这种数据结构能支持广泛的应用。

■必须利用一种形式语言来定义数据结构。IGES和DXF的规范描述了存储所有几何及其它数据的物理文件格式。在STEP中，数据用EXPRESS语言来描述，然后EXPRESS语言被映射到物理文件。这种方法在解释从文件中提取的产品数据时能避免歧义。

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图7-3 STEP体系结构（a）

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图7-4 STEP体系结构（b）

如图7-3和7-4所示，STEP的开发是由众多的委员会和工作组承担的，他们分别处理标准的不同部分。这些部分根据表达方法、集成信息资源、应用协议、实现方法和一致性方法学来分组。在如图7-3和图7-4中每个部分目前的工作状态显示在其编号旁边。状态标志符从O（国际标准ISO预备阶段）到I（标准开发和接受阶段）。零件标志为E，F（国际标准草案等级），并且I级足以满足指导软件商进行产品开发方法的开发。

STEP的内容目前已陆续收入到ISO10303。ISO10303是一套系列国际标准，全名是《工业自动化系统：产品数据表达与交换》。

1、范围

ISO10303可用于产品数据的传输、共享与存档。 2、目的

ISO10303系列国际标准建立的目的是在产品生存期内能够为产品数据的表示与通讯提供一种中性数字格式。这种数字格式应完整地表达产品信息，并独立于能够处理这种数字格式的应用软件。数据通讯包括数据传输、数据共享和存档。

3、基本原理

ISO10303系列国家标准的结构使数据表达和实现形式在逻辑上是分开的。通用产品数据表达对许多应用文本是共同的，附加信息用以完善特殊应用文本的产品数据表达。而实现形式则用于产品数据的通讯。

4、信息的内容

ISO10303标准的信息内容是由一套称为集成资源单元的技术数据元素定义的。资源单元集合在一起形成集成资源。集成资源对产品数据提供一套中性的、约束最少的通用表示，它独立于通讯的实现形式。

ISO10303的集成资源集由表示不同应用领域的信息模型组合而成。不同领域中的类似概念可以共用于多个领域的单一资源单元表示。对于特殊的应用文本，则可增加额外的约束与关系予以支持。

各种集成资源单元被划分成模块式结构，成为逻辑上相关的子集，某个子集可能依赖于其他子集，但在集成资源中每种资源单元只定义一次。

EXPRESS（ISO10303－1）是独立的标准信息建模语言，用于集成资源中所有资源单元、约束与函数的描述。

5、对不同应用领域的支持

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ISO10303标准对特殊应用领域的支持是基于应用协议概念的运用。为了符合特殊应用文本的专门需要，应用协议提供一套完整的、显式的产品数据表达语句，同时也规定了要采取的一种以至多种实现形式。

应用协议规定应用的范围与应用文本。要定义应用活动模型（AAM），用以清晰地表明应用活动的过程与有关的数据流，还要明确地认定不属于应用领域所界定的范围内的数据与函数。

应用协议描述应用文本的信息需求与约束，这种描述是应用参考模型（ARM）表达的。信息需求与应用参考模型使用的专门术语和规则应是该专门领域的专家所熟悉的。

应用解释模型（AIM）规定由集成资源选出资源单元并加以解释，以满足应用需求。额外的约束可以加到约束的值与属性上。

EXPRESS作为唯一的标准信息模型建模语言用于应用解释模型中所有的资源单元、约束与函数，应当含有从ARM到AIM的映射，以表明如何使用集成资源以满足应用的需要。 应用协议中还应包括一套一致性测试的要求和目标，以供编写抽象测试套件和一致性测试方案。

6、实现形式

产品数据表达可以通过各种表达形式进行存储或通讯。所谓实现形式就是用于存储或信息交换的特定方法。产品数据可供选用的实现形式包括文件传输与数据库存取。

ISO10303中每种实现形式均是由EXPRESS语言映射为该种方式所采用的形式语言。语言独立于所传递的信息，映射的结果表现为格式化表示和专门应用所需的附加语法。

7、ISO10303标准的结构

ISO10303标准的分部（Part）按功能不同逻辑上分为6组，称为类（Class）。其中每类有单一的功能。类的结构规定同类中的分部具有相似的功能，并使类与类之间的交叉引用减到最小。每类可能有多个分部，分部则用分部号标明。

分部号 类

1X 产品数据描述方法 2X 实现形式

3X 一致性测试方法学与框架 4X/1XX 通用集成资源与应用集成资源 2XX 应用协议 12XX 抽象测试套件

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