Información detallada de STEP (Especificación de interacción de datos del modelo de producto)

El estándar STEP (Estándar para el intercambio de datos del modelo de producto - Especificación de interacción de datos del modelo de producto) es un estándar desarrollado por la Organización Internacional de Normalización para describir la información del producto durante todo el ciclo de vida del producto. un estándar que se está mejorando "Estándar de intercambio de modelos de datos de productos". Fue formulado por el Cuarto Subcomité (SC4) del Comité Técnico de Integración y Automatización Industrial (TC184) de la Organización Internacional de Normalización (ISO). El código ISO oficial es ISO-10303. Proporciona un mecanismo neutral que no depende de sistemas específicos y está diseñado para realizar el intercambio y la distribución de datos de productos. La naturaleza de esta descripción la hace adecuada no sólo para intercambiar archivos, sino también como base para implementar y compartir bibliotecas y archivos de productos. Los países desarrollados han promovido estándares STEP para aplicaciones industriales. Su aplicación ha reducido significativamente el costo del intercambio de información durante el ciclo de vida del producto, ha mejorado la eficiencia de la investigación y el desarrollo del producto y se ha convertido en un estándar básico importante para que la industria manufacturera coopere y participe en la competencia internacional. mantener la competitividad de las empresas. Introducción básica Nombre chino: Especificación de interacción de datos del modelo de producto Nombre extranjero: STEP Organización de establecimiento de estándares: Organización Internacional de Normalización (ISO) Código ISO: ISO-10303 Introducción de estándares, tecnologías clave, introducción de estándares A lo largo de los años, la gente ha propuesto muchas soluciones. Los más exitosos se han estandarizado para el intercambio de datos. El primer lote fue organizado por países europeos y americanos y se centró en el intercambio de datos de figuras geométricas, incluido el formato SET francés, el formato VDAFS alemán y el formato IGES (especificación inicial de intercambio de gráficos) estadounidense. Más tarde, bajo el liderazgo de la Organización Internacional de Normalización (ISO), se hicieron muchos esfuerzos para producir un estándar internacional para todos los aspectos de los datos técnicos del producto, y nació el estándar de datos del modelo de producto: STEP (estándar para el intercambio de productos). datos del modelo, Estándar de intercambio de datos del modelo de producto). Con el continuo desarrollo de la automatización industrial y la tecnología informática, la industria necesita urgentemente un mecanismo de intercambio de información integral y altamente confiable para lograr una integración efectiva entre los sistemas de ingeniería asistida por computadora (CAx). El estándar STEP es tanto una tecnología de modelado de información de productos como una tecnología de implementación de software basada en el pensamiento orientado a objetos. Apoya el intercambio de información durante todo el ciclo de vida del producto, desde el diseño hasta el análisis, la fabricación, el control de calidad, las pruebas, la producción, el uso, el mantenimiento y la eliminación. El objetivo es proporcionar una descripción completa que sea independiente de cualquier dato específico del producto. Mecanismo de representación de la información y métodos y tecnologías de implementación. En el diseño y la fabricación, se utilizan muchos sistemas para procesar datos técnicos del producto. Cada sistema tiene su propio formato de datos, por lo que la misma información debe almacenarse varias veces en varios sistemas, lo que genera redundancia de información y errores. Este problema no es exclusivo de la industria manufacturera, pero es más prominente en la industria manufacturera porque los datos complejos y tridimensionales causan malentendidos y magnificación de errores entre los usuarios. Según estimaciones del Instituto Nacional Americano de Normalización, los problemas de incompatibilidad de datos significan una pérdida de 90 mil millones de yuanes para la industria manufacturera... Tecnología clave

Desde el desarrollo de STEP-NC en 1997, la aplicación de STEP en la fabricación se ha convertido en un objeto de investigación candente en los países industrializados. Entre todos los temas de investigación candentes, Estados Unidos tiene el proyecto Super Model, Europa tiene el proyecto MATRAS y OPTIMAL, Japón tiene el proyecto Digital Master y Corea del Sur tiene el proyecto STEP-NC. Todos estos son proyectos muy representativos. Los países de investigación más importantes mencionados anteriormente se centran principalmente en los tres aspectos de la investigación: base de datos, estándares y controlador STEP-NC.

Búsqueda de bases de datos. Las definiciones especiales, modelos geométricos, flujos de proceso, definiciones de tolerancia, etc. cubiertas por STEP-NC deben pasar por la misma interfaz inteligente antes de poder integrarse completamente en una base de datos de modelos de producto.

Entre los estudios de bases de datos, STEP Tools es la empresa más representativa, principalmente porque la empresa inició la investigación sobre el proyecto "Super Model" en el segundo milenio del nuevo siglo. El nombre completo en inglés del proyecto "Super Model" es Model Driven Intelligent Control of Manufacturing. El objetivo principal del proyecto es establecer una base de datos que contenga todas las características de fabricación de fresadoras de datos y piezas que puedan controlar datos directamente, y luego expandirse a PDM y CNC. giros y otros objetivos. STEP Tools finalmente desarrolló dos nuevas tecnologías en el proyecto "Super Model", a saber, EXPRESS-X y STEP/XML. Dado que la aplicación de estas dos tecnologías ha simplificado la programación CNC, permite al CNC buscar datos del producto directamente en el. Internet sienta una base sólida.

Investigación estándar. Los estándares desarrollados actualmente para STEP y STEP-NC generalmente involucran industrias como automóviles, aviones, construcción naval, diseño mecánico, circuitos electrónicos, etc. Respecto al borrador de norma (ISO-DIS-14649) que ha desarrollado STEP-NC, incluye datos generales, conceptos y reglas básicas, herramientas de fresado, mecanizado de fresado CNC, etc. Los estándares STEP-NC que se están formulando actualmente incluyen: mecanizado por descarga eléctrica, procesamiento de torneado CNC, monitoreo, fresado de madera y vidrio, etc.

Controlador STEP-NC. La actual empresa STEP Tools está desarrollando software para controladores de máquinas herramienta. Este software se utiliza para leer directamente Super Model. Además, la Universidad de Ciencia y Tecnología de POHANG (Corea del Sur), Siemens Corporation (Alemania), etc. están comprometidas con la investigación activa sobre controladores. Entre innumerables estudios, Siemens ha logrado resultados fructíferos. Descripción básica del estándar STEP El estándar STEP no es un estándar, sino un término general para un grupo de estándares. STEP divide la expresión de la información del producto y los métodos de implementación del intercambio de datos en seis categorías: 1) Métodos de descripción del contenido del estándar STEP; 2) Métodos de implementación (Pruebas de conformidad); 3) Recursos de integración (Métodos de implementación): divididos en recursos generales y recursos de aplicación; 4) Protocolos de aplicación (Protocolos de aplicación) 5) Metodología y marco de pruebas de conformidad (Pruebas de conformidad); conjunto de pruebas (Suites de pruebas abstractas). La estructura de composición del estándar STEP se muestra en la figura. El estándar STEP también se puede dividir en dos partes: el modelo de datos y las herramientas del estándar STEP. El modelo de datos incluye recursos de integración generales, recursos de integración de aplicaciones y protocolos de aplicaciones; las herramientas incluyen métodos de descripción, métodos de implementación, métodos de prueba de coherencia y conjuntos de pruebas abstractas. El modelo de información de recursos define la información de datos según el protocolo de aplicación de desarrollo, incluidos los modelos generales y los modelos que admiten aplicaciones específicas. El formato de descripción de los datos del producto es independiente de las aplicaciones y se implementa mediante protocolos de aplicación. El protocolo de aplicación define el modelo de información de recursos que admite funciones específicas, estipula claramente la información y los métodos de intercambio de información necesarios para áreas de aplicación específicas y proporciona los requisitos y propósitos de prueba para las pruebas de coherencia. Tipos de sistemas STEP Casi todos los principales sistemas CAD/CAM contienen un módulo para leer y escribir datos definidos por un protocolo de aplicación STEP (AP). El protocolo más comúnmente implementado en los Estados Unidos se llama AP-203. Este protocolo se utiliza para intercambiar datos que describen modelos sólidos y conjuntos de modelos sólidos. En Europa, un protocolo muy similar llamado AP-214 cumple la misma función. Entre ellos, los lenguajes clave que constituyen el sistema central son: 1) Lenguaje de descripción: el lenguaje EXPRESS es un lenguaje de descripción de modelos de información orientado a objetos (ISO10303-11) desarrollado por estándares STEP. Se utiliza para describir recursos integrados y aplicarlos. protocolos, es decir, para registrar datos del producto. El lenguaje de modelado ocupa una posición fundamental y central en la tecnología STEP. 2) Lenguaje de implementación: dado que EXPRESS en sí no es un lenguaje de implementación, STEP especifica varios lenguajes que implementan EXPRESS a través de relaciones de mapeo.

Los principales son: ·Archivo STEP p21 (ISO10303-21): El archivo p21 adopta una estructura física de formato libre, se basa en codificación ASCII, no depende de información de columnas (IGES tiene el concepto de columnas) y no tiene ambigüedad, lo que facilita el procesamiento del software. El formato de archivo p21 es una de las bases para el intercambio y el intercambio de información. Sus extensiones comunes son stp, step y p21, por lo que a menudo se le llama archivo STEP o archivo p21. ·Interfaz SDAI - Interfaz de acceso de datos estándar (ISO10303-22): Es la interfaz de acceso a datos estándar especificada en STEP. Proporciona un conjunto de operaciones para acceder y operar datos del modelo STEP y proporciona a los desarrolladores de aplicaciones programación unificada de instancias de entidades EXPRESS. Especificación de requisitos de interfaz. Se puede utilizar para la implementación de bases de datos de nivel superior y la implementación de bases de conocimientos. ·Datos STEP en XMI (ISO10303-28): Proporciona mapeo de archivos STEP a XML. XML es un lenguaje de intercambio de datos neutral diseñado para transmitir información en Internet. Es el método principal para almacenar y extraer datos de productos entre idiomas Inter/Intra. herramientas. 3) Acuerdo de aplicación (AP): STEP utiliza el Acuerdo de aplicación (AP) para garantizar la coherencia semántica. El protocolo de aplicación especifica la estructura del modelo especificada por el protocolo de aplicación específico que debe seguirse en un determinado dominio de aplicación para compartir la estructura del modelo de información. Mediante la aplicación de protocolos se establece un mecanismo neutral para resolver el intercambio de datos entre diferentes sistemas CAx. Hay 38 protocolos STEP (AP-201 ~ AP-238) relacionados con el diseño de ingeniería y la fabricación que se han formulado o se están formulando.

El acuerdo de aplicación STEP en junio de 2004 es el siguiente: Parte 201 Dibujo explícito Dibujo explícito; Dibujo relacionado con Dibujo asociativo Parte 203 Diseño controlado de configuración Parte 204 Diseño mecánico utilizando representación de límites Expresión mecánica con diseño de límites; Diseño utilizando representación de superficie Diseño mecánico expresado con superficies curvas Parte 206 Diseño mecánico utilizando representación de estructura alámbrica Diseño mecánico expresado utilizando estructuras de alambre Parte 207 Troqueles y bloques de chapa metálica Parte 208 Ciclo de vida Proceso de cambio Gestión del ciclo de vida Gestión de cambios; Parte 209 Diseño mediante análisis de estructuras compuestas y metálicas; Parte 210 Montaje, diseño y fabricación de circuitos impresos electrónicos Montaje, diseño y fabricación equipos de tecnología; Parte 213, Planes de procesos de control numérico para piezas mecanizadas; Planificación del procesamiento CNC de piezas mecanizadas; Parte 214, Datos básicos para procesos de diseño mecánico de automóviles; Parte 217 Tuberías para buques, Tubería para buques; Parte 218, Estructuras de buques, Estructura de buques; Parte 2I9, Planificación del proceso de inspección dimensional para CMM, Inspección espacial y planificación de procesamiento para CMM, Parte 220, Planificación de fabricación de conjuntos de circuitos impresos, Planificación de fabricación de conjuntos de circuitos impresos; Representación esquemática para planes de proceso, función de planificación de procesos, datos y su expresión de esquema. Parte 222 Ingeniería de diseño para fabricación de estructuras compuestas; Parte 223 Intercambio de DPD de diseño y fabricación para intercambio de datos de productos compuestos para estructuras compuestas; Parte 224 Definición mecánica del producto para el procesamiento de planificación de procesos; productos; parte 225, elemento de construcción estructural que utiliza formas explícitas; parte 226, sistemas mecánicos de construcción naval;

Parte 227: Configuración espacial de la planta; Parte 228: Servicios de construcción; Parte 229: Información de diseño y fabricación de piezas forjadas; Parte 230: Estructura de acero: Estructura de acero; Datos técnicos de proceso; parte 233 Representación de datos de ingeniería de sistemas representación de datos de ingeniería de sistemas; parte 234 Registros, registros y mensajes de operaciones de barcos Registros e información de operaciones de barcos Parte 235 Información sobre productos y diseño de muebles; Parte 237 Dinámica de fluidos computacional; Parte 238 Mecanizado CNC integrado; Parte 239 Soporte del ciclo de vida del producto Mantenimiento del ciclo de vida del producto; Parte 240 Planificación de procesos; Parte 242 Ingeniería 3D basada en modelos gestionados. Concepto de nivel estándar STEP Todo el sistema STEP se divide en tres niveles: capa de aplicación, capa lógica y capa física. La relación se muestra en la Figura 2. La capa superior es la capa de aplicación, que incluye conjuntos de pruebas abstractas para protocolos y objetos de aplicación. Este es un nivel orientado a aplicaciones específicas. La segunda capa es la capa lógica, que incluye la integración de recursos comunes y recursos de aplicaciones integradas y un modelo completo de información del producto creado a partir de estos recursos. Se abstrae de aplicaciones prácticas y no tiene nada que ver con implementaciones específicas. Resume la similitud de información en diferentes campos de aplicación, haciendo que diferentes aplicaciones del estándar STEP sean reutilizables y minimizando la redundancia de datos. La capa más baja es la capa física, que incluye los métodos de implementación, que se utiliza para el desarrollo de software que realmente aplica estándares y proporciona formas de implementación específicas en las computadoras. Estructura organizativa jerárquica del paso Las normas correspondientes a los tres niveles son formuladas por tres comités diferentes. Cada capa utiliza diferentes herramientas de modelado de información. La capa de aplicación usa IDEF0, IDEF1X, NIAM y EXPRESS; Lenguaje de definición formateado EXPRESS EXPRESS es un lenguaje no de programación orientado a objetos que se utiliza para modelar información que puede ser entendida por humanos y procesada por computadoras (a través del compilador EXPRESS). EXPRESS se utiliza principalmente para describir datos de productos en protocolos de aplicación o recursos integrados para estandarizar la descripción. Es una herramienta de descripción formal para modelos de datos en STEP. El lenguaje EXPRESS utiliza esquemas como base para describir modelos de datos. Cada protocolo de aplicación y cada componente de recurso del estándar consta de varios patrones. Cada patrón contiene descripción de tipo, definición de entidad, regla, función y procedimiento. La entidad es el foco. La entidad se define por los datos y el comportamiento. Los datos describen la naturaleza de la entidad y el comportamiento representa restricciones y operaciones. Como lenguaje de descripción formal, EXPRESS absorbe las funciones de Ada, C, C++, Modula 2, Pascal, PL/1 y SQL. Tiene una poderosa capacidad para describir modelos de información, pero es diferente de los lenguajes de programación. declaraciones de salida. Una breve descripción es la siguiente: 1) Tipos de datos enriquecidos EXPRESS estipula tipos de datos enriquecidos, los más comunes son: ·Tipos de datos simples.

Incluyendo NÚMERO, REAL, ENTERO, CADENA, BOOLEANO, LÓGICO, BINARIO. ·Tipos de datos de agregación. Hay matrices (ARRAY), tablas (LIST), conjuntos (SET) y paquetes (BAG). ·Tipos de datos con nombre. Definido por el usuario, incluyendo entidad (ENTIDAD) y tipo (TIPO). ·Construir tipos de datos. Incluyendo enumeración (ENUMERACIÓN) y selección (SELECCIONAR). 2) Los diversos esquemas de descripción en el esquema son el cuerpo principal del objeto de descripción EXPRESS, es decir, el esquema conceptual. Por lo tanto, el esquema se describe primero y luego se describe a través de varias descripciones en el esquema. Estas descripciones incluyen descripciones de tipo. entidades Las descripciones, descripciones de constantes, descripciones de funciones, descripciones de procesos y descripciones de reglas están yuxtapuestas entre sí, y la más importante es la descripción de entidades. La estructura de una descripción de entidad es la siguiente: ENTIDAD identificador de entidad; [Subclase, descripción de superclase]: [Atributos explícitos]; [Atributos inversos] [Restricciones de rango de valores]; ; El ejemplo 1 define un círculo como una entidad y utiliza atributos de exportación. ENTIDAD círculo; centro: punto; radio: REAL; DERIVAR área: REAL: =PI*ENTIDAD FINAL; el vector debe ser 1. ENTlTY Unidad-vector; a, b, e: REAL; WHERE longitud: a**2+b**2+c**2=1.0 END-ENTITY; ; SUPERTIPO DE (B2, C2); ENTIDAD FINAL; 3) Las expresiones pueden realizar operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, división, exponenciación, módulo, etc.) y operaciones relacionales (igual a, menor que, mayor que, etc.). .), operaciones BINARIAS (índice y conexión), operaciones lógicas (Y lógica, O, NO, XOR), operaciones de cadena (comparación, índice, conexión), operaciones de agregación (índice, intersección, suma, diferencia, subconjunto), superconjunto, etc.), operaciones de entidades (comparación de relaciones, acceso a atributos, acceso a grupos, composición de entidades complejas, etc.). 4) Las declaraciones de ejecución como asignación, caso, if-then-else, ESCAPE, llamada a procedimiento, REPEAT, RETURN y SKIP son tan ricas como los lenguajes de programación generales. 5) Varias constantes internas, funciones y procedimientos como constantes PI, SELF, funciones SIN, COS,..., EXITS, HIINDEX, SIZEOF, TYPEOF, etc., procedimientos INSERT, etc. 6) Las declaraciones de uso común en las declaraciones de interfaz incluyen USE FROM, que usa un tipo o nombre de entidad en otro esquema, y ​​el efecto es el mismo que el descrito en este esquema, y ​​REFERENCE FROM, que se refiere a entidades, tipos, etc. en otro; esquema, pero en No se pueden crear instancias de forma independiente dentro de este patrón. La estructura organizativa de tres capas, el modelo de referencia y el lenguaje de definición formal EXPRESS de STEP constituyen juntos la metodología STEP. Ventajas del estándar STEP El estándar STEP tiene las ventajas de simplicidad, compatibilidad, largo ciclo de vida y escalabilidad. Puede resolver bien el problema de la integración de la información, lograr la combinación óptima de recursos y lograr una conexión perfecta de la información.