Tecnologías clave de STEP

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 la investigación de bases de datos, estándares y controladores STEP-NC. Investigación 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 que puedan integrarse completamente en una base de datos de modelos de producto. Entre las investigaciones sobre 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 Control inteligente de fabricación impulsado por modelos. El objetivo principal del proyecto es establecer una base de datos que contenga todas las características de fabricación de las fresadoras de datos y piezas que puedan controlar los 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, la programación CNC se simplifica, por lo tanto, el CNC puede buscar datos del producto directamente. Internet proporciona 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 POHANG (Corea del Sur), Siemens Corporation (Alemania), etc. están comprometidas con la investigación activa sobre controladores. Entre innumerables estudios, Siemens ha logrado resultados fructíferos. El estándar STEP no es un estándar, sino un término general para un grupo de estándares. STEP divide la expresión de información del producto y los métodos de implementación del intercambio de datos en seis categorías: 1) Métodos de descripción;

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;

6) Conjuntos 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 basada en el desarrollo de protocolos de aplicación, incluidos modelos generales y modelos que admiten aplicaciones específicas. El formato de descripción de los datos del producto es independiente de la aplicación 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 campos de aplicación específicos y proporciona los requisitos y propósitos de prueba para las pruebas de coherencia.

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 núcleo del sistema son:

1) Lenguaje de descripción: El lenguaje EXPRESS es un lenguaje de descripción de modelos de información orientado a objetos (ISO10303- 11) desarrollado según los estándares STEP, utilizando Para describir recursos integrados y protocolos de aplicación, es un lenguaje de modelado que registra datos del producto, que ocupa una posición básica y central en la tecnología STEP.

2) Lenguaje de implementación: considerando que EXPRESS en sí no es un lenguaje de implementación, STEP especifica una serie de 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 tiene el mismo significado, fácil de procesar por 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 a datos estándar (ISO10303-22): es la interfaz de acceso a datos estándar especificada en STEP. Proporciona un conjunto de operaciones para acceder y operar los datos del modelo STEP y proporciona a los desarrolladores de aplicaciones. Especificación de requisitos de interfaz de programación unificada para instancias de entidad EXPRESS. 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 lenguaje principal de Internet/Intranet. Herramienta para almacenar y recuperar datos de productos.

3) Protocolo de aplicación (AP): STEP utiliza el Protocolo 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 para compartir la estructura del modelo de información en un determinado campo de aplicación. A través del protocolo de aplicación se establece un mecanismo neutral para solucionar el intercambio de datos entre diferentes sistemas CAx. Existen 38 protocolos de aplicación STEP relacionados con el diseño de ingeniería y la fabricación que se han formulado o se encuentran en formulación (AP-201 ~ AP-238).

El acuerdo de aplicación STEP en junio de 2004 es el siguiente:

Parte 201 Dibujo explícito de Redacción explícita

Parte 202 Dibujo relacionado con Redacción asociativa

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Parte 203 Diseño controlado de configuración diseño de control de configuración;

Parte 204 Diseño mecánico usando representación de límites Diseño mecánico expresado con límites;

Parte 205 Diseño mecánico usando superficies La representación utiliza superficies curvas para expresar el diseño mecánico;

Parte 206 Diseño mecánico utilizando estructura alámbrica La representación utiliza estructuras alámbricas para expresar el diseño mecánico;

Parte 207 Troqueles y bloques de chapa Troqueles y bloques de chapa;

Parte 208 Proceso de cambio de producto del ciclo de vidaGestión del ciclo de vidaGestión del cambio;

Parte 209 Diseño mediante análisis de estructuras metálicas y compuestas Análisis y diseño;

Parte 210 Impreso electrónico Montaje, diseño y fabricación de circuitos Montaje, diseño y fabricación de circuitos impresos electrónicos;

Parte 211 Diagnóstico y remanufactura de pruebas electrónicas Diagnóstico y remanufactura de pruebas electrónicas;

Parte 212 Plantas electrotécnicas Equipos de tecnología electrónica;

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 automotriz

Parte 215 Envío; Disposición Disposición del barco;

Parte 216 Formas moldeadas de barco Formulario de modelo de barco;

Parte 217 Tuberías de barco tubería de barco;

Parte 218 Estructuras de barco estructura de barco;

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Parte 2I9 Planificación del proceso de inspección dimensional para CMM realiza 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;

Parte 221 Datos funcionales y representación esquemática para planes de procesos Datos funcionales de la planificación de procesos y su expresión de modelo;

Parte 222 Ingeniería de diseño para fabricación de estructuras compuestas Ingeniería de diseño para fabricación para estructuras compuestas;

Parte 223 Intercambio de DPD de diseño y fabricación para compuestos Intercambio de datos de productos para estructuras compuestas;

Parte 224 Mecánica1Definición del productof

oProcessPlanning maneja la definición del producto mecánico planificado

Parte 225 Elemento de construcción estructural usando representación de forma explícita Elemento de construcción estructural usando representación de forma explícita

Parte 226 Sistemas mecánicos de construcción naval Sistemas mecánicos de construcción naval;

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Parte 227 Configuración espacial de la planta Configuración del espacio de fábrica;

Parte 228 Servicios de construcciónServicios de construcción;

Parte 229 Información de diseño y fabricación de piezas forjadasInformación de diseño y fabricación de piezas fundidas;

Parte 230 Estructura de construcción, estructura de aceroEstructura de construcción: estructura de acero;

Parte 231 Datos de ingeniería de procesos Datos de ingeniería de procesos;

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Parte 232 Datos técnicos Datos técnicos del embalaje, información del embalaje;

Parte 233 Representación de datos de ingeniería de sistemas, representación de datos de ingeniería del sistema;

Parte 234 Registros, registros y mensajes operativos del barco, registros, registros e información de operaciones del barco;

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Parte 235 Información sobre materiales para productos;

Parte 236 Producto y proyecto de muebles Producción y diseño de muebles;

Parte 237 Dinámica de fluidos computacional Dinámica de fluidos computacional;

Parte 238 Mecanizado CNC integrado Mecanizado CNC integrado;

Parte 239 Soporte del ciclo de vida del producto Mantenimiento del ciclo de vida del producto;

Parte 240 Planificación de procesos Planificación de procesos. Todo el sistema STEP se divide en tres niveles: capa de aplicación, capa lógica y capa física, y su relación se muestra en la Figura 2. La capa superior es la capa de aplicación, que incluye conjuntos de pruebas abstractas de protocolos y objetos de aplicación. Este es un nivel orientado a aplicaciones específicas. La segunda capa es la capa lógica, que incluye recursos generales integrados y recursos de aplicaciones integrados 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, lo que permite la reutilización entre diferentes aplicaciones del estándar STEP y minimiza la redundancia de datos. La capa más baja es la capa física, que incluye métodos de implementación, se utiliza para el desarrollo de software que realmente aplica estándares y proporciona una forma de implementación específica en una computadora.

Los estándares correspondientes a los tres estratos son formulados por tres comités diferentes. Cada capa utiliza diferentes herramientas de modelado de información. La capa de aplicación usa IDEF0, IDEF1X, NIAM y EXPRESS; EXPRESS es un lenguaje sin programación, orientado a objetos, para modelado de información, que es comprensible para los humanos y procesable 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 el modelo 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 a diferencia de la programación. idiomas, no tiene declaraciones de entrada y salida.

Una breve descripción es la siguiente:

1) Tipos de datos enriquecidos

EXPRESS especifica tipos de datos enriquecidos, los más comunes son:

·Tipos de datos simples. Incluyendo NÚMERO, REAL, ENTERO, CADENA, BOOLEANO, LÓGICO, BINARIO.

·Tipo 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) Varias descripciones en el esquema

El esquema es el cuerpo principal del objeto de descripción EXPRESS, es decir, el esquema conceptual, por lo que el esquema se explica primero y luego se pasa. en el esquema Se utilizan varias descripciones para describir, incluidas descripciones de tipo, descripciones de entidades, descripciones de constantes, descripciones de funciones, descripciones de procesos y descripciones de reglas. Estas descripciones se yuxtaponen entre sí, y la más importante es la descripción de entidades.

La estructura de una descripción de entidad es la siguiente:

ENTITY identificador de entidad;

[Subclase, descripción de superclase]:

[ Atributos explícitos];

[Atributos exportados];

[Atributos inversos];

[Reglas de unicidad];

[ Rango de valores restricción];

END-ENTITY;

El ejemplo 1 define un círculo como una entidad y utiliza atributos exportados.

ENTIDAD círculo;

centro: punto;

radio: REAL;

DERIVA

área: REAL :=PI*radius**2;

END-ENTITY;

El ejemplo 2 define el vector unitario como una entidad y utiliza restricciones de rango, es decir, la longitud del vector unitario debe ser 1.

ENTlTY Vector unitario;

a, b, e: REAL

DONDE

longitud: a**2+b **2+c**2=1.0;

END-ENTITY;

El ejemplo 3 define la entidad A2 y sus superclases B2 y C2

ENTITY A2;

SUPERTYPE OF (B2, C2);

END-ENTITY;

3) Las expresiones

pueden realizar operaciones aritméticas (Suma, resta, multiplicación, división, exponenciación, módulo, etc.), operaciones relacionales (igual a, menor que, mayor que, etc.), operaciones BINARIAS (indexación y conexión), operaciones lógicas (lógicas AND, OR, NOT, XOR) , Operaciones de cadenas (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) Declaraciones de ejecución

Como asignación, caso, if-then-else, ESCAPE, llamada a procedimiento, REPEAT, RETURN y SKIP, etc., son tan ricas como las generales. lenguajes de programación.

5) Diversas constantes internas, funciones y procedimientos

Tales como constantes PI, SELF, funciones SIN, COS,..., EXITS, HIINDEX, SIZEOF, TYPEOF, etc., procedimientos INSERTAR, etc.

6) Declaraciones de interfaz

Las declaraciones de uso común 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; DESDE, es decir, hacer referencia a entidades, tipos, etc. en otro esquema, pero no se pueden crear instancias de forma independiente dentro de este esquema.

La estructura organizativa de tres niveles, el modelo de referencia y el lenguaje de definición formal EXPRESS de STEP constituyen juntos la metodología 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.