三維設計數據中間格式STEP標準淺析

盛希 趙衛民 李偉 苑琦

【摘要】本文著重探討了STEP標準應用于數據存檔的可行性，為未來STEP的進一部開發奠定了一定的理論基礎。

【關鍵詞】數字化；三維設計數據；歸檔；STEP

近年來，隨著科技的進步和發展，數字化技術正不斷應用于技術、經濟以及社會發展中。在制造業中也不例外，數字化技術正在不斷完善自動化制造技術以及相關的管理辦法。在未來的發展中，數字化技術在提升制造業創新能力和產品競爭力中扮演著重要的角色。在當前的制造行業中，采用最多的制造技術是以MBD為基礎的數字化協同設計和制造技術，在當前產品的制造生產中，三維數字化模型逐步成為設計的主要數據來源。因此，在目前產品的制造生產中，為了便于同類產品或者高一級產品的制造，三維設計數據的歸檔已經成為各個制造商所面臨的嚴峻問題。除此之外，對于使用壽命較長的產品，其設計數據的檔案利用期限必須要求大于產品的壽命，而隨著計算機軟硬件的更新和升級，較早歸檔的設計數據能否被利用也是一個目前急需解決的問題。總之，在當前新的形勢下，如何實現三維設計數據可靠歸檔，如何保證三維設計數據標準化和規范化是項目管理人員急需解決的問題。

目前，國外有些國家已經采用了先進的、規范的歸檔辦法實現對三維設計數據的歸檔。本文研究了當前三維數據的歸檔背景，討論了以中性化表達、存儲和可視化瀏覽技術實現三維設計數據的存檔可行性。

一、基于中間格式的歸檔方案研究

首先，傳統的原始格式只針對一種CAD，而且傳統原始的格式根據軟件的不同有不同的格式。如PRO/E軟件對應的原始格式的后綴為.asm，Solidworks軟件對應的原始格式的后綴為.sldasm，Invetor軟件對應原始格式的后綴為.iam。原始格式的文件只能被指定的軟件所識別和讀取。

中間數據格式又被稱為中性化數據格式。基于中間數據格式可以實現不同版本、不同廠商或者不同品牌CAD數據模型之間的相互轉換。中間數據格式是目前新型衍生出來的一種CAD格式，優勢在于可以被絕大部分的CAD軟件所識別。

當前常用的中間數據格式主要是區別于CAD格式的，該格式是由標準化組織所定義的，常見的此類中間數據格式有：JT，DXF，STEP-ISO等。除此之外，還有一種中間數據格式是基于標準化定義的基礎上，衍生出不同CAD廠商均可以讀取和識別的標準數據格式，從而可以實現三維設計數據的相互轉換。

據研究統計：常用的中間數據格式主要有基于CAD的DXF文件，國際標準應用的STEP軟件和美國標準應用下的IGES軟件。除此之外，還有更高一級別的法國標準的SET標準和德國的VDA-FS標準。

二、STEP標準的應用研究

所謂STEP是由國際標準化組織（ISO組織）下的一個分委員會制定的一個實現三維數據交換的國際標準。簡單的說，STEP標準是ISO標準，該標準是由很多部分組成的，而且很多基本的組成部分已經確定了，但是所公布的標準仍在開發中。STEP標準除了應用于工業中外，還廣泛應用于一般行業中的測試過程、資料格式以及編程的接口等。據研究表明，STEP標準已經被世界很多國家公認為轉換CAD設計數據的標準，而且很多國家根據STEP標準制定出了相關自身國家標準。我國根據STEP標準制定的標準為GB16656。

（一）STEP標準特性研究。STEP區別于其他標準的優勢在于：STEP標準的先進性，實用性，可擴充性以及國際性和獨立性。1.先進性。STEP標準的先進性主要體現在以下幾個方面：設計數據之間的交換速度高、安全性高，值得注意的是基于STEP標準不僅可以實現企業內部的數據交換，還可以實現國際公司的數據交換。區別于其他標準，STEP標準是能夠被計算機所理解。2.實用性。國際標準化組織根據STEP標準、根據不同的行業領域制定了不同的應用協議，而且這些應用協議的應用范圍相當廣泛，除了傳統的二維工程圖、三維裝配圖外，還可以應用于汽車、輪船、飛機、電氣工程和機械設計等領域中。因此，STEP具有較好的實用性。3.可擴充性。基于EXPRESS語言，STEP標準能夠將任何需要轉換的數據信息準確的描述其結構和條件。該語言除了可以描述結構外還能夠描述約束。4.國際性。STEP標準是由ISO組織開發的，該標準是由用戶開發的而不是由供應商開發的。而且，STEP標準仍然在不斷地更新和升級，可以長期應用于三維設計數據的歸檔。5.獨立性。基于STEP標準可以為所制造的產品確定獨特的定義和計算機可以處理的表達形式。因此，STEP標準是獨立于任何形式的計算機系統。

（二）STEP標準的作用研究。根據相關研究表明，STEP標準的作用主要表現為以下幾個方面：1.STEP標準可以實現三維設計數據的交換和共享。該作用是STEP標準的主要作用之一。我國應用STEP標準的主要目的在于實現CAD和CAM系統數據的交換。2.STEP標準能夠將不同行業應用系統所生成數據信息存儲于一個數據庫中，數據庫中的信息能夠為將來企業的發展帶來很大的幫助。3.STEP標準可以實現產品設計數據信息的長期存儲和保存。在信息技術高速發達的時代，軟硬件的更新換代速度明顯加快，傳統的標準是很難實現數據信息的長期存檔。而STEP標準由于其軟件相對獨立的特性使得其可以實現產品設計數據的長期存檔。

三、總結

在信息時代高速發展的時代，如何實現對以前產品設計數據的可追溯性是當前一個急需解決的問題。STEP標準由于其獨特的優勢和目前應用中發揮的作用在未來的一段時間內成為數據信息存檔的關鍵手段之一。但是，STEP的開發僅僅是剛剛開發而已，在今后的制造業中還需投入大量的人力、物力和財力等。

【參考文獻】

[1]富瑤，楊青，羅建峰.三維模型歸檔方案初探[C]2013年全國青年檔案工作者研討會， 2013.

[2]路振剛，劉生智，王永潭，等.水電站工程項目三維數字化管理實施方法，CN104866952A[P].2015.

[3]董志茜，武斌，薛白石.中航工業3D CAD數據歸檔方案研究[J].機電兵船檔案， 2016（5）：62-66.

[4]劉淑華.談談鐵嶺電廠電子檔案管理方法[J].蘭臺世界，2011（s3）：121-122.

[5]姚健.設計部電子文件的歸檔[C].上海市盧灣區科學技術協會2008年學術交流會，2008.