产品模型数据交换标准(数据库)

时间：2022-12-14 16:30:01 | 来源：信息时代

时间：2022-12-14 16:30:01 来源：信息时代

    产品模型数据交换标准 : 在美国推出的产品数据交换规范(product data exchange specification,PDES)的基础上开发的,其目标是以中性格式概括出一个在产品生存期内具有完整性与集成性的计算机化的产品模型所需的信息。
STEP能完整地表示产品数据,并支持广泛的应用领域,它的中性机制使它能独立于任何具体的计算机辅助设计软件系统。STEP把产品信息的表达和用于数据交换的实现方法区分开来,具有多种实现形式,不仅适用于中性文件交换,并且支持应用程序内的产品数据交换,同时也是实现和共享产品数据库和产品数据存档的基础。
最初的产品数据交换标准是1981年1月美国国家标准局发表的IGES 1.0(initial graphics exchange specification,IGES)产品数据交换标准,为克服IGES文件太长和有些数据不能表达的缺点和不足,1984年IGES组织设置了PDES计划,目标是为产品数据交换规范的建立开发一种方法论,并运用这套方法开发一个新的产品数据交换标准。国际标准化组织(ISO)于1983年12月在负责工业自动化系统技术委员会TC184内成立了产品数据的外部表示分会SC4,其任务是负责制定STEP国际性产品模型数据交换标准,它以PDES计划为基础,同时吸收欧洲国家几种标准的长处。1988年ISO把PDES文本作为STEP标准的建议草案公布,而PDES计划的制订工作也并入STEP计划。
STEP标准由一些独立的部分组成,其体系结构如图1所示。图中最上层是应用层,包括应用协议及对应的抽象测试集,支持以IDEF 0(integration definition for function modeling)方法为基础的功能分析,并在此基础上设计产品数据模型。第二层是逻辑层,包括集成资源,是一个完整的产品模型,从实际应用中抽象出来,并与具体实现无关,逻辑层用来生成形式化的规格说明。最底层是物理层,用来导出和指明形式化的需求规格的实施机制。

图1 STEP标准的体系结构

STEP标准主要包括以下五个方面的内容:
(1)标准的描述方法:STEP采用参照模型和形式定义语言进行模型描述。参照模型可以用来构造其他模型,不论是应用层还是逻辑层,均由许多参照模型组成,高层次参照模型可以由低层次参照模型构成。采用形式化语言的目的是保证产品描述的一致性和无二义性,同时要求它具有可读性及能被计算机所理解。EXPRESS语言是一种形式化的信息建模语言,提供了对集成资源和应用协议中产品数据进行标准描述的机制。
(2)集成资源:STEP逻辑层统一的概念模型为集成的产品信息模型,又称集成资源,它是STEP标准的主要部分,采用EXPRESS语言描述,集成资源提供的资源是产品数据描述的基础。集成资源分为通用资源和应用资源两类,通用资源在应用上有通用性,与应用无关,而应用资源描述某一应用领域的数据,依赖于通用资源的支持。
(3)应用协议: STEP制订了一系列应用协议,用以说明如何用标准的STEP集成资源来解释产品数据模型文本,以避免数据交换时产生数据不可靠问题。应用协议包括应用范围、相关内容、信息需求定义、应用解释模型、规定的应用方式、一致性要求和测试意图。应用范围的说明可通过描述过程、信息流、功能需求的应用活动模型来支持。应用相关内容的信息要求和约束由一组功能和应用对象来定义,定义的结果是一个应用参考模型。应用解释模型表示应用的信息要求,其中资源从定义在集成资源中的资源构件选取。资源构件的解释,就是通过修改、增加构件上的约束、关系、属性等方式来满足应用协议规定领域内的信息要求。
(4)实现形式:STEP标准将数据交换的实现形式分为四级: 第一级为文件交换,文件交换是最低一级。STEP文件有专门的格式规定,利用明文或二进制编码,提供对应用协议中产品数据描述的读/写操作,是一种中性文件格式。第二级为工作格式(working form)交换,这是一种特殊的形式,它是产品数据结构在内存的表现形式,利用内存数据管理系统使要处理的数据常驻内存,对数据进行集中处理。第三级为数据库交换,数据库交换方式是通过共享数据库实现的,产品数据经数据库管理系统DBMS存入数据库,每个应用系统可以从数据库取出所需的数据,运用数据字典,应用系统可以向数据库系统直接查询、处理、存取产品数据。第四级为知识库交换,知识库交换是通过知识库来实现数据交换的,各应用系统通过知识库管理向知识库存取产品数据。
(5)一致性测试和抽象测试: STEP标准中有一致性测试过程、测试方法和测试评估标准。一致性测试分为结合应用程序实例的测试与抽象测试,前者根据定义的产品模型在应用程序运行后的实例中检查其数据表达、传输和交换是否可靠和有效。后者作为标准的抽象测试,用一种形式定义语言来定义抽象测试事例,每一个测试事例提出一套用于取得某项专门测试目标的说明。一致性测试的要求以及测试过程由应用协议加以规定。
现在STEP标准已经成为国际公认的CAD数据文件交换全球统一标准,许多国家都依据STEP标准制订了相应的国家标准,并在许多大型项目中得到应用。当前我国CAD/CAM领域已经认识到STEP标准的重要性,相应STEP标准的制订工作由CSBTS/TC159/SC4完成。STEP标准在我国的对应标准号为GB/T16656。