三维设计数据中间格式STEP标准浅析

盛希 赵卫民 李伟 苑琦

【摘要】本文着重探讨了STEP标准应用于数据存档的可行性，为未来STEP的进一部开发奠定了一定的理论基础。

【关键词】数字化；三维设计数据；归档；STEP

近年来，随着科技的进步和发展，数字化技术正不断应用于技术、经济以及社会发展中。在制造业中也不例外，数字化技术正在不断完善自动化制造技术以及相关的管理办法。在未来的发展中，数字化技术在提升制造业创新能力和产品竞争力中扮演着重要的角色。在当前的制造行业中，采用最多的制造技术是以MBD为基础的数字化协同设计和制造技术，在当前产品的制造生产中，三维数字化模型逐步成为设计的主要数据来源。因此，在目前产品的制造生产中，为了便于同类产品或者高一级产品的制造，三维设计数据的归档已经成为各个制造商所面临的严峻问题。除此之外，对于使用寿命较长的产品，其设计数据的档案利用期限必须要求大于产品的寿命，而随着计算机软硬件的更新和升级，较早归档的设计数据能否被利用也是一个目前急需解决的问题。总之，在当前新的形势下，如何实现三维设计数据可靠归档，如何保证三维设计数据标准化和规范化是项目管理人员急需解决的问题。

目前，国外有些国家已经采用了先进的、规范的归档办法实现对三维设计数据的归档。本文研究了当前三维数据的归档背景，讨论了以中性化表达、存储和可视化浏览技术实现三维设计数据的存档可行性。

一、基于中间格式的归档方案研究

首先，传统的原始格式只针对一种CAD，而且传统原始的格式根据软件的不同有不同的格式。如PRO/E软件对应的原始格式的后缀为.asm，Solidworks软件对应的原始格式的后缀为.sldasm，Invetor软件对应原始格式的后缀为.iam。原始格式的文件只能被指定的软件所识别和读取。

中间数据格式又被称为中性化数据格式。基于中间数据格式可以实现不同版本、不同厂商或者不同品牌CAD数据模型之间的相互转换。中间数据格式是目前新型衍生出来的一种CAD格式，优势在于可以被绝大部分的CAD软件所识别。

当前常用的中间数据格式主要是区别于CAD格式的，该格式是由标准化组织所定义的，常见的此类中间数据格式有：JT，DXF，STEP-ISO等。除此之外，还有一种中间数据格式是基于标准化定义的基础上，衍生出不同CAD厂商均可以读取和识别的标准数据格式，从而可以实现三维设计数据的相互转换。

据研究统计：常用的中间数据格式主要有基于CAD的DXF文件，国际标准应用的STEP软件和美国标准应用下的IGES软件。除此之外，还有更高一级别的法国标准的SET标准和德国的VDA-FS标准。

二、STEP标准的应用研究

所谓STEP是由国际标准化组织（ISO组织）下的一个分委员会制定的一个实现三维数据交换的国际标准。简单的说，STEP标准是ISO标准，该标准是由很多部分组成的，而且很多基本的组成部分已经确定了，但是所公布的标准仍在开发中。STEP标准除了应用于工业中外，还广泛应用于一般行业中的测试过程、资料格式以及编程的接口等。据研究表明，STEP标准已经被世界很多国家公认为转换CAD设计数据的标准，而且很多国家根据STEP标准制定出了相关自身国家标准。我国根据STEP标准制定的标准为GB16656。

（一）STEP标准特性研究。STEP区别于其他标准的优势在于：STEP标准的先进性，实用性，可扩充性以及国际性和独立性。1.先进性。STEP标准的先进性主要体现在以下几个方面：设计数据之间的交换速度高、安全性高，值得注意的是基于STEP标准不仅可以实现企业内部的数据交换，还可以实现国际公司的数据交换。区别于其他标准，STEP标准是能够被计算机所理解。2.实用性。国际标准化组织根据STEP标准、根据不同的行业领域制定了不同的应用协议，而且这些应用协议的应用范围相当广泛，除了传统的二维工程图、三维装配图外，还可以应用于汽车、轮船、飞机、电气工程和机械设计等领域中。因此，STEP具有较好的实用性。3.可扩充性。基于EXPRESS语言，STEP标准能够将任何需要转换的数据信息准确的描述其结构和条件。该语言除了可以描述结构外还能够描述约束。4.国际性。STEP标准是由ISO组织开发的，该标准是由用户开发的而不是由供应商开发的。而且，STEP标准仍然在不断地更新和升级，可以长期应用于三维设计数据的归档。5.独立性。基于STEP标准可以为所制造的产品确定独特的定义和计算机可以处理的表达形式。因此，STEP标准是独立于任何形式的计算机系统。

（二）STEP标准的作用研究。根据相关研究表明，STEP标准的作用主要表现为以下几个方面：1.STEP标准可以实现三维设计数据的交换和共享。该作用是STEP标准的主要作用之一。我国应用STEP标准的主要目的在于实现CAD和CAM系统数据的交换。2.STEP标准能够将不同行业应用系统所生成数据信息存储于一个数据库中，数据库中的信息能夠为将来企业的发展带来很大的帮助。3.STEP标准可以实现产品设计数据信息的长期存储和保存。在信息技术高速发达的时代，软硬件的更新换代速度明显加快，传统的标准是很难实现数据信息的长期存档。而STEP标准由于其软件相对独立的特性使得其可以实现产品设计数据的长期存档。

三、总结

在信息时代高速发展的时代，如何实现对以前产品设计数据的可追溯性是当前一个急需解决的问题。STEP标准由于其独特的优势和目前应用中发挥的作用在未来的一段时间内成为数据信息存档的关键手段之一。但是，STEP的开发仅仅是刚刚开发而已，在今后的制造业中还需投入大量的人力、物力和财力等。

【参考文献】

[1]富瑶，杨青，罗建峰.三维模型归档方案初探[C]2013年全国青年档案工作者研讨会， 2013.

[2]路振刚，刘生智，王永潭，等.水电站工程项目三维数字化管理实施方法，CN104866952A[P].2015.

[3]董志茜，武斌，薛白石.中航工业3D CAD数据归档方案研究[J].机电兵船档案， 2016（5）：62-66.

[4]刘淑华.谈谈铁岭电厂电子档案管理方法[J].兰台世界，2011（s3）：121-122.

[5]姚健.设计部电子文件的归档[C].上海市卢湾区科学技术协会2008年学术交流会，2008.