三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中間格式STEP標(biāo)準(zhǔn)淺析

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1、三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中間格式STEP標(biāo)準(zhǔn)淺析盛希 趙衛(wèi)民 李偉 苑琦【摘要】本文著重探討了STEP標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于數(shù)據(jù)存檔的可行性，為未來STEP的進(jìn)一部開發(fā)奠定了一定的理論基礎(chǔ)?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)字化；三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；歸檔；STEP近年來，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)正不斷應(yīng)用于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)發(fā)展中。在制造業(yè)中也不例外，數(shù)字化技術(shù)正在不斷完善自動(dòng)化制造技術(shù)以及相關(guān)的管理辦法。在未來的發(fā)展中，數(shù)字化技術(shù)在提升制造業(yè)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力中扮演著重要的角色。在當(dāng)前的制造行業(yè)中，采用最多的制造技術(shù)是以MBD為基礎(chǔ)的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，在當(dāng)前產(chǎn)品的制造生產(chǎn)中，三維數(shù)字化模型逐步成為設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)來源。因此，在

2、目前產(chǎn)品的制造生產(chǎn)中，為了便于同類產(chǎn)品或者高一級(jí)產(chǎn)品的制造，三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的歸檔已經(jīng)成為各個(gè)制造商所面臨的嚴(yán)峻問題。除此之外，對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的檔案利用期限必須要求大于產(chǎn)品的壽命，而隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的更新和升級(jí)，較早歸檔的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)能否被利用也是一個(gè)目前急需解決的問題?？傊?，在當(dāng)前新的形勢(shì)下，如何實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可靠歸檔，如何保證三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化是項(xiàng)目管理人員急需解決的問題。目前，國(guó)外有些國(guó)家已經(jīng)采用了先進(jìn)的、規(guī)范的歸檔辦法實(shí)現(xiàn)對(duì)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的歸檔。本文研究了當(dāng)前三維數(shù)據(jù)的歸檔背景，討論了以中性化表達(dá)、存儲(chǔ)和可視化瀏覽技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的存檔可行性。一、基于中間格式的

3、歸檔方案研究首先，傳統(tǒng)的原始格式只針對(duì)一種CAD，而且傳統(tǒng)原始的格式根據(jù)軟件的不同有不同的格式。如PRO/E軟件對(duì)應(yīng)的原始格式的后綴為.asm，Solidworks軟件對(duì)應(yīng)的原始格式的后綴為.sldasm，Invetor軟件對(duì)應(yīng)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(shí)別和讀取。中間數(shù)據(jù)格式又被稱為中性化數(shù)據(jù)格式?；谥虚g數(shù)據(jù)格式可以實(shí)現(xiàn)不同版本、不同廠商或者不同品牌CAD數(shù)據(jù)模型之間的相互轉(zhuǎn)換。中間數(shù)據(jù)格式是目前新型衍生出來的一種CAD格式，優(yōu)勢(shì)在于可以被絕大部分的CAD軟件所識(shí)別。當(dāng)前常用的中間數(shù)據(jù)格式主要是區(qū)別于CAD格式的，該格式是由標(biāo)準(zhǔn)化組織所定義的，常見的此類中間

4、數(shù)據(jù)格式有：JT，DXF，STEP-ISO等。除此之外，還有一種中間數(shù)據(jù)格式是基于標(biāo)準(zhǔn)化定義的基礎(chǔ)上，衍生出不同CAD廠商均可以讀取和識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，從而可以實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)：常用的中間數(shù)據(jù)格式主要有基于CAD的DXF文件，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的STEP軟件和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用下的IGES軟件。除此之外，還有更高一級(jí)別的法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的SET標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)的VDA-FS標(biāo)準(zhǔn)。二、STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用研究所謂STEP是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO組織）下的一個(gè)分委員會(huì)制定的一個(gè)實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)交換的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)單的說，STEP標(biāo)準(zhǔn)是ISO標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是由很多部分組成的，而且很多基本的組成部分已經(jīng)確定了，

5、但是所公布的標(biāo)準(zhǔn)仍在開發(fā)中。STEP標(biāo)準(zhǔn)除了應(yīng)用于工業(yè)中外，還廣泛應(yīng)用于一般行業(yè)中的測(cè)試過程、資料格式以及編程的接口等。據(jù)研究表明，STEP標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被世界很多國(guó)家公認(rèn)為轉(zhuǎn)換CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，而且很多國(guó)家根據(jù)STEP標(biāo)準(zhǔn)制定出了相關(guān)自身國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)根據(jù)STEP標(biāo)準(zhǔn)制定的標(biāo)準(zhǔn)為GB16656。（一）STEP標(biāo)準(zhǔn)特性研究。STEP區(qū)別于其他標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)在于：STEP標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，實(shí)用性，可擴(kuò)充性以及國(guó)際性和獨(dú)立性。1.先進(jìn)性。STEP標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間的交換速度高、安全性高，值得注意的是基于STEP標(biāo)準(zhǔn)不僅可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，還可以實(shí)現(xiàn)國(guó)際公司的數(shù)據(jù)交換。區(qū)

6、別于其他標(biāo)準(zhǔn)，STEP標(biāo)準(zhǔn)是能夠被計(jì)算機(jī)所理解。2.實(shí)用性。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織根據(jù)STEP標(biāo)準(zhǔn)、根據(jù)不同的行業(yè)領(lǐng)域制定了不同的應(yīng)用協(xié)議，而且這些應(yīng)用協(xié)議的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，除了傳統(tǒng)的二維工程圖、三維裝配圖外，還可以應(yīng)用于汽車、輪船、飛機(jī)、電氣工程和機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中。因此，STEP具有較好的實(shí)用性。3.可擴(kuò)充性?；贓XPRESS語(yǔ)言，STEP標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)⑷魏涡枰D(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確的描述其結(jié)構(gòu)和條件。該語(yǔ)言除了可以描述結(jié)構(gòu)外還能夠描述約束。4.國(guó)際性。STEP標(biāo)準(zhǔn)是由ISO組織開發(fā)的，該標(biāo)準(zhǔn)是由用戶開發(fā)的而不是由供應(yīng)商開發(fā)的。而且，STEP標(biāo)準(zhǔn)仍然在不斷地更新和升級(jí)，可以長(zhǎng)期應(yīng)用于三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的歸檔。

7、5.獨(dú)立性?；赟TEP標(biāo)準(zhǔn)可以為所制造的產(chǎn)品確定獨(dú)特的定義和計(jì)算機(jī)可以處理的表達(dá)形式。因此，STEP標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于任何形式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（二）STEP標(biāo)準(zhǔn)的作用研究。根據(jù)相關(guān)研究表明，STEP標(biāo)準(zhǔn)的作用主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1.STEP標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的交換和共享。該作用是STEP標(biāo)準(zhǔn)的主要作用之一。我國(guó)應(yīng)用STEP標(biāo)準(zhǔn)的主要目的在于實(shí)現(xiàn)CAD和CAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換。2.STEP標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)⒉煌袠I(yè)應(yīng)用系統(tǒng)所生成數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息能夠?yàn)閷砥髽I(yè)的發(fā)展帶來很大的幫助。3.STEP標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息的長(zhǎng)期存儲(chǔ)和保存。在信息技術(shù)高速發(fā)達(dá)的時(shí)代，軟硬件的更新?lián)Q

8、代速度明顯加快，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)是很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的長(zhǎng)期存檔。而STEP標(biāo)準(zhǔn)由于其軟件相對(duì)獨(dú)立的特性使得其可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存檔。三、總結(jié)在信息時(shí)代高速發(fā)展的時(shí)代，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)以前產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的可追溯性是當(dāng)前一個(gè)急需解決的問題。STEP標(biāo)準(zhǔn)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和目前應(yīng)用中發(fā)揮的作用在未來的一段時(shí)間內(nèi)成為數(shù)據(jù)信息存檔的關(guān)鍵手段之一。但是，STEP的開發(fā)僅僅是剛剛開發(fā)而已，在今后的制造業(yè)中還需投入大量的人力、物力和財(cái)力等?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1富瑤，楊青，羅建峰.三維模型歸檔方案初探C2013年全國(guó)青年檔案工作者研討會(huì)， 2013.2路振剛，劉生智，王永潭，等.水電站工程項(xiàng)目三維數(shù)字化管理實(shí)施方法，CN104866952AP.2015.3董志茜，武斌，薛白石.中航工業(yè)3D CAD數(shù)據(jù)歸檔方案研究J.機(jī)電兵船檔案， 2016（5）：62-66.4劉淑華.談?wù)勮F嶺電廠電子檔案管理方法J.蘭臺(tái)世界，2011（s3）：121-122.5姚健.設(shè)計(jì)部電子文件的歸檔C.上海市盧灣區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)2008年學(xué)術(shù)交流會(huì)，2008.