Стандарт ISO 10303 (STEP)

Структура стандарта

ISO 10 303 (STEP — Standard for the Exchange of Product Model Data) — это международный стандарт для компьютерного представления и обмена данными о продукте (изделии). Цель стандарта — дать нейтральный механизм описания данных о продукте на всех стадиях его ЖЦ, не зависящий от конкретной системы. Природа такого описания делает его подходящим не только для нейтрального файла обмена, но и в качестве базиса для реализации и распространения баз данных о продукте, а также для архивирования.

В соответствии с названием, STEP определяет «нейтральный» формат представления данных об изделии в виде информационной модели. Для обеспечения возможности единообразного описания изделий в различных прикладных областях, предполагается, что информационные модели (в терминах стандарта «прикладные протоколы») создаются на базе типовых блоков («интегрированных ресурсов»), причем для описания схем данных используется специально введенный язык EXPRESS. Язык EXPRESS является одним из разделов стандарта ISO 10 303 STEP и описан в 11 томе стандарта ISO 10 303. Он регламентирует черчение (прямое и ассоциативное), проектирование конструкций, инженерный анализ, технологическую подготовку, производство, тестирование данных и обмен ими (в том числе с IDEF-моделями) в специальном текстовом формате, который обеспечивает безопасность и надежность передачи информации по Интернет партнерам.

Стандарт ISO 10 303 включает в себя 8 разделов, тесно связанных друг с другом, каждый из которых, в свою очередь, состоит из томов. Перечень разделов включает в себя:

методы описания (язык EXPRESS);

стандартные решения (способы применения);

структура и методология проверки на совместимость;

общие интегрированные ресурсы;

прикладные интегрированные ресурсы;

прикладные протоколы (в различных отраслях);

набор абстрактных тестов (абстрактные примеры);

элементы для конкретных приложений.

Каждый том документации по ISO 10 303 начинается с одной и той же преамбулы, определяющей назначение и структуру ISO 10 303, а именно: «ISO 10 303 — международный стандарт для компьютерного представления и обмена данными о продукте». Цель стандарта—дать нейтральный механизм описания данных о продукте на всех стадиях его ЖЦ, не зависящий от конкретной системы.

Приведенное определение ISO 10 303 нуждается в комментариях.

• 1. Под продуктом не обязательно понимать материальный продукт производства, продуктом считается результат любого процесса, в частности, разработки технологического плана.
• 2. Утверждать, что ISO 10 303 является стандартом обмена данными о продукте, можно лишь при расширенной трактовке STEP (ISO 10 303) как стандарта, включающего в себя стандарты PLIB и MANDATE. С технологической точки зрения это так и есть, поскольку PLIB и MANDATE строятся на базе стандарта STEP, заимствуя из него методы описания (язык EXPRESS), формы реализации (обменный файл и интерфейс доступа к данным) и, при необходимости, интегрированные ресурсы (информационные структуры). С потребительской же точки зрения каждый из трех стандартов имеет свою предметную область:

ISO 13 584 (PLIB) дает средства описания продукта внутри производства во внутренней сфере обращения (здесь под продуктом уже понимается материальный продукт производства, участвующий в товарообмене). Он представляет информацию о библиотеке изделий вместе с необходимыми механизмами и определениями, обеспечивающими обмен, использование и корректировку данных библиотеки изделий. Имеется в виду обмен между различными компьютерными системами и средами, связанными с ЖЦ продукта, где могут использоваться изделия библиотеки, включая проектирование, изготовление, эксплуатацию, обслуживание и утилизацию продукта.

ISO 15331(MANDATE) описывает динамику производства как снаружи (связи производства с внешней средой), так и изнутри (материальные и информационные потоки в организационно-производственной структуре, короче — интегрированная модель производства).

Конструкторские данные об изделии занимают значительную часть в объеме информации, используемой в ходе его жизненного цикла. На основе этих данных решается ряд задач производства изделия, материально-технического снабжения, сбыта, эксплуатации и т. д. Сегодня, несмотря на широкое применение компьютерных технологий, преимущества электронного представления информации не используются в полной мере. Хотя объем проектных работ, выполняемых с использованием автоматизированных систем проектирования, достаточно высок, полученные результаты, как правило, все равно переводятся из электронного вида в форму бумажных документов. Одна из причин — сложность интеграции результатов различных процессов.

CALS-технологии, в частности стандарт ISO 10 303 STEP, предлагают способ решения этой проблемы при помощи использования стандартизованного интегрированного описания изделия.

Интегрированное электронное описание изделия — это набор данных различного типа, полученных в ходе проектирования различными способами, а затем преобразованных в стандартизованный вид и достаточных для решения задач последующих этапов ЖЦ. Например, конструкторское электронное описание в соответствии со стандартом STEP содержит структуру и варианты конфигурации изделия, геометрические модели и чертежи, свойства и характеристики составных частей и др.

База данных, логическая структура которой соответствует стандарту, является основой информационной интеграции автоматизированных систем, использующихся на предприятии и нуждающихся в информации об изделии. При этом единое представление и расположение данных позволит обеспечить полноту и целостность информации, а также избавит от возможного искажения информации.

Данные о конструкции в формате STEP могут быть использованы для технической подготовки производства, планирования потребностей, управления производством и т. д.

Стандарт STEP регламентирует: логическую структуру базы данных (БД), номенклатуру информационных объектов, хранимых в БД, их связи и атрибуты. Типовые информационные объекты, такие как данные, о составе изделия, материалах, геометрических изделиях, независимые от характера описания изделия, называются в стандарте «интегрированными ресурсами», на основе которых строятся схемы баз данных об изделии для разных предметных областей автомобилестроения, судостроения, аэрокосмической промышленности и т. д.

Готовые схемы баз данных называются в стандарте «протоколами применения» (прикладными протоколами, как это показано на рис.6) и представляют собой типовые решения.

Практически, стандарт STEP может быть применен несколькими способами.

• 1. Данные могут храниться в виде текстового обменного файла. В этом виде их удобно передавать между автоматизированными системами, имеющими соответствующий модуль (конвертор) работы с файлом в формате STEP.
• 2. Структуры данных могут быть созданы в готовой PDM системе путем ее соответствующей настройки и разработки соответствующих визуальных приложений.
• 3. Могут быть использованы готовые решения.

База данных, логическая структура которой соответствует стандарту, является основой информационной интеграции автоматизированных систем, использующихся на предприятии и нуждающихся в информации об изделии. При этом единое представление и расположение данных позволит обеспечить полноту и целостность информации, а также избавит от возможного искажения информации.

Такой подход создает новый базис для информационной интеграции и преемственности в использовании информации и позволяет решить большой круг задач, вот только некоторые из них.

• 1. Организация обмена данными о составе изделия между двумя организациями, например, между заводом-производителем и дистрибьютором с тем, чтобы дать потребителю возможность заказать запасные части. Соответствующий том стандарта дает готовое решение — стандартизованный обменный файл. Создать его и работать с ним можно, используя конверторы, имеющиеся практически во всех современных CAD системах, либо программные системы третьих фирм, в том числе отечественных.
• 2. Продажа лицензии на производство продукта. Фактически, речь идет о необходимости поставки конструкторской и технологической документации в электронной форме. Аналогичная ситуация возникает при кооперации с зарубежными партнерами. Решением этой проблемы также является использование стандартизованного обменного файла.
• 3. Создание на предприятии интегрированного хранилища конструкторских данных по изделиям. Стандарт ISO 10 303 предлагает готовую модель данных для такого хранилища. Преимуществом такого подхода является то, что он позволяет организовать взаимодействие с хранилищем на уровне программного интерфейса любых источников и потребителей данных, в том числе разнородных систем проектирования и управления производством.
• 4. Ведение библиотек изделий (каталогов запасных частей, стандартных элементов). Логическая структура базы данных, описанная в стандарте STEP, позволяет создавать категории изделий и наделять их характеристиками.