產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-14 16:30:01 | 來源：信息時代

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    產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) : 在美國推出的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范(product data exchange specification,PDES)的基礎(chǔ)上開發(fā)的,其目標(biāo)是以中性格式概括出一個在產(chǎn)品生存期內(nèi)具有完整性與集成性的計算機(jī)化的產(chǎn)品模型所需的信息。
STEP能完整地表示產(chǎn)品數(shù)據(jù),并支持廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它的中性機(jī)制使它能獨(dú)立于任何具體的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件系統(tǒng)。STEP把產(chǎn)品信息的表達(dá)和用于數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)方法區(qū)分開來,具有多種實(shí)現(xiàn)形式,不僅適用于中性文件交換,并且支持應(yīng)用程序內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換,同時也是實(shí)現(xiàn)和共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品數(shù)據(jù)存檔的基礎(chǔ)。
最初的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是1981年1月美國國家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)表的IGES 1.0(initial graphics exchange specification,IGES)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn),為克服IGES文件太長和有些數(shù)據(jù)不能表達(dá)的缺點(diǎn)和不足,1984年IGES組織設(shè)置了PDES計劃,目標(biāo)是為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范的建立開發(fā)一種方法論,并運(yùn)用這套方法開發(fā)一個新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1983年12月在負(fù)責(zé)工業(yè)自動化系統(tǒng)技術(shù)委員會TC184內(nèi)成立了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的外部表示分會SC4,其任務(wù)是負(fù)責(zé)制定STEP國際性產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn),它以PDES計劃為基礎(chǔ),同時吸收歐洲國家?guī)追N標(biāo)準(zhǔn)的長處。1988年ISO把PDES文本作為STEP標(biāo)準(zhǔn)的建議草案公布,而PDES計劃的制訂工作也并入STEP計劃。
STEP標(biāo)準(zhǔn)由一些獨(dú)立的部分組成,其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中最上層是應(yīng)用層,包括應(yīng)用協(xié)議及對應(yīng)的抽象測試集,支持以IDEF 0(integration definition for function modeling)方法為基礎(chǔ)的功能分析,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。第二層是邏輯層,包括集成資源,是一個完整的產(chǎn)品模型,從實(shí)際應(yīng)用中抽象出來,并與具體實(shí)現(xiàn)無關(guān),邏輯層用來生成形式化的規(guī)格說明。最底層是物理層,用來導(dǎo)出和指明形式化的需求規(guī)格的實(shí)施機(jī)制。

圖1 STEP標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)

STEP標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下五個方面的內(nèi)容:
(1)標(biāo)準(zhǔn)的描述方法:STEP采用參照模型和形式定義語言進(jìn)行模型描述。參照模型可以用來構(gòu)造其他模型,不論是應(yīng)用層還是邏輯層,均由許多參照模型組成,高層次參照模型可以由低層次參照模型構(gòu)成。采用形式化語言的目的是保證產(chǎn)品描述的一致性和無二義性,同時要求它具有可讀性及能被計算機(jī)所理解。EXPRESS語言是一種形式化的信息建模語言,提供了對集成資源和應(yīng)用協(xié)議中產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)描述的機(jī)制。
(2)集成資源:STEP邏輯層統(tǒng)一的概念模型為集成的產(chǎn)品信息模型,又稱集成資源,它是STEP標(biāo)準(zhǔn)的主要部分,采用EXPRESS語言描述,集成資源提供的資源是產(chǎn)品數(shù)據(jù)描述的基礎(chǔ)。集成資源分為通用資源和應(yīng)用資源兩類,通用資源在應(yīng)用上有通用性,與應(yīng)用無關(guān),而應(yīng)用資源描述某一應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù),依賴于通用資源的支持。
(3)應(yīng)用協(xié)議: STEP制訂了一系列應(yīng)用協(xié)議,用以說明如何用標(biāo)準(zhǔn)的STEP集成資源來解釋產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型文本,以避免數(shù)據(jù)交換時產(chǎn)生數(shù)據(jù)不可靠問題。應(yīng)用協(xié)議包括應(yīng)用范圍、相關(guān)內(nèi)容、信息需求定義、應(yīng)用解釋模型、規(guī)定的應(yīng)用方式、一致性要求和測試意圖。應(yīng)用范圍的說明可通過描述過程、信息流、功能需求的應(yīng)用活動模型來支持。應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容的信息要求和約束由一組功能和應(yīng)用對象來定義,定義的結(jié)果是一個應(yīng)用參考模型。應(yīng)用解釋模型表示應(yīng)用的信息要求,其中資源從定義在集成資源中的資源構(gòu)件選取。資源構(gòu)件的解釋,就是通過修改、增加構(gòu)件上的約束、關(guān)系、屬性等方式來滿足應(yīng)用協(xié)議規(guī)定領(lǐng)域內(nèi)的信息要求。
(4)實(shí)現(xiàn)形式:STEP標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)形式分為四級: 第一級為文件交換,文件交換是最低一級。STEP文件有專門的格式規(guī)定,利用明文或二進(jìn)制編碼,提供對應(yīng)用協(xié)議中產(chǎn)品數(shù)據(jù)描述的讀/寫操作,是一種中性文件格式。第二級為工作格式(working form)交換,這是一種特殊的形式,它是產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存的表現(xiàn)形式,利用內(nèi)存數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)使要處理的數(shù)據(jù)常駐內(nèi)存,對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理。第三級為數(shù)據(jù)庫交換,數(shù)據(jù)庫交換方式是通過共享數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的,產(chǎn)品數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS存入數(shù)據(jù)庫,每個應(yīng)用系統(tǒng)可以從數(shù)據(jù)庫取出所需的數(shù)據(jù),運(yùn)用數(shù)據(jù)字典,應(yīng)用系統(tǒng)可以向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)直接查詢、處理、存取產(chǎn)品數(shù)據(jù)。第四級為知識庫交換,知識庫交換是通過知識庫來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的,各應(yīng)用系統(tǒng)通過知識庫管理向知識庫存取產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
(5)一致性測試和抽象測試: STEP標(biāo)準(zhǔn)中有一致性測試過程、測試方法和測試評估標(biāo)準(zhǔn)。一致性測試分為結(jié)合應(yīng)用程序?qū)嵗臏y試與抽象測試,前者根據(jù)定義的產(chǎn)品模型在應(yīng)用程序運(yùn)行后的實(shí)例中檢查其數(shù)據(jù)表達(dá)、傳輸和交換是否可靠和有效。后者作為標(biāo)準(zhǔn)的抽象測試,用一種形式定義語言來定義抽象測試事例,每一個測試事例提出一套用于取得某項(xiàng)專門測試目標(biāo)的說明。一致性測試的要求以及測試過程由應(yīng)用協(xié)議加以規(guī)定。
現(xiàn)在STEP標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為國際公認(rèn)的CAD數(shù)據(jù)文件交換全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),許多國家都依據(jù)STEP標(biāo)準(zhǔn)制訂了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn),并在許多大型項(xiàng)目中得到應(yīng)用。當(dāng)前我國CAD/CAM領(lǐng)域已經(jīng)認(rèn)識到STEP標(biāo)準(zhǔn)的重要性,相應(yīng)STEP標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作由CSBTS/TC159/SC4完成。STEP標(biāo)準(zhǔn)在我國的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T16656。