STEP标准(ISO 10303)是一个关于产品数据计算机可理解的表示和交换的国际标准。其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制,能够描述产品整个生命周期内的产品数据。随着STEP标准在工业应用中的日益普及和推广,它已引起国内外制造业的高度重视。发达国家都在花大力量把STEP标准推向工业应用。典型的成功范例很多:
1. CSATR项目
CSATR项目成功地采用STEP标准的AP203协议作为中**换机制,在麦道公司的Long Beach分部和ST.Louis分部之间交换了C-17机型设备的设计数据,所交换数据的设计信息约525张图纸、2200个零件,总共超过75兆的数据信息,经过该中性机制实现了转换,AP203(三维设计数据的配置控制协议)被用于实现零件明细表(BOM)数据的交换。STEP允许在一个数据共享或交换的环境中,主要制造部门和次要制造部门所使用的配置管理数据自动同步。
2. AeroSTEP/PowerSTEP项目
AeroSTEP/PowerSTEP项目旨在实现波音(Boeing)公司和波音公司指定机型的各发动机供应商之间实现数字化装配,以便理解、验证和协商存在于发动机和发动机组件及构件之间的连接、配合和公差。由于设计是并行、开放的,因此需要保证设计模型的及时更新。数字化预装配的几何特性非常复杂,建议设计更改的解决方案可能导致难以解决的三维几何问题。STEP标准的应用协议AP203在该项目中被用来作为数据化预装配数据的描述和交换协议。
3. AutoPLOT/STEP转换中心(STC)
美国GM公司成立了STC-STEP转换中心并正式用于生产过程的数据交换,目前已在其三个分公司和其它供应商之间进行了数据交换,这是美国汽车工业把STEP标准用于生产的首次报导。
4. 德国的“STEP示范企业”
德国的KWS公司是一家现代化的、著名的德国以及国际汽车制造公司的合作伙伴,其业务范围包括规划、设计和制造所有类型的车身钣金成型模具设备并且提供有关的技术咨询和服务。
这一工程领域的前提是公司内部的工艺过程与客户的生产环节灵活、紧密的集成,同时,还要求在所有层次上进行大量的数据交换,特别是与客户以及自己的零配件厂商之间技术产品数据交换。技术产品数据交换的质量、灵活性和经济效益都越来越证明是企业基本的竞争因素。
KWS公司认为,数据交换问题能够通过不断应用全面标准化的STEP数据格式来更有效地解决。这一观点不仅适于汽车工业内部应用软件系统的多样化,而且也适于信息交换在种类和范围上日益增长的要求。因此,KWS公司很早就把STEP确立为计算机辅助系统领域中战略规划的一个重要的组成部分,从而与众多的著名汽车制造公司在这一方面保持步调一致。
下面是在1997年4月德国慕尼黑举办的STEP学术会议上几位汽车公司负责人的发言摘要:
BMW(宝马)公司开发、采买和技术负责人Wolfgang Reizle 博士说:“我能够十分明确地讲,对于STEP标准,BMW有着鲜明的态度。它是BMW产品数据模型的基础,也就是说,是跨企业之间工艺管理的一个先决条件。女士们、先生们,我认为,STEP是根本无法取代的。”
VW(大众)公司信息系统和产品技术负责人Trac Tang 博士说:“在这一点上,我完全同意Reizle博士先生的观点。目前,还没有别的标准能够取代STEP而把数据交换做得更好,从而也就更谈不上支持数据交换之后的后续工作。我们不仅要交换数据,而且还要把我们的数据模型相互进行比较。”
Daimler-Benz(奔驰)公司轿车开发部负责人Helmut Petri先生说:“我们还不能找到某种更简单的方式来取代STEP,我们需要这一变革,我们需要这一转换,因此,我们支持它,把它作为面向未来的技术。”
Opel(欧宝)公司技术数据处理负责人Heinz-Geld Lehnhoff博士说:“我们还期待着通过使用现有的和正在制定的、改进的STEP标准把产品数据转换为我们的数据格式和数据组织结构。对此,我们有兴趣开发基于STEP的数据高速公路,我已经讲了这一工作正在进行之中”。
德国的ProSTEP公司是STEP技术的积极开发者和促进者,它和KWS公司合作进行“STEP-示范企业”项目,该项目的目的是为了实现全部产品描述数据的数字化建模,在保持自己高效率生产的前提下,把自己集成到客户的不同的开发环境中去而在实践中应用STEP技术,从而掌握必要的技术知识,积累经验,奠定优化计算机辅助技术环节的基础。
为了尽快地获得可行的解决问题的方案,在KWS公司的计算机辅助技术环节中的所有主要系统的开发商都参加了该项目:
由Debis系统工程公司(Daimler-Benz公司的子公司)提供对CAD系统CATIA的技术支持;
由Eigner+Partner公司提供对PDM系统CADIM/EDB的技术支持;
由Matra Datavision公司提供对CAD系统EUCLID Quantum和EUCLID3的技术支持;
由Tebis公司提供对CAM系统TEBIS的技术支持;
由ProSTEP公司提供应用STEP标准的技术支持和项目的组织与协调;
该项目的重点是:
首先在KWS公司内所应用的三个CAD/CAM系统之间进行几何产品数据的交换;
在通用PDM系统中建立与STEP兼容的数据模型;
基于STEP实现CAD/CAM系统和PDM系统之间的数据交换;
以STEP文件格式在该公司的PDM系统和客户PDM系统之间进行管理的产品数据交换。
KWS公司的典型生产环节实例以及已实现的解决方案:
1、数据输入和预处理
在模具机床开发的开始,必须要把客户提交的数据读入自己的系统。
在KWS公司,几何数据将首先读入CATIA系统并且进行预处理,然后,把这些数据以STEP格式传送到EUCLID系统中去进行模具设计。为了数控编程,再把几何数据以STEP格式传送到TEBIS系统中去。整个数据交换的过程均可以通过PDM系统来进行管理和协调,从而保证几何的和管理的产品数据在任何时刻的一致性。
客户的数据在CATIA系统中要经过预处理之后,EUCLID系统才可以对其进行一步加工。在数据交换时,采用Debis系统工程公司的CATIA STEP转换器。
所有的CAD数据都在Eigner+Partner公司的PDM系统CADIM/EDB中进行管理,它与在KWS公司中应用的三个CAD/CAM系统的接口是统一基于STEP标准的,只有这样才能保证通用的信息流。
除了几何的产品数据以外,还有大量的有关管理的产品数据也必须要进行交换。
2、方法规划和设计
为此,所有收到的数据都要经过检验后存储起来。然后,EUCLID系统在读入STEP文件对数据进行进一步加工处理。
根据钣金零件的加工过程可以在EUCLID系统上设计各种冲压模具,这包括冲头、冲模、底座、标准组装件以及上盖。
方法规划和设计过程的中间状态和结果均存入PDM系统进行管理。只有通过PDM系统的控制才能够保证描述各种版本以及不同发放状态的数据的一致性。
3、数据输出
设计过程的中间和最终设计结果将提交给定货厂商或者零配件厂商。
为此,ProSTEP公司的数据交换管理器DXM(Data Exchange Manager)已经集成到了Eigner+Partner公司的PDM系统CADIM/EDB之中去。
从生成文件输出任务书到发出文件的所有必要的数据全部能够通过PDM来管理,其中包括:
文件接收公司;
该公司的数据通讯设备;
用于转换CAD数据的方法。
在此基础上,生成文件输出任务书,其中的文件接收公司可以从现有的数据库中选取。
接着,选取要发送的文件并置入输出表中,为了便于检查,被选取的文件的所有参数将显示在屏幕上,如果它们完全正确,文件就自动地被发送出去。
4、数控编程和加工
在模具设计数据的基础上,开始准备切削加工的数据。为此,实体模型、曲面模型以STEP格式输入到TEBIS公司的CAD/CAM系统中,这样,在KWS公司的所有设计系统之间几何的产品数据都是以STEP格式进行交换的。
TEBIS系统也具有与PDM系统CADIM/EDB之间的接口,它能够从PDM系统中读出数据,也能够向PDM系统存入数据。
如前所示,KWS公司的全部CAD/CAM系统都以同样的方式与PDM系统通讯。这是系统应用者的基本要求之一。
数控程序生成之后,接着就可以直接在KWS公司的机械加工车间生产大部分零件。为此,准备完毕的CAD模型将被送交到TEBIS 公司的WOP工作站。
最后,进行装配、试车等工序,直到模具机床的制造完毕。
模具生产的技术工艺环节到此结束。
STEP技术使得一些重要的合理化资源得到充分利用。STEP的实际应用存在着各种减少费用的潜力,比如:
1 在附加的CAD/CAM系统的投资费用方面;
2 在对于这些附加系统的培训、咨询和维护费用方面;
3 通过在PDM系统中自动管理CAD/CAM数据来减少费用;
4 通过对于某一系统环境建立再次应用的条件来减少费用;
5 通过在开发过程之中以及与后续部门之间统一数据流程来减少费用。
上述这几项仅仅是列举了在基本的直接开支方面,还远远没有包括所有的减少费用的有利因素。
从这些企业的成功应用经验可知,STEP可以应用到大部分的生产领域。当然,目前STEP并不能解决数据交换中的全部问题。但是,STEP仍在不断地发展,相信在所有参与者的努力推动下,其中的大部分问题可以很快地得到解决。
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