基于STEP的自动化制造前景探析

摘 要 随着科学技术的不断更新，STEP的自动化的发展前景越来越被人们所关注，在实际生活中，由于受到社会经济体制的改革的冲击，被广泛的应用在各大行业中，当前的工业发达国家正在致力于研发制造业的STEP，且应形成了一种对象以及遵从STEP标准的数据模型，并把其命名为STEP-NC。基于此，本文通过对STEP的自动化制造前景进行全面的分析研究，以期对界内相关人士提供相关的参考资料。

关键词 STEP 自动化 制造 前景

中图分类号：THl66 文献标识码：A

为了实现数控系统的开放性以及智能化提供优良的条件，国际标准组织发起了STEP-NC，并将STEP引入到数控加工的领域。在实际的生活中，由于其能够解决CNC与CAD/CAM之间的双向连接的核心问题，为网络的制造、敏捷性的制造、虚拟的制造以及并行工程等制造技术以及模式消除技术层面的障碍。根据相关研究表明，在加工制造业中应用STEP-NC，可以有效地减少加工前数据的准备时间、工艺规划时间以及加工时间。由此可见，将STEP-NC数控系统的研究进行推广以及使用，对我国火电厂的生产以及经营具有积极地促进作用，同时对提高我国数控技术以及全面提高自动化自造水平具有很好的推动意义。

1 STEP内容概括

STEP产品数据模型交换所要执行的标准就是对数字化产品信息的表达以及交换所执行的国际标准，在这个过程中涉及的内容有很多，如几何、拓扑、公差、属性、装配关系等，其主要的作用就是为产品在生命交换期间内进行交换提供强有力的标准规范，切实解决实际生活中的问题，如制造业中计算机背景下，设计和制造业相关的数据进行交换，并和企业的数据进行共享等问题。近几年，我国逐渐将STEP作为同名国家的相关标准。其的开放性以及拓展性就是其在使用的过程中最大的优势，其拥有自己独立的信息描述语言EXPRESS，EXPRESS这种语言是目前为止唯一被公认、认可，且广泛应用在对三维实体复杂性的语言进行描述，其既能对任何形式的工程结构进行描述，还能够清晰的表达工程间相互制约的关系。所以，EXPRESS语言被广泛的应用在各大领域范围内，值得推广和应用，据悉，每三年全世界各国的200多种产品数据专家会对STEP举行修订会，并选举专门的负责人对其进行创建、维修以及推广。此外，XML语言也是被纳入STEP标准的一种语言，其是Internet在上传信息时而设计的一种带有中性数据进行分析交换的语言。随着STEP-NC的不断发展以及STEP数据量的大力扩展，XML语言被视为一种能够储存进而提取产品数据的最为主要的语言工具。

基层结构以及信息模型是STEP中涉及的非常重要的两大部分，其中，基层机构主要体现在检测、文件格式、编程界面等很多具有共同性质的问题，且大部分已经完成；信息模型：则是与行业有关的应用协议以及资源的信息内容。而应用协议是STEP最为主要的部分，同时也是其数据交换的坚实基础。

最近，在制造业中，除采用高科技的机械以及电子设备外，大部分的行业所应用的协议还在开发推广和逐渐完善的阶段，对于已经制定方协议以及正在制定的关于工程设计和制造方面的STEP应用协议有AP-201-AP-238等38种。

2 STEP向机械制造领域的扩展探析

机械制造行业中，STEP所起到的重大作用大家是有目共睹的，虽然现实的不容乐观的事实是在机械制造行业中，未能建立统一的规范化的STEP标准，在STEP-NC技术的开发和研究方面仍是处于新兴的起步阶段。但按照目前机械制造业实际的发展情况预测，以及根据强有力及专业化的研究数据显示，STEP将会在未来的发展时期对自动化技术产生深远的影响，并且会在机械制造业中掀起全新的行业变革，作为一名专业的研究人员，笔者在此会坚信STEP将会在自动化制造行业中产生广泛的影响。

2.1向CAM领域的扩展

STEP的产生实现了数据在CAD系统间的共享，但是由于其数据模型的设计中不包括有加工信息，不能够将其作为CAM阶段的数据模型，同时设计人员也不能够直接的应用三维实体模型，将加工的技术要求进行全面清晰的描述。所以在外协加工的情况下，经过转化才能够实现其工作环节的要求以及需求。主要的转换环节可以总结为：（1）设计人员将三维实体图转换为二维图，并自行将上面的加工技术要求进行标注，之后再送于制造商；（2）相关制造商的人员依据图纸与文字说明两者相结合的情况下，应用CAM系统，完成立体的三维模型；（3）CAM系统生成G，M代码后，将其运送到CNC系统进行加工修饰。

目前，新型制定的AP-224应用协议，从本质上抵消了CAD与CAM之间的代沟以及隔阂。其主要应用飞机制造业中，其在STEP-CAD数据中不断的注入了新的信息血液。如支持制造机械设备零件的必要的几何形状、尺寸、公差、表面粗糙度、特征定义以及其他技术要求等信息，不断完善后的应用协议，不仅实现了CAD、CAM之间的无缝连接、相互促进的作用，还从本质上辖制制造企业对二维图的依赖性以及解除转换的麻烦。

2.2向CNC领域的扩展

数控机床不仅是自动化制造的基础设备，（下转第153页）（上接第142页）还是产品从概念到实物的转换中非常重要的关键性环节，自第一台数控机床到现在研制的开放式CNC以来，数控系统一直采用G，M代码。目前，这种编程的标准在实际的应用中还是会存在一定的问题，如（1）对其进行现场编程以及修改还是存在一定的问题，对已复杂的加工项目，G，M代码则会按照先后的顺序进行程序的编程；（2）G，M代码只是单纯的为机床进行运动以及开关的动作进行定义，并不能够是对产品的数据信息以及其他重要的信息进行编程，进而导致CNC系统不能够全面的掌握了解产品信息，不能够真正意义上的实现职能化的控制；（3）CAD系统到CAM系统再到CNC系统的传输路线是单线的，进而导致在加工的现场对加工代码的修改不能够实现自动的反映到上级，很难对引进的新制造模式进行支持；（4）其覆盖的面积还是较为小的，厂商为了寻求自身的利益，不得不各自扩展其功能以及专有的指令，导致不控制系统的混乱；（5）群殴生产的时间较长，能源的损耗严重，生产的工作效率低下。要想能够让以上的问题得以解决，相关专业人员以及商家，开展了STEP向CNC扩展的专题会议，提出新型的STEP-NC的概念；其的设计模型以及制造模块之间都是在STEP的基础上，建立新的接口标准，并将其定义为一种AP-238的应用协议，并要求CNC系统能够直接的应用CAD三维产品数据模型，并将工艺信息以及刀具信息纳入其中，直接利用生产的加工程序实现对机床的控制，其中，CAM系统只负责加工工艺信息以及刀具信息。

总而言之，基于STEP的自动化制造不仅是人们对其的需求，更是其企业发展的必然趋势，将其应用在实际的生活中，不仅能够有效地控制制造的生产，还能够实现消除CAD、CAM之间的隔阂。目前来说其发展的前景并不是非常的客观，只有将向不同领域不同行业进行推广，才能够得到很好的发展，所以，应该积极大力的推动现代化的发展，进一步提高制造业的生产效率，实现高效率的生产规模。