面向虚拟企业的STEP信息集成研究

【摘要】： 经过近20年的发展，由ISO TC184/SC4制订的产品数据表达与交换标准STEP逐渐成为产品数据交换的主流标准，其应用范围涉及产品生命周期的各个方面。与此同时，为提高企业的市场反应速度和降低制造成本，虚拟企业与并行工程等先进制造技术正受到越来越多的重视。本文以虚拟企业为应用目标，研究分布式与异构环境下的STEP信息集成技术，主要内容涉及以下几个方面： 对EXPRESS建模语言的核心功能作了概述，并给出了EXPRESS数据模型的一个形式化语义描述。在此基础上，针对虚拟企业中有多种目标模型共存的特点，提出了一种EXPRESS数据模型转换的框架结构，并在此框架下讨论了EXPRESS数据模型到不同目标模型的转换技术，包括对象模型、关系模型、结构化模型等。 在EXPRESS数据模型同构理论的基础上提出了两种STEP模型映射技术——静态映射与动态映射，并以STEP标准模型映射语言EXPRESS-X作为实现工具；以EXPRESS模型映射技术为基础，实现了STEP数据视图的自动生成与多应用协议间信息共享。 分析了虚拟企业对数据存储与访问的基本需求，确定共享式STEP信息集成更适合虚拟企业应用环境。在此基础上论述了STEP数据库的体系结构及其适用环境，提出并实现了支持并发式远程数据访问的基于C/S体系结构的SDAIC迟联编。研究了3种Internet环境下的STEP数据访问技术，对其特点和适用领域做了分析与比较。 阐述了STEP特征模型的表达原理。研究了STEP应用协议AP214与AP224中的形状特征模型，并以GS-CAD与GS-CAPP为背景，分别论述它们在工程设计与工艺规划领域中的应用，实现了零件特征信息的交换与共享。在此基础上，讨论了AP214特征模型与AP224特征模型之间的差异与映射问题。 针对现代制造系统的开放性需求，设计并实现了集成化的STEP工具集GS-STEP。该系统的开发采用了一系列的柔性化设计原则，提出分3个层次实现不同的功能模块，并强调工具的系统无关性。GS-STEP作为信息集成平台成功地应用于GS-ICCC系统中，不仅实现了GS-ICCC在开放环境中与其它CAx系统的数据交换，也实现了该系统内部CAD/CAPP/PDM等子系统的信息集成。