1）零部件的数字化

采用ISO STEP的前提，是零部件的数字化，这是导入CAx的基础。零件数据的交换与共享，关键有三个步骤。

（1）将描述数据从具体零部件实体上抽象出来。两者分离后，才可针对包括零部件在内的各种产品建立独立、中性的规范描述模型与资源标准。

（2）建立零部件产品基本特征描述标准、系统平台与零件库。应将其当做一项国家基础信息资源设施来建设，在规模化、集约化建设与维护的基础上，发挥基础信息设施的平台功能，实现边际效益最大化，节省社会成本。

（3）以企业为主体，在国家资源平台的通用零部件基本特征基础上，开发设计企业内部需要的、与其核心业务与技术相关的、无需共享的信息资源。

2）特征描述模型化

ISO STEP描述零件的抽象特征属性，是更低层面、颗粒度更细的资源。将特征属性和零件分离，需以相当数量的特征属性资源积累为基础。根据零件信息服务公司Part NET首席执行官Don R.Brown博士在《一致性创造价值》，以及北约AC/135首席技术官Peter Benson在《AC/135的信息标准化工作》（2006年）中对北约系统内的零部件及其描述对象的统计，零部件特征属性的资源数量已如表13-3所示。

表13-3　北约系统中零件特征属性资源统计

续表13-3

表13-3的“分类数”是指零件抽象特征属性，所以它比实体对象的分类更细腻、更缜密。而数量庞大的特征、特征值与属性可直接在虚拟平台上组合，极大地简化了零部件设计。

3）ISO10303系列标准

ISO10303是一个庞大的零部件信息系列标准，分为数据模型和工具标准两类。数据模型包括通用集成资源、应用集成资源、应用协议等；工具标准包括描述方法、实现方法、一致性测试方法和抽象测试套件。其中数据模型定义了开发应用协议基础的数据信息，包括通用模型和支持特定应用的模型。产品数据的描述格式独立于应用，并且通过应用协议实施。应用协议定义了支持特定功能的资源信息模型，明确规定了特定应用领域所需的信息和信息交换方法，提供一致性测试的需求和测试目的。具体内容架构如下:

（1）描述方法类 如第11部分:EXPRESS语言参考手册；第12部分:EXPRESS- I语言参考手册等。

（2）实现方法类 如第21部分:交换结构的纯正文编码；第22部分:标准数据存取接口规范；第23部分:C++语言联编的标准数据存取接口；第26部分:接口定义语言联编的标准数据存取接口等。

（3）一致性测试方法学与框架类 如第31部分:一致性测试方法学与框架:基本概念；第32部分:测试实验室与顾客要求；第34部分:抽象测试方法；第35部分:SDAI实现的抽象测试方法等。(www.daowen.com)

（4）集成通用资源类 如第41部分:产品描述与支持原理；第42部分:几何与拓扑表达；第43部分:表达结构；第44部分:产品结构配置；第45部分:材料；第46部分:可视化显示；第47部分:形状变化公差；第49部分:工艺结构与特性等。

（5）集成应用资源类 如第101部分:绘图；第104部分:有限元分析；第105部分:运动学；第106部分:构建结构核心模型等。

（6）应用协议类 如第201部分:显式绘图；第202部分:相关绘图；第203部分:配置控制设计；第204部分:使用边界表达的机械设计；第205部分:使用曲面表达的机械设计；第208部分:生命周期管理——更改过程；第209部分:复合材料和金属结构分析以及相关设计；第214部分:自动化机械设计过程的核心数据；第231部分:工业工程数据——关键设备的工艺设计和工艺规范；第232部分:技术数据封装核心信息与交换等。

（7）抽象测试套件类 如第301部分:显式绘图；第302部分:相关绘图；第303部分:配置控制设计；第304部分:使用边界表达的机械设计；第305部分:使用曲面表达的机械设计；第308部分:生命周期管理——更改过程；第309部分:复合材料和金属结构分析以及相关设计；第314部分:自动化机械设计过程的核心数据；第331部分:工业工程数据——关键设备的工艺设计和工艺规范；第332部分:技术数据封装核心信息与交换等。

（8）应用解释构造类 如第501部分:基于边的线框；第502部分:基于壳的边线；第503部分:几何边界的二维线框；第504部分:绘图标注；第506部分:绘图元素；第513部分:基本边界表达；第517部分:机械设计几何表达等。

其中每件标准又为其针对领域提供完整的信息资源内容框架。以集成通用资源类中的第45部分:材料为例，其内容由材料特征定义、材料特征表达、受限测量等三部分组成。

STEP标准的组成结构如图13-5右侧所示，STEP的层次组织结构如左侧所示。

由于产品（包括零部件）由材料制成，材料特征属性对其生命周期十分重要，故包含的信息资源内容为:①产品设计；②产品制造；③产品处理；④材料选择；⑤材料测试；⑥产品性能分析；⑦工艺计划；⑧工艺控制；⑨产品维护；⑩故障分析；⑪零部件替换，等等。这11个子领域，将产品材料的特征信息与其他的资源关联结合起来。

图13-5　STEP标准结构图示

从图中可看到ISO STEP系列标准的战略价值，这套标准从工业实体角度出发，实现对其生命周期中产品的一切相关信息资源进行系统化加工与描述，这正是工业领域信息化的关键点所在。为此，英国国防部在2003年下令，将ISO10303系列标准作为M2B与G2B的强制性工具。这又是一则运用国家权力，统一开发与推广工业信息资源的实例。

4）ISO STEP的实施效益

据统计，实施STEP可使产品开发时间减少40%，成本节约30%，显著改进流程和数据管理。STEP加工后的零部件信息资源，可在设计和制造复杂产品，如飞机、汽车、船舶等的过程中，甚至其整个使用的生命周期的10～20年及以上的时间中重复使用。美国军工企业雷神（Raytheon）评估后认为，如果公司在其导弹研发计划中全面实施STEP TDP计划，每年可节省900万～16000万美元的工时劳力，为其供应商节约200万美元。

在波音公司，通过共享数据交换可节省复杂结构零部件设计约50%的过程，通过物料系统（MPS-Material property systems/ERP）节省约27%，通过CAD与CAM节省38%。因此，“STEP已经作为波音公司的产品数据交换标准。波音将只考虑购买符合STEP标准的产品。所以，波音要求其合作伙伴和供应商均采用STEP体系以保持与波音的一致”。同样，由于该技术在BAE公司系统中起着重要作用，所以其100%项目都采用STEP，从而节省了50%的设计生命周期，降低了30%的设计成本。