Lo standard per lo scambio di dati di prodotto , STEP ( Standard for the Exchange of Product model data in English) o ISO 10303 riguarda la rappresentazione e lo scambio di dati di prodotto e mira a integrare i loro processi di progettazione, sviluppo, produzione e manutenzione. Tale metodo consente quindi di definire una rappresentazione univoca dei dati di prodotto, interpretabile da qualsiasi sistema informatico, e coprente l' intero ciclo di vita del prodotto. Questo obiettivo richiede due elementi:
Un sistema descritto in STEP è descritto in termini di: cos'è, cosa fa e cosa diventa. Limitando STEP alle tipologie di dati coperte da IGES e SET , l'interesse di STEP risiede nella gestione dello scambio delle tabelle di nomenclatura, dello storico delle modifiche, di tutte le scomposizioni del prodotto in più versioni, e dei livelli di autorizzazione. Esiste quindi un forte legame tra la descrizione geometrica del prodotto, il controllo della sua configurazione e la gestione dei suoi dati tecnici.
L'obiettivo di questo standard internazionale è fornire un meccanismo in grado di descrivere i dati di un prodotto durante tutto il suo ciclo di vita, indipendentemente da un particolare sistema (o applicazione). La natura di questa descrizione lo rende particolarmente adatto per lo scambio e l'archiviazione di file neutri, ma serve anche come base per l'implementazione e la condivisione di database di prodotti.
Tipicamente STEP viene utilizzato per lo scambio di dati tra sistemi CAD, ingegneria assistita da computer , progettazione e produzione assistite da computer , modellazione di dati aziendali e altre tecnologie assistite da computer. STEP consente lo scambio di dati di prodotto, progettazione meccanica ed elettrica, dimensionamento 3D e tolleranze , analisi, produzione e anche dati aggiuntivi specifici per vari settori come automobilistico, aeronautico, edile, navale, centrali elettriche e molti altri.
STEP è sviluppato e mantenuto dal Comitato tecnico ISO TC184 , Sistemi di automazione e integrazione , nel sottocomitato SC 4, Dati industriali . Come altri standard ISO e IEC , STEP è protetto da copyright ISO e non è disponibile gratuitamente. Tuttavia, gli schemi 10303 EXPRESS sono disponibili gratuitamente, insieme alle Linee guida per l'uso per gli sviluppatori di applicazioni.
STEP è fortemente legato ad un altro standard ISO TC184 / SC4: PLIB (ISO 13584).
La base di STEP era la Product Data Exchange Specification (PDES) , lanciata a metà degli anni '80 e presentata all'ISO nel 1988. La Product Data Exchange Specification era uno sforzo per definire i dati con l'obiettivo di migliorare l'interoperabilità tra le aziende produzione e quindi aumentare la produttività.
Gli sviluppi di STEP possono essere suddivisi in quattro fasi. Lo sviluppo di STEP è iniziato nel 1984 come successore di IGES , SET e VDA-FS. Il piano iniziale prevedeva che STEP fosse basato su un modello di informazioni di prodotto unico, completo e indipendente dall'implementazione. Ma a causa della complessità dell'argomento, lo standard doveva essere suddiviso in più parti (parti) che potevano essere sviluppate, riviste e approvate separatamente. Nel 1994/1995 ISO ha pubblicato la prima versione di STEP come standard internazionale (IS) con le parti 1, 11, 21, 31, 41, 42,43,44,46, 101, AP201 e AP203. L'AP203, Progettazione 3D controllata dalla configurazione, è stato fino al 2014 (quando è stato sostituito dall'AP 242) una delle parti più importanti di STEP ed è supportato da molti sistemi CAD per l'importazione e l'esportazione.
Nella seconda fase, la funzionalità di STEP è stata notevolmente ampliata, principalmente per la progettazione di prodotti nei settori aeronautico, automobilistico, elettrico ed elettronico e altri settori. Questa fase si è conclusa nel 2002 con la seconda versione principale, comprendente la parte STEP AP 202, AP 209, AP 210, AP 212, AP 214, AP225, AP 227, AP 232. È stata raggiunta l'armonizzazione tra gli AP, soprattutto nel dominio geometrico introducendo gli Application Interpreted Constructs (AIC, serie 500).
Un grosso problema con gli AP della prima e della seconda versione è che sono troppo grandi, hanno troppe sovrapposizioni tra loro e non sono sufficientemente armonizzati. Queste carenze hanno portato allo sviluppo dell'architettura modulare STEP (serie 400 e 1000). Questa attività è stata implementata per sviluppare nuovi AP che coprono nuove fasi del ciclo di vita del prodotto come l'analisi dei bisogni iniziali (AP 233) e la manutenzione e riparazione (AP 239), nonché per nuove aree industriali (AP 221, AP 236). Su questo approccio modulare sono state sviluppate nuove edizioni di AP precedentemente monolitici (AP 203, AP 209, AP 210). La pubblicazione di queste nuove edizioni coincide con l'uscita nel 2010 del nuovo prodotto ISO SMRL, lo STEP Module and Resource Library, che contiene tutte le risorse STEP ei moduli applicativi su un unico CD. L'SMRL viene aggiornato frequentemente ed è disponibile a un prezzo molto più basso rispetto all'acquisto delle unità separatamente.
Nel dicembre 2014, ISO ha pubblicato la prima edizione di un nuovo importante protocollo applicativo, l' ingegneria 3D basata su modelli gestiti AP 242 .
AP242 è stato creato unendo due Protocolli Applicativi:
Inoltre, AP 242 edizione 1 contiene importanti estensioni e miglioramenti significativi per:
Due AP sono stati modificati per essere direttamente basati su AP 242 e quindi ne sono diventati superset:
L'AP 242 edizione 2, pubblicata in aprile 2020estende l'ambito dell'edizione 1 descrivendo i cablaggi elettrici e introduce un'estensione dei metodi di modellazione e implementazione di STEP basati su SysML e sull'ingegneria di sistema con un metodo di implementazione XML ottimizzato.
Questa nuova edizione contiene anche miglioramenti alla tolleranza e al dimensionamento 3D, nonché al Composite Design. Aggiunge anche nuove funzionalità come:
STEP è suddiviso in più parti (parti) raggruppate in:
In totale, STEP è composto da diverse centinaia di parti e ogni anno vengono aggiunte nuove parti o vengono pubblicate nuove versioni di parti esistenti. Questo rende STEP il più grande standard ISO. Ogni parte ha il proprio ambito e introduzione.
Gli AP sono le azioni di livello più alto. Coprono una particolare applicazione e un campo industriale e sono quindi i più rilevanti per gli utenti di STEP. Ciascun AP definisce una o più Classi di Conformità adattate a un tipo di prodotto o scenario di scambio. Per fornire una migliore comprensione dell'ambito, dei requisiti informativi e dei casi d'uso, a ciascun AP viene aggiunto un modello di attività applicativa (AAM), descritto utilizzando IDEF0 .
STEP definisce i modelli di dati utilizzando il linguaggio di modellazione EXPRESS e SysML. I dati dell'applicazione relativi a un modello di dati possono essere scambiati da un file STEP, STEP XML o tramite un accesso a un database condiviso utilizzando SDAI.
Ciascun AP definisce un modello dati da utilizzare per gli scambi, denominato Application Interpreted Model (AIM) o nel caso di un AP Module Interpreted Model (MIM) modulare . Questi modelli sono costruiti scegliendo gli oggetti generici dai modelli di dati di basso livello (Parti 4x, 5x, 1xx, 5xx) e aggiungendo le specializzazioni necessarie per il dominio applicativo dell'AP. I modelli di dati generici sono la base dell'interoperabilità tra gli AP per diversi tipi di industrie e fasi del ciclo di vita.
Un modello dati aggiuntivo, chiamato Domain Model (DM) è facoltativamente disponibile per l'implementazione di processi di scambio o di servizio più vicini ai concetti di business e basati sul formato XML.
Per i protocolli applicativi (AP) con più classi di conformità, il modello dati superiore è suddiviso in sottoinsiemi, uno per ogni classe. I requisiti per un'applicazione STEP conforme sono:
In origine ogni AP doveva essere accompagnato da una suite di test astratta (ATS), ad esempio ATS 303 per AP 203, che forniva obiettivi di test, criteri di accettazione e modelli di test astratti, nonché file STEP di esempio. Ma poiché lo sviluppo di un ATS era molto costoso e inefficiente, questo requisito è stato rimosso e sostituito dalla necessità di avere un rapporto di convalida informale e raccomandazioni per l'uso per definire come utilizzare l'AP. Oggi le Pratiche Raccomandate sono la principale fonte di informazioni per chi vuole implementare un AP.
L' Application Reference Model (ARM) è l'intermediario tra AAM e AIM/MIM. Il suo obiettivo iniziale era solo documentare oggetti applicativi di alto livello e le relazioni di base tra di loro. I primi AP sono stati documentati in modo informale da diagrammi IDEF1X . Gli oggetti ARM, i loro attributi e le relazioni sono mappati su AIM per rendere possibile l'implementazione dell'AP. Poiché le PA diventavano sempre più complesse, erano necessari metodi formali per documentare l'ARM ed EXPRESS, che originariamente era destinato a sviluppare solo l'AIM, è stato utilizzato anche per l'ARM. Nel tempo questi modelli ARM sono diventati molto dettagliati al punto che alcune implementazioni hanno preferito utilizzare ARM invece di AIM/MIM. Alcuni AP hanno basato i loro scambi sull'ARM e sono standardizzati al di fuori di ISO TC184 / SC4:
Questa situazione ha generato una divergenza di modelli. La ISO TC 184/SC 4 ha esteso le modalità di modellazione e implementazione di STEP con la STEP Extended Architecture, operativa dal 2019, che permette di definire un Modello di Dominio che interfaccia l'ARM e l'AAM. Il modello di Dominio è standardizzato e implementabile a un livello superiore rispetto a AIM garantendo l'integrazione con i modelli AIM/MIM. L'Architettura Estesa, inoltre, definisce e rende possibile semplificare l'interfaccia tra STEP ed altri standard per evitare di dover ridefinire in STEP modelli già ampiamente diffusi nell'industria.
Esiste una grande sovrapposizione tra gli AP poiché spesso devono fare riferimento agli stessi tipi di prodotto, struttura del prodotto, geometria e altre informazioni. E poiché gli AP sono sviluppati da diversi gruppi di persone, garantire l'interoperabilità tra gli AP è stato a lungo un problema. L' Application Interpreted Construct (AIC) ha risolto questo problema per la specializzazione di concetti generici, inizialmente nel campo della geometria. Per affrontare il problema dell'armonizzazione dei modelli ARM e della loro mappatura con AIM sono stati introdotti i moduli STEP. Contengono parte dell'ARM, la mappatura e la parte corrispondente dell'AIM, chiamata MIM. I moduli sono costruiti uno sopra l'altro, risultando in un grafico (quasi) orientato, con AP e moduli di classe di conformità al livello più alto. Gli AP modulari sono:
Le edizioni basate su moduli di AP 209 e AP 201 sono estensioni esplicite di AP 242.
Gli AP STEP possono essere raggruppati approssimativamente in tre aree principali, progettazione, produzione e ciclo di vita.
AP di progettazione:
AP di produzione:
AP del ciclo di vita:
Per le aree complesse è chiaro che è necessaria più di una PA per coprire tutti gli aspetti: