ISO 10303

ISO 10303（オートメーションシステムと統合 - 製品データの表現と交換）[ 1 ] [ 2 ]は、コンピュータが解釈可能な製品製造情報（PMI）の表現（記述）と交換に関するISO規格群です。 [ 3 ] [ 4 ]さまざまなコンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェア間の相互運用性を提供し、コンピュータ支援製造（CAM）の自動化を支援し、 3D、CAD、PDMデータの長期アーカイブを可能にすることを目的としています。 [ 5 ]非公式には「STEP」と呼ばれています。 [ 3 ]これは「製品モデルデータ交換のための標準」の略です。[ 3 ] [ 6 ]適用範囲が広いため、ISO 10303は約700の基礎規格に細分化されています。[ 7 ] [ 4 ] [ a ]

この規格には、規格でコード化されたPMIデータのテキスト表現に使用されるEXPRESSデータスキーマ定義言語とSTEPファイル（STEP-XMLとも呼ばれる）について記述したパート11～18とパート21 が含まれている。 [ 8 ]これらのパートはISO 10303の基礎となり、IFCなどの他の規格でも使用されている。この規格で規定されているアプリケーションプロトコル（AP）は、特定の状況での実際の実装に関する情報を提供する。[ 9 ]これらは、適用範囲、機能要件、定義要件、適合レベルについて記述している。[ 9 ]注目すべきAPには以下のものがある。

いくつかの基礎となる規格を除いて、ISO10303は無料ではなく、個別に発行されるライセンスを購入して取得する必要があります。[ 7 ]

NIST （米国）は、STEPファイル（ GD&T準拠）を表示および分析し、VSCodeエディタでEXPRESSスキーマ言語を操作するためのさまざまなツールを提供しています。[ 4 ] [ 11 ]

歴史

STEPの基礎は、1980年代半ばに開始され、1988年にISOに提出された製品データ交換仕様（PDES）でした。 [ 12 ] [ 13 ]製品データ交換仕様（PDES）は、製造企業間の相互運用性を向上させ、それによって生産性を向上させることを目的としたデータ定義の取り組みでした。[ 14 ]

STEPの進化は4つのリリースフェーズに分けられます。STEPの開発は、IGES、SET、VDA-FSの後継として1984年に開始されました。[ 15 ]当初の計画では、「STEPは、単一の、完全な、実装に依存しない製品情報モデルに基づき、統合されたトピック情報モデルとアプリケーション情報モデルのマスターレコードとなる」とされていました。[ 16 ]しかし、その複雑さのため、規格は個別に開発、投票、承認できるよう、より小さな部分に分割する必要がありました。[ 17 ] 1994/95年にISOはSTEPの最初のリリースを、パート1、11、21、31、41、42、43、44、46、101、AP 201、およびAP 203を含む国際標準（IS）として発行しました。 [ 18 ]今日でもAP 203構成制御3D設計はSTEPの最も重要な部分の1つであり、インポートとエクスポート用の多くのCADシステムでサポートされています。

第2フェーズでは、STEPの機能が大幅に拡張され、主に航空宇宙、自動車、電気・電子産業、その他の産業における製品設計に利用されました。このフェーズは2002年に第2回目のメジャーリリースで終了し、STEPのAP 202、AP 209、AP 210、AP 212、AP 214、AP 224、AP 225、AP 227、AP 232の各バージョンがリリースされました。 [ 19 ]特に幾何学的領域におけるAP間の基本的な整合性は、アプリケーション・インタープリテッド・コンストラクト（AIC、500シリーズ）の導入によって実現されました。[ 20 ]

第 1 リリースおよび第 2 リリースのモノリシック AP の主な問題は、大きすぎること、相互に重複しすぎていること、十分に調和されていないことです。これらの欠陥が、STEP モジュラー アーキテクチャ (400 および 1000 シリーズ) の開発につながりました。[ 21 ] [ 20 ]このアクティビティは主に、早期要件分析 (AP 233) や保守と修理 (AP 239) などの追加のライフサイクル フェーズ、および新しい産業領域 (AP 221、AP 236) をカバーする新しい AP によって推進されました。以前のモノリシック AP のモジュラー ベースの新版が開発されました (AP 203、AP 209、AP 210)。これらの新版の発行は、すべての STEP リソース パーツとアプリケーション モジュールを 1 枚の CD に収録した新しい ISO 製品SMRL (STEP モジュールおよびリソース ライブラリ) の 2010 年のリリースと同時に行われました。 SMRL は頻繁に改訂され、すべての部品を個別に購入するよりもはるかに低いコストで入手できます。

2014年の更新

2014年12月、ISOは新しい主要アプリケーションプロトコル「AP 242マネージドモデルベース3Dエンジニアリング」の初版を発行しました。これは、以下の以前のAPを上位互換性のある方法で統合し、置き換えたものです

  • AP 201、明示的な製図。製品に関連するシンプルな2D図面ジオメトリ。関連付けやアセンブリ階層はありません。
  • AP 202、連想製図。 連想を伴う 2D/3D 図面ですが、製品構造はありません。
  • AP 203、機械部品およびアセンブリの構成制御された 3D 設計。
  • AP 204、境界表現を用いた機械設計
  • AP 214、自動車機械設計プロセスのコアデータ
  • AP 242、管理されたモデルベースの3Dエンジニアリング

AP 242 は、次の 2 つのアプリケーション プロトコルを統合して作成されました。

  • AP 203、機械部品およびアセンブリの構成制御された 3D 設計(航空宇宙産業で使用)。
  • AP 214、自動車の機械設計プロセスのコアデータ（自動車業界で使用）。

さらに、AP 242 エディション 1 には、次の拡張機能と重要な更新が含まれています。

2つのAPはAP 242を直接ベースとするように修正され、そのスーパーセットになりました

  • AP 209、複合材料および金属構造解析と関連設計
  • AP 210、電子組立、相互接続、パッケージ設計。これは最も複雑で高度なSTEP APです。

2020年のアップデート

2020 年 4 月に発行された AP242 エディション 2 では、電気ワイヤーハーネスの説明によってエディション 1 のドメインが拡張され、最適化された XML 実装方法を使用したSysMLとシステム エンジニアリングに基づく STEP モデル化および実装方法の拡張が導入されています。

この新版では、3D寸法記入と公差、そして複合設計の機能強化に加え、以下の新機能も導入されています。

  • 曲線三角形
  • テクスチャ
  • 詳細レベル（LOD）
  • 頂点の色
  • 3Dスキャナーデータのサポート
  • ジオメトリ上の永続ID
  • 積層造形

概要

この国際規格の目的は、特定のシステムに依存せず、製品のライフサイクル全体にわたって製品データを記述できるメカニズムを提供することです。この記述の性質上、中立的なファイル交換だけでなく、製品データベースとアーカイブの実装と共有の基盤としても適しています。[ 1 ]

STEPは、主にCAD、コンピュータ支援製造（CAX）、コンピュータ支援エンジニアリング（CAE）、製品データ管理／エンタープライズデータモデリング（PDM ） 、その他のCAxシステム間のデータ交換に使用されます。STEPは、機械設計・電気設計、幾何寸法・公差、解析・製造における製品データに加え、自動車、航空宇宙、建築、造船、石油・ガス、プロセスプラントなど、 様々な業界に特有の追加情報にも対応します。

STEPは、ISO技術委員会TC 184（オートメーションシステムと統合）の小委員会SC 4 （産業データ）によって開発および保守されています。他のISO規格および国際電気標準会議（IEC）規格と同様に、STEPはISOの著作権で保護されており、無料では入手できません。ただし、10303 EXPRESSスキーマと実装者向けの推奨プラクティスは無料で入手できます。

ISO TC 184/SC 4によって開発および維持されている他の規格は次のとおりです。[ 22 ]

  • ISO 13584 PLIB - 部品ライブラリ
  • ISO 15531 マンデート - 工業製造管理データ
  • ISO 15926石油・ガス施設を含むプロセスプラントライフサイクルデータ
  • ISO 18629 PSL - プロセス仕様言語
  • ISO 18876 IIDEAS - 交換、アクセス、共有のための産業データの統合
  • ISO 22745 オープン技術辞書とマスターデータへの応用
  • ISO 8000データ品質

STEP は PLIB (ISO 13584、IEC 61360) と密接に関連しています。

構造

ISO 10303は適用範囲によって分類されている: [ 7 ]

  • 第1部 概要と基本原則
  • パート2 語彙
  • パート11～19：記述方法：EXPRESS、EXPRESS-X
  • パート21～29：実装方法：STEP-File、STEP-XML、SDAI、C/C++/Java言語バインディングインターフェース、
  • パート31～39：適合性試験の方法論と枠組み
  • パート41から62（99）：統合汎用リソース（IR）
  • パート101～199：統合アプリケーションリソース
  • パート201～299：アプリケーションプロトコル（AP）
  • パート301～399：抽象テストスイート（ATS）
  • パート400：sysmlマッピングの参照スキーマ
  • パート401～499：アプリケーションプロトコルモジュール（APの実装モジュール）
  • パート501～599：アプリケーション解釈構造（AIC）
  • 部品番号 1001 ～ 1999: アプリケーションモジュール (AM)
  • パート3001～3099：ビジネスオブジェクトモデル
  • パート4000：コアモデル
  • パート4401～4499：ドメインモデル、および
  • 部品番号5001～5999：使用ガイド

概要

STEPは数百のパートで構成されており、毎年新しいパートが追加されたり、古いパートの新しい改訂版がリリースされたりしています。そのため、STEPはISOの中で最大の規格となっています。各パートには独自の適用範囲と概要があります

STEPの記述方法では、EXPRESSモデリング言語を用いてデータモデルを定義します。与えられたデータモデルに従ったアプリケーションデータは、STEPファイル、STEP-XML 、またはSDAIを使用した共有データベースアクセスを介して交換できます。

APは最上位の構成要素です。特定のアプリケーションと業界ドメインを網羅しているため、STEPのユーザーにとって最も関連性の高い構成要素です。各APは、特定の種類の製品またはデータ交換シナリオに適した、1つまたは複数の適合クラスを定義します。適用範囲、情報要件、および利用シナリオをより深く理解するために、IDEF0を用いた参考アプリケーションアクティビティモデル（AAM）が各APに追加されています。

複数の適合クラスを持つAPでは、最上位のデータモデルは各適合クラスごとにサブセットに分割されます。適合するSTEPアプリケーションの要件は次のとおりです。

  • プリプロセッサまたはポストプロセッサのいずれか、あるいはその両方の実装
  • AIM/MIMデータモデル用のSTEP実装方法STEP-File、STEP-XML、またはSDAIのいずれかを使用し、
  • AP の 1 つまたは複数の適合クラスをサポートします。

当初、すべてのAPには、テスト目的、判定基準、抽象テストケース、そしてサンプルSTEPファイルを提供する、付属の抽象テストスイート（ATS）（例：AP 203の場合はATS 303）が必要でした。しかし、ATSの開発はコストがかかり非効率であったため、この要件は廃止され、代わりに非公式の検証レポートとその使用方法に関する推奨プラクティスが求められるようになりました。今日では、これらの推奨プラクティスは、STEPを実装しようとする人々にとって主要な情報源となっています。

アプリケーション解釈モデル

すべてのAPは、データ交換に使用される最上位のデータモデルを定義します。これはアプリケーション解釈モデル（AIM）と呼ばれ、モジュール型APの場合はモジュール解釈モデル（MIM）と呼ばれます。これらの解釈モデルは、下位レベルのデータモデル（パート4x、5x、1xx、5xx）で定義された汎用オブジェクトを選択し、APの特定のアプリケーションドメインに必要な特殊化を追加することによって構築されます。共通の汎用データモデルは、さまざまな業界やライフサイクルステージのAP間の相互運用性の基盤となります

アプリケーション参照モデル

アプリケーション参照モデル（ARM）は、AAMとAIM/MIMの仲介役です。当初の目的は、高水準のアプリケーションオブジェクトとそれらの間の基本的な関係を文書化することだけでした。IDEF1Xダイアグラムは、初期のAPを非公式な方法で文書化しました。ARMオブジェクト、その属性、および関係はAIMにマッピングされるため、APを実装することが可能です。APがますます複雑になるにつれて、ARMを文書化するために形式手法が必要になり、当初はAIM専用に開発されたEXPRESSがARMにも使用されるようになりました。時間の経過とともに、これらのARMモデルは非常に詳細になり、一部の実装では、正式に要求されたAIM/MIMではなくARMを使用することを好むようになりました。今日では、いくつかのAPがISO TC184/SC4の外で標準化されたARMベースの交換フォーマットを持っています

  • AP 214 向けOMG内の PLM サービス
  • ISO 14649 AP 238用コンピュータ数値制御装置のデータモデル
  • AP 239 のOASIS（組織）内の PLCS-DEX

AP 同士が重複する部分が大きいのは、多くの場合、同じ種類の製品、製品構造、形状などを参照する必要があるためです。また、AP は異なるグループによって開発されるため、より高いレベルでの AP 間の相互運用性を確保することが常に課題でした。アプリケーション解釈構造(AIC) は、主に形状の領域における一般的な概念の共通特化についてこの問題を解決しました。ARM モデルと AIM へのマッピングを調和させる問題に対処するために、STEP モジュールが導入されました。これらには、ARM の一部 (マッピング) と AIM の一部 (MIM と呼ばれる) が含まれています。モジュールは互いの上に構築され、AP と適合クラス モジュールを最上位とする (ほぼ) 有向グラフになります。モジュラー AP は次のとおりです。

  • AP 209、複合材料および金属構造解析と関連設計
  • AP 210、電子アセンブリ、相互接続、パッケージ設計
  • AP 221、プロセスプラントの機能データと概略図
  • AP 236、家具製品データとプロジェクトデータ
  • AP 239、製品ライフサイクルサポート
  • AP 242、管理されたモデルベースの3Dエンジニアリング

AP 209 および 210 のモジュラー エディションは、AP 242 の明示的な拡張です。

STEP アプリケーションプロトコル (AP) の対象範囲

STEP AP は、大まかに設計、製造、ライフサイクル サポートの 3 つの主要領域に分類できます。

設計AP：

  • 機械：
    • AP207、板金金型の設計と設計
    • AP 209、複合材料および金属構造解析と関連設計
    • AP 235、製品の設計と検証のための材料情報
    • AP 236、家具製品データとプロジェクトデータ
    • AP 242、管理されたモデルベースの3Dエンジニアリング
  • 接続性を重視した電気、電子、配管/換気:
    • AP 210、電子組立、相互接続、パッケージ設計。最も複雑で高度なSTEP AP。
    • AP 212、電気技術設計および設置。
    • AP 227、植物の空間構成
  • 船舶：
    • AP 215船舶の配置
    • AP 216船舶の成形品
    • AP 218、船舶構造
  • その他
    • AP 225明示的な形状表現を用いた建築要素
    • AP 232、技術データパッケージングコア情報と交換
    • AP 233、システム工学データ表現
    • AP 237、流体力学はキャンセルされ、AP 209に含まれる機能

製造AP：

ライフサイクルサポートAP:

  • AP 239、製品ライフサイクルサポート
  • AP 221、プロセスプラントの機能データと概略図
  • AP 241、AEC施設のライフサイクルサポートのための汎用モデル（計画中）

AP 221モデルはISO 15926-2モデルと非常に類似していますが、AP 221はSTEPアーキテクチャに準拠しているのに対し、ISO 15926-2は異なるアーキテクチャを採用しています。どちらもISO 15926-4を共通の参照データライブラリ、つまり標準インスタンスの辞書として使用しています。両規格のさらなる発展により、Gellish English辞書が作成されました。これは、アプリケーションドメインに依存しない汎用的な製品モデリング言語であり、新しい規格の作業項目（NWI）として提案されています。

STEPの当初の目的は、ライフサイクルのあらゆる側面を網羅する単一の統合データモデルを公開することでした。しかし、複雑さ、開発者グループの多様性、開発プロセスのスピードの違いにより、複数のAPに分割する必要がありました。しかし、この分割により、重複する領域におけるAPの相互運用性を確保することが困難になりました。調和が必要な主な領域は以下のとおりです。

  • AP 212、221、227、242 は（電気）技術図面用であり、AP 212 と 221 は回路図機能用に拡張されています。
  • AP 224、238、242（機械加工フィーチャーおよび幾何寸法と公差用）

複雑な領域では、すべての主要な側面をカバーするために複数の AP が必要であることは明らかです。

  • AP 212および242は、自動車や変圧器などの電気機械製品を対象としています。これは、現在開発中のAP242第2版で対応される予定です。
  • 電気・電子機械製品に関するAP 242、209、210
  • 船舶用AP 212、215、216、218、227
  • 部品の完全な設計と製造プロセスについては、AP 203/214、224、240、および238 を参照してください。

参照

注記

  1. ^ a b ISO 10303-1:1994 産業オートメーションシステムと統合 - 製品データの表現および交換 - 第1部：概要および基本原則
  2. ^ Pratt, Michael J. (2001-03-01). 「ISO 10303入門—製品データ交換のためのSTEP規格」 . Journal of Computing and Information Science in Engineering . 1 (1): 102– 103. doi : 10.1115/1.1354995 . ISSN  1530-9827 . 2025年4月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年5月11日閲覧。
  3. ^ a b c Kim, Junwahn; Pratt, Michael J; Iyer, Raj; Sriram, Ram (2007). ISO 10303-108を用いたパラメトリックCADモデルのデータ交換(PDF) (レポート). Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. doi : 10.6028/nist.ir.7433 . 2025年4月29日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2025年5月11日閲覧。
  4. ^ a b c d B.F., Allison (2024)、ISO 10303 - STEP モデルベース、モデルベースがクールになる前、NIST 、 2025年5月13日取得
  5. ^ BF, Allison (2024)、ISO 10303 - STEP モデルベース (モデルベースがクールになる前)、NIST 、 2025年5月13日取得
  6. ^ 「ISO 10303 STEP規格」www.steptools.com . 2025年5月13日閲覧。
  7. ^ a b c “ISO 10303: Titles (Step titles)” . standards.iso.org . 2024年8月21日. 2025年7月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年5月11日閲覧。
  8. ^ Schoonmaker, Stephen J. (2003). 『CADガイドブック：コンピュータ支援設計の理解と改善のための基本マニュアル』ニューヨーク：Marcel Dekker. ISBN 0-8247-4569-8 OCLC  54090798
  9. ^ a b SMRLバージョン9: 2022、2022
  10. ^ 「ISO 10303 STEP規格」www.steptools.com . 2025年5月13日閲覧。
  11. ^ 「MBE PMI 検証および適合性テストプロジェクト」 . NIST . 2013年9月24日. 2025年4月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2025年5月13日閲覧。
  12. ^ Kutz, Myer (2002年7月22日).材料選択ハンドブック. John Wiley & Sons . p. 498. ISBN 9780471359241IGES/PDES機構は、1970年代後半に産業界、政府、学界から調整され、異なるCADシステム間で製品情報を交換するための標準と技術を開発しました。このグループは、初期グラフィックス交換仕様（IGES）とSTEPを使用した製品データ交換仕様（PDES）という2つのプロジェクトに取り組みました。この取り組みの結果、1980年にIGESが公開され、後にANSI規格として採用されました。...第2世代の製品データ交換（PDE）技術である製品データ交換仕様（PDES）は、1980年代半ばに開始され、1988年にISOに提出されました。国際社会はこれをISO 10303（STEP）の基礎として採用しました。現在、進行中のPDE技術の取り組みには、米国国家規格（ANS）であるSTEPを使用した製品データ交換（PDES）が含まれます。このプロジェクトは、このISO活動に産業界の意見を提供する主要な米国プロジェクトです。米国の主要貿易相手国すべてを含む世界20カ国以上がSTEPを承認している。
  13. ^ケマーラー、シャロン編（1999年10月1日）. STEP: The Grand Experience . メリーランド州ゲイサーズバーグ：NIST特別出版939. doi : 10.6028/NIST.SP.939 .
  14. ^パワーズ 2003、9ページ。
  15. ^ ISO TC184 / SC4決議1、ゲイザースバーグ - 1984年7月
  16. ^ ISO TC184 / SC4決議33、東京 - 1988年12月
  17. ^ ISO TC184 / SC4決議55、パリ - 1990年1月
  18. ^ ISO TC184 / SC4決議195および196、ダボス - 1994年5月
  19. ^ ISO TC184 / SC4決議361、ドイツ、バート・アイブリング – 1998年6月
  20. ^ a b Feeney, Allison Barnard (2002-06-01). 「STEPモジュラーアーキテクチャ」. Journal of Computing and Information Science in Engineering . 2 (2): 132– 135. doi : 10.1115/1.1511520 . ISSN 1530-9827 . 
  21. ^ ISO TC184 / SC4決議394、カリフォルニア州サンフランシスコ、1999年1月
  22. ^ ISO/TC 184/SC 4事務局の直接責任下にある標準とプロジェクト[1] 2015年4月18日アーカイブ、 Wayback Machine

注記

  1. ^例：パート23、実装方法：C++言語…
  2. ^ AP 203とAP 214の統合
  3. ^そしてパート442、3001、4442

参考文献

STEPソフトウェア:

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