Synthèse bibliographique des travaux sur le format STEP-NC

Avoir une chaîne numérique complète et intègre est l’un des points les plus importants des métiers de fabrication. Depuis qu’il est bien connu, le problème d’échange de données entre les systèmes de CFAO et les CN a une longue histoire. Plusieurs standards de données ont essayé de répondre à cette problématique depuis les années 70, mais se sont avérés inadéquats, comme l’IGES [IGE80], le XBF ou plus récemment les formats moins connus comme le PDDI ou le CAD*I. Ainsi, après toutes ces tentatives, le format STEP [ISO94a] (Standard for The Exchange of Product data model) a été développé dans l’optique de conservation de l’intégrité de la chaîne numérique, allant de la conception des produits jusqu’à leur fabrication. Jusqu’à il y a peu, le développement de ce nouveau standard, et plus particulièrement au niveau de l’ISO 14649, ne s’est fait que pour les procédés par enlèvement de matière (fraisage, tournage et électroérosion). Dans ce paragraphe, un état des lieux sur les différents travaux réalisés sur le STEP-NC est réalisé.

Xu et al. [XU05], dans leur article, passent en revue tous les travaux réalisés pour le développement de la norme STEP-NC. Plusieurs projets de recherche internationaux (européens, américains et coréens) ont été menés autour de cette thématique depuis les années 2000 et coordonnés par un projet de plus grande ampleur IMS (Intelligent Manufacturing Project).

Le projet IMS STEP-NC [MAE02], approuvé en Novembre 2001, a regroupé un ensemble d’actions de recherche au niveau international avec des laboratoires d’Europe, de Suisse, de Corée et des Etats-Unis. Les acteurs de ce projet étaient des utilisateurs, des fabricants de systèmes CAO, FAO, de machines outils et CN, ... Les coordinateurs régionaux étaient Siemens pour l’Europe, CADCAMation pour la Suisse, Step Tools pour les Etats-Unis et ERC-ACI pour la Corée. Siemens a aussi eu pour rôle la coordination internationale de ce groupe. Ce projet a représenté un point culminant quant au nombre de sous-projets qu’il a représenté au travers de 20 différents groupes de recherche. Il a notamment donné lieu au projet Européen Esprit STEP-NC, au projet Super Model, au projet SMS et RAMP qui vont être détaillés dans la suite de ce paragraphe.

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Tableau 3 : Partenaires travaillant sur le projet IMS [XU03]

Le projet européen Esprit STEP-NC [ESP00] est né d’un ensemble de groupes de recherche créé au début des années 90 et ayant mené à la formation du consortium Européen STEP-NC, ce projet européen débute en janvier 1999 pour s’achever en décembre 2001. A l’origine, ce projet s’est intéressé au développement d’un prototype pour le fraisage, qui a été mis au point et présenté en Octobre 2001, à Aachen en Allemagne. Les modules CAO d’Open Mind (hyperfact) et de Dassault Système (Catia V5) ont permis de générer le programme STEP-NC. Ce programme a ensuite pu être exécuté par une CN Sinumeric 840D qui avait été adaptée dans ce but. Puis, les efforts se sont concentrés sur les mécanismes de retour d’information lors de la surveillance d’usinage.

Le projet américain Super Model a été fondé par le NIST (National Institute of Standards and Technology) et attribué en octobre 1999 à Step Tools Inc., en association avec d’autres entreprises collaboratrices. Le but de ce projet était de construire une base de données qui pourrait contenir l’ensemble des informations nécessaires à la fabrication de pièces. Les plus grandes firmes ont pris part au projet, comme par exemple Boeing, General Electrics, General Motors, Daimler-Chrisler, ... La base de données (des informations de fabrication) du projet super model s’appuie sur interface XML qui permet de relier trajectoires, outils, géométrie à usiner et phases d’usinage. Une autre bibliothèque de code libre nommée STIX a aussi été développée dans le but de regrouper les avantages des versions AIM (Application Interpreted Model) et ARM (Application Reference Model) du STEP-NC.

Le projet américain SMS (Stop Manufacturing Suite) est lui dédié à des applications commerciales et militaires. Ce projet est coordonné par le SCRA (South Carolina Research Authority) et est financé par l’US Army et sa branche TACOM (Tank-Automotive and Armament Command), ainsi que le National Automotive Center. Il s’appuie sur les concepts

77 développés par les pays ayant participé au groupe de travail TC 184 SC4 de l’ISO. Il a pour but d’implémenter l’architecture dans le cadre de la production des pièces en vue d’applications commerciales ou de défense.

Le projet américano-britannique RAMP (Rapid Acquisition of Manufactured Parts) a abouti au standard STEP 10303-224 [ISO01], qui contient toutes les spécifications requises pour la fabrication d’un produit (entités, matériau, tolérancement…). Le protocole d’application 224 permet d’obtenir des spécifications de données de produit indépendantes du fournisseur qui comportent l’ensemble des informations nécessaires pour fabriquer et assembler des pièces. Il a tout d’abord été développé aux USA puis repris en Grande- Bretagne.

Toujours en Grande Bretagne, un projet débuté en mai 2004 et mené par le AMST Center de l’université de Loughborough vise à étendre les travaux de recherche européens en utilisant la commande numérique Siemens 840D à l’inspection et en particulier l’intégration du standard STEP-NC entre la MOCN et la machine à mesurer tridimensionnelle.

Le nombre de travaux de recherches ainsi que la diversité des équipes travaillant sur le sujet permet de dire que les travaux liés au STEP-NC bénéficient d’un élan international. Plusieurs projets réunissant industriels et universitaires travaillent à son développement. Tous ces acteurs sont réunis au niveau de la norme ISO dans les comités ISO TC 184/SC1 et ISO TC 184/SC4. Dans ce cadre l’IRCCyN a été sollicité pour travailler sur des thématiques liées à l’usinage [LAG09a] (trajectoires à motif en fraisage, développement d’une plateforme STEP-NC, multi-procédés…) et sur l’intégration de la fabrication additive [HAS06a] [HAS06b] [HAS08] [RAU09a] dans la norme STEP-NC. C’est la proposition de l’intégration de la fabrication additive dans la norme STEP-NC qui est présentée dans la suite de ce manuscrit.