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随着CAD/CAM技术在工业界被广泛应用，越来越多的用户需要把它们的数据在不同的CAD/CAM系统之间交换。由于CAD/CAM系统的不同，产品模型在计算机内部的表达方式也不相同，直接影响到设计、制造部门同企业间的产品信息的交换和流动。过去常采用的方法是把一个系统产生的数据文件翻译成另一个CAD/CAM系统能识别的数据文件，对多个CAD/CAM系统就需要多个翻译器。这就导致了产品数据交换标准的制定。1980年，由美国国家标准局NBS主持成立了有波音公司和通用电气公司参加的技术委员会，制定了基本图形交换规范IGES（initial graphics exchange specification），IGES就是为了解决数据在不同的CAD/CAM系统间进行传送的问题，它定义了一套表示CAD/CAM系统中常用的几何和非几何数据格式以及相应的文件结构。IGES于1982年成为ANSI标准，1988年发布IGES4.0，目前已有IGES5.3以及更高的版本在应用。它虽然不是ISO标准，实际上已经成为工业标准。
IGES的作用是在不同的CAD/CAM系统之间进行数据交换，其结构如图2-8所示。如果数据要从系统M传送到系统N，则必须由系统M中的IGES前处理器把这些传送的数据格式转换成IGES格式，而实体数据还得由系统N中的IGES后处理器把其从IGES格式转换成该系统内部的数据格式。把系统N的数据传送给系统M也需要相同的过程。
图2-8 不同系统通过IGES交换数据
IGES中的基本单元是实体，可将它分为以下3类：①几何实体，如点、直线段、圆弧、B样条曲线和曲面等。②描述实体，如绘图说明和尺寸标注等。③结构实体。如组合项、特性和图组等。
IGES不可能也没有必要包含所有CAD/CAM系统中采用的图形和非图形实体。从目前国内外常用的CAD/CAM系统中的IGES来看，其中的实体基本上是IGES定义实体的子集。
IGES的文件格式的定义遵循以下两条规则：①IGES的定义可以改变复杂结构及其关系。②IGES文件格式便于各种CAD/CAM系统的处理。
IGES的固定ASCII长度格式文件由5段组成，每段有若干行，每行80个ASCII字符。实体信息存放在目录节和参数节中；数据的原始信息和文件本身的信息存放在整体节和结束节中；用户可阅读的定义信息存放在开始节中。在目录节和参数节中还存放实体的有关指针及相互关系。如图2-9所示IGES的文件格式。
图2-9 IGES的文件格式
在IGES中出错处理也是相当重要的，因为在不同系统之间转换数据时很可能产生错误，如错字符、重复字、开发的转换器会对IGES文件产生不正确的解释等。这些错误可能发生在IGES文件的产生或IGES文件的读入过程中。这就要求IGES转换器能报告并校正相关的错误。一般IGES出错处理的过程如图2-10所示。
图2-10 IGES转换器对出错的处理过程
IGES作为一种数据交换规范发表后，已成为国内外应用最广泛的数据交换事实标准。比如在传递几何数据的基础上产生加工图纸方面，在应用传递的几何数据实现运动模拟和动态试验方面，在把已有的零部件数据整理成图形文件方面，在实现CAD与有限元分析系统的连接方面等。
IGES作为数据交换的国际标准发表以后，成为应用最广泛的数据交换标准。但在应用过程中，IGES的缺点逐渐暴露出来，比如它不能满足复杂的工业流程中数据交换的要求。法国航空航天业发现，由于IGES文件过于冗长，有些数据又不能表达，也就无法传送。因此，各国家也相继开发了一些规范。
1984年，IGES组织设立了一个研究计划，称为PDES（product data exchange specification）。PDES计划的长期目标是，为产品数据交换规范的建立开发一种方法论，并运用这套方法论研制一个新的产品数据交换标准。产品模型数据交换标准STEP（standard for the exchange of product model data）的制定主要基于PDES计划，欧洲国家也做了许多重要的工作。STEP是由ISO/IEC JTC1的一个分支技术委员会（SC4）开发的，它的ISO代号为ISO10303，是一个关于产品数据的计算机可理解式表示和交换的国际标准。
STEP的产品模型数据是覆盖产品在整个生命周期内的应用而全面定义的产品所有数据元。产品模型数据包括进行设计、分析、制造、测试、检验零部件或构件所需要的几何、拓扑、公差、关系、属务和性能等数据，另外还包括一些和处理有关的数据，但不包括热处理等方面的数据。产品模型为生产制造、直接质量控制测试和支持产品的新功能开发提供了全面的信息。STEP中产品模型数据的作用如图2-11所示。
图2-11 产品模型数据在产品生命周期中的作用
在STEP中采用了形状特征信息模型（FFIM），它可以进行各种产品模型定义数据的转换，且强调建立能存入数据库中的一个产品模型的完整表示，而不只是它的图形或可视的表示。STEP中产品模型信息分为3层结构：应用层、逻辑层和物理层，它们之间的关系如图2-12所示。
图2-12 STEP的3层结构
STEP的概念模式包括形状模型、显示和绘图、形状特征和公差4个部分。形状模型包括实体模型、表面模型以及线框模型。在应用层根据不同的应用可采用各自的数据表示模型，但各种模型最终都要重新组织并集成为一个冗余最少、又无二义性的集成产品信息模型（IPIM），也把它称为逻辑层。IPIM可用信息描述语言Express形式化地描述，它类似于在计算机编程语言中定义一个结构或记录。在物理层主要是自由格式的顺序文件，物理文件用形式化的词法定义，一般由开始节和数据节两部分组成。开始节中包含有确定执行各层有关模型的信息和通信系统等。数据节含有IPIM的全部信息，这些信息用实体表示。实体可以是独立描述的，也可以被其他实体所引用。某些机械领域中的应用需要采用形状变量容差模型（SVTM）、规则形状信息模型（NSIM）以及FFIM。NSIM用来表示某个部件的规则形状，它是由多种方法定义的形体几何、拓扑及实体信息的集合。其中的几何信息含有对点、矢量、坐标系的位置、几何变换矩阵以及各种曲线、曲面的定义。而拓扑实体含有点、边、路径、环、子面、面、区域和外壳信息。SVTM提供了定义形体位置和大小的全部尺寸及容差（包括坐标容差和几何容差）。FFIM用于处理形体表面的形状特征，但它并不支持形体的非形状信息，比如装配、连接、弹性等内容，FFIM同时支持显式和隐式的形状特征。
STEP中显示特征的几何形状信息必须明显地表示出来，如形体上有一个穿透的孔，此时必须给出该孔的底平面和圆柱面。显示特征只需要已有的数据而不需要增加新的信息。隐式形状特征是参数化的信息而不是几何信息，如一个圆洞可以定义一个以轴为对称的一条直线段相对一个特定轴的扫描变换。一个特征可以有显式表示也可以有隐式表示，也可以同时有多种隐式表示。在FFIM中，隐式特征分为以下5类。①凹坑：从已有的形体中削减一部分，只和形体的一个边界相交；②凸台：加到形体一个边界上的一个体；③通孔：从已有形体减去一个体，和已有形体的两个边界相交；④变形：对已有形体的相交部分光滑地过渡；⑤区域特征：对已有形体指定二维特征，以便进一步做扫描变换。
应用这些隐式特征可以方便形体的定义以及计算机辅助制造系统的集成。
STEP是为CAD/CAM系统提供中性产品数据的公共资源和应用模型，它涉及土建工程、机械、电气、电子工程、结构以及船舶机构等领域。STEP的标准体系如图2-13所示。
图2-13 STEP的标准体系框图
具体的组成：描述方法标准包括产品模型框架和Express描述语言；实现文件标准包括物理文件、存取接口、工作方式、数据库及知识库；一致性测试方法与工具标准包括一致性工作框架和测试库及评估需求分析；信息模型标准包括通用信息模型和应用信息模型；应用协议包括工程图、三维几何信息、产品结构、边界表示和雕塑表面。
STEP标准内容相对比较丰富，是定义应用产品全局模型的工具。