在产品设计、制造、使用、维护直至报废的整个生命周期中，产品信息往往要由不同的软件供应商提供的多种软件生成和使用。为了使产品信息在不同的计算机应用系统之间的交换保持完整性和一致性，国际标准化组织（ISO）开发了产品数据表示和交换的国际标准STEP。STEP不仅提供了数据建模方法和描述产品整个生命周期的产品数据，还规定了各系统间数据交换的物理实现方法，包括STEP文件、应用编程界面和数据库共享，以及STEP文件格式规范和标准数据存取界面规范等。
2.4.2工程信息的定义
工程信息分为两大类：零件数据和工艺数据。零件数据包括总体信息（例如零件名称、物代码、图号、材料等）、结构形状、尺寸、公差、表面粗糙度、加工精度、处理要求等，这些信息在零件设计时由设计人员利用CAD系统定义。零件数据的定义本质是信息处理，将在第4.3.2节进一步讨论。产品和零件设计完成后，工艺设计人员再根据这些信息，制定零件的加工过程和部件与产品的装配过程。图纸是他们工作的依据。当采用CAPP时，首先要让计算机读图，也就是让CAPP系统接受零件数据，然后工艺设计人员才能开展设计（信息处理）。让计算机读图是一件困难的工作，它涉及CAPP系统的零件数据输入和在计算机内对产品、部件、零件的表达问题，其关键是如何定义和组织零件数据，让计算机和人有交互的基础。
（1）图纸信息的描述与输入
支持图纸信息的描述与输入的方法有以下4种：
a.分类编码描述法
分类编码描述法也称成组技术（GT），是开发得最早、比较成熟的方法，其基本思想是预先制定GT码的规范，然后用这个规范对零件图上的信息进行编码，并将所得到的GT码输入计算机。由于有编码规范作为协议，所以计算机能够识别GT码所表达的信息。这种方法简单易行，用其开发一般的派生式CAPP系统比较方便。现在仍然有一些CAPP系统采用此方法。但这种方法也存在明显的缺陷，例如不能完整地描述零件信息，当码位太长时编码效率很低，容易出错，不便于CAPP系统与CAD的集成等，故不适用于集成化的CAPP系统以及要求生成工序图和数控（NC）程序的系统使用。此外，GT码往往与物料清单（BOM）中的零件代码不一致，给系统集成带来困难。
b.语言描述法
语言描述法的关键是开发一种计算机语言来描述零件数据。用户使用这种语言规定的词汇、语句和语法描述零件，然后由相应的计算机编译系统对描述的语句作编译，形成计算机能够识别的零件信息代码。这种描述过程繁琐，要求用户掌握有关的语言。
c.知识表示法
按照人工智能的观点，零件信息实际上就是一种知识或对象，所以原则上讲，可以用人工智能的知识描述方法来描述零件信息甚至整个产品的信息。一些CAPP系统尝试了用框架结构、产生式规则和谓词逻辑等方法来描述零件信息。
这些方法为整个系统的智能化打下了良好的基础。在实际应用中，这种方法往往与特征技术相结合，而且用自动或者半自动的方法产生知识，也就是说将CAD系统输出的基于特征的零件信息用自动或者半自动的方式转化为知识的表达形式。
d.基于形状特征或表面元素的描述和输入法
任何零件都由1个或者若干个形状特征（或表面元素）组成。基本形状有圆柱面、圆锥面、螺纹面、孔、凸台、槽等。例如，光滑钻套由1个外圆柱面、1个内圆柱面、2个端面和4个倒角组成；一个箱体零件可以分解成若干个面，每一个面又由若干个尺寸和加工要求不同的内圆表面、辅助孔、槽、凸台等组成。这种方法要求将组成零件的各个形状特征按照一定的顺序逐个输入到计算机中，输入过程由计算机界面引导，并将这些信息按事先确定的数据结构进行组织，在计算机内部形成零件模型。这种方法的优点在于：零件特征可以与其加工方法相对应，从而产生整个零件的加工方法；这些表面为尺寸、公差、表面粗糙度等的标注提供了方便，从而为工序设计、尺寸链设计以及工艺路线的合理安排提供了必要的信息。因此，这种方法在很多CAPP系统中得到了应用。
（2）从CAD系统直接输入
基于图纸信息描述的几种零件信息输入方法尽管各有优点，但有一个共同的弊病，就是需要由人工对零件图纸进行识别和分析，即需要人工对已经设计好的图纸进行第2次输入。因为输入过程繁琐、费时、易出差错，有时甚至还不如手工编制工艺文件来得快。所以，在实际生产组织活动中工艺人员不太愿意使用这种方法。最理想的方法是，在CAD系统进行零件设计的同时，把零件信息送到CAPP系统，从而避开了二次输入的麻烦。
a.特征识别法（featurere cognition）
设计者在用CAD绘图系统画好产品或零件图后，CAD系统会用一定格式的文件记录设计结果。最常见的文件有“.dwg”和“.dxf”等。这些文件一般包含点、线、面以及它们之间的拓扑关系等底层信息，这些信息能够满足CAD系统绘制产品或零件图的要求，但不能满足CAPP系统对零件信息的需求。CAPP所关心的是零件由哪些几何表面或形状特征组成，以及这些表面的尺寸、公差、表面粗糙度等工艺信息。特征识别法就是要对CAD的输出结果进行分析，按一定的算法识别、抽取CAPP系统能够接受的基于特征的工艺信息。这是一种非常理想化的方法，它无疑可以克服手工输入零件信息的种种弊端，实现零件信息向CAPP、CAM等系统的自动传输。但实践表明，这种方法有局限性，缺乏通用性，而且实现很困难。
迄今为止，这项研究只是在简单零件的识别上取得了一些进展，而对复杂零件的自动识别则一筹莫展，所以被认为是一个世界难题。CAD系统的输出格式不但与绘图方式有关，更重要的是与CAD系统内部对产品或零件的描述和表达方式，即所谓的数据结构有关。要想从根本上解决上述难题，必须探索新的方法来实现CAD与CAPP的集成。
b.基于特征绘图和信息描述的输入方法
这种方法一般是对二维绘图系统而言的。这种CAD系统的绘图基本单元是参数化的几何形状特征（表面要素），例如圆柱面、圆锥面、倒角、键槽等，而不是通常所用的点、线、面等要素。设计者采用这种系统绘图时，不是一条线一条线地绘制，而是一个特征一个特征地进行绘制，类似于用积木拼装形状各异的物体，所以也称特征拼装。设计者在拼装各个特征的同时，赋予了各个形状特征的尺寸、公差、表面粗糙度等工艺信息，其输出的信息也是以这些形状特征为基础来组织的，所以CAPP系统能够接受。这种方法的关键是要建立基于特征、统一的CAD/CAPP/CAM零件信息模型，并对特征进行总体分类，建立便于用户扩充和维护的特征类库。其次，要解决特征编辑与图形编辑的关系、消隐等技术问题。目前这种方法已经用于许多实用化的CAPP系统中，被认为是一种比较有前途的方法。
c.基于三维特征造型的方法
这种方法的原理和思路基本上与前一种方法相同，只是在三维空间进行特征造型比在二维空间绘图的难度更大。这种方法是实现机械制造CAD/CAPP/CAM集成的一种发展趋势。目前，已经有很多应用于曲面造型与制造CAD/CAPP/CAM的集成系统问世，并广泛地应用于汽车和航天航空等领域。
d.基于产品数据交换规范的产品建模方法
要想从根本上实现CAD/CAPP/CAM的集成，最理想的方法是为产品建立一个完整、语义一致的产品信息模型，以满足产品生命周期各阶段（产品需求分析、工程设计、产品设计、加工、装配、测试、销售和售后服务）对产品信息的不同需求，并保证对产品信息理解的一致性，使得各应用领域（例如CAD、CAPP、CAM、CNC（计算机数字控制）、MIS等）可以直接从该模型抽取所需信息。这个模型是用通用的数据结构规范来实现的。显然，只要CAD系统对产品或零件的描述符合这个数据规范，其输出的信息既包括了点、线、面以及它们之间的拓扑关系等底层信息，又包含了几何形状特征以及加工管理等方面的信息，那么CAD系统的输出结果就能被其下游工程，例如CAPP、CAM等系统接受。目前比较流行的是美国的PDES和IGES、ISO的STEP、法国的SET、德国的VDAFS、英国的MEDVSA和日本的TIPS等。
（3）图纸扫描和识别技术
这种方法先用图形扫描仪将工程图纸上的信息通过扫描输入到计算机中，然后对扫描所得到的信息进行分析和处理，在计算机上还原出工程图纸，并形成相应的文件，再对图形文件进行分析与识别，抽取CAPP系统能够识别的几何形状信息与加工信息。这种方法实际上要解决两个问题：一个是工程图纸的扫描与识别技术，另一个是特征识别技术。
工程图纸的扫描和识别技术是目前国内外学术界和工程界关注的前沿课题，也是计算机辅助设计和制造领域急需解决的难题之一。国内外对此课题的研究十分活跃，最常用的研究方法有两种：一种是图像级的处理方法，另一种是矢量化的识别方法。图像级处理方法致力于光栅图像的编辑、修改、压缩、存储和管理图像文件等方面的研究。矢量化识别技术的研究路线是：寻找有效的矢量化方法，对扫描后的图像信息进行矢量化处理，进一步提高基本图形元素识别的正确率，力求使矢量化的结果达到实用水平，然后辅之以矢量图形的编辑修改，从而满足用户对矢量化图形的不同层次需求。上述前一种方法所形成的图形文件是图像级文件，要想对图形文件进行特征识别和抽取，仍然要将其矢量化；后一种方法对工程图纸上的某些局部信息的识别还不理想，即使识别出来了，也还面临着特征识别法同样的问题。目前的图像扫描及识别技术的输入方式还没有达到与CAPP等系统直接集成的水平。
（4）CAPP系统零件信息模型
用上面的任何一种方法向CAPP系统输入零件信息后，CAPP系统内部都必须用一种合理的数据结构来组织这些数据。这就是CAPP系统零件信息模型要解决的问题。
零件信息模型是计算机内部对零件信息的一种描述与表达方式，是一种满足CAPP和CAM系统要求、便于使用、完备和最小冗余的零件信息模型。该模型是利用计算机进行零件图绘制、工艺决策、推理、零件图重现、尺寸链计算、工序图生成、刀具路径规划以及仿真等工作的核心和依据。在CAPP系统内部如何组织和表达零件信息，使之既便于CAPP系统的应用，又便于与CAD和CAM的集成，是一个非常重要的课题。目前，CAPP系统中使用最广泛的一种零件信息建模方法是基于特征的零件描述法，简称为特征建模法。这是一种符合工程实际应用的方法。它的目标不同于一般CAD系统以图形表达为目的的零件信息模型。特征建模法既适用于回转零件又适用于非回转零件，同时适用于CAD、CAPP与CAM系统。
一般可以用以“形状特征二叉树”为主干的数据结构来描述回转零件，而用以“方位面+形状特征”为主干的数据结构来描述非回转类零件。
2.4.3产品数据管理系统
早期的产品数据管理系统（PDMS）的目标是对CAD的文件管理和工程技术领域的图纸管理、文件的审批和发放。用户通过PDMS能够提取和修改零件数据、文件或文件集，并把修改方案的结果存回系统。系统管理员除了负责维护数据外，还给进入系统的用户授权，设置工程项目，指定参加工程项目的人员，设置发放/校对的控制，并指定审批步骤和版本控制的原则，为工程项目负责人进行文件审批、发放做必要的技术准备。后来，随着对产品设计建模含义的扩大，对信息共享的要求越来越高，现在PDMS的管理范围已经包括资源配置。
生产制造、计划调度、采购销售、市场开发的活动都必须从整个企业运行优化来考虑。PDMS将数据库内与产品相关的信息和与产品有关的过程信息集成在一起。与产品有关的信息包括任何属于产品的数据，如3C文件、物料清单（BOM）、产品配置、产品定单、电子表格、生产成本、供应商档案等。与产品有关的过程信息包括加工工序、加工指南，以及有关批准、使用权、安全、工作的标准和方法、工作流程、机构关系等所有过程处理的程序，还包括产品生命周期各个阶段的信息。工程数据管理使最新的信息能够为所有的相关用户，包括从工程师、NC操作员到财会人员和销售人员，都能够按照要求方便地存取数据。
