L'interopérabilité des données CAO avec le format STEP : Guide complet pour l'ingénierie collaborative

Sommaire

1. Histoire et évolution du format STEP
2. Caractéristiques techniques du format STEP
3. Usages et applications dans l'industrie
4. Comparaison entre STEP, JT et 3DPDF
5. Solutions CAD Interop compatibles avec STEP
6. FAQ sur l'interopérabilité STEP
7. Conclusion

Le format STEP (STandard for the Exchange of Product model data) représente aujourd'hui la référence pour l'échange de données CAO entre systèmes hétérogènes. Cette norme internationale, également connue sous la désignation ISO 10303, a été spécifiquement conçue pour faciliter la représentation et l'échange de données de produits complexes tout en préservant leur intégrit.

STEP offre une représentation non ambiguë des données du produit, interprétable par tout système informatique, indépendamment de la plateforme d'origine. Cette capacité d'interopérabilité repose sur deux éléments fondamentaux :

• Un format ouvert, interprétable par tout système informatique
• Une couverture exhaustive des domaines de connaissance liés aux produits industriels

Dans un environnement industriel où la collaboration multi-CAO est devenue la norme, le format STEP s'impose comme la solution privilégiée pour garantir la cohérence des données et fluidifier les processus d'ingénierie collaborative.

Histoire et évolution du format STEP

Les origines d'un standard international

Le développement de STEP a débuté en 1984, avec l'ambition de créer un successeur plus performant aux formats IGES, SET et VDA-FS qui montraient leurs limites en matière d'interopérabilité. Le format trouve ses racines dans le Product Data Exchange Specification (PDES), une initiative américaine lancée au milieu des années 1980 et soumise à l'ISO en 1988.

Le projet initial visait la création d'un modèle d'information produit unique, complet et indépendant des implémentations. Cependant, face à la complexité inhérente à cette ambition, le standard a dû être segmenté en plusieurs parties (appelées "parts") pouvant être développées, revues et approuvées séparément.

Les phases de développement

L'évolution du format STEP peut être divisée en plusieurs phases clés :

1. Première phase (1984-1994) : Développement initial et publication en 1994/1995 de la première version en tant que standard international (IS) avec les parties 1, 11, 21, 31, 41, 42, 43, 44, 46, 101, AP201 et AP203.
2. Deuxième phase (1995-2002) : Extension considérable des capacités, principalement pour la conception de produits dans les secteurs aérospatial, automobile, électrique et électronique. Cette phase s'est conclue en 2002 avec la publication de la deuxième version majeure, incluant les parties AP 202, AP 209, AP 210, AP 212, AP 214, AP 224, AP 225, AP 227, AP 232.
3. Troisième phase (2010-présent) : Lancement du développement de l'AP 242 en 2010, destiné à remplacer les protocoles AP203 et AP214 dans le domaine de la conception mécanique, avec des améliorations significatives concernant le dimensionnement géométrique, le tolérancement, la cinématique et la tessellation.

L'émergence des protocoles d'application

Les protocoles d'application (AP) constituent des sous-ensembles spécialisés de la norme STEP, chacun adapté à des besoins spécifiques :

• AP203 (Configuration controlled 3D design) : Longtemps le protocole le plus répandu, supporté par la majorité des systèmes CAO pour l'import et l'export jusqu'en 2014.
• AP214 : Protocole largement utilisé, particulièrement dans l'industrie automobile.
• AP242 : Protocole moderne qui intègre et remplace AP203 et AP214, ajoutant le support pour les informations de fabrication du produit (PMI) comme les tolérances géométriques, les nomenclatures (BOM) et autres métadonnées essentielles pour la définition basée sur modèle (MBD).

Caractéristiques techniques du format STEP

Structure et organisation des données

Un fichier STEP est essentiellement un document texte structuré qui encode des données de modèles 3D d'une manière universellement interprétable par différents systèmes CAO. La structure fondamentale comprend plusieurs sections, dont la plus cruciale est la section DATA, qui contient la description effective de l'objet 3D.

Le format utilise le langage de modélisation EXPRESS pour définir la structure des données, attribuant des identifiants numériques uniques à chaque élément du modèle>. Par exemple, une ligne définissant un point dans l'espace pourrait apparaître ainsi :

#10 = CARTESIAN_POINT('', (10.0, 20.0, 30.0));

Cette approche structurée permet à n'importe quel logiciel compatible STEP de recréer précisément un modèle 3D, préservant ainsi l'intégrité des données à travers différentes plateformes.

Représentation géométrique et topologique

Contrairement aux formats basés sur le maillage comme STL ou OBJ, les fichiers STEP conservent les descriptions mathématiques complètes des formes géométriques. Cette caractéristique est fondamentale pour :

• La préservation de la précision géométrique
• Le maintien des relations topologiques entre entités
• La conservation des informations paramétriques essentielles

Les fichiers STEP sont particulièrement efficaces pour représenter avec précision les formes géométriques complexes, y compris les courbes, les surfaces et les solides, tout en conservant leurs dimensions et leur positionnement dans l'espace tridimensionnel.

Extensions de fichier et compatibilité

Les fichiers STEP utilisent généralement les extensions .stp ou .step. Cette standardisation facilite leur identification et leur traitement par les différents logiciels CAO du marché. Une caractéristique essentielle du format STEP est sa compatibilité avec pratiquement tous les systèmes CAO modernes, ce qui en fait un véritable "espéranto" de la CAO.

Usages et applications dans l'industrie

Échange de données multi-CAO

Le format STEP s'est imposé comme la solution privilégiée pour l'échange de données entre différents systèmes CAO. Dans un environnement industriel moderne où plusieurs départements ou entreprises collaborent avec des outils CAO hétérogènes, STEP offre un langage commun qui garantit la préservation de l'information géométrique et des métadonnées associées.

Les avantages de STEP pour l'échange multi-CAO sont multiples :

• Conservation de la précision géométrique lors des transferts entre systèmes
• Support universel par tous les principaux éditeurs CAO
• Réduction des erreurs d'interprétation grâce à un format standardisé
• Élimination de la dépendance aux convertisseurs directs entre formats propriétaires

Son adoption est particulièrement marquée dans plusieurs secteurs exigeants :

• Aérospatiale : Pour la gestion des maquettes numériques complexes et la collaboration entre donneurs d'ordre et sous-traitants
• Automobile : Pour l'échange de données entre constructeurs et équipementiers
• Fabrication industrielle : Pour assurer la cohérence des données tout au long du cycle de développement produit

Dans une étude récente, 87% des entreprises manufacturières indiquent utiliser STEP comme format pivot pour leurs échanges multi-CAO, confirmant son statut de standard de facto pour l'interopérabilité des données techniques.

Model-Based Definition (MBD)

Le Model-Based Definition (MBD) représente une évolution majeure des pratiques d'ingénierie en remplaçant les dessins 2D traditionnels par des modèles 3D enrichis contenant toutes les informations nécessaires à la fabrication. Le format STEP, particulièrement dans sa version AP242, joue un rôle central dans cette transition vers l'entreprise numérique.

Les capacités MBD du format STEP AP242 incluent :

• Support complet des annotations 3D (PMI - Product Manufacturing Information)
• Conservation des tolérances géométriques et dimensionnelles
• Préservation des références et des systèmes de coordonnées
• Inclusion des données de nomenclature (BOM)
• Conservation des attributs et métadonnées essentiels

L'utilisation du format STEP pour le MBD apporte des bénéfices tangibles :

• Réduction des erreurs d'interprétation en production
• Élimination des ambiguïtés présentes dans les dessins 2D
• Automatisation des processus de fabrication et de contrôle
• Cohérence des données à travers toute la chaîne numérique

Le développement de l'AP242 Edition 2, avec des améliorations significatives pour la représentation des PMI, répond directement aux besoins croissants de l'industrie en matière de MBD. Cette évolution permet d'intégrer le format STEP dans des initiatives Industry 4.0, où la continuité numérique est essentielle à l'optimisation des processus industriels.

Archivage long terme et conservation de données

Au-delà de l'interopérabilité immédiate, STEP offre une solution robuste pour l'archivage à long terme des données CAO. Sa nature standardisée et son indépendance vis-à-vis des formats propriétaires en font un choix judicieux pour préserver l'accès aux données techniques sur des périodes étendues.

Les caractéristiques qui font de STEP un format idéal pour l'archivage comprennent :

• Standardisation ISO garantissant la pérennité du format
• Structure ouverte et documentée, indépendante des évolutions logicielles
• Conservation complète des informations géométriques et des métadonnées
• Compatibilité avec les standards d'archivage comme LOTAR (LOng Term Archiving and Retrieval)

Cette dimension est particulièrement critique dans des industries comme :

• Aérospatiale et défense : où le cycle de vie des produits peut s'étendre sur 50 ans ou plus
• Énergie nucléaire : nécessitant la conservation des informations techniques pour plusieurs générations
• Infrastructure et génie civil : pour la maintenance et les modifications sur plusieurs décennies

L'utilisation de STEP comme format d'archivage s'inscrit dans une stratégie de gestion du cycle de vie produit (PLM) à long terme, permettant aux entreprises de protéger leur patrimoine technique contre l'obsolescence logicielle et les évolutions technologiques.

Comparaison entre STEP, JT et 3DPDF

Les formats STEP, JT et 3DPDF représentent les principales options pour l'échange de données CAO neutres. Voici une analyse comparative de leurs caractéristiques respectives :

Le choix entre ces formats dépend essentiellement des besoins spécifiques du projet. STEP reste la référence pour l'échange de données techniques précises, JT excelle pour la visualisation légère de grands assemblages, tandis que 3D PDF offre une solution optimale pour la diffusion et la documentation interactive.

Solutions CAD Interop compatibles avec STEP

CAD Interop distribue plusieurs solutions spécialisées permettant d'exploiter pleinement le potentiel du format STEP dans différents contextes d'utilisation. Ces outils couvrent l'ensemble des besoins en matière d'interopérabilité CAO.

3DViewStation : visualisation et conversion avancées

3DViewStation, développé par KISTERS, offre des capacités de visualisation et d'analyse des modèles STEP avec des performances optimales. Sa dernière version 2025 apporte des fonctionnalités particulièrement pertinentes pour les utilisateurs du format STEP :

• Support des formats CAO récents (NX 2412, SolidWorks 2025, Solid Edge 2025)
• Conversion sémantique des PMI de CATIA vers STEP pour les projets MBD
• Nouvelles capacités de gestion des vues
• Performance et stabilité améliorées

Cette solution permet non seulement de visualiser les modèles STEP mais également de les convertir vers d'autres formats, facilitant ainsi l'intégration dans des chaînes numériques hétérogènes.

CADfix : réparation et simplification des données STEP

CADfix se distingue particulièrement dans le traitement des fichiers STEP en proposant des fonctionnalités avancées de réparation et de simplification des modèles. Sa version PPS 5.1 offre des avantages considérables :

• Réduction drastique de la taille des fichiers (jusqu'à 97% de réduction)
• Automatisation à 90% des processus de traitement
• Connecteurs pour Revit, Navisworks et SmartPlant 3D
• Traitement accéléré des assemblages complexes

Ces fonctionnalités sont particulièrement précieuses pour les secteurs de l'énergie, du naval et de l'ingénierie des processus, où la complexité des modèles STEP peut poser des défis significatifs.

SimLab : création d'expériences immersives

SimLab Composer 14 transforme les modèles STEP en expériences immersives pour la formation en réalité virtuelle, le prototypage industriel et les présentations interactives. Ses innovations récentes comprennent :

• Intelligence artificielle intégrée pour la génération procédurale
• Gestion dynamique des collisions
• Optimisation multi-plateformes (Quest 3, Pico 4, Varjo XR-4)
• Formation VR avancée avec expériences immersives et adaptatives

Cette solution permet de valoriser les modèles STEP au-delà de leur usage traditionnel en ingénierie, en les intégrant dans des expériences interactives poussées.

CADIQ : validation des modèles dans les processus d'échange

CADIQ joue un rôle essentiel dans la validation des modèles STEP, particulièrement crucial lors des transferts entre systèmes CAO différents. Il permet de :

• Vérifier l'intégrité des modèles avant et après conversion
• Documenter précisément les modifications (ECO)
• Détecter les problèmes potentiels qui pourraient affecter la fabrication
• Assurer la conformité aux standards de qualité

Cette solution est indispensable pour garantir la fiabilité des échanges de données STEP dans les environnements industriels exigeants.

DEXcenter : automatisation des échanges

DEXcenter, désormais disponible sur AWS Marketplace, offre une solution cloud pour l'automatisation sécurisée des flux de travail CAO, incluant les conversions STEP. Ses principales caractéristiques comprennent :

• Chiffrement de niveau militaire et conformité ITAR/EAR
• Automatisation CAO pilotée par IA (conversions, rapports ECO, vérifications de productibilité)
• Packaging de données techniques (TDP prêts pour audit)
• Déploiement AWS instantané avec efficacité des coûts et intégration PLM/ERP

Cette solution est particulièrement adaptée aux équipes d'ingénierie mondiales qui ont besoin d'échanger des données CAO de manière sécurisée et efficace.

FAQ sur l'interopérabilité STEP

Pourquoi choisir le format STEP plutôt qu'un format natif CAO ?

Le format STEP offre l'avantage d'être indépendant des systèmes CAO propriétaires, garantissant ainsi une interopérabilité optimale. Contrairement aux formats natifs qui sont liés à des logiciels spécifiques, STEP permet d'échanger des données entre différentes plateformes sans distorsion significative. Il est idéal pour la collaboration externe avec des partenaires, clients ou fournisseurs utilisant divers systèmes CAO.

Quelle version du format STEP faut-il privilégier ?

L'AP242 est actuellement la version la plus avancée et devrait être privilégiée pour les nouveaux projets, particulièrement ceux nécessitant des informations PMI (Product Manufacturing Information) et supportant la définition basée sur modèle (MBD). Pour les besoins plus basiques d'échange de géométrie 3D, l'AP203 et l'AP214 restent largement supportés et peuvent suffire.

Comment assurer la qualité des données lors des conversions STEP ?

Pour optimiser la qualité des conversions STEP, il est recommandé de :

• Utiliser des outils spécialisés comme CADfix pour réparer et optimiser les modèles
• Vérifier l'intégrité des données avec des solutions comme CADIQ
• Configurer correctement les paramètres d'export dans le système CAO source
• Valider systématiquement les modèles convertis avant utilisation en production

Le format STEP est-il adapté à l'archivage long terme ?

Oui, STEP est particulièrement bien adapté à l'archivage long terme des données CAO. Sa nature standardisée (norme ISO) et son indépendance vis-à-vis des formats propriétaires en font un choix judicieux pour préserver l'accès aux données techniques sur des périodes étendues. Cette caractéristique est particulièrement importante dans les industries où le cycle de vie des produits s'étend sur plusieurs décennies.

Conclusion

Le format STEP s'est imposé comme la référence pour l'interopérabilité des données CAO, offrant une solution standardisée et fiable pour l'échange d'informations techniques complexes entre systèmes hétérogènes. Son évolution constante, culminant avec l'AP242, démontre sa capacité à s'adapter aux besoins croissants des industries en matière de définition numérique des produits.

Les caractéristiques techniques du format STEP, notamment sa capacité à préserver les descriptions mathématiques précises des modèles 3D, en font un outil incontournable pour garantir l'intégrité des données à travers les différentes étapes du cycle de développement produit.

Pour tirer pleinement parti du potentiel du format STEP, CAD Interop propose une gamme complète de solutions spécialisées, de la visualisation à l'automatisation des conversions, en passant par la validation et la simplification des modèles. Ces outils permettent aux entreprises d'optimiser leurs processus d'échange de données CAO et de fluidifier leur collaboration avec partenaires et clients.

Dans un contexte industriel où la collaboration multiplateforme est devenue la norme, maîtriser l'interopérabilité STEP représente un avantage stratégique pour les entreprises soucieuses d'optimiser leurs processus d'ingénierie numérique et de garantir l'intégrité de leur patrimoine technique.