제 2 장

처음의 제품 데이터 교환 노력

2.1 제품 정보 공유의 발전


"산업 혁명의 동이 트기 이전에, 공학 작업은 제품의 물리적 모델에 의해 정의되었다. 예를 들어, 소총의 총신을 제작하는 작업자는 측경기(測徑器)를 사용하여 치수를 옮김으로써 모델 총신과 제품의 치수를 같게 만들었다. 이 방법은 작업자는 제품의 일반 부품이 아니라 특정 제품을 제조한다는 개념을 강화하였다.


1801년, Gaspard Monge은 근대의 설계 도면에 관한 최초의 논문인 「기하 묘사(La Geometrie Descriptive)」를 저술하였다. 이 논문은 물체의 삼면 투영법 이론과 형상에 치수를 덧붙이는 이론을 다루었다. 기계 제도 덕분에, 작업에 대한 평가의 객관적인 표준이 가능해져서, 모델이 사라지게 되었다. 도면은 교환 가능한 부품으로 된 제품의 설계를 가능하게 하였다. 그리하여, 하청업자가 조립될 다른 부품들을 생산하는 작업이 가능해졌다. 이것이 현재까지도 존재하는 제조 공정의 분리를 가능하게 한 것이다.


기계 제도의 개념은 200년 가까이 지속되고 있다. 앞에서 이야기하였듯이, 양질의 제품 개발을 위한 제조 공정은 제품을 표현하는 방법과 얽혀 있었다. 도면은 설계 공정의 출력이자 제조 공정의 입력이 되었다. 도면이 공정 계획으로 바뀌고, 다시 공정 계획이 제조 작업의 프로그램으로 변경되었다. 이렇게, 모든 공정이 제품 데이터를 서로 다른 관점에서 바라보았다. 이러한 다른 관점으로 인해 설계자에게 다른 공정에 대한 지식을 피드백 하는 것이 어려웠다. 현대의 산업 분야에서는, 제품의 모든 공정들이 더 이상 같은 집단의 사람들에 의해 수행되지 않는다. 실제로 공정들이 여러 개의 공장에서 수행된다.


21세기를 맞이하려고 하는 지금, 생산성과 경쟁력을 향상시킬 새로운 제조 기술이 요구되고 있다. 정보 및 컴퓨터 시대에, 회사는 전국적으로 정보를 교환하고 공유한다. 이러한 능력은 오늘날 생산되고 있는 자동차, 항공기, 선박 및 건축물 같은 복잡한 제품을 제조하는데 필요하다. 제조업자들의 시장 경쟁으로 인해, 기존 제품과 기술들이 종종 제 수명이 다하기도 전에 교체되기 때문에, 이러한 정보 교환 프로세스의 촉진이 특별하게 고려되고 있다. 생산 기한을 맞추기 위해, CAD 및 제조 툴들이 제품의 구상, 설계, 시제품, 제조, 시험 및 고객 지원에 사용되고 있다[4]."


  제품 데이터의 표현도 기계 제도와 함께 지난 200년간 서서히 발전해 왔다(그림 2-1 참조). 1800년 이전에는 만질 수 있는 물리적 모델로 제품을 표현하였다. 1800년대 초기에 설계도면이 고안되어 보다 정밀한 제품 표현이 가능하게 되었다. 이러한 정밀함이 물리 모델을 사용하여 제품을 정의하는 방법보다 생산성을 6배로 증대시켰다.

  CAD(Computer-Aided Design) 툴로 작성된 도면은 종이 도면보다 변경 및 보존이 간단해 생산성이 대폭 향상된다. 또한 CAD 툴은 도면에서 자동으로 제조 명령을 이끌어내어 실행하는 것과 같은 새로운 가능성을 열었다. 그렇지만, 컴퓨터를 이용한 설계 및 생산 툴이 갈수록 복잡하고 다양해지는 공학적 요구조건을 충족시켜야 함에 따라, 각 툴이 제품 데이터를 표현하고 저장하는데 사용하는 포맷에 대한 요구조건 또한 늘어났다. 종이 도면은 아무나 연필로 표시를 할 수 있지만, CAD 툴로 해석할 수 없는 제품 모델은 쓸모가 없다.

  다양한 CAD 및 CAM(Computer-Aided Manufacturing) 툴들이 설계 데이터를 공유하는 조직의 경우, 설계 데이터는 CAD/CAM 툴이 인식할 수 있는 포맷으로 되어있어야 한다. 대규모 제조업체들이 연합하여 사업 기회 실현을 위한 연합 벤처를 만들고, 공급망의 파트너들이 갈수록 복잡해지는 서비스를 제공해야 하는 현대에는 이러한 요구조건이 갈수록 중요해지고 있다.

  대부분의 회사가 사내에서 동일한 종류의 CAD/CAM 제품 사용을 강제하는 것이 곤란하다는 것을 알고 있으며, 공급망이나 연합 벤처의 파트너 간에는 더욱 어렵다. 동일한 종류의 제품을 사용할 수 없기 때문에 중립파일 교환을 위한 공통 포맷이 필요하다. STEP이 제공하기를 바라는 것이 바로 이 공통 포맷과 데이터 접근 메커니즘이다. 그림 2-2와 같이 필요한 변환기 수의 감소가 비용 이득이 될 것이다. 이 그림은 중립파일 교환을 이용, N개의 시스템에서 필요한 변환기의 수룰 N2에서 N으로 줄일 수 있음을 나타낸다. 시스템간의 정보 전송용으로서 중립 표준을 사용하면 변환기의 수가 대폭 감소한다.

2.2 초기의 공헌


  설계 자동화 툴들이 동일한 출력 포맷을 사용하기를 바라는 것이 STEP에서 시작된 것은 아니다. STEP은 여러 면에서 미국의 여러 산업 및 정부와 국제적인 노력의 성과로서 볼 수 있다. 예를 들어, 1970년대에 미국표준협회(ANSI : American National Standards Institute)의 X3/SPARC 위원회는 데이터가 특정 용도나 컴퓨터 기술에 독립적으로 표현되어야 한다는 개념을 만들었다. SPARC는 3 스키마 방법론을 제안하였는데, 이것은 하나의 기본적인 개념적 정보 모델이 다양한 컴퓨터 기술로 실현되고 다양한 필터를 통해 사용자에게 보이는 것이다. 이처럼 동일한 정보를 다른 방법으로 보는 것은 개념적, 내적, 외적 뷰라고 하였다.(그림 2-3[5] 참조).

  미 공군은 통합 컴퓨터 이용 생산(ICAM : Integrated Computer Aided Manufacturing) 프로그램의 일부분으로, 정보 모델링을 위한 규정화된 방법을 개발하여 ANSI/X3/SPARC 방법론을 확립하였다. ICAM의 목적은 전체 조달 비용을 절감하는 새로운 생산 자동화 기술을 개발하는 것이었다. 이 프로그램을 통해 새로운 기술을 개발하려면 새로운 시스템적 공학 방법론이 필요하다는 결론을 내렸는데, 이는 곧 요구 조건을 정의하는 새로운 방법이 필요하다는 것을 의미했다. 연구 결과 몇 개의 규정화된 방법론이 만들어졌는데, 모델링 활동을 표현하는 IDEF0, 모델링 정보를 표현하는 IDEF1(후에 IDEF1X로 확장됨), 시스템의 동적 상태를 표현하는 IDEF2가 그것들이다. ICAM은 이 새로운 시스템적 공학 방법론을 사용해야 하는 일련의 계약을 주었다. 이 계약 중 일부가 STEP 개발에 직접적인 영향을 미쳤다. 이것은 다른 프로그램에도 마찬가지였다. 예를 들어, NASA가 지원한 항공우주기 설계 통합 프로그램(IPAD : Integrated Programs for Aerospace-Vehicle Design) 프로젝트는 기하에 초점을 두었고, 처음으로 시스템 통합에 정보 모델링을 사용한 영예를 안았다.

  ICAM과 제품 정의 데이터 인터페이스(PDDI : Product Definition Data Interface), 기하 모델링 응용(GMAP : Geometric Modeling Application) 프로그램을 포함한 잇따른 계약은 후에 STEP에 적용된 툴 및 방법론에 지대한 공헌을 하였다. 다른 연구들은 CAD 시스템들 간에 공유되어야 할 정보의 규정화된 표현에 공헌하였다. 컴퓨터 이용 생산 국제 연합(CAM-I : Computer-Aided Manufacturing - International)은 1970년 초에 시작된 기하 모델링 프로젝트를 통하여 경계 표현(B-REP : Boundary Representation) 데이터의 규정화된 표현에 지대한 공헌을 하였다. CAM-I가 지원한 표준기하 및 위상의 수학적 표현 연구의 결과는 시대를 앞서, 그 시대의 전형적인 CAD 시스템이 해석할 수 있는 것 보다 많은 정보를 분명하게 정리하였다. 이 연구 결과는 데이터 교환 메커니즘의 표준으로 ANSI 위원회 Y14.263)에 제출되었다. CAM-I는 데이터 교환 메커니즘이 아닌, 교환 가능한 데이터가 가져야 할 기본적인 사실들을 기술하였다.

2.2.1 IGES의 탄생


  1979년, CAD 벤더와 사용자들에게 CAD 데이터 교환을 위한 최초의 국가 표준 제정을 촉진시킨 사건이 일어났다. CAD 시스템들이 개발된 지 10 년도 되지 않았기 때문에, 시장에서 많이 사용되는 제품은 몇 개 되지 않았다. 이와 같은 초기 단계에서도, 사용자들은 이러한 제품들과 자신들이 내부적으로 개발한 데이터베이스 간에 데이터를 공유할 수 없어서 당황하게 되었다. l979년 9월에 열렸던 2일간의 공군 ICAM Industry Days Meeting에서 불만은 정점에 달했다[6]. 회의 첫날, General Electric(GE)사의 대표가 교환 메커니즘을 위해 서로 협력하자고 Computer Vision, Applicon, Gerber를 포함한 CAD 벤더들에게 제안하였다. 이러한 요구가 사용자에게는 직관적인 것이지만, 데이터베이스의 구조를 공개적으로 공유하는 것이 제품의 경쟁 우위를 포기하는 것과 같다고 생각하던 CAD 벤더에게는 위협적인 제안이었다. 이 문제를 얼버무리는 것은 간단했을 테지만, 결국 주요 벤더들은 모두 CAD 표준을 담당하는 미국표준협회 위원회에 최소한 명목상의 대표자라도 보내게 되었다. 그 대신 Computer Vision의 대표는 이런 견해를 밝혔다 : 만약 Boeing과 GE(또는 다른 회사들)가 그들이 이미 개발한 CAD 변환기를 제공했다면, 벤더들은 그들의 데이터베이스 구조를 공유할 것이다.

  사업 열의와 드러나지 않은 안건이 결합되어 이러한 제안을 만들어 내었다. CAD 패널이 열리기 전날 저녁, 어떤 CAD 벤더 대표자가 (발표되지 않은) 새로운 로봇 회사에서 일할 직원들을 열심히 모집하고 있을 때였다. 회사를 설립하면서, 그는 자신의 제품에 CAD 데이터 사용이 필요하리라는 것을 알게 되었다. 만일 CAD 벤더가 데이터베이스 구조를 공개하도록 할 수 있다면, 그의 회사가 성공할 가능성이 높아질 것이었다. 그러나 교환 표준은 CAD 벤더의 최대의 관심사이기도 했다. CAD 벤더는 고객에 대한 충성심에서 자신들을 차별화하려고 노력했는데, 이는 최종 사용자를 여러 진영으로 나누는 부정적인 영향을 가져오기도 했다. 해군과의 대형 계약들이 임박해 있었고, 어느 벤더도 고객의 요구에 늦장을 부리는 것처럼 보이고 싶지 않았다.

  패널을 마친 저녁에, 몇 명의 관계자들은 담배 연기가 자욱한 방에 모여 공용변환기가 정말로 가능할 것인가라는 질문을 던졌다. 그 방에는 알맞은 때에 알맞은 사람들과 아이디어가 있었던 것이다. 공군 ICAM, 해군 및 NASA의 대표도 거기 있었는데, 이들은 각 25,000 달러씩을 투자할 의향이 있었다. 자택에서 자고 있던 상사에게 전화를 걸어 승인을 받아낸, 미 연방 표준국(NBS)4)의 대표가 기꺼이 의장과 조정 역할을 맡았다. 1980년 봄에 NBS에 의해 IGES 조직이 결성되었다. 공용변환기가 가져야 할 기본적인 사항이 결정된 뒤, 이 새로운 프로젝트의 이름을 짓게 되었다. "범용 변환기(Universal Translator)"라고 하자는 제안은 거절되었는데, 이 프로젝트가 미국표준협회 내에서 수년간 진행되어 온, Y14 표준 제정을 한 노력을 대신하려는 것으로 해석되는 것을 피하기 위해서였다. 그리하여, 목표를 최소한으로 하는 접근 방법이 제안되었다.

I - 잠정적인; 미국표준협회를 대체하는 것이 아니라는 것을 암시
G - 그래픽스(기하가 아닌); 대학이 더 나은 수학적 표현을 생각해 낼 수 있을 것임을 인정
E - 교환; 벤더가 내부 데이터베이스를 구현하는 방법을 지시하지는 않는다는 것을 암시
S - 명세; 표준으로 강제하는 것이 아닌.



  패널이 다음 날 보고를 하였고, “IGES”를 만드는 일이 실행에 옮겨졌다. 일단 패널이 공용변환구조가 가능하다는 것을 인정하자, 고객의 열망과 기대의 여세를 멈추게 할 수 없었다. Applicon과 Computer Vision은 내부 데이터베이스의 공개에 동의하였고, GE는 내부 데이터베이스 구조를 제공했고, Boeing은 컴퓨터 통합 정보 네트워크(CIIN : Computer Integrated Information Network)의 구조를 제공했다. GE과 Boeing 양 사는 기존의 변환기를 제공하였다. NBS(Roger Nagel), Boeing(Walter Brathwaite)과 GE(Phil Kennicott)의 대표를 포함하는 핵심 팀이 결성되었다. 팀 구성원들은 이미 내부 통합 프로젝트 건으로 벤더들끼리 긴밀하게 작업을 해 오고 있었다. 이러한 이전의 경험이 전문 지식과, 짧은 시간에 해결책을 찾기 위해 필요한 신뢰를 구축하게 하였고, 어느 벤더도 다른 벤더에게 불공정한 이득을 준다고 생각하지 않았다.

  ICAM 산업의 날 직후, NBS는 과학 아카데미(National Academy of Sciences)에서 공개회의를 소집했다(1979년 10월 10일). 약 200 명의 사람들이 IGES의 탄생을 선포하기 위해 참석했다. 모든 사람들이 지지하지는 않았지만, 특별한 흥분에 휩싸여 있었다. 또한 열띤 논의가 있었지만, 명칭이 결국 "잠정적(Interim)"에서 "초기의(Initial)"로 약간 변경되었다.

  1980년에 IGES 팀은 2회의 정밀한 심의를 거쳐 기하, 그래픽스 데이터와 주석을 포함하는 초안을 발표했다. IGES 명세는 미국 표준협회의 Y14.25 위원회에 보내져서, 표준화와 더불어 IGES 연구와 CAM-I의 경계표현법 서술 방법에서 드러난 서로 다른 관점을 조정하는 조치를 취하도록 하였다. IGES의 초판이 표준(YI4.26Ml98l5))으로 채택되었을 때, 위원회는 IGES 초안의 5장에 “5장. 기본 형상 서술”이라는 제목으로 CAM-I 작업이 첨부(통합이 아닌)되는 것을 승인했다. 미국표준협회 Y14.26M의 이후의 판에서는 5장이 삭제되었다.

  비록 연구비 지원을 하였지만, CAM-I는 IGES 버전 1의 5장이 CAD 시스템에서 사용되는 형상 서술 방법과 호환되지 않는다는 것을 알았다. CAM-I는 그래서 다른 명세를 개발하였는데, 그것이 1982년에 만들어진 XBF(Experimental Boundary File)[7]이다. 이 명세는 IGES와 동일한 포맷과 파일 구조를 사용했지만, 수 년 뒤에나 IGES의 기능에 추가되었던 솔리드 모델의 교환을 허용했다. CAM-I XBF는 그 후 솔리드 모델 데이터 교환의 여러 연구에 영향을 미쳤고, 결국 STEP 파트, ISO 10303-42[8]에도 영향을 미쳤다.

  CAD 모델링 시스템에 대한 표준화된 프로그래밍 인터페이스를 위한 제안서인, 응용 인터페이스 명세(AIS : Application Interface Specification)에 대해서는 CAM-I에서 이미 오래 전부터 연구되고 있었다. 이 제안서는 결국 1992년부터 1994년까지 미국표준협회에서 시험사용을 위한 초안표준(Draft Standard for Trial Use)[9]가 되었다. AIS는 최근에 ISO TC194/SC4/WG12의 Parametrics 그룹에 양도되어서, 그 그룹에서 개발하고 있는 STEP을 위한 파라메트릭 기능의 일부로써 확장 및 갱신되고 있다(10장 참조).

Brad Smith는 다음과 같이 회고한다…… IGES의 초기 버전들을 생각하노라면, 편집 회의 중의 하나가 기억납니다. 우리는 평소처럼 늦게까지 일하고 있었고, 나는 SC4 회의 참석차 런던에 가야 했습니다. 나는 우리 그룹에서 처음으로 갖게 된 랩톱 컴퓨터를 막 인수해서 가지고 있었습니다. 집에 돌아올 때까지 편집을 마치기 위해서, 랩톱과 함께 IGES 문건 원본을 가져가기로 했습니다. 마지막 순간에 랩톱이 교류 115 볼트에서만 작동한다는 것을 깨닫고는, 공항으로 가는 길에 전파상에 들렀습니다. 런던의 호텔 방에서의 첫 날 밤에, 모든 어댑터와 변환기, 전선을 연결한 후 IGES 편집을 시작하자 꽤 멋져 보이기까지 했습니다. 불행히도, 곧 새 전원 변환기의 플라스틱 덮개가 녹기 시작한 것을 알아챘습니다. 편집을 멈추고 싶지 않았기 때문에, 나는 변환기를 방의 작은 냉장고에 넣고, 코드를 꽂은 채 냉장고 문을 닫고는 사흘 동안 문건 편집을 계속했습니다.



  일단 표준 문건의 기술적 내용에 대한 합의가 이루어지면, 대부분의 사람들은 일이 끝났다고 생각한다. 문건의 최종 편집에 얼마나 많은 일이 필요한가를 아는 사람은 거의 없다. 이것은 수많은 세부 사항에 주의를 기울여야 하는 꼼꼼한 작업이다. 예를 들어, 많은 그림과 내부 참조가 있는 IGES 표준의 엄청난 크기는 편집을 끔찍한 악몽으로 만든다. 제품 데이터 단체는 Bob Colsher, Joan Wellington, JC Kelly, Phil Kennicott, Dennett Harrod, Brad Smith, Gaylen Rinaudot, Kent Reed 및 IGES 각 판의 최종 제작에 전념한 기타의 사람들에게 엄청난 빚을 지고 있다. 그들 각자는 본문과 그림으로 된 그러한 장들을 애써 편집하고 또 재편집하면서 보상도 받지 못한 채 며칠, 몇 주, 몇 달의 개인 시간을 사용하고 있다.

2.2.2 제품 정의 데이터 인터페이스 (PDDI : Product Definition Data Interface)


  IGES는 교환 파일 포맷을 전부 갖춘, CAD 데이터 교환을 위한 실질적인 최초의 해결책을 제시했다. 이 최초의 초안이 개발된 속도는 놀라왔다. 이는 얼마간 사양의 범위가 한정적이고, 개발 위원회가 소규모였기 때문에 가능했을 것이다. 또 다른 공헌자는 계약 후 3개월 이내에 문건을 발행해야 한다는 계약 조건이었다. 계속 커지고 있던 CAD 관련 집단의 면밀한 검사 아래 IGES 초안이 놓이게 되자, 약점이 발견되었고, 결국 새로운 표준 개발의 착수가 필요하게 되었는데, 이것이 IGES와의 관계를 끊게 만들었다. 미 공군의 ICAM 프로그램은 또 다시 제품 데이터 교환 표준의 발전에 지대한 공헌을 하였는데, 이번에는 McDonnell 항공사와의 제품 정의 데이터 인터페이스 (PDDI : Product Definition Data Interface)를 통해서였다. PDDI의 목적은 설계와 제조의 통신 방법으로써, 청사진을 대체하는 수단을 개발하는 것이었다. PDDI는 청사진 (현재는 보통 설계도로 알려진)에 기재된 모든 정보를 대체하려했다. PDDI는 정보 모델, EXPRESS[10]에 기여한 모델링 언어, 교환 데이터와 그 데이터 정의를 구별한 교환 파일 포맷과, 응용 프로그램이 데이터를 공유하기 위한 방법을 개발하였다.

  이 계약의 작업 중의 하나가 구현 차원에서 IGES를 평가하는 것을 포함하고 있었다. 그 결과 면밀한 보고서[11]과 IGES에 대한 수많은 건설적인 요구가 나왔다. 이 평가로 인해 IGES의 약점을 분명히 정의할 수 있었다 :

  PDDI는 1981-1987 동안 연구되었지만, 나중에 STEP으로 발전된 것에 대한 이해와 체계, 모델에 기여했다. PDDI는 IGES 조직이 "다음은 뭘까?" 라고 생각하게 한 "모진 비난"으로 작용했다. PDDI 팀의 연구는 장래의 PDE 표준에 실질적인 영향을 줄 수 있었다.

  또 다른 IGES의 단점들이 나중에 Peter Wilson의 논문에서 밝혀졌다 :

  IGES에는 해결하기 어려운 오래된 진짜 문제가 있었다 : IGES가 도면에 있는 선과 기호(연결과 같은 전기적 개념을 제외하고)는 전달하였지만, 도면이 나타내려고 하는 정보의 의미를 전달하는 것은 불가능하였던 것이다. PDDI 연구는 컴퓨터 기반 응용 프로그램들이 도면을 “이해”할 수 있도록, 제품의 특징들이 기하 정보와 함께 전달되어야 한다는 것을 밝혀냈다. 예를 들어, IGES로 된 것을 보는 응용 프로그램은, 단지 부품 위의 원만을 볼 것이다. 바람직한 결과는 원이 표면 위의 기호 인지 구멍인지를 구별해 내는 것이다.

2.2.3 부분 집합 및 응용 프로토콜


  규정화된 IGES 엔티티의 일부를 사용함으로써 변환의 질과 예측성을 향상시키는 한 방법이 생겼다. 미 국방성의 CALS(Computer-Aided Acquisition and Lifecycle Support) 프로그램 후원으로, NBS는 국방용으로 IGES의 부분 집합 및 응용 프로그램을 개발하는 데 IGES 조직을 이끌고 있었다. 미 국방성은 결국 군사 표준이 CALS 내에서, 기술 도면과 전기/전자 응용 프로그램과 같은 여러 응용 분야에 대한 IGES 부분 집합을 규정했다. IGES 부분 집합은 IGES 처리기가 완전히 지원할 수 있는 기능에 의해 구별되게 하여, 송/수신자간에 미리 정의된 합의문으로서 작용하였다.

  응용 프로토콜 (AP : Application Protocol)이라는 STEP의 개념은, IGES 엔티티 부분 집합과 미 해군용으로 NIST가 연구한 초기의 IGES AEC (Architectural, Engineering, Construction) 응용 프로토콜의 연구에서 배운 내용을 기초로 발전하였다. 7장에서 STEP 응용 프로토콜의 개념과 장점에 대해 상세하게 다룬다.

2.3 기타 국제적인 역할자


  몇몇 국제적인 노력 또한 제품 데이터 교환 표준의 발전에 크게 공헌하였다.

2.3.1 형상 데이터 교환 연구 그룹의 AECMA 보고서


  1977년 유럽의 항공우주산업은 공동 프로젝트에서 형상 표현 교환에서의 중요한 문제를 인식하였다. 유럽 항공우주산업 연합 (AECMA : European Association of Aerospace Industry)은 협력 기업들이 간단한 곡면 형상을 교환할 수 있도록 하는 공통 교환 포맷을 개발했다. 이 포맷이 몇 경우에 사용되었지만, 보다 복잡한 곡면들이 벤더 시스템에 통합되어 나타나자, 사용되지 않게 되었다. 그렇더라도 AECMA의 연구는 훌륭했다. 영국은 국제 제품 모델 데이터 표준[13]을 만들기 위해서, 형상 데이터 교환 그룹의 AECMA 보고서를 국제 표준 기구(ISO)에 제공하였다.

2.3.2 독일 자동차 산업 연합 Flachenschnittstelle (VDA-FS, VDA-IS)


  독일은 자동차 산업 연합은 Flachenschnittstelle (VDA-FS)를 표준화하였는데, 이것은 자동차 산업에서 필요한 자유 곡면과 자유 곡선의 교환을 다루고 있었다. VDA-FS는 IGES를 기반으로 했지만 IGES와 경합하는 교환 파일 포맷을 제공했다. VDA는 설계 공정의 효율성과 CAD/CAM 시스템의 유용성을 높이기 위해 1982년에 만들어졌다. 독일은 국제적인 제품 데이터 모델 표준화 노력에 기여하기 위해 VDA-FS을 국제무대로 가져왔다[14].

  독일의 자동차 산업은 VDA-IS (IS-IGES 부분 집합)를 통해, 자동차 제조업의 다양한 응용 프로그램에 관계된 주석 엔티티의 부분 집합을 정의했다. 이 부분 집합은 compliance가 검사될 수 있도록 만들어졌다. 이 부분 집합에 의해 만족된 데이터 교환 요구 사항으로는, 도면 정보, 이차원 및 삼차원 형상, 해석 및 자유 곡면이 있다[15].

2.3.3. 프랑스의 교환 및 전달 표준 (SET : Standard d'Echange et de Transfer)


  1983년 프랑스 항공우주국은 교환 및 전달 표준 (SET) 프로젝트를 시작했다. 항공우주국은 다른 CAD 시스템 간에 공통 데이터베이스 기능을 필요로 하고 있었다. 항공우주국은 IGES를 정식으로 시험했고 제대로 동작하지 않는다는 것을 알게 되었다. 보다 정확히 말하자면, 자료에 따르면 그들은 점, 선, 원호와 주석만을 구현한 두 개의 벤더가 개발한 최초의 IGES 베타 구현물을 시험했다. (이 몇 개의 엔티티가 완전하고 정확히 구현되었다 하더라도, 도면의 많은 정보를 당연히 잃게 된다!) 이 시험으로부터, 항공우주국은 문제가 있는 것은 IGES 명세라는 결론을 내렸다. 이 결과는 프랑스가 명세를 작성하고, 그것을 표준화하고, 구현하고, 시험하게끔 하였다. IGES 사용상의 어려움을 다루기 위해 만들어진, SET을 주도한 산업은 자동차와 항공우주 산업이었다. 이 표준은 상이한 CAD/CAM 시스템간의 데이터 교환에 대한 요구 사항과, 이 데이터 저장의 필요에 대한 결과를 나타낸다. SET 버전 1.l은 국제 제품 데이터 모델 표준에 기여하기 위해 국제무대에 올려졌다. SET은 다음을 포함한다 :

GOSET연합은 SET의 지속적인 개발, 유지 및 구현 시험을 지원하기 위하여, 프랑스의 산업 및 정부가 설립한 조직이다. GOSET은 STEP의 개발과 ISO 10303의 적합성 시험을 위한, 시험 서비스의 적극적인 공헌자이기도 하다.[17]

2.3.4 CAD*I


  1984년에 유럽 위원회는 유럽 6개국 12개의 조직으로, CAD 인터페이스(CAD*I)라는 ESPRIT 프로젝트를 설립했다. 이 프로젝트는 주로 제품 모델 데이터 교환 및 유한 요소 해석의 데이터 교환에 관해 연구하였다. STEP의 경우와 같이, 데이터 전송은 데이터 모델링 언어를 이용하여, 정식으로 정의된 스키마의 사용을 기반으로 하고 있었다. 1987년에 이 프로젝트는 최초로 다른 CAD 시스템 간에 경계 표현 솔리드 모델을 전송하는 데에 성공했다.

  CAD*I 개발 참여자는 ISO TC 184/SC4 작업의 처음부터 STEP 개발에 참여했고, 그들 중 일부는 현재도 개발에 참여하고 있다. STEP의 형상 모델링 기능의 많은 부분이 CAD*I 연구[18]에 기초를 두고 있으며, 유한 요소 분야의 STEP 개발에도 큰 영향을 미쳤다.

2.3.5 왜 IGES가 전 세계적으로 채택되지 않았나?


  아래의 현실적인 이유들이 공통 국제 표준의 기동력이 되었다.

  게다가 이런 것들이 보편적이 되었다.
  앞에서 말했듯이, IGES가 국제 표준에 대한 세계적인 경쟁자이기도 했지만, 동시에 기술적인 결함도 많이 내포하고 있었다.

Larry O'Connell(당시 Sandia 연구소 근무)은 다음과 같이 회고한다…… 캘리포니아 롱비치 근처에 정박해 있던 퀸 메리호 선상에서의 IGES 분기별 회의가 기억납니다. 대부분이 그 우아한 배 위의 특별실에서 잠을 잤고, 배 여기저기를 힘차게 돌아다니다가 선상에서 아침을 먹은 후, 매일 있던 총회에 어슬렁어슬렁 걸어 들어갔습니다. 조금 덜 비싼 특별실의 벽면의 대부분은 새눈 무늬의 단풍나무로 되어 있었습니다. 총회 중 최소한 하나는 커다란 크리스탈 샹들리에가 달린 대형 무도장에서 열렸습니다. 대서양을 건너온 많은 사람들과, 태평양을 건너온 소수의 사람들로 회의는 국제적인 정취가 풍겼습니다. Brad Smith는 "표준"의 다음 버전의 범위와 비전을 확대하기 위해, 해야 할 일들에 대한 자신의 생각의 개요를 말했습니다. 몇 달 후에, 선택된 소수 (보잉의 Kal Brauner가 이끄는)가 현재 ISO 10303으로 알려진 것에 대한 요구 사항을 정의하기 시작했습니다. 1985년 초 퀸 메리호는 이 위대한 모험을 위한 최적의 장소였습니다.


2.4 PDES의 처음 노력


1  984년까지 이러한 노력들 중 많은 것들이 비교하기에 충분한 결과를 만들어냈고, 국제단체가 CAD 데이터 교환에 대한 공통의 해법을 만들기 위하여, 위원회를 구성할 준비를 하고 있었다. 1984년 5월, IGES 편집 위원회의 심야 회의가 열렸다. 그 결과 Boeing의 대표인 Kal Braune는, 처리기가 상위 호환성(upward compatibility)을 제공할 수 있도록 하기 위하여, 제약이 없는 차세대 IGES가 어떠해야 하는 가에 대한 보고서를 작성하는 일을 맡았다. 이 비공식적인 요청은 PDDI의 결과와 유럽 측 노력이 주는 압력에 대한 대응이었다. 첫 번째 제품 데이터 교환 명세 (PDES : Product Data Exchange Specification) 보고서는 1984년에 발간되었고, 두 번째 보고서가 1984년 11월에 발간되었다. 이 보고서들은 PDES 창시 노력에 대한 토대를 구축했고, PDDI처럼, 광범위한 자동화 목표와 정보 모델링의 규범에 기반을 둔 표준을 만들기 위한 이론적 연습으로 간주되었다. PDES 작성 노력은 표현할 "논리적인" 정보와 데이터 교환의 "물리적" 체계를 위해, 단순한 가공 부품에 초점을 맞추었다. PDES는 전기 배선 응용프로그램 모델도 포함했고, 모델링을 통해 전기적 연결 관계와 기계적 "결합"이 위상 모델 구조를 공유한다는 개념을 확립했다.

  관련자들은 처음에는 이 차세대 표준이 IGES 버전 3이 될 것이라고 추측했다. 대신, 이 연구는 PDES라는 별개의 미국 내 연구를 낳았다. PDES는 결국 STEP 개발과 표준화를 담당하는 ISO TC 184/SC4가 주도하는 국제적 노력에 대한 명세가 되었다. 3장에 PDES의 영향과 이 처음 노력에 대해서 자세하게 기술되어 있다.

2.5 전자분야 관련 내용이 어떻게 STEP에 포함되었는가?


  전자분야 관련 내용이 어떻게 국제전기기술위원회 (IEC : International Electrotechnical Commission) 표준이 아닌 ISO 표준이 되었는가 의아할 것이다. STEP와 마찬가지로 그 이유는 IGES로 거슬러 올라간다. IGES의 원래 목표는 전기, 전자 제품 데이터를 포함, 모든 CAD 툴에서 생성된, 기계가 읽을 수 있는 제품 데이터를 쉽게 다룰 수 있는 것을 포함하고 있었다. IGES 2판이 되어서야 전기 연결 정보를 수용하려는 예비적 시도가 있었다. IGES 조직의 전기 응용프로그램 소위원회 (EAC : Electrical Applications Subcommittee)의 주도 아래, 차기 IGES 버전에서의 전기 규정의 질을 높이기 위해, 개발자들이 1983년의 정보 모델링을 사용하기 시작했다.

  규정의 질과는 별개로, EAC는 다른 표준화 연구 노력과의 중복에 대해 염려하고 있었다. 1983년 후반, EAC는 연구 노력을 조정하기 위해 전자회로 연결 및 패키징 협회 (IPC : Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits)와 만났다. 이 때 IPC가 CAD-CAM 인터페이스에 계속해서 초점을 맞추고, IGES EAC가 모델링과 CAD-CAM의 문제들에 초점을 맞추기로 결정했다. EAC 사람들은 실리콘 회사 또한 통합 회로 설계에 대한 교환 포맷을 개발하려 한다는 것을 전해 들었는데, 많은 사람들이 그러한 노력이 IGES를 위해 개발 중인 것들과 중복, 보완 내지는 충돌하지 않을까 생각했다.

2.5.1 조정 활동


  1984년 4월, 미국 전기전자 엔지니어협회 (IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers) 표준 조정 위원회는, IGES 조직이 다른 표준화 노력들과 소통할 수 있도록 하는 회의를 소집했다. 특히 관심이 있었던 부분은 IGES와 비교적 새로운 것인, 전자설계정보포맷(EDIF : Electronic Data Interchange Format) 작업과의 조정이었다. 이 회의에서 EDIF 대표는, 표준화 활동이 EDIF 개발 스케줄을 늦추는 것은 아닌가하는 우려로 인해 공동 참여 제안을 거절했는데, EDIF 개발 스케줄이 IGES와 EDIF 양측에서 관련 표준 작업 사이의 진정한 조정을 계속해서 방해한 요인이었다. 제시된 다른 전기 표준들에는 IEEE 프로젝트 승인의뢰서 (PAR : Project Authorization Request) P1076에 의해 인가된 IEEE 초고속 집적회로 (VHSIC : VeryHighSpeedIntegratedCircuit) 장치 서술 언어 (VHDL : Hardware Description Language), 모든 시스템을 위한 단축 시험 언어 (ATLAS : Abbreviated Test Language for ALL System)와 검사자에 독립적인 지원 소프트웨어 시스템 (TISSS : Tester Independent Support System)이 있었다.

  동일한 때에, Westinghouse의 대표는, 대서양 너머에 있는 다른 관련 표준화 노력에 손을 뻗치기 시작해서, CAM-I가 발행한 몇 가지 관련 논문들을 저술했다. 그는 IGES 조직 EAC와 IEC TC3의 문서화 및 그래픽 기호 조직 간의 토론을 가능하게 한 상호 접촉을 발전시켰다. 특히, NBS는 다른 IGES 임원과 함께 로스앤젤레스에서 열렸던 TC3 소위원회 SC3B의 회의에 참석했다. 이것은 후에 ISO TC 184/SC4 내의 ISO/IEC 공동 작업 그룹에서 TC3의 관여를 촉진시켰다.

  미국표준협회를 포함한 많은 조직과 개인들은, 관련된 전기 표준화 작업을 파악하고 협력을 강화하는 방법을 찾으려 노력했지만, 눈에 띄는 성과는 없었다. 전기 및 전자 제품 데이터 표준화의 몇 가지 측면에서 작업을 진행 중이던 각 그룹에는 자원봉사자, 스폰서, 그리고 예정된 때에 결과물을 내놓아야 한다고 생각하게 만드는 고객이 있었다. 대부분 두 개의 작업이 동일 목표를 갖고서 시작되지는 않았지만, 사용자의 요구에 응하다 보니 중복되는 영역으로 확장되었다. 게다가 일부 인가받은 표준 단체가 표준 문건 판매의 수익에 얼마간 의존하고 있었다. 조직 계급에 대한 얼마간의 질투 또한, 결과와 노력을 나누고자 하는, 직접 일하는 사람들의 의지를 방해하기도 했다. 결과적으로 생긴, 충돌하고 중복되는 표준들은 시장이 응집력이 있는 어떤 표준 교환 방법을 지원하는 것을 막았고, 데이터 교환의 많은 부분을 전기 CAD 시스템을 사용하는 제조업자의 어깨 위에 남겨 놓았다.

  1988년 2월, ANSI/ASME Y14.26 (IGES를 표준화한 동일한 위원회)은 편지에서 ANSI 관리에 대한 염려를 제기했다 :

"……우리는 중복되는 표준 활동들이 조정되지 않은 채 동시에 진행되는 것을 염려하고 있습니다. 특히 염려되는 것들은 IGES 전기 응용프로그램 부분집합, EDIF, IPC35X의 일련의 명세들, VHDL입니다…….”
여기서 언급된 표준들만 염려가 되는 것이 아니라, 이 표준들은 ANSI가 승인하고 정부가 CALS 국방용 표준에서 가져온 명세들이었다. 이 편지 때문에 1988년EIA본부에서 "조정" 회의가 열렸다. CAM-I의 전자 자동화 프로그램 (CAM-I EAP : CAM-I Electronics Automation Program) 관리자가 이러한 조정 노력을 옹호하게 되었다. Boeing, McDonnel Douglas, Allied Signal, Eastman Kodak, Hewlett-Packard, Northrop, The Plessey Company, Westinghouse와 NlST가 참여했다. 1989년 2월, EIA는 "CALS 제품 데이터 서술 표준 조정"이라는 제목의 평가 보고서 결과를 발행했다.

  CALS/EIA 보고서에 이렇게 쓰여 있다 : "……예상했던 것보다 훨씬 중복이 많았다……. EDIF는 하나 이상의 다른 표준과 78번이나 중복되고 있다” 이 보고서는 어떤 수명주기 단계가 4개의 ANSI 표준 중 어떤 것으로 표현되는지를 보여주는 표를 제시하고, 이 표에 근거하여 각 표준의 범위를 분할하고, 조정이 효과적으로 수행되었음을 선언하였다. 보고서의 결론을 비판한 CAM-I EAP R-90-EAP R-90-EAP-01에 적어져 있듯이, 제안된 해결안은 산업계에 의해 거부되었다. Boeing의 Milton Piatok은 1989년 ANSI에 보낸 편지에서 산업계의 견해를 정리하였다 :

"이기종 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 수치제어 기계와 로봇을 사용…… 설계의 모든 단계를 수행하는 전자 회사는 4개의 표준을 모두 지원해야만 할 것입니다……. 최악의 경우, 이것은 각 표준을 지원하는 소프트웨어를 구현해야 할 뿐만 아니라, 각 쌍에 대한 변환기를 가져야만 한다는 것을 의미할 수 있습니다. 그러한 접근 방법은 (만약 가능하다면) 성가시고, 오류가 생기기 쉽고, 시간과 비용이 많이 듭니다."

Howard Bloom은 회고한다…… CALS 프로그램 관리자로부터 조정 작업을 이끌어 달라고 부탁받았을 때, 나는 각 표준 개발 조직의 민감성을 깨닫지 못하고 있었습니다. 초기 회의에서는, 내가 사용하는 단어들에 대해서도 아주 신중해야만 했습니다. 하나의 특정한 표준을 두둔할 수 있는 문장이, 합의 구축 활동을 “두 걸음 뒤”로 돌려놓았습니다. HPS-100을 수용하도록 하기 위해서 열심히 일하고, 귀 기울여 듣고, 정치력을 잘 발휘해야 했습니다. 내가 만일 NIST가 아닌 다른 조직에서 왔었더라면, 아마 불가능했을 거라 생각합니다.

1989년 11월, NIST는 조정 작업의 지도력을 받아들였고, 이것이 후에 미국표준협회의 산업 자동화 계획 위원단 (IAPP : Industrial Automation Planning Panel) 하부의 제품 데이터 표준의 조정 (HPS : Harmonization of Product Data Standards) 단체가 되었다. HPS는 3개의 위원회를 설립하였는데, NIST가 사무국의 역할을 계속 맡았다 : 3개의 위원회는 사업 수요 및 계획 위원회, 표준 개발 및 조정 위원회, 툴 및 기술 위원회이다. McDonnel Dogulas의 Barbara Goldstein (현재는 NIST 근무)가 툴 및 기술 위원회를 이끌었다.

  HPS 조직의 주요 업적은 4개의 ANSI 표준을 조화시키는 방법 및 프로세스를 제안하고, 조정된 정보 모델의 제 l 판인 ANSI/HPS-100 "HPS 정보 연합 모델 서술"을 출판한 것이다.

  HPS는 조화에 대한 지침으로 아래의 프로세스를 제안했는데, 이는 4개의 표준이 결국에는 STEP에 완전히 표현될 것이라는 HPS의 초기 신념을 반영하는 것이다.

  표 2-1 조정 프로세스 (V1.1)

  정보 모델 및 조화 지침서는, 후에 개개 조직의 자율성을 반영하기 위하여 “연합”이라고 했는데, 국제 협력을 계속해 나가는 토대 구축에 도움이 되었다. HPS는 미국표준협회의 CIM 표준국 산하로 옮겨졌고, 그 분야의 통솔이 IEC 기술위원회(TC) 93 산하의 국제 분과로 이양되자 해산되었다. 실무 그룹을 통해, IEC TC93은 계속해서 전기 정보 교환 표준의 상호 호환성을 위한 연합 모델을 개발하고 있다. NIST의 대표는 계속해서 전기전자 표준을 지원을 위해 IEC TC93 내에서 주도적인 역할을 활발하게 하고 있다.

2.5.2 IGES에서 STEP으로 변천


  관심 있는 제조업체가 STEP을 사용한 컴퓨터통합생산을 준비할 수 있도록 하기 위해, EAC는 계층적 전기 부품 응용 프로토콜 (LEP AP : Layered Electrical Product Application Protocol)을 발표했고, 이는 IGES 버전 3.5에서 참조되었다. 에너지국의 Sandia 연구소에서 초기의 EAC를 주도하여 LEP AP를 발표했고, 나중에는 NIST의 Curt Parks가 이끌었다. 이 모델은, IGES의 기치 아래서 일한 수 십 명의 자원봉사자들과, 다양한 기치 아래 노력한 더 많은 사람들이 10년 동안 개발한 결과였다. 위에서 언급한 ANSI HPS를 위해 일한 사람들이 이 모델에 지대한 공헌을 하였다. 미 해군 총사령부, 해양 감시 센터와 IGES 혼성 미세 회로 응용 프로토콜[19] 개발을 계약한, 연구 개발 평가 시험 및 평가국이, 이 모델 연구에 대한 자금을 지원하고 사기를 진작시켰다. 이 IGES AP가 LEP STEP AP의 가장 직접적인 계승자였다.

2.6 STEP에 물려진 유산


  ANSI/HPS-100 모델이 부상하기 이전에도, IGES EAC의 초기 작업은 표준을 설정할 때 정보 모델링에 대해 알게 된 몇 가지 중요한 일반적 교훈을 제공하였다 :

  IGES 개발에서 얻은 다른 교훈들 :
  IGES로부터 받은 기술적 유산 하나로도 차세대 제품 데이터 표준을 만들기에 충분하다 :

2.7 마무리


  이 기간 동안 NIST는 중요한 역할을 했다. NIST 직원은 본 장에서 기술한 몇 개의 지원 조직에서 주도적인 역할을 하였다.

  NIST의 공헌, IGES 기술 개발 및 기타 외국의 국가 표준 노력, 아직 성공여부가 확실하지 않은 표준 조정 노력 그리고 STEP 개발은 서로의 관계를 발전시켰다. 그림 2-5는 공헌을 한 제품 데이터 표준 활동의 역사적인 사건들을 순서대로 그린 것이다.

  새로운 영역으로 들어가는 것에 대해 굉장히 흥분해 있었다. 엔지니어들은 고용주에게서 벗어나 연구 개발에 몰두했다. 열정이 대단했다. 벤더는 자신의 시스템을 공개함으로써 시장을 잃는 것이 아니라 더 쉽게 시장을 잡을 수 있다는 사실을 초기에 깨달았다. 담배 연기 자욱한 방에서의 심야 토론은, 이러한 초기 표준의 탄생에서 중요한 역할을 하였고, 참여자 간의 인간적 신뢰 또한 중요한 역할을 했다. 일단 STEP 이전의 표준들을 통해 가능성이 확인되자, 정식으로 표준화된 CAD 교환 기능에 대한 산업계의 엄청난 요구가, 전 세계가 STEP을 개발하도록 이끌었다. 1984년 어느 누구도 막 펼쳐지려 하는 사건이 얼마나 크고 얼마나 오래 갈 것인가를 몰랐을 것이다.


3) ANSI Y14.26 위원회명은 「제품정의 데이터의 전달에 대한 디지털 표현이었다.

4) 상무성의 미 연방 표준국은 1988년 Omnibus 무역 경쟁조례에 의해 NIST(National Instit ute of Standard and Technology)로 개명되었다.

5) ANSI/US PRO/IP0 100으로 개정, 재발행 된 이후.