知識(shí)工程是人工智能發(fā)展到新階段必然產(chǎn)生的課題，是面向現(xiàn)代制造技術(shù)要求而產(chǎn)生并發(fā)展的新型智能制造方法的重要工具。知識(shí)工程是促進(jìn)制造智能化的重要途徑，它的任務(wù)是通過(guò)訪問(wèn)專(zhuān)家，了解他們的知識(shí)，將所得的信息由一些人（通常是知識(shí)工程師）編寫(xiě)成計(jì)算機(jī)內(nèi)的表現(xiàn)形式。計(jì)算機(jī)可以類(lèi)似人類(lèi)進(jìn)行推理和求解問(wèn)題。知識(shí)工程被視為一種將知識(shí)從專(zhuān)家頭腦中“提取”或“挖掘”出來(lái)并以可計(jì)算形式傳送給機(jī)器的過(guò)程。通過(guò)知識(shí)工程的定義我們可以看出，知識(shí)工程主要是通過(guò)知識(shí)采集、知識(shí)聚集、知識(shí)管理、知識(shí)應(yīng)用等流程將一些知識(shí)信息（包括專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，原理公式等）通過(guò)計(jì)算機(jī)將這些推理和運(yùn)用的范圍顯性化出來(lái)。一方面方便工程技術(shù)人員的快速調(diào)用，另一方面可以有效地對(duì)知識(shí)信息進(jìn)行管理，在知識(shí)積累、管理和推廣上，知識(shí)工程都有其不可替代的巨大優(yōu)勢(shì)。

知識(shí)工程適用范圍很廣，與制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程、信息化技術(shù)等學(xué)科相互滲透，知識(shí)工程適用于產(chǎn)品的全生命周期，筆者認(rèn)為知識(shí)工程在一些已有多年經(jīng)驗(yàn)沉淀的、以經(jīng)驗(yàn)積累為主的傳統(tǒng)制造行業(yè)中，作用尤為明顯。比如在數(shù)控加工行業(yè)中，影響零件加工效率和質(zhì)量的因素有很多，包含人、機(jī)、料、法、環(huán)等多個(gè)方面影響著加工過(guò)程，很難通過(guò)理論研究來(lái)尋求理想的加工方案，一般都遵循一些原有的加工經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行現(xiàn)有零件的方案策劃，而工藝設(shè)計(jì)的合理性很大程度上取決于工程技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)豐富程度。理想狀態(tài)下，企業(yè)肯定希望所有零件的加工方案是最優(yōu)的，即集合了所有專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和意見(jiàn)。雖然企業(yè)在策劃方案前都進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估，可風(fēng)險(xiǎn)分析的全流程覆蓋顯然是很難實(shí)現(xiàn)的。而通過(guò)知識(shí)工程，盡可能地將所有專(zhuān)家知識(shí)進(jìn)行整合，技術(shù)人員在策劃階段可快速調(diào)用專(zhuān)家知識(shí)，進(jìn)而也保質(zhì)保效地完成零件的工藝設(shè)計(jì)。

制造業(yè)經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中有著大量的專(zhuān)家知識(shí)，也形成了很多標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD/CAM軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)可以將這些專(zhuān)家知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立和管理起來(lái)并傳遞給用戶。以CATIA軟件為例，CATIA軟件中的知識(shí)工程專(zhuān)家模塊，CATALOG模塊就可以用來(lái)建立和管理專(zhuān)家知識(shí)，其主要是通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)，然后建立一些函數(shù)或規(guī)則來(lái)表達(dá)專(zhuān)家知識(shí)，并通過(guò)CATALOG對(duì)專(zhuān)家知識(shí)進(jìn)行保存和層級(jí)管理。在當(dāng)今數(shù)字化制造要深入發(fā)展，無(wú)論是工藝設(shè)計(jì)，還是數(shù)控編程都需要CAD/CAM軟件的輔助。而在CAM軟件中構(gòu)建的完整的加工環(huán)境，應(yīng)包含流程、部件和加工資源，而部件又包含零件、毛坯和夾具，如果從裝配的維度來(lái)劃分，一個(gè)包含零件、毛坯和夾具的組合稱(chēng)之為部件，即零件為部件的一部分，而零件是由許多特征構(gòu)成，在CATIA環(huán)境下不同的層級(jí)要素其參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法也不同，本文對(duì)于特征級(jí)的要素通過(guò)超級(jí)副本功能來(lái)建立，而對(duì)于零件級(jí)則通過(guò)公式、設(shè)計(jì)表等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

近年來(lái)加工設(shè)備快速更新?lián)Q代，殼體零件的加工工序也越來(lái)越集中，加工效率也在不斷提高。通過(guò)近十年的探索和研究，殼體零件的加工流程也逐漸成組化和系列化，基本上形成了固定接口的裝夾方式和四軸加五軸的加工思路，而接口形式也由原有的燕尾裝夾逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定更好、重復(fù)定位精度更高的一面兩銷(xiāo)螺紋拉緊的方式，目前常用的接口形式有兩個(gè)系列，每種系列下有幾種固定的規(guī)格。另外，通過(guò)摸索，在殼體零件典型特征的加工方法上也不同程度積累了加工經(jīng)驗(yàn)。在工藝設(shè)計(jì)階段也逐步形成了固有的策劃流程：確定接口形式及位置→構(gòu)建加工環(huán)境→編制數(shù)控程序。所以如何快速調(diào)用和調(diào)整接口特征，快換工裝以及編程方法一定程度上影響著工藝員的工作效率。而通過(guò)CATIA專(zhuān)家知識(shí)模塊則很好地解決此類(lèi)問(wèn)題。

CATIA超級(jí)副本功能是參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的拓展，實(shí)質(zhì)是參數(shù)化和“宏”的有機(jī)結(jié)合。即在交互式環(huán)境中輸入“相似特征”的參數(shù)，宏調(diào)用輸入的參數(shù)，通過(guò)修改參數(shù)，自動(dòng)生成典型零件特征。由此可以看出，超級(jí)副本主要用于特征級(jí)的工程知識(shí)進(jìn)行構(gòu)建。一般超級(jí)副本方式制作特征模板的流程，首先基于便于工藝設(shè)計(jì)調(diào)整的思路選擇合適的外部輸入特征，然后通過(guò)參數(shù)化建模創(chuàng)建接口特征，并且將用戶需要自定義修改的特征進(jìn)行發(fā)布，便于后期用戶進(jìn)行修改，最后通過(guò)CATALOG將特征進(jìn)行保存管理，創(chuàng)建好之后，用戶可以通過(guò)選取平面及點(diǎn)將特征與零件進(jìn)行組合，組合完成后，還可根據(jù)零件的實(shí)際情況來(lái)快捷地調(diào)整特征的角向、位置等一系列參數(shù)，無(wú)需重復(fù)建模。

超級(jí)副本的調(diào)用是系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)交互的方式完成，用戶根據(jù)提示首先選取特征所在的平面和特征所在的位置，然后在參數(shù)對(duì)話框通過(guò)修改用戶參數(shù)，來(lái)選取適合該零件合適的接口，如果需要調(diào)整位置，還可再輸入對(duì)話框重新選取特征所在的平面和中心點(diǎn)。

通過(guò)數(shù)字化加工的積累，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)不斷地實(shí)踐和積累，對(duì)于一些特征選用的刀具，加工方法都有各自的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，比如快進(jìn)給刀具的開(kāi)粗，堵杯孔的加工流程，端口的加工流程，但是由于規(guī)范查閱麻煩，信息不全，工藝人員水平不一導(dǎo)致這些加工經(jīng)驗(yàn)很難快速并準(zhǔn)確地傳遞到使用者身上，而通過(guò)CATIA知識(shí)工程可以有效地對(duì)典型特征的加工知識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)并管理，工藝在使用過(guò)程中則無(wú)需詢問(wèn)專(zhuān)家或查閱資料，在CATIA環(huán)境下就可通過(guò)交互的方式快速調(diào)用。

通過(guò)CATIA知識(shí)工程模塊可以有效地對(duì)知識(shí)的進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，一方面有效地減少工作中的“重復(fù)勞動(dòng)”，另一方面也對(duì)企業(yè)知識(shí)進(jìn)行了積累，可以使得新員工快速掌握公司積累的工程知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。本文只是知識(shí)工程運(yùn)用的很小一部分，而知識(shí)工程的深層次運(yùn)用則可以為日常工作帶來(lái)更多的便利，相應(yīng)的也需要投入更大的精力。