探索创新之路， 开启CATIA知识工程的智能未来（1）：知识工程简介

以智能制造为标志的第四次工业革命的到来，为工业设计带来了前所未有的机遇与挑战。在这个快速发展的时代，企业需要不断创新才能保持竞争力。CATIA作为目前全球最为优秀的三维设计软件之一，广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通、船舶、工业制造等领域，它已经深入人心，成为了全球许多知名企业的首选工具。然而，在传统的产品设计与开发过程中，设计师需要进行大量的试验和验证，这不仅耗费时间和资源，还存在着一定的风险。

为了更好地满足设计师和工程师的需求，CATIA的知识工程模块，通过建立和管理产品设计知识库，实现知识的复用和共享，提高设计效率和质量，为用户提供了更高效、更智能的设计体验。  

图1. 基于知识工程的设计

图2. 设计过程的知识集成到模型

CATIA知识工程的内容主要涵盖知识库管理、知识模型建立、知识检索和应用以及知识共享与协作等方面：

知识库

CATIA知识工程提供一个集中管理设计和工程知识的知识库，包括各种设计和工程规范、标准、模板和最佳实践等。用户可以在知识库中浏览和搜索相关信息，并从中获取所需的设计和工程知识。

知识模型

CATIA知识工程通过建立知识模型，将设计和工程知识以一种形式化的方式表示出来，使其能够被计算机理解和利用。知识模型可以包括设计规则、工程计算公式、参数化模型等，它们可以在设计过程中自动应用和验证，提高设计的效率和质量。

知识检索和应用

CATIA知识工程提供了一些工具和功能，帮助用户在设计过程中快速检索和应用相关的设计和工程知识。用户可以通过搜索关键词、浏览知识库的分类结构或者使用智能推荐等方式，找到适用于当前设计任务的知识，并将其应用到设计中。

知识共享与协作

CATIA知识工程支持多用户之间的知识共享和协作。用户可以将自己的设计和工程知识贡献到知识库中，与其他用户一起共享和协作。知识工程还可以记录和追踪不同用户之间的知识交流和讨论，使得知识能够得到有效地传递和积累。

图3. CATIA基于知识工程的自动化设计方案

CATIA知识工程应用场景：

1. 对企业已有设计资产实现的高度重用和快速变型设计

2. 基于行业企业标准（法规或设计规范）和已有经验（最佳实践）的快速校核

3. 产品自动优化以获得最佳结果

4. 规范化，标准化的设计流程定制，以规范设计过程

5. 业务流程自动化（自动化出图，自动化报告…………）

6. 基于Web 端的3D 创成式创新设计（3D Generative Innovator Innovator）实现规则驱动的参数化外形快速创建与便捷编辑。

图4. CATIA基于知识工程的自动化设计模块（基于3DEXPERIENCE 2020X）

CATIA知识工程包含以下工具：

图5. CATIA基于知识工程的自动化技术核心工具

图6. 通用工具栏

参数：

参数有两种类型：

1）固有参数：创建特征时候自动创建的参数，如特征的深度、偏移、活动状态等；

2）用户参数：用户自己创建的参数。

参数有三种不同层级：

1）产品级参数（Product level）

2）3D Shape级参数（3D Shape level）

3）特征级参数（Feature level）

图7. 参数类型

借助用户参数，实现参数化建模，可以更好地访问和控制设计修改。用户参数建模的好处如下：

1）便捷的更改模型相关参数值

2）更方便核心参数的管理及访问

3）便捷的引用参数来创建或编辑关联关系

4）构建参数驱动的参数化模型。

例如，这个轮毂模型中我们定义了辐条数量的参数Number_of_Spokes，改变这个参数的值，轮毂的轮辐样式就会自动追随改变。

图8. 参数驱动辐条样式

公式：

公式是一种关系形式的特征，它使用运算符和函数来约束参数。关系的左侧表示要约束的参数，右侧表示公司定义语句。

图9.公式