文献综述
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研究背景与意义
- 研究背景
增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM）,是一种与传统的材料去除加工方法相反的，基于三维数字模型的，采用逐层制造方式将材料结合起来的工艺，俗称3D打印技术。增材制造技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”，其核心是数字化、智能化制造，实现了随时、随地、按需生产的目的。自19世纪80年代第一台3D打印机诞生以来，增材制造技术得到了迅速发展，该技术被英国杂志《经济人》称为是第三次工业革命[1]。如今增材制造技术发展方兴未艾，国内外都在积极投身于增材制造工艺领域的研究，目前，较为成熟增材制造设备已达到20多种类别。
知识库系统是在人工智能AI（Artificial Intelligence）和智能数据库的基础上发展来的，是使用计算机对知识进行系统地管理、存取和共享的智能计算机信息系统。其根据系统预先获取的用户信息、喜好及知识需求，通过一定的知识检索机制，从知识库中抽取相关的知识项，及时准确地传递到相应的用户手中，是集信息技术和管理技术于一体的专口性、系统性的软件系统[2]。
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- 研究意义
本课题是一项关于智能化增材制造工艺规划方案设计以及知识库软件设计的研究，其研究意义在于要利用知识库系统的建设与应用,来实现对增材制造工艺流程的优化和智能化设计。其主要涉及到两个技术点，一是增材制造工艺规划，二是知识库设计。当前各国家对增材制造技术和知识库技术的研究不断伸进。其中，增材制造研究方向主要集中在增材制造形式、打印件材质等硬件方面，在软件功能和后处理方面还有许多问题需要优化[3]。在知识库系统技术方面,该技术发展迅速，竞争激烈，一批优秀的知识库也已经诞生，像德国的Springer知识库、荷兰的Elsevier知识库和美国的EBSCO知识库等。而连接这两个领域的设计方法部分则有所欠缺，就此问题，本课题提出了基于知识库系统建设的智能化增材制造工艺流程规划方案设计理念。
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技术概况
- 增材制造技术概况
增材制造技术是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，该技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台打印设备上可快速的而精确的打印出任意复杂形状的零件，从而实现零件的“自由制造”，解决许多传统制造的工序问题、复杂零件难成型问题，减少了加工工序，缩短加工周期。
在近年来的快速发展中，增材制造原理与不同的材料和工艺结合形成了许多增材制造设备，目前已有的设备种类达到20多种。该技术一出现就取得了快速的发展，在各个领域都取得了广泛的应用，如在消费电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息、艺术设计等[4]。增材制造的特点是单件或小批量的快速制造,这一技术特点决定了增材制造在产品创新中具有显著的作用。
另外，产品定制一直是制造商面临的挑战，因为为最终用户生产定制产品的成本很高。而增材制造能够以相对较低的成本打印少量的定制产品。目前，定制的功能产品正在成为3D打印的趋势。
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- 知识库系统技术概况
数据是按照一定规则排列组合的物理符号，是以陈述性语句表达的事实与数字的组合；信息是经过分析处理的数据载荷的内容；信息经过综合推理和提炼，得到的有意义的结果即为知识[5]。随着计算机科学与技术的发展，大规模的数据存取、管理与共享成为现实，知识库系统就是一种面向知识管理的集成应用系统。
上世纪70年代，管理大师彼得德鲁克形成了管理人们想法的观点，随着计算机的应用进入大规模的数据存储与处理时代，出现了大量的基于人工智能的专家系统及基于知识的处理系统；80年代，“知识管理”一词正式出现[6]，随着基于谓词逻辑的知识库系统的出现，实现了大规模的知识管理与存储；90年代之后出现了基于非精确推理和基于非经典逻辑的知识库系统；之后，知识库系统在各个领域都有了较多的应用和发展，产生了主动数据库、应用于智能决策支持系统的知识库系统和应用于图像及CAD的知识库系统[7]。现在，知识库涉及的关键技术越来越多，其应用领域越来越广。
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国内外发展现状
- 增材制造国内外发展现状
国际上，经过20多年的发展，美国已经成为增材制造领先国家。在2012年，美国奥巴马总统提出发展美国振兴制造业计划，并启动首个项目“增材制造”，由国防部牵头，制造企业、大学院校以及非盈利组织参与，研发新的增材制造技术与产品，使美国成为全球优秀的增材制造的中心。
