产业观察丨刀具方案数字工程师：SmartTD 刀具方案设计

在航空、航天及汽车等高端制造领域，随着技术水平持续提升，刀具方案设计需求日益增长。然而，传统设计模式正面临严峻挑战，亟需从“依赖个体经验”向“数据与知识协同驱动”转型。当前，零件结构日趋精密复杂，标准刀具难以满足定制化需求；订单呈现多品种、小批量及高要求常态；在极致交付周期的压力下，设计响应速度已成为决定服务质量的关键因素。

同刚
西安万威机械制造股份有限公司 董事长、总经理

核心挑战与痛点分析

当前，传统刀具方案设计普遍存在三大瓶颈：一是严重依赖工程师个人经验，人才成长周期长且流失风险高，导致设计能力波动；二是设计效率低下，手动建模耗时费力，跨部门协作成本高，难以快速响应市场变化；三是企业知识形成孤岛，核心经验散落于本地文件，无法有效沉淀与共享，造成大量重复性工作。

SmartTD 系统建设愿景

SmartTD 系统旨在构建数据与知识双驱动的智能设计平台，推动刀具设计从“个人经验驱动”迈向“智能算法生成”。其核心建设目标包括：

• 构建企业级知识库：整合历史案例、三维模型及工艺文件，实现核心知识的高效传承。
• 智能案例检索：基于图像识别与参数匹配算法，快速定位相似案例，降低重复设计成本。
• 自动化方案生成：调用标准化参数模板与设计规则引擎，实现方案的自动或半自动生成。
• 消除信息孤岛：推动业务数据数字化流转，显著提升刀具方案的响应速度。

系统总体架构及核心技术

SmartTD 系统的技术架构自下而上分为数据层、技术层与应用层三个层级。

数据层：夯实智能基础

该系统构建了三大核心库：历史刀具案例库存储海量设计案例与标准三维模型；加工特征库提供标准化的形状描述与关键尺寸参数，支撑特征识别；设计规则库涵盖几何约束、工艺约束及专家经验规则，规范模型的自动生成。

技术层：三大核心引擎

系统部署了三大核心引擎：特征识别引擎基于计算机视觉技术，自动提取零件加工特征参数；相似性检索引擎通过多维度相似度算法，智能排序并推荐最优参考案例；参数化设计引擎集成模板管理与规则引擎，驱动三维模型的自动生成。

应用层：赋能核心场景

系统面向两类核心业务场景：销售应用模块可快速响应客户需求，提供即时方案反馈；设计应用模块提供智能化辅助工具，降低设计门槛，提升方案编制效率。

关键技术路径

SmartTD 系统将隐性经验转化为显性知识。通过结构化沉淀与标准化处理，构建可检索的基础数据体系；利用参数化模板与 JSON 规则库，将工程师个人经验转化为企业级核心数字资产。

加工特征驱动的智能检索分为四步：导入图纸或工艺参数；基于 ResNet50 提取几何与工艺特征；构建多维度匹配模型进行精准检索；推荐最优历史方案并生成报告。此举实现了相似结构的一键复用，大幅减少重复设计。

刀具快速设计流程则基于工程需求定义关键参数，建立映射关系；检索匹配最优方案后自动调用标准化模板；通过内置规则引擎校验确保合规；最终一键生成三维模型与设计报告。

应用场景与价值

目前，SmartTD 系统已在西安万威非标刀具案例知识库、特征检索系统及三维设计插件等多个场景成功应用。系统已实现 1000 余案例的结构化入库，相似案例智能复用率达 70% 以上，重复设计工作量缩减超 70%，有效固化了企业的设计能力。

未来，西安万威团队将持续迭代算法模型并扩充知识库，致力于打造技术先进且场景落地的智能设计平台。在制造业数字化转型的浪潮中，刀具方案设计的智能化已成为必然选择。SmartTD 系统凭借其数据与知识双驱动的架构，将继续赋能企业积累核心数字资产、提升设计效率、释放创新潜能。