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FastCAE AI 辅助开发实践|基于 Agent 与 Skill 体系的 CAE 智能化开发探索

FastCAE AI 辅助开发实践|基于 Agent 与 Skill 体系的 CAE 智能化开发探索

引言:当 CAE 软件开发遇上 AI

在工业软件领域,特别是 CAE(计算机辅助工程)软件的开发过程中,大量重复性工作占据了开发人员的精力:新建类时需要遵循特定的命名规范、编码规范和注释规范;CMake 构建配置需要保持与相邻模块的一致性;插件框架的搭建需要遵循特定的生命周期与接口约定;子模块的管理涉及复杂的 Git 操作与依赖关系。这些工作虽然不复杂,但耗时耗力、容易出错,且难以通过传统文档传递。

FastCAE 团队在 AI 辅助开发方面进行了深入探索,构建了一套基于 Agent + Skill 的智能开发体系。这套体系的核心思路是:将团队多年积累的开发规范、最佳实践和工程约定,以结构化的方式沉淀到 AI 可读取、可执行的知识库中,让 AI 真正成为理解项目上下文的“团队成员”,而非只会生成通用代码的工具

本文将从整体架构、Agent 体系、Skill 体系和实际效果四个维度,介绍 FastCAE 在 AI 辅助开发方面的工作进展。

整体架构:Agent + Skill 双轮驱动

FastCAE 的 AI 辅助开发体系采用“角色驱动 + 技能包装”的双层设计:

Agent(智能体)

定义“谁来做”

明确职责边界、工作流程和输出规范。每个 Agent 对应一个明确的开发角色,如架构规划师、开发人员、代码审查员。

Skill(技能包)

定义“怎么做”

将编码规范、命名规范、构建约定、模板与参考信息等知识结构化封装为可复用的技能单元。

这种设计的优势在于:Agent 负责理解“为什么”和“做什么”,Skill 负责规定“怎么做”。两者解耦后,新增规范只需更新 Skill,新增角色只需定义 Agent,而不会相互干扰。同时,Skill 内嵌的 references 体系(命名规范、编码规范、注释规范、模板文件等)使得 AI 的每一次输出都有据可依,而非凭空编造。

Agent 体系:三个专业角色的分工协作

FastCAE 当前定义了三个核心 Agent,分别对应开发流程中的三个关键角色:

Agent

职责

核心特点

Architecture Planner

架构规划

只做规划不做开发;复用优先;CAE 核心流程强制覆盖; 分层架构约束

Developer

开发实现

卡帕西式开发;复用优先;与架构规划协同;最小可验证闭环

Code Reviewer

代码审查

默认只读;事实优先;六维审查;规范强制审查;固定模板输出

3.1

FastCAE Architecture Planner(架构规划师)

架构规划师是开发流程的“先行者”,核心原则是“只做规划,不做开发”。它要求在代码写入前先输出可评审的架构方案,强制遵循“先读全局约束再给结论”“复用优先”“CAE 五段流程强制覆盖”“MVC 分层约束”等原则,输出结构化的 Markdown 规划文档,可直接作为开发型 Agent 的实施输入。

3.2

FastCAE Developer(开发人员)

开发人员 Agent 采用“卡帕西式开发方法”:小步快跑、持续验证,先把任务压缩成最小可验证闭环再逐步扩展;复用优先,优先参考仓库中已有实现和现成模式;与架构规划协同,若发现规划与仓库事实冲突,必须明确指出并建议回流重新评估。

3.2

FastCAE Code Reviewer(代码审查员)

代码审查员是质量守门人,核心特点是“默认只读”和“事实优先”。未经授权不触碰源码,仅输出结构化审查报告。审查覆盖正确性、构建性、静态问题、架构一致性、运行时风险、可维护性六个维度,并强制对照 Skill 中的命名/编码规范进行核对。

Skill 体系:16 个技能包覆盖全流程

FastCAE 当前定义了 16 个 Skill,涵盖从代码编写到文档维护的全生命周期。每个 Skill 将项目特定的规范、约定和参考模板结构化封装,使 AI 能够在明确的约束下执行任务,而非凭空编造代码。以下按功能域分类列出全部 Skill:

Skill 名称

功能说明

代码开发

fitk-class-addedit

创建或编辑类,遵循命名/编码/注释规范

fitk-create-new-codefile

创建新代码文件,确定文件组合与 API 接口声明

fitk-declare-lib

为模块声明库接口头文件,配套导出宏与 CMake 编译定义

fitk-declare-component-interface

声明组件接口,接入 FITKComponentInterface 体系

fitk-declare-singleton

使用 DeclSingleton 宏声明单例类

fitk-editadd-operator

新增/修改 Operator,处理注册、GUI 触发链路与参数传递

构建工程

fitk-addedit-cmakelist

添加/修改 CMakeLists.txt,保持与相邻模块风格一致

fitk-add-lib-dependence

添加库依赖(内部库、Qt、第三方库)

fitk-copy-library

复制运行时依赖库到 output 目录,包括 Qt 插件和 DLL

架构与模块管理

fitk-submodules-manager

增删 Git 子模块、维护参考信息、查询模块能力用于复用评估

fitk-create-plugin-framework

创建插件框架,输出落地清单、风险验证与 P0/P1/P2 后续建议

fitk-init-fitkappframework-based-app

初始化基于 FITKAppFramework 的应用,17 步完整流程

Python 接口

fitk-python-wapper

将 C++ 业务类包装为 Python 可调用接口的标准化流程

工具与文档

fitk-initialize-repository

初始化仓库子模块并生成 CMake 工程文件

fitk-update-project-debugInfo

更新 VS Code 调试配置(c_cpp_properties、launch、settings)

fitk-update-readme

生成/更新模块、组件、应用程序的 README.md

其中几个具有代表性的 Skill 值得特别说明:

  • fitk-class-addedit / fitk-create-new-codefile:

    最基础的两个 Skill,内嵌命名规范、编码规范和注释规范作为 references,确保每次创建类或新建文件时自动遵循团队约定。

  • fitk-submodules-manager:

    最复杂的 Skill,不仅处理 Git 子模块增删,还维护详细的子模块参考信息文档,支持从参考信息中查询模块能力用于复用评估。

  • fitk-init-fitkappframework-based-app:

    最宏大的 Skill,定义了从零初始化一个基于 FITKAppFramework 应用的 17 步完整流程,覆盖许可证检查器、主窗口生成器、全局数据工厂、Python 接口、自动保存等可选功能。

  • fitk-python-wapper:

    将 C++ 到 Python 的包装流程固化为三层架构(轻量包装类→Decorator 类→PyRegister 注册)。

实际效果与价值

通过 Agent + Skill 体系的建设,FastCAE 团队在 AI 辅助开发方面取得了显著成效:

  • 零人工编码交付:

    在电磁几何引擎等模块中,已实现 AI 独立完成从架构规划到代码实现的全流程交付,无需人工干预。

  • 规范一致性大幅提升:

    新增代码自动遵循命名、编码和注释规范,消除了不同开发者风格不一致的问题。

  • 构建错误显著减少:

    导出宏、库依赖、CMake 配置等常见问题被 Skill 的流程化约束大幅减少。

  • 新人上手快速:

    新团队成员无需通读全部代码即可在 AI 辅助下开始贡献。

  • 知识沉淀可维护:

    团队的开发规范和最佳实践不再依赖个人经验,而是作为 Skill 被持续维护和迭代。

展望与思考

FastCAE 的 AI 辅助开发实践证明了一个关键认知:在工业软件领域,AI 的价值不在于“替代程序员”,而在于“让程序员的经验和规范可编程”。通过将团队知识结构化、流程化、可执行化,AI 能够真正理解项目上下文,生成符合团队约定的代码,而非只是通用的代码片段。

未来,FastCAE 将继续扩展 Skill 体系,覆盖更多业务场景(如网格生成、求解器驱动、后处理可视化等),同时探索 Agent 之间的自动协作与流转机制,让“架构规划→开发实现→代码审查”的全流程能够更加自动化地运转。

我们相信,“人定规则,AI 定执行,人工审核” 将是工业软件领域 AI 辅助开发的核心范式。

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