徐冬雪

沈陽匯智精密機械有限公司

軟件工程方法在機械設(shè)計中的應(yīng)用

徐冬雪

沈陽匯智精密機械有限公司

機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。為了滿足機械產(chǎn)品性能的高要求，在機械設(shè)計中大量采用計算機技術(shù)進行輔助設(shè)計和系統(tǒng)分析。本文將對軟件工程與其他工程在機械設(shè)計中的應(yīng)用進行一定的比較，然后分別就傳統(tǒng)軟件工程方法和面向?qū)ο筌浖こ谭椒ㄔ跈C械設(shè)計中的應(yīng)用進行探討。對于傳統(tǒng)軟件工程方法在機械設(shè)計中的應(yīng)用，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且訡oad-Yourdon方法進行討論的。

機械設(shè)計；軟件工程；應(yīng)用；面向?qū)ο?/p>

軟件工程是是將理論和知識應(yīng)用于實踐的科學(xué)，應(yīng)用軟件工程方法進行技術(shù)設(shè)計，可以解決許多復(fù)雜的問題，在借鑒了傳統(tǒng)工程的原則和方法的基礎(chǔ)上，人們可以開發(fā)出高質(zhì)量、低成本的軟件。所以軟件工程方法不僅可以應(yīng)用于機械設(shè)計之中，而且很有發(fā)展前景。

一、與相關(guān)工程方法的比較

一直以來，軟件工程的研究和實踐取得了很大的進展，軟件工程的方法對軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了很大的推動作用。軟件工程方法是為開發(fā)軟件這類特殊產(chǎn)品而生的，它集合了一些特殊的工程學(xué)方法。從20世紀60年代以來，陸續(xù)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)、計算機輔助軟件工程(CASE)、面向?qū)ο笳Z言和方法、軟件過程及軟件過程改善研究等一系列成果，并應(yīng)用到實踐。故此可以看出軟件工程方法與其他工程相比有很多優(yōu)越性。

(一)軟件工程有更嚴格的測試

與相關(guān)工程相比，軟件工程擁有一整套完整的測試方法，用以發(fā)現(xiàn)并改正錯誤。通過對軟件進行嚴格測試，可以在實際應(yīng)用中避免很多錯誤，而這也正是相關(guān)工程方法值得借鑒的。

(二)軟件工程開發(fā)階段劃分相對比較明確

與其他工程相比，軟件工程開發(fā)的各階段有嚴格的管理，對于每一個階段都有完整的存檔和評審驗收。為避免自然語音在軟件開發(fā)語音中產(chǎn)生歧義，文檔大多使用圖形、表格等形式進行記錄。

(三)開發(fā)軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出界面

與相關(guān)工程相比，應(yīng)用計算機輔助軟件，為避免誤解或影響操作，開發(fā)軟件都采用標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出界面，這樣也有利于進行標(biāo)準(zhǔn)化管理。用軟件工程方法開發(fā)出的軟件比其他工程產(chǎn)品有良好的復(fù)用性，而這也正是軟件工程學(xué)的根本出發(fā)點。

二、傳統(tǒng)軟件工程方法在機械設(shè)計中的應(yīng)用

傳統(tǒng)軟件工程的主要環(huán)節(jié)有：人員和項目管理、可行性和需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、程序設(shè)計、測試、維護等。

(一)可行性和需求分析

可行性和需求分析是軟件開發(fā)的第二個階段。為了準(zhǔn)確地定義系統(tǒng)的目標(biāo)，以免對后期工作產(chǎn)生影響，可行性和需求分析是很重要的一個階段。機械設(shè)計人員可以借鑒軟件工程的最具代表性的方法是結(jié)構(gòu)化方法。

(二)系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計是軟件開發(fā)的第三個階段。系統(tǒng)設(shè)計就是對于軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計形成的軟件結(jié)構(gòu)圖，即形成最終模塊結(jié)構(gòu)。模塊化方法應(yīng)用范圍較廣，且已被所有工程領(lǐng)域接受并使用。從軟件工程角度看，具有良好獨立性的模塊才可能成為好的模塊。應(yīng)用軟件工程方法設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的模塊一般都有良好的獨立性，這樣就降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而也降低了出錯的可能性。

(三)程序設(shè)計

程序設(shè)計軟件開發(fā)的第四個階段。這個階段就是要確定每個模塊的執(zhí)行過程。程序設(shè)計有很多種方法，但是比較直觀又易操作的是程序流程圖和過程設(shè)計語言，這兩種方法對于機械設(shè)計都有很大好處，最主要的就是比自然語言描述的流程直觀、準(zhǔn)確，不會產(chǎn)生歧義。

(四)測試

測試是軟件開發(fā)的第五個階段，也是軟件開發(fā)的核心內(nèi)容之一。黑盒測試與白盒測試是軟件測試的兩種主要方法，為保證軟件質(zhì)量，這兩種測試方法同時使用并貫穿于整個開發(fā)過程中。機械設(shè)計中的復(fù)查實際上就是一個測試過程，但是遠不如軟件測試科學(xué)有效。所以機械設(shè)計中適當(dāng)增加科學(xué)有效的測試是有必要的，既可以盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的錯誤，又可以把時間以及經(jīng)濟損失降到最低。

三、面向?qū)ο蠓椒ㄔ跈C械設(shè)計中的應(yīng)用

從某種角度來看，面向?qū)ο蠓椒ㄔ跈C械設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用似乎沒有什么參考意義，因為面向?qū)ο蠓椒ㄔ诜治鲈O(shè)計一個系統(tǒng)時，是盡量接近人類認識世界解決問題的方法和過程。但實際上，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且蚤_發(fā)軟件為目的的，并不是隨便的一個方法就能符合要求。在機械設(shè)計初期為減少開發(fā)的隨意性，可以借鑒其中的合理的方法。面向?qū)ο蠓椒ǖ囊粋€主要特征是具有良好的可重用性，同樣在機械設(shè)計中的可重用性也很重要?？芍赜眯跃褪钦f在開發(fā)同類的項目時，可以采用或借鑒以前成熟的成果，或者做極少的改動就可以了。由于面向?qū)ο蠓椒ǖ哪K獨立性極強，而且具有繼承性和多態(tài)性，故此即使是開發(fā)不同類項目的時候也可以采用以前的成果。重用性使工程開發(fā)工作量減小，既節(jié)省了資金與時間，又降低了出錯的可能。下面僅就Coad-Yourdon方法的應(yīng)用做簡單探討。

Coad-Yourdon方法主體包括分析與設(shè)計兩部分，但與傳統(tǒng)軟件工程不同的是，Coad-Yourdon方法的分析與設(shè)計是緊密聯(lián)系的，沒有明確界線。從形式上來看，傳統(tǒng)軟件工程方法與Coad-Yourdon方法是一致的，這樣就可以方便地套用了。

Coad-Yourdon方法的對象得出是從問題描述(即需求的自然語言說明)出發(fā)的，然后應(yīng)用“基于語言的信息分析”和“三視圖模型”得到最初的對象，采用開發(fā)與設(shè)計模型逐漸細化。細化是個逐漸疊代的過程，從而得到最終系統(tǒng)。采用這種辦法可以形成良好的體系，減少主觀盲目所產(chǎn)生的混亂。

四、結(jié)語

通過對傳統(tǒng)軟件工程方法及面向?qū)ο蠓椒ǖ姆治觯梢钥闯鲕浖こ谭椒ㄓ糜跈C械設(shè)計中是必然的，而且有很好的發(fā)展前景。因為機械設(shè)計有其特殊性，為優(yōu)化機械設(shè)計的過程和結(jié)果，我們可以利用軟件工程中科學(xué)合理的方法，不用嚴格按照軟件開發(fā)的方法開發(fā)。機械設(shè)計既可以利用傳統(tǒng)軟件工程方法，也可利用面向?qū)ο蠓椒?，?yīng)視具體問題的復(fù)雜程度而定。

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