軟件工程方法在機械設計中的應用

1、軟件工程方法在機械設計中的應用摘要本文首先對軟件工程與其他工程在機械設計中的應用進行了簡單比較，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械設計中的應用進行了探討。對于傳統(tǒng)軟件工程方法在機械設計中的應用，是以軟件工程中結(jié)構(gòu)化方法進行討論的，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且訷ourdon方法進行討論的。關鍵詞機械設計 軟件工程 結(jié)構(gòu)化 面向?qū)ο笾袌D分類號TH12文獻標識碼A文章編號1009-5349（2011）09004602在科學技術的飛速發(fā)展下，單一的技術已經(jīng)不再能夠滿足機械設計的發(fā)展要求，人們開始尋求其他的方法來應用到機械設計中去。軟件工程是一類工程，是將理論和知識應用于實踐的科學。應用軟件工程

2、方法進行技術設計，可以解決許多復雜的問題，在借鑒了傳統(tǒng)工程的原則和方法的基礎上，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用于機械設計之中，而且很有發(fā)展前景。一、與其他工程方法的比較三十多年來，軟件工程的研究和實踐取得了長足的進展，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)品而產(chǎn)生的，它集合了一些特殊的工程學方法。從20世紀60年代以來，陸續(xù)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化程序設計技術、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，并應用到實踐中。因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）

3、軟件工程開發(fā)階段劃分相對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、表格等形式記錄。（二）軟件工程有更嚴格的測試與其他工程相比，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。通過對軟件進行嚴謹測試，可以在實際應用中避免很多錯誤或損失，而這也正是其他工程方法值得學習借鑒的。（三）開發(fā)軟件采用標準的輸入輸出界面與其他工程相比，應用計算機輔助軟件，為避免誤解或影響操作，開發(fā)軟件都采用標準的輸入輸出界面，這樣也有利于進行標準化管理。用軟件工程方法開發(fā)出的軟件比其他工程產(chǎn)品有良好的復用性，

4、而這也正是軟件工程學的根本出發(fā)點。二、傳統(tǒng)軟件工程方法在機械設計中的應用傳統(tǒng)軟件工程的主要環(huán)節(jié)有：人員管理與項目管理、可行性與需求分析、系統(tǒng)設計、程序設計、測試、維護等，如圖1 所示。下面就傳統(tǒng)軟件工程中的結(jié)構(gòu)化分析方法在機械設計中的應用進行闡述。（一）可行性與需求分析可行性與需求分析是軟件開發(fā)的第二個階段。為了準確地定義系統(tǒng)的目標，以免對后期工作產(chǎn)生影響，可行性與需求分析是很重要的一個階段。機械設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。這種方法簡單的說就是把一個復雜的工程按一定規(guī)律分解開，分解成若干小問題，這樣就把問題最小化，降低了工程的復雜程度，避免了理解上的偏差。（二）系統(tǒng)

5、設計系統(tǒng)設計是軟件開發(fā)的第三個階段。系統(tǒng)設計就是對于軟件的結(jié)構(gòu)設計。結(jié)構(gòu)化的設計方法作為傳統(tǒng)的軟件開發(fā)中具有代表性的一種設計方法，與需求分析中應用的結(jié)構(gòu)化的分析方法銜接，就組成了一套完整的分析與設計技術。系統(tǒng)設計形成的軟件結(jié)構(gòu)圖，即形成最終模塊結(jié)構(gòu)。模塊化方法應用范圍較廣，且已被所有工程領域接受并使用。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。應用軟件工程方法設計的系統(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)的復雜性，從而也降低了出錯的可能性?？梢钥闯?，如果在機械設計中也能夠應用模塊化方法，并且能夠盡量增加模塊的獨立性，很有可能使機械設計的過程簡化、正確又有效。（

6、三）程序設計程序設計軟件開發(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計語言，這兩種方法對于機械設計都有很大好處，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。機械設計中的復查實際上就是一個測試過程，但是遠不如軟件測試科學有效。所以機械設計中適當增加科學有效的測試是有必要的，既可以盡早發(fā)現(xiàn)設計中的錯誤，又可以把時間以及經(jīng)濟損失降到最低。傳統(tǒng)

7、軟件工程學方法有一定的可復用性，因此開發(fā)新的工程可以利用以前工程的相當一部分開發(fā)成果，從而節(jié)約了時間和成本。三、面向?qū)ο蠓椒ㄔ跈C械設計中的應用從某種角度來看，面向?qū)ο蠓椒ㄔ跈C械設計當中的應用似乎沒有什么參考意義，因為面向?qū)ο蠓椒ㄔ诜治鲈O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

8、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，因此即使是開發(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Yourdon方法的應用做簡單探討。Yourdon方法主體包括分析與設計兩部分，但與傳統(tǒng)軟件工程不同的是，Yourdon方法的分析與設計是緊密聯(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Yourdon方法是一致的，這樣就可以方便地套用了。Yourdon方法的開發(fā)與設計都采用同一個模型，簡化表示如圖2所示。Yourdon方法的對象得出是從問題描述(需求的自然語言說明)出發(fā)的，然后應用“基于語言的信

9、息分析”和“三視圖模型”得到最初的對象，采用開發(fā)與設計模型逐漸細化。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、小結(jié)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械設計中是可能的，而且是有益的。因為機械設計有其特殊性，為優(yōu)化機械設計的過程和結(jié)果，我們可以利用軟件工程中科學合理的方法，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?，應視具體問題的復雜程度而定。簡單問題可以利用傳統(tǒng)軟件工程方法，復雜問題較適合面向?qū)ο蠓椒?。【參考文獻】1鄭人杰,陶永雷.實用軟件工程(第二版)M.北京:清華大學出版社,19972Edward Yourdon，Carl Argila.Case Study inObject Oriented AnalysiS DesignM.New York:Prent