軟件工程方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、軟件工程方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用摘要本文首先對(duì)軟件工程與其他工程在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)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(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。對(duì)于傳統(tǒng)軟件工程方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，是以軟件工程中結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行討論的，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且訷ourdon方法進(jìn)行討論的。關(guān)鍵詞機(jī)械設(shè)計(jì) 軟件工程 結(jié)構(gòu)化 面向?qū)ο笾袌D分類號(hào)TH12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1009-5349（2011）09004602在科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展下，單一的技術(shù)已經(jīng)不再能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展要求，人們開(kāi)始尋求其他的方法來(lái)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中去。軟件工程是一類工程，是將理論和知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的科學(xué)。應(yīng)用軟件工程

2、方法進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，可以解決許多復(fù)雜的問(wèn)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(kāi)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(jī)械設(shè)計(jì)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(lái)，軟件工程的研究和實(shí)踐取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，軟件工程的方法對(duì)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。軟件工程方法是為開(kāi)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(xué)方法。從20世紀(jì)60年代以來(lái)，陸續(xù)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE）、面向?qū)ο笳Z(yǔ)言和方法、軟件過(guò)程及軟件過(guò)程改善研究等一系列成果，并應(yīng)用到實(shí)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(kāi)發(fā)階段劃分相對(duì)明確與其他工程相比，軟件工程開(kāi)發(fā)的各階段有嚴(yán)格的管理，對(duì)于每一個(gè)階段都有完整的存檔和評(píng)審驗(yàn)收。為避免自然語(yǔ)音在軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)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(yán)格的測(cè)試與其他工程相比，軟件工程擁有一整套完整的測(cè)試方法，用以發(fā)現(xiàn)并改正錯(cuò)誤。通過(guò)對(duì)軟件進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)測(cè)試，可以在實(shí)際應(yīng)用中避免很多錯(cuò)誤或損失，而這也正是其他工程方法值得學(xué)習(xí)借鑒的。（三）開(kāi)發(fā)軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出界面與其他工程相比，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助軟件，為避免誤解或影響操作，開(kāi)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理。用軟件工程方法開(kāi)發(fā)出的軟件比其他工程產(chǎn)品有良好的復(fù)用性，

4、而這也正是軟件工程學(xué)的根本出發(fā)點(diǎn)。二、傳統(tǒng)軟件工程方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用傳統(tǒng)軟件工程的主要環(huán)節(jié)有：人員管理與項(xiàng)目管理、可行性與需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、測(cè)試、維護(hù)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(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。（一）可行性與需求分析可行性與需求分析是軟件開(kāi)發(fā)的第二個(gè)階段。為了準(zhǔn)確地定義系統(tǒng)的目標(biāo)，以免對(duì)后期工作產(chǎn)生影響，可行性與需求分析是很重要的一個(gè)階段。機(jī)械設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的說(shuō)就是把一個(gè)復(fù)雜的工程按一定規(guī)律分解開(kāi)，分解成若干小問(wèn)題，這樣就把問(wèn)題最小化，降低了工程的復(fù)雜程度，避免了理解上的偏差。（二）系統(tǒng)

5、設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是軟件開(kāi)發(fā)的第三個(gè)階段。系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是對(duì)于軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法作為傳統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)中具有代表性的一種設(shè)計(jì)方法，與需求分析中應(yīng)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(shè)計(jì)技術(shù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dú)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(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的模塊一般都有良好的獨(dú)立性，這樣就降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而也降低了出錯(cuò)的可能性。可以看出，如果在機(jī)械設(shè)計(jì)中也能夠應(yīng)用模塊化方法，并且能夠盡量增加模塊的獨(dú)立性，很有可能使機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程簡(jiǎn)化、正確又有效。（

6、三）程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的第四個(gè)階段。這個(gè)階段就是要確定每個(gè)模塊的執(zhí)行過(guò)程。程序設(shè)計(jì)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(guò)程設(shè)計(jì)語(yǔ)言，這兩種方法對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)都有很大好處，最主要的就是比自然語(yǔ)言描述的流程直觀、準(zhǔn)確，不會(huì)產(chǎn)生歧義。（四）測(cè)試測(cè)試是軟件開(kāi)發(fā)的第五個(gè)階段，也是軟件開(kāi)發(fā)的核心內(nèi)容之一。黑盒測(cè)試與白盒測(cè)試是軟件測(cè)試的兩種主要方法，為保證軟件質(zhì)量，這兩種測(cè)試方法同時(shí)使用并貫穿于整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中。機(jī)械設(shè)計(jì)中的復(fù)查實(shí)際上就是一個(gè)測(cè)試過(guò)程，但是遠(yuǎn)不如軟件測(cè)試科學(xué)有效。所以機(jī)械設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加科學(xué)有效的測(cè)試是有必要的，既可以盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，又可以把時(shí)間以及經(jīng)濟(jì)損失降到最低。傳統(tǒng)

7、軟件工程學(xué)方法有一定的可復(fù)用性，因此開(kāi)發(fā)新的工程可以利用以前工程的相當(dāng)一部分開(kāi)發(fā)成果，從而節(jié)約了時(shí)間和成本。三、面向?qū)ο蠓椒ㄔ跈C(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用從某種角度來(lái)看，面向?qū)ο蠓椒ㄔ跈C(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用似乎沒(méi)有什么參考意義，因?yàn)槊嫦驅(qū)ο蠓椒ㄔ诜治鲈O(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，是盡量接近人類認(rèn)識(shí)世界解決問(wèn)題的方法和過(guò)程。但實(shí)際上，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且蚤_(kāi)發(fā)軟件為目的的，并不是隨便的一個(gè)方法就能符合要求。在機(jī)械設(shè)計(jì)初期為減少開(kāi)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€(gè)主要特征是具有良好的可重用性，同樣在機(jī)械設(shè)計(jì)中的可重用性也很重要?？芍赜眯跃褪钦f(shuō)在開(kāi)發(fā)同類的項(xiàng)目時(shí)，可以采用或借鑒以前成熟的成果，或者做極少的改動(dòng)就可

8、以了。由于面向?qū)ο蠓椒ǖ哪K獨(dú)立性極強(qiáng)，而且具有繼承性和多態(tài)性，因此即使是開(kāi)發(fā)不同類項(xiàng)目的時(shí)候也可以采用以前的成果。重用性使工程開(kāi)發(fā)工作量減小，既節(jié)省了資金與時(shí)間，又降低了出錯(cuò)的可能。下面僅就Yourdon方法的應(yīng)用做簡(jiǎn)單探討。Yourdon方法主體包括分析與設(shè)計(jì)兩部分，但與傳統(tǒng)軟件工程不同的是，Yourdon方法的分析與設(shè)計(jì)是緊密聯(lián)系的，沒(méi)有明確界線。從形式上來(lái)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(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)都采用同一個(gè)模型，簡(jiǎn)化表示如圖2所示。Yourdon方法的對(duì)象得出是從問(wèn)題描述(需求的自然語(yǔ)言說(shuō)明)出發(fā)的，然后應(yīng)用“基于語(yǔ)言的信

9、息分析”和“三視圖模型”得到最初的對(duì)象，采用開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)模型逐漸細(xì)化。細(xì)化是個(gè)逐漸疊代的過(guò)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(guò)對(duì)傳統(tǒng)軟件工程方法及面向?qū)ο蠓椒ǖ姆治?，可以看出軟件工程方法用于機(jī)械設(shè)計(jì)中是可能的，而且是有益的。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)有其特殊性，為優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)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(yán)格按照軟件開(kāi)發(fā)的方法開(kāi)發(fā)。機(jī)械設(shè)計(jì)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(wèn)題的復(fù)雜程度而定。簡(jiǎn)單問(wèn)題可以利用傳統(tǒng)軟件工程方法，復(fù)雜問(wèn)題較適合面向?qū)ο蠓椒??！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1鄭人杰,陶永雷.實(shí)用軟件工程(第二版)M.北京:清華大學(xué)出版社,19972Edward Yourdon，Carl Argila.Case Study inObject Oriented AnalysiS DesignM.New York:Prent