軟件工程方法在機械設計中的應用

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計中的應用

徐冬雪

沈陽匯智精密機械有限公司

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。為了滿足機械產品性能的高要求，在機械設計中大量采用計算機技術進行輔助設計和系統分析。本文將對軟件工程與其他工程在機械設計中的應用進行一定的比較，然后分別就傳統軟件工程方法和面向對象軟件工程方法在機械設計中的應用進行探討。對于傳統軟件工程方法在機械設計中的應用，面向對象方法是以Coad-Yourdon方法進行討論的。

機械設計；軟件工程；應用；面向對象

軟件工程是是將理論和知識應用于實踐的科學，應用軟件工程方法進行技術設計，可以解決許多復雜的問題，在借鑒了傳統工程的原則和方法的基礎上，人們可以開發出高質量、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，而且很有發展前景。

一、與相關工程方法的比較

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業的發展起到了很大的推動作用。軟件工程方法是為開發軟件這類特殊產品而生的，它集合了一些特殊的工程學方法。從20世紀60年代以來，陸續出現了結構化程序設計技術、計算機輔助軟件工程(CASE)、面向對象語言和方法、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。故此可以看出軟件工程方法與其他工程相比有很多優越性。

(一)軟件工程有更嚴格的測試

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

(二)軟件工程開發階段劃分相對比較明確

與其他工程相比，軟件工程開發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語音中產生歧義，文檔大多使用圖形、表格等形式進行記錄。

(三)開發軟件采用標準的輸入輸出界面

與相關工程相比，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出的軟件比其他工程產品有良好的復用性，而這也正是軟件工程學的根本出發點。

二、傳統軟件工程方法在機械設計中的應用

傳統軟件工程的主要環節有：人員和項目管理、可行性和需求分析、系統設計、程序設計、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的第二個階段。為了準確地定義系統的目標，以免對后期工作產生影響，可行性和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構化方法。

(二)系統設計

系統設計是軟件開發的第三個階段。系統設計就是對于軟件的結構設計。系統設計形成的軟件結構圖，即形成最終模塊結構。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結構，產生的模塊一般都有良好的獨立性，這樣就降低了系統的復雜性，從而也降低了出錯的可能性。

(三)程序設計

程序設計軟件開發的第四個階段。這個階段就是要確定每個模塊的執行過程。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，不會產生歧義。

(四)測試

測試是軟件開發的第五個階段，也是軟件開發的核心內容之一。黑盒測試與白盒測試是軟件測試的兩種主要方法，為保證軟件質量，這兩種測試方法同時使用并貫穿于整個開發過程中。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，既可以盡早發現設計中的錯誤，又可以把時間以及經濟損失降到最低。

三、面向對象方法在機械設計中的應用

從某種角度來看，面向對象方法在機械設計當中的應用似乎沒有什么參考意義，因為面向對象方法在分析設計一個系統時，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，面向對象方法是以開發軟件為目的的，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的隨意性，可以借鑒其中的合理的方法。面向對象方法的一個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。可重用性就是說在開發同類的項目時，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。由于面向對象方法的模塊獨立性極強，而且具有繼承性和多態性，故此即使是開發不同類項目的時候也可以采用以前的成果。重用性使工程開發工作量減小，既節省了資金與時間，又降低了出錯的可能。下面僅就Coad-Yourdon方法的應用做簡單探討。

Coad-Yourdon方法主體包括分析與設計兩部分，但與傳統軟件工程不同的是，Coad-Yourdon方法的分析與設計是緊密聯系的，沒有明確界線。從形式上來看，傳統軟件工程方法與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)出發的，然后應用“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。采用這種辦法可以形成良好的體系，減少主觀盲目所產生的混亂。

四、結語

通過對傳統軟件工程方法及面向對象方法的分析，可以看出軟件工程方法用于機械設計中是必然的，而且有很好的發展前景。因為機械設計有其特殊性，為優化機械設計的過程和結果，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的方法開發。機械設計既可以利用傳統軟件工程方法，也可利用面向對象方法，應視具體問題的復雜程度而定。

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