CADCAM應(yīng)用軟件的開發(fā)方法

1、一、 小論文一：“CAD/CAM應(yīng)用軟件的開發(fā)方法”內(nèi)容提要：介紹了cad/cam應(yīng)用軟件產(chǎn)品的開發(fā)方法。包括軟件工程，軟件的分析及其方法，軟件的設(shè)計及其方法，及用軟件工程進(jìn)行CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)的成功實例。關(guān)鍵字：CAD/CAM應(yīng)用軟件的開發(fā)方法、軟件工程、模型、數(shù)據(jù)流圖、結(jié)構(gòu)化軟件分析方法（SA- Structured Analysis）、結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計方法（SD- Structured Design）。引言：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新技術(shù)的革新，企業(yè)對縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高產(chǎn)品設(shè)計制造水平的要求也進(jìn)一步提升，具體商品化的CAD/CAM支撐軟件系統(tǒng)已不能滿足應(yīng)用效率的要求。如何實現(xiàn)設(shè)計

2、時所需查找的資料、數(shù)據(jù)、圖形庫、方法庫和知識庫通過計算機(jī)進(jìn)行有效的組織和信息共享是對研究CAD/CAM應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的的基本性問題。正文：1. CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)是一項高智力、高難度的工程項目，為了保證所開發(fā)軟件的質(zhì)量，應(yīng)采用科學(xué)有效的軟件工程方法進(jìn)行開發(fā)，一般是在高級程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和CAD/CAM支撐系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，建立滿足具體產(chǎn)品設(shè)計制造要求的CAD/CAM系統(tǒng)。因此，如何有組織、有計劃地進(jìn)行適應(yīng)生產(chǎn)實際、實用性強(qiáng)的CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)就成為深入發(fā)展和應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的關(guān)鍵之一。1.1 CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)原則高素質(zhì)

3、的軟件開發(fā)人才，既掌握計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，又懂得產(chǎn)品設(shè)計，熟悉了解用戶的具體需求；所開發(fā)的軟件應(yīng)方便用戶使用，無需對用戶做過多的培訓(xùn)；應(yīng)盡量使用戶少記各種操作規(guī)則、專門術(shù)語和符號；采用靈活的信息提示；可以容忍的響應(yīng)時間；良好的出錯處理。應(yīng)按照軟件工程方法組織CAD/CAM應(yīng)用軟件的開發(fā)。1.2 CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)要求明確對硬件性能指標(biāo)要求，包括主機(jī)速度、存儲容量、輸入/輸出設(shè)備等；明確所需的系統(tǒng)軟件和軟件工具,包括操作系統(tǒng)、編程語言、圖形標(biāo)準(zhǔn)等；嚴(yán)格按軟件工程的規(guī)范執(zhí)行；制定軟件質(zhì)量保證計劃，以確保所開發(fā)軟件可靠、正確和實用；軟件文檔的編制應(yīng)符合文檔資料的完整、正確、規(guī)范的要求，并力求通俗

4、易懂，避免含糊混淆術(shù)語的使用。1.3 CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)步驟（1）可行性研究:擬定可行性論證報告、初步項目開發(fā)計劃、合同書和軟件質(zhì)量保證計劃等。（2）需求分析:擬定軟件需求說明書、數(shù)據(jù)要求說明書、修改后項目開發(fā)計劃、測試計劃、初步用戶手冊和軟件配置管理計劃等。（3）總體設(shè)計:擬定總體設(shè)計說明書和數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書等。（4）詳細(xì)設(shè)計:擬定詳細(xì)設(shè)計說明書和模塊開發(fā)卷宗等。（5）軟件編制: 擬定模塊開發(fā)卷宗和初步操作手冊等。（6）軟件測試:制定可運(yùn)行系統(tǒng)源程序清單、測試分析報告、用戶手冊和操作手冊和項目開發(fā)總結(jié)報告等。（7）運(yùn)行和維護(hù):通過運(yùn)行日志制定軟件問題報告和軟件修改報告等。2

5、.軟件工程2.1背景和定義是為解決20世紀(jì)60年代所出現(xiàn)的軟件開發(fā)過程不容易控制、開發(fā)工作量估算困難、軟件質(zhì)量低、項目失敗率高等“軟件危機(jī)”問題而提出的一種在軟件工程中引進(jìn)機(jī)械工程、建筑工程中的一些技術(shù)來指導(dǎo)軟件的研制開發(fā)的軟件產(chǎn)品開發(fā)的工程方法。是指開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)和修改軟件的系統(tǒng)方法，即制定和采用合理的工程概念、原理、技術(shù)和方法，以最低的成本、最短的時間和最好的質(zhì)量開發(fā)出滿足用戶需求的軟件。類似于機(jī)械產(chǎn)品的研制，要經(jīng)過分析、設(shè)計、編程、調(diào)試和運(yùn)行五個階段，每個階段都有明確的任務(wù)，并產(chǎn)生一定的文字資料送交下一階段。 2.2軟件開發(fā)過程模型（1） 瀑布模型（全生命周期法）遵循軟件生命期的劃分，

6、明確規(guī)定各階段的任務(wù)。開發(fā)方法的階段劃分和開發(fā)如圖6-1所示。按下落流線，各項軟件工程活動如同瀑布流水，逐級下落，自上而下、相互銜接的固定了次序。為確保質(zhì)量對每個步驟進(jìn)行復(fù)查，若出現(xiàn)問題則返回上一級修改，即構(gòu)成向上流線。 圖6-1軟件開發(fā)過程的瀑布模型 瀑布型開發(fā)方法適合于在軟件需求比較明確、開發(fā)技術(shù)比較成熟、工程管理比較嚴(yán)格的場合下使用。各種應(yīng)用軟件的開發(fā)均可使用此法。（2） 漸增模型（快速原型法） 漸增型開發(fā)方法允許從部分需求定義出發(fā)，先建立一個不完全的系統(tǒng)，通過測試運(yùn)行整個系統(tǒng)取得經(jīng)驗和反饋，加深對軟件需求的理解，進(jìn)一步使系統(tǒng)擴(kuò)充和完善。如此反復(fù)進(jìn)行，直至軟件人員和用戶對所設(shè)計完成的軟件

7、系統(tǒng)滿意為止，如圖6-2所示。 圖6-2軟件開發(fā)過程的漸增模型 漸增型開發(fā)方法適合于那些用戶需求不太明確，而是要在開發(fā)過程中不斷認(rèn)識、不斷獲取新的知識去豐富和完善的系統(tǒng)。對于研究性質(zhì)的實驗軟件，一般采用此法。（3） 螺旋模型 是瀑布模型與原型模型的有機(jī)結(jié)合，其開發(fā)過程經(jīng)一次次迭代完成，每迭代一次，軟件開發(fā)前進(jìn)一個層次，直到得到用戶滿意。3.結(jié)構(gòu)化軟件分析方法（SA- Structured Analysis）3.1背景和定義結(jié)構(gòu)化分析方法（SA）是強(qiáng)調(diào)開發(fā)方法的結(jié)構(gòu)合理性以及所開發(fā)軟件的結(jié)構(gòu)合理性的軟件開發(fā)方法。結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)各個組成要素之間的相互聯(lián)系、相互作用的框架。結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法提出了一組提

8、高軟件結(jié)構(gòu)合理性的準(zhǔn)則。從20世紀(jì)六七十年代的結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計方法，到80年代初期的快速原型方法，以及90年代興起的面向?qū)ο蟮能浖こ碳夹g(shù),結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)分析于設(shè)計方法是軟件工程領(lǐng)域的經(jīng)典方法，為軟件工程的產(chǎn)生與興起發(fā)揮了重要作用，是目前最成熟，也是應(yīng)用最多最廣的方法。（1）研究方法：結(jié)構(gòu)化分析方法給出一組幫助系統(tǒng)分析人員產(chǎn)生功能規(guī)約的原理與技術(shù)。它一般利用圖形表達(dá)用戶需求，使用的手段主要有數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、結(jié)構(gòu)化語言、判定表以及判定樹等。（2） 結(jié)構(gòu)化分析的步驟：分析當(dāng)前的情況，做出反映當(dāng)前物理模型的DFD；推導(dǎo)出等價的邏輯模型的DFD；設(shè)計新的邏輯系統(tǒng)，生成數(shù)據(jù)字典和基元描述；建立人機(jī)

9、接口，提出可供選擇的目標(biāo)系統(tǒng)物理模型的DFD；確定各種方案的成本和風(fēng)險等級，據(jù)此對各種方案進(jìn)行分析；選擇一種方案；建立完整的需求規(guī)約。3.2數(shù)據(jù)流圖（1）含義：數(shù)據(jù)流圖是SA方法中用于表示邏輯系統(tǒng)模型的一種工具，它從數(shù)據(jù)傳遞和加工的角度，以圖形的方式來刻畫數(shù)據(jù)流從輸入到輸出的變換過程。（2）元素數(shù)據(jù)流圖有四種基本符號如圖6-3所示。:數(shù)據(jù)流。是由一組固定成分的數(shù)據(jù)組成，箭頭的方向表示數(shù)據(jù)的流向，箭頭的始點和終點分別代表數(shù)據(jù)流的源和目標(biāo)。除了流向數(shù)據(jù)存儲或從數(shù)據(jù)存儲流出的數(shù)據(jù)不必命名外，每個數(shù)據(jù)流必須要有合適的名字，以反映數(shù)據(jù)流的含義。：外部實體。代表系統(tǒng)之外的實體，可以是人、物或其它系統(tǒng)軟件，

10、他指出數(shù)據(jù)所需要的發(fā)源地或系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)歸屬地。：對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。加工是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的單元，它接受一定的數(shù)據(jù)輸入，對其進(jìn)行處理，并產(chǎn)生輸出。=：數(shù)據(jù)存儲。表示信息的靜態(tài)存儲，可以代表文件、文件的一部分、數(shù)據(jù)庫的元素等。 圖6-3數(shù)據(jù)流圖的四種基本符號（3）分層數(shù)據(jù)流圖對于一個大型系統(tǒng)，如果在一張數(shù)據(jù)圖上畫出所有的數(shù)據(jù)和加工，則會使得數(shù)據(jù)流圖復(fù)雜而難以理解，為了控制復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)化分析法采用數(shù)據(jù)流圖分層技術(shù)。一套分層的數(shù)據(jù)流圖由頂層、底層和中間層組成。（4）保持?jǐn)?shù)據(jù)守恒（5）加工細(xì)節(jié)隱蔽3.3數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)的信息的集合，也就是對數(shù)據(jù)流圖中包含的所有元素定義的集合如圖6-4所示。

11、數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)方法的核心。數(shù)據(jù)字典有以下幾個條目：數(shù)據(jù)項條目、數(shù)據(jù)流條目、文件條目和加工條目。 圖6-4數(shù)據(jù)流圖中所有數(shù)據(jù)元素的明確定義（1）結(jié)構(gòu)化語言采用一種介于自然語言和形式化語言之間的結(jié)構(gòu)化語言來描述加工邏輯，既可以像自然語言那樣最方便，也可以像形式化語言一樣能夠精確描述事物，且被計算機(jī)易于處理。 （2）E-R圖 E-R圖包含實體、關(guān)系和屬性等3種成分。這三個成分來理解現(xiàn)實問題，接近人們的思維方式。（3)建立步驟首先畫系統(tǒng)的輸入輸出，先畫頂層數(shù)據(jù)流程圖。頂層數(shù)據(jù)流程圖只包含一個加工，用以表示被開發(fā)的系統(tǒng)，然后考慮該系統(tǒng)有哪些輸入、輸出數(shù)據(jù)流。畫系統(tǒng)內(nèi)部，即畫下層數(shù)據(jù)流層圖。 4.軟件的設(shè)

12、計及其方法軟件設(shè)計是把軟件需求（定義階段）轉(zhuǎn)換為軟件的具體設(shè)計方案，即劃分模塊結(jié)構(gòu)的過程，是軟件開發(fā)階段最重要的步驟。4.1軟件設(shè)計劃分劃分名稱按工程管理角度概要設(shè)計詳細(xì)設(shè)計按技術(shù)觀點劃分結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計接口設(shè)計過程設(shè)計一般過程：是一個迭代過程，先進(jìn)行高層次結(jié)構(gòu)設(shè)計；再進(jìn)行低層次過程設(shè)計；穿插數(shù)據(jù)設(shè)計和接口設(shè)計。4.2 軟件設(shè)計原則為了開發(fā)出高質(zhì)量低成本的軟件，在軟件開發(fā)過程中必須遵循下列軟件工程原則：（1）抽象（abstraction）抽取事物最基本的特性和行為，忽略非基本的細(xì)節(jié)。采用分層次抽象的辦法可以控制軟件開發(fā)過程的復(fù)雜性，有利于軟件的可理解性和開發(fā)過程的管理。（2）信息隱藏（info

13、rmationhiding）信息隱蔽：采用封裝技術(shù)，將程序模塊的實現(xiàn)細(xì)節(jié)（過程或數(shù)據(jù)）隱藏起來，對于不需要這些信息的其它模塊來說是不能訪問的，使模塊接口盡量簡單。按照信息隱藏的原則，系統(tǒng)中的模塊應(yīng)設(shè)計成“黑箱”，模塊外部只能使用模塊接口說明中給出的信息，如操作、數(shù)據(jù)類型等等。（3）模塊化（modularity）使程序有許多個邏輯上相對獨(dú)立的模塊組成。模塊（module）是程序中邏輯上相對獨(dú)立的單元；模塊的大小要適中；高內(nèi)聚、低耦合。（4）一致性（consistency）整個軟件系統(tǒng)（包括文檔和程序）的各個模塊均應(yīng)使用一致的概念、符號和術(shù)語；程序內(nèi)部接口應(yīng)保持一致；軟件與硬件接口應(yīng)保持一致；系統(tǒng)

14、規(guī)格說明與系統(tǒng)行為應(yīng)保持一致；實現(xiàn)一致性需要良好的軟件設(shè)計工具（如數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)庫、文檔自動生成與一致性檢查工具等等）、設(shè)計方法和編碼風(fēng)格的支持。4.3結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計方法（SD- Structured Design） 結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計方法（SD）是軟件設(shè)計中有代表性的設(shè)計方法之一，也是使用最廣的方法之一。結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法是基于模塊化、自頂向下細(xì)化、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計等程序設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展起來的。基本思想是將軟件設(shè)計成由相對獨(dú)立且具有單一功能的模塊組成的結(jié)構(gòu)，分為概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計兩個階段。用SD方法設(shè)計的軟件系統(tǒng)，每個模塊均可獨(dú)立地被理解、編寫、測試、排錯和修改，從而不僅使復(fù)雜的軟件設(shè)計工作得以簡化，

15、減少了開發(fā)費(fèi)用，而且還有效地防止了錯誤在各模塊間的擴(kuò)散，提高了系統(tǒng)的質(zhì)量。4.3.1 SD方法劃分模塊的原則按結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法劃分模塊時，應(yīng)體現(xiàn)以下兩個原則：(1)各個模塊功能單一，相對獨(dú)立。(2)模塊間聯(lián)系小，模塊內(nèi)聯(lián)系大。4.3.2概要設(shè)計工具結(jié)構(gòu)圖（SC: Structure Chart ）（1）作用軟件結(jié)構(gòu)概要設(shè)計階段的工具。反映系統(tǒng)的功能實現(xiàn)以及模塊與模塊之間的聯(lián)系與通信，即反映了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。 注意：數(shù)據(jù)流DFD是軟件生命周期的定義階段中的需求分析方法中結(jié)構(gòu)化分析方法的一種，此外還有數(shù)據(jù)字典（DD）、判定樹和判定表，而SC是開發(fā)階段中概要設(shè)計使用的方法。（2）結(jié)構(gòu)圖基本組成成分：模

16、塊、數(shù)據(jù)和調(diào)用（3）結(jié)構(gòu)圖基本圖符（4）結(jié)構(gòu)圖的基本術(shù)語深度：模塊結(jié)構(gòu)的層次數(shù)（控制的層數(shù)）。寬度：同一層模塊的最大模塊數(shù)。扇出：一個模塊直接調(diào)用的其他模塊數(shù)目。扇入：調(diào)用一個給定模塊的模塊個數(shù)。（被調(diào)用的次數(shù)）好的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)該是頂層扇出比較多，中層扇出較少，底層扇入多。4.3.3概要設(shè)計任務(wù)的實現(xiàn)-數(shù)據(jù)流圖到結(jié)構(gòu)圖的變換在軟件工程的需求分析階段，信息流是一個關(guān)鍵考慮，通常用數(shù)據(jù)流圖描繪信息在系統(tǒng)中加工和流動的情況，面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法把信息流映射成軟件結(jié)構(gòu)，信息流的類型決定了映射的方法。典型的信息流類型有變換型和事務(wù)型。 變換型信息沿輸入通路進(jìn)入系統(tǒng)，同時由外部形式變換成內(nèi)部形式，進(jìn)入系統(tǒng)的

17、信息通過變換中心，經(jīng)加工處理以后再沿輸出通路變換成外部形式離開軟件系統(tǒng)，當(dāng)數(shù)據(jù)流具有這些特征時，這種信息流就叫變換流。 事務(wù)型數(shù)據(jù)沿輸入通路到達(dá)一個處理T，這個處理根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的類型在若干個動作序列中選出一個來執(zhí)行，當(dāng)數(shù)據(jù)流圖具有這些特征時，這種信息流稱為事務(wù)流。它被用于識別一個系統(tǒng)的事務(wù)類型并把這些事務(wù)類型用作為設(shè)計的組成部分。分析事務(wù)流是設(shè)計事務(wù)處理程序的一種策略,采用這種策略通常有一個在上層事務(wù)中心,其下將有多個事務(wù)模塊,每個模塊只負(fù)責(zé)一個事務(wù)類型,轉(zhuǎn)換分析將會分別設(shè)計每個事務(wù)。5.用軟件工程進(jìn)行CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)的成功實例。5.1 CAD應(yīng)用軟件二次開發(fā)環(huán)境與工具利用計算機(jī)高級語言開發(fā)，如VC、VB等；以商用CAD/CAM系統(tǒng)作為基礎(chǔ)平臺，利用其開發(fā)工具進(jìn)行CAD應(yīng)用軟件的二次開發(fā)。構(gòu)造面向CAD開發(fā)的CASE（Computer Aided Software Engineering,計算機(jī)輔助軟件工程）環(huán)境。5.2 V型帶傳動設(shè)計系統(tǒng)（1） 項目說明 V型帶傳動設(shè)計系統(tǒng)旨在用計算機(jī)根據(jù)輸入的帶傳動功率、小帶輪轉(zhuǎn)速、傳動比、電機(jī)型號、每天工作時間、中心距的范