CADCAM应用软件的开发方法

1、一、 小论文一：“CAD/CAM应用软件的开发方法”内容提要：介绍了cad/cam应用软件产品的开发方法。包括软件工程，软件的分析及其方法，软件的设计及其方法，及用软件工程进行CAD/CAM应用软件开发的成功实例。关键字：CAD/CAM应用软件的开发方法、软件工程、模型、数据流图、结构化软件分析方法（SA- Structured Analysis）、结构化软件设计方法（SD- Structured Design）。引言：随着经济的发展，新技术的革新，企业对缩短生产周期、降低成本、提高产品设计制造水平的要求也进一步提升，具体商品化的CAD/CAM支撑软件系统已不能满足应用效率的要求。如何实现设计

2、时所需查找的资料、数据、图形库、方法库和知识库通过计算机进行有效的组织和信息共享是对研究CAD/CAM应用系统开发的的基本性问题。正文：1. CAD/CAM应用软件开发CAD/CAM应用软件开发是一项高智力、高难度的工程项目，为了保证所开发软件的质量，应采用科学有效的软件工程方法进行开发，一般是在高级程序设计语言、数据库管理系统和CAD/CAM支撑系统的基础上进行二次开发，建立满足具体产品设计制造要求的CAD/CAM系统。因此，如何有组织、有计划地进行适应生产实际、实用性强的CAD/CAM应用软件开发就成为深入发展和应用CAD/CAM技术的关键之一。1.1 CAD/CAM应用软件开发原则高素质

3、的软件开发人才，既掌握计算机应用技术，又懂得产品设计，熟悉了解用户的具体需求；所开发的软件应方便用户使用，无需对用户做过多的培训；应尽量使用户少记各种操作规则、专门术语和符号；采用灵活的信息提示；可以容忍的响应时间；良好的出错处理。应按照软件工程方法组织CAD/CAM应用软件的开发。1.2 CAD/CAM应用软件开发要求明确对硬件性能指标要求，包括主机速度、存储容量、输入/输出设备等；明确所需的系统软件和软件工具,包括操作系统、编程语言、图形标准等；严格按软件工程的规范执行；制定软件质量保证计划，以确保所开发软件可靠、正确和实用；软件文档的编制应符合文档资料的完整、正确、规范的要求，并力求通俗

4、易懂，避免含糊混淆术语的使用。1.3 CAD/CAM应用软件开发步骤（1）可行性研究:拟定可行性论证报告、初步项目开发计划、合同书和软件质量保证计划等。（2）需求分析:拟定软件需求说明书、数据要求说明书、修改后项目开发计划、测试计划、初步用户手册和软件配置管理计划等。（3）总体设计:拟定总体设计说明书和数据库/数据结构设计说明书等。（4）详细设计:拟定详细设计说明书和模块开发卷宗等。（5）软件编制: 拟定模块开发卷宗和初步操作手册等。（6）软件测试:制定可运行系统源程序清单、测试分析报告、用户手册和操作手册和项目开发总结报告等。（7）运行和维护:通过运行日志制定软件问题报告和软件修改报告等。2

5、.软件工程2.1背景和定义是为解决20世纪60年代所出现的软件开发过程不容易控制、开发工作量估算困难、软件质量低、项目失败率高等“软件危机”问题而提出的一种在软件工程中引进机械工程、建筑工程中的一些技术来指导软件的研制开发的软件产品开发的工程方法。是指开发、运行、维护和修改软件的系统方法，即制定和采用合理的工程概念、原理、技术和方法，以最低的成本、最短的时间和最好的质量开发出满足用户需求的软件。类似于机械产品的研制，要经过分析、设计、编程、调试和运行五个阶段，每个阶段都有明确的任务，并产生一定的文字资料送交下一阶段。 2.2软件开发过程模型（1） 瀑布模型（全生命周期法）遵循软件生命期的划分，

6、明确规定各阶段的任务。开发方法的阶段划分和开发如图6-1所示。按下落流线，各项软件工程活动如同瀑布流水，逐级下落，自上而下、相互衔接的固定了次序。为确保质量对每个步骤进行复查，若出现问题则返回上一级修改，即构成向上流线。 图6-1软件开发过程的瀑布模型 瀑布型开发方法适合于在软件需求比较明确、开发技术比较成熟、工程管理比较严格的场合下使用。各种应用软件的开发均可使用此法。（2） 渐增模型（快速原型法） 渐增型开发方法允许从部分需求定义出发，先建立一个不完全的系统，通过测试运行整个系统取得经验和反馈，加深对软件需求的理解，进一步使系统扩充和完善。如此反复进行，直至软件人员和用户对所设计完成的软件

7、系统满意为止，如图6-2所示。 图6-2软件开发过程的渐增模型 渐增型开发方法适合于那些用户需求不太明确，而是要在开发过程中不断认识、不断获取新的知识去丰富和完善的系统。对于研究性质的实验软件，一般采用此法。（3） 螺旋模型 是瀑布模型与原型模型的有机结合，其开发过程经一次次迭代完成，每迭代一次，软件开发前进一个层次，直到得到用户满意。3.结构化软件分析方法（SA- Structured Analysis）3.1背景和定义结构化分析方法（SA）是强调开发方法的结构合理性以及所开发软件的结构合理性的软件开发方法。结构是指系统内各个组成要素之间的相互联系、相互作用的框架。结构化开发方法提出了一组提

8、高软件结构合理性的准则。从20世纪六七十年代的结构化系统分析与设计方法，到80年代初期的快速原型方法，以及90年代兴起的面向对象的软件工程技术,结构化的系统分析于设计方法是软件工程领域的经典方法，为软件工程的产生与兴起发挥了重要作用，是目前最成熟，也是应用最多最广的方法。（1）研究方法：结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。（2） 结构化分析的步骤：分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD；推导出等价的逻辑模型的DFD；设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述；建立人机

9、接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD；确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析；选择一种方案；建立完整的需求规约。3.2数据流图（1）含义：数据流图是SA方法中用于表示逻辑系统模型的一种工具，它从数据传递和加工的角度，以图形的方式来刻画数据流从输入到输出的变换过程。（2）元素数据流图有四种基本符号如图6-3所示。:数据流。是由一组固定成分的数据组成，箭头的方向表示数据的流向，箭头的始点和终点分别代表数据流的源和目标。除了流向数据存储或从数据存储流出的数据不必命名外，每个数据流必须要有合适的名字，以反映数据流的含义。：外部实体。代表系统之外的实体，可以是人、物或其它系统软件，

10、他指出数据所需要的发源地或系统所产生的数据归属地。：对数据进行加工处理。加工是对数据进行处理的单元，它接受一定的数据输入，对其进行处理，并产生输出。=：数据存储。表示信息的静态存储，可以代表文件、文件的一部分、数据库的元素等。 图6-3数据流图的四种基本符号（3）分层数据流图对于一个大型系统，如果在一张数据图上画出所有的数据和加工，则会使得数据流图复杂而难以理解，为了控制复杂性，结构化分析法采用数据流图分层技术。一套分层的数据流图由顶层、底层和中间层组成。（4）保持数据守恒（5）加工细节隐蔽3.3数据字典数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素定义的集合如图6-4所示。

11、数据字典是结构方法的核心。数据字典有以下几个条目：数据项条目、数据流条目、文件条目和加工条目。 图6-4数据流图中所有数据元素的明确定义（1）结构化语言采用一种介于自然语言和形式化语言之间的结构化语言来描述加工逻辑，既可以像自然语言那样最方便，也可以像形式化语言一样能够精确描述事物，且被计算机易于处理。 （2）E-R图 E-R图包含实体、关系和属性等3种成分。这三个成分来理解现实问题，接近人们的思维方式。（3)建立步骤首先画系统的输入输出，先画顶层数据流程图。顶层数据流程图只包含一个加工，用以表示被开发的系统，然后考虑该系统有哪些输入、输出数据流。画系统内部，即画下层数据流层图。 4.软件的设

12、计及其方法软件设计是把软件需求（定义阶段）转换为软件的具体设计方案，即划分模块结构的过程，是软件开发阶段最重要的步骤。4.1软件设计划分划分名称按工程管理角度概要设计详细设计按技术观点划分结构设计数据设计接口设计过程设计一般过程：是一个迭代过程，先进行高层次结构设计；再进行低层次过程设计；穿插数据设计和接口设计。4.2 软件设计原则为了开发出高质量低成本的软件，在软件开发过程中必须遵循下列软件工程原则：（1）抽象（abstraction）抽取事物最基本的特性和行为，忽略非基本的细节。采用分层次抽象的办法可以控制软件开发过程的复杂性，有利于软件的可理解性和开发过程的管理。（2）信息隐藏（info

13、rmationhiding）信息隐蔽：采用封装技术，将程序模块的实现细节（过程或数据）隐藏起来，对于不需要这些信息的其它模块来说是不能访问的，使模块接口尽量简单。按照信息隐藏的原则，系统中的模块应设计成“黑箱”，模块外部只能使用模块接口说明中给出的信息，如操作、数据类型等等。（3）模块化（modularity）使程序有许多个逻辑上相对独立的模块组成。模块（module）是程序中逻辑上相对独立的单元；模块的大小要适中；高内聚、低耦合。（4）一致性（consistency）整个软件系统（包括文档和程序）的各个模块均应使用一致的概念、符号和术语；程序内部接口应保持一致；软件与硬件接口应保持一致；系统

14、规格说明与系统行为应保持一致；实现一致性需要良好的软件设计工具（如数据字典、数据库、文档自动生成与一致性检查工具等等）、设计方法和编码风格的支持。4.3结构化软件设计方法（SD- Structured Design） 结构化软件设计方法（SD）是软件设计中有代表性的设计方法之一，也是使用最广的方法之一。结构化设计方法是基于模块化、自顶向下细化、结构化程序设计等程序设计技术基础发展起来的。基本思想是将软件设计成由相对独立且具有单一功能的模块组成的结构，分为概要设计和详细设计两个阶段。用SD方法设计的软件系统，每个模块均可独立地被理解、编写、测试、排错和修改，从而不仅使复杂的软件设计工作得以简化，

15、减少了开发费用，而且还有效地防止了错误在各模块间的扩散，提高了系统的质量。4.3.1 SD方法划分模块的原则按结构化设计方法划分模块时，应体现以下两个原则：(1)各个模块功能单一，相对独立。(2)模块间联系小，模块内联系大。4.3.2概要设计工具结构图（SC: Structure Chart ）（1）作用软件结构概要设计阶段的工具。反映系统的功能实现以及模块与模块之间的联系与通信，即反映了系统的总体结构。 注意：数据流DFD是软件生命周期的定义阶段中的需求分析方法中结构化分析方法的一种，此外还有数据字典（DD）、判定树和判定表，而SC是开发阶段中概要设计使用的方法。（2）结构图基本组成成分：模

16、块、数据和调用（3）结构图基本图符（4）结构图的基本术语深度：模块结构的层次数（控制的层数）。宽度：同一层模块的最大模块数。扇出：一个模块直接调用的其他模块数目。扇入：调用一个给定模块的模块个数。（被调用的次数）好的软件结构应该是顶层扇出比较多，中层扇出较少，底层扇入多。4.3.3概要设计任务的实现-数据流图到结构图的变换在软件工程的需求分析阶段，信息流是一个关键考虑，通常用数据流图描绘信息在系统中加工和流动的情况，面向数据流的设计方法把信息流映射成软件结构，信息流的类型决定了映射的方法。典型的信息流类型有变换型和事务型。 变换型信息沿输入通路进入系统，同时由外部形式变换成内部形式，进入系统的

17、信息通过变换中心，经加工处理以后再沿输出通路变换成外部形式离开软件系统，当数据流具有这些特征时，这种信息流就叫变换流。 事务型数据沿输入通路到达一个处理T，这个处理根据输入数据的类型在若干个动作序列中选出一个来执行，当数据流图具有这些特征时，这种信息流称为事务流。它被用于识别一个系统的事务类型并把这些事务类型用作为设计的组成部分。分析事务流是设计事务处理程序的一种策略,采用这种策略通常有一个在上层事务中心,其下将有多个事务模块,每个模块只负责一个事务类型,转换分析将会分别设计每个事务。5.用软件工程进行CAD/CAM应用软件开发的成功实例。5.1 CAD应用软件二次开发环境与工具利用计算机高级语言开发，如VC、VB等；以商用CAD/CAM系统作为基础平台，利用其开发工具进行CAD应用软件的二次开发。构造面向CAD开发的CASE（Computer Aided Software Engineering,计算机辅助软件工程）环境。5.2 V型带传动设计系统（1） 项目说明 V型带传动设计系统旨在用计算机根据输入的带传动功率、小带轮转速、传动比、电机型号、每天工作时间、中心距的范