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談機電一體化系統中的軟件系統設計
摘要：提出目前機電一體化系統中軟件系統設計上存在的若干問題，結合機電一體化系統發展趨勢，借鑒軟件工程學的方法和理論，在理論上提出若干可行的解決方法，對機電一體化系統的軟件系統設計具有指導意義。并對未來機電一體化系統中的軟件系統設計方向展望。
關鍵詞：機電一體化 軟件工程
引言
隨著機電一體化的進程加快加深，機電一體化系統中對軟件系統的設計要求也越來越高。
但是，在很多機電一體化系統的設計中，設計者對軟件系統的設計過程中還是存在很多片面的理解，軟件設計中存在很多不規范的因素，甚至有些存在嚴重的不足。本文就機電一體化系統中軟件系統的開發進行了一些探討，并對軟件在機電一體化系統中的發展進行了一些展望。1 機電一體化系統中軟件系統的重要性20世紀70～80年代為機電一體化系統的蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了物質基礎。
在機電一體化系統發展中，智能化是一個很重要的發展方向。人工智能在機電一體化建設中的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”
是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
從機電一體化系統的發展過程中和未來的發展方向上看，計算機技術始終處于一個關鍵的位置，是一體化、自動化、智能化進程中的關鍵紐帶。然而，計算機只是一個軟件運行的平臺，它所提供的是高效率的數據處理，而真正在機電一體化系統中起作用并控制計算機做有效工作的則是凝結了人們智慧結晶的各類軟件。。一些大型的并且獨立的軟件（比如：pro／e、AuIoa氣D、ANSYS等）并不在這篇文章的討論之中。雖然它們在機電一體化系統中起著至關重要的作用，并且已經發展地相當成熟，但本文所討論的是針對那些具體的工程中，在機電一體化系統的設計中，為了滿足具體工程所提出的具體要求和細節而需要我們獨立開發和設計的軟件系統。
2 當前機電一體化系統中軟件系統存在的問題
隨著機電一體化系統的飛速發展，軟件系統的發展并沒有跟上其步伐。相比程序語言的發展和軟件在其他領域的應用中，則更顯落后。主要表現在：
2.1 編程語言不夠強大目前，在機電一體化系統的開發過程中，大量應用的還是匯編語言和C語言，C++語言應用也很廣泛，所用的開發平臺無外乎BC、TC、VC等。之所以說其不夠強大，并非指這些語言本身不能夠勝任目前的機電一體化系統的要求。相反，它們在機電一體化系統的開發中有不可比擬的優勢，這也是這些語言得以存在并還將繼續存在的原因。但是，我們也應看到編程語言的迅速發展狀況。例如JAvA和例等，各類功能更加強大的開發平臺如：
JBuilder、。N1玎的出現。雖然這些語言和平臺還不能很好的適用在機電一體化系統之中，但是它們的發展趨勢決定了它們將在越來越廣泛的領域中成為主流的開發工具，它們的優勢也越來越明顯的表現出來：如方便、快捷、高效、高安全性等。2.2編程風格差一般在機電一體化系統開發過程中，從事軟件系統開發的技術人員一般不是專門從事軟件開發的人員，他們盡管對機電系統中的軟件開發很熟悉，而且有過硬的技術和奇妙的思想，但是他們之中還是有部分人在軟件系統的開發過程中不能形成良好的編程風格，比如清晰的注釋、遵守一定意義的命名規則和勻稱合理的代碼布局。又由于所用的編程語言自身的一些問題，使得這些程序難以閱讀和維護，一旦出現錯誤，將浪費很多的時間去尋找和糾正。而且，也不利于其他技術人員進行二次開發和模塊的重復組裝利用，直接影響到開發的效率。
2.3軟件系統往往不能滿足用戶需求或不能按期完成軟件產生之初，便存在了問題，最主要的問題就是不能恰當地了解用戶的需求，不能提供給非專業用戶更多、更廣的選擇范圍，不能考慮到用戶未考慮到的其他應用中將會遇到的問題，從而造成開發出來的軟件無法滿足用戶需求的問題。因此，軟件系統發展過程中借鑒了工程的方法，形成了成熟的軟件工程理論，用工程學的方法知道軟件系統開發，從而提高了軟件開發的效率。但是在機電一體化系統的軟件系統設計過程中，技術人員可能更多地關注其他系統的開發，而沒有按工程的理念來開發其中的軟件系統，從而使得軟件系統沒有達到用戶的需求，甚至不能按期完成工程項目。
2.4軟件系統開發中重復勞動較多等問題機電一體化系統中的軟件系統還存在另一個問題，就是開發過程中，重復勞動較多。這是因為每個工程之間本身就存在很大差異，即便是實現相同功能的軟件系統，嵌入到不同的工程之中的時候，都會有所變化，甚至要進行較大的修改，這就導致了一個工程中開發的軟件系統無法為另一個工程所使用，技術人員要進行大量的重復勞動，即浪費時間，又沒有效率。造成了大量的人力物力資源的浪費。盡管現在有些封裝好的模塊，能適用于很多系統，但是這些解決的都是相對來說并不重要的問題，無法在一個工程項目中提高整個開發效率。
3解決機電一體化系統中軟件系統開發問題需要做的工作
要解決在機電一體化系統中，軟件系統開發過程中出現的一些問題，首先還是應該呼喚工程概念的回歸。即，重新在機電一體化系統中的軟件開發中建立工程的概念。嚴格按照工程學方法來指導軟件系統的開發，遵循合理的開發流程。從可行性分析、需求分析到具體的設計，再到最后的封裝測試，都按照嚴格的工程體系，建立清晰可靠的文檔，形成良好的工作流程。鑒于開發人員并不都是專門的軟件開發人員，可以對他們進行一些必要的培訓，包括編程風格的指導和軟件工程概念的灌輸，這樣可以大幅提升工程開發的效率。其次，需要有專門人員來研究機電一體化系統中，軟件模塊的開發和封裝。以組件的概念來開發軟件系統，研究如何劃分高內聚低耦合的模塊，如何提供模塊的接口，如何盡可能提高軟件模塊的可重復利用率。最后，要提高那些更高級的編程語言在機電系統中的應用率，這需要機電一體化領域和計算機領域更進一步的融合。
4展望
要提高機電一體化系統中軟件系統的開發效率，解決出現的～些問題，還需要進行更多的研究和兩個領域在更高層次上的融合。對于比C++更高層的面向對象的語言如J烈，A等，它們在網絡的領域可以說是如魚得水，但是，在機電一體化系統中，似乎還是無用武之地。然而隨著機電一體化的發展，網絡制造和網絡合作發展迅速。專業的劃分越來越細，人工智能飛速發展，自動化程度要求越來越高，現代控制理論越來越成熟，機電系統需要更高效、更智能化、能提供更高安全性的語言來進行其中的軟件系統開發。因此，一些經典的編程語言在將來肯定不能滿足機電一體化系統的要求，這就迫切需要機電一體化領域和計算機領域進一步的、高層次的融合，要出現更適合機電系統的編程語言，要對機電系統中的軟件系統提出更高的要求和規范。這一切，還都需要我們進行更多的研究和努力。
5結束語
本文分析了當前機電一體化系統中的軟件系統的開發過程中遇到的一些亟待解決的問題，并從理論上分析了問題產生的原因和解決的方法。并對機電系統中的軟件系統開發進行了一些展望。相信能提供給在目前工程應用中進行軟件開發的技術人員一些參考。
參考文獻
【1】王慶育。軟件工程【M】。北京：清華大學出版社，2004.7
【2】方建軍。光機電一體化系統的軟件技術【M】。北京：化學工業出版社，2005.5
【3】（日）高森年編著；趙文珍譯。機電一體化【M】。北京：科學出版社，2001.1
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