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谈机电一体化系统中的软件系统设计
摘要：提出目前机电一体化系统中软件系统设计上存在的若干问题，结合机电一体化系统发展趋势，借鉴软件工程学的方法和理论，在理论上提出若干可行的解决方法，对机电一体化系统的软件系统设计具有指导意义。并对未来机电一体化系统中的软件系统设计方向展望。
关键词：机电一体化 软件工程
引言
随着机电一体化的进程加快加深，机电一体化系统中对软件系统的设计要求也越来越高。
但是，在很多机电一体化系统的设计中，设计者对软件系统的设计过程中还是存在很多片面的理解，软件设计中存在很多不规范的因素，甚至有些存在严重的不足。本文就机电一体化系统中软件系统的开发进行了一些探讨，并对软件在机电一体化系统中的发展进行了一些展望。1 机电一体化系统中软件系统的重要性20世纪70～80年代为机电一体化系统的蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了物质基础。
在机电一体化系统发展中，智能化是一个很重要的发展方向。人工智能在机电一体化建设中的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”
是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
从机电一体化系统的发展过程中和未来的发展方向上看，计算机技术始终处于一个关键的位置，是一体化、自动化、智能化进程中的关键纽带。然而，计算机只是一个软件运行的平台，它所提供的是高效率的数据处理，而真正在机电一体化系统中起作用并控制计算机做有效工作的则是凝结了人们智慧结晶的各类软件。。一些大型的并且独立的软件（比如：pro／e、AuIoa气D、ANSYS等）并不在这篇文章的讨论之中。虽然它们在机电一体化系统中起着至关重要的作用，并且已经发展地相当成熟，但本文所讨论的是针对那些具体的工程中，在机电一体化系统的设计中，为了满足具体工程所提出的具体要求和细节而需要我们独立开发和设计的软件系统。
2 当前机电一体化系统中软件系统存在的问题
随着机电一体化系统的飞速发展，软件系统的发展并没有跟上其步伐。相比程序语言的发展和软件在其他领域的应用中，则更显落后。主要表现在：
2.1 编程语言不够强大目前，在机电一体化系统的开发过程中，大量应用的还是汇编语言和C语言，C++语言应用也很广泛，所用的开发平台无外乎BC、TC、VC等。之所以说其不够强大，并非指这些语言本身不能够胜任目前的机电一体化系统的要求。相反，它们在机电一体化系统的开发中有不可比拟的优势，这也是这些语言得以存在并还将继续存在的原因。但是，我们也应看到编程语言的迅速发展状况。例如JAvA和例等，各类功能更加强大的开发平台如：
JBuilder、。N1玎的出现。虽然这些语言和平台还不能很好的适用在机电一体化系统之中，但是它们的发展趋势决定了它们将在越来越广泛的领域中成为主流的开发工具，它们的优势也越来越明显的表现出来：如方便、快捷、高效、高安全性等。2.2编程风格差一般在机电一体化系统开发过程中，从事软件系统开发的技术人员一般不是专门从事软件开发的人员，他们尽管对机电系统中的软件开发很熟悉，而且有过硬的技术和奇妙的思想，但是他们之中还是有部分人在软件系统的开发过程中不能形成良好的编程风格，比如清晰的注释、遵守一定意义的命名规则和匀称合理的代码布局。又由于所用的编程语言自身的一些问题，使得这些程序难以阅读和维护，一旦出现错误，将浪费很多的时间去寻找和纠正。而且，也不利于其他技术人员进行二次开发和模块的重复组装利用，直接影响到开发的效率。
2.3软件系统往往不能满足用户需求或不能按期完成软件产生之初，便存在了问题，最主要的问题就是不能恰当地了解用户的需求，不能提供给非专业用户更多、更广的选择范围，不能考虑到用户未考虑到的其他应用中将会遇到的问题，从而造成开发出来的软件无法满足用户需求的问题。因此，软件系统发展过程中借鉴了工程的方法，形成了成熟的软件工程理论，用工程学的方法知道软件系统开发，从而提高了软件开发的效率。但是在机电一体化系统的软件系统设计过程中，技术人员可能更多地关注其他系统的开发，而没有按工程的理念来开发其中的软件系统，从而使得软件系统没有达到用户的需求，甚至不能按期完成工程项目。
2.4软件系统开发中重复劳动较多等问题机电一体化系统中的软件系统还存在另一个问题，就是开发过程中，重复劳动较多。这是因为每个工程之间本身就存在很大差异，即便是实现相同功能的软件系统，嵌入到不同的工程之中的时候，都会有所变化，甚至要进行较大的修改，这就导致了一个工程中开发的软件系统无法为另一个工程所使用，技术人员要进行大量的重复劳动，即浪费时间，又没有效率。造成了大量的人力物力资源的浪费。尽管现在有些封装好的模块，能适用于很多系统，但是这些解决的都是相对来说并不重要的问题，无法在一个工程项目中提高整个开发效率。
3解决机电一体化系统中软件系统开发问题需要做的工作
要解决在机电一体化系统中，软件系统开发过程中出现的一些问题，首先还是应该呼唤工程概念的回归。即，重新在机电一体化系统中的软件开发中建立工程的概念。严格按照工程学方法来指导软件系统的开发，遵循合理的开发流程。从可行性分析、需求分析到具体的设计，再到最后的封装测试，都按照严格的工程体系，建立清晰可靠的文档，形成良好的工作流程。鉴于开发人员并不都是专门的软件开发人员，可以对他们进行一些必要的培训，包括编程风格的指导和软件工程概念的灌输，这样可以大幅提升工程开发的效率。其次，需要有专门人员来研究机电一体化系统中，软件模块的开发和封装。以组件的概念来开发软件系统，研究如何划分高内聚低耦合的模块，如何提供模块的接口，如何尽可能提高软件模块的可重复利用率。最后，要提高那些更高级的编程语言在机电系统中的应用率，这需要机电一体化领域和计算机领域更进一步的融合。
4展望
要提高机电一体化系统中软件系统的开发效率，解决出现的～些问题，还需要进行更多的研究和两个领域在更高层次上的融合。对于比C++更高层的面向对象的语言如J烈，A等，它们在网络的领域可以说是如鱼得水，但是，在机电一体化系统中，似乎还是无用武之地。然而随着机电一体化的发展，网络制造和网络合作发展迅速。专业的划分越来越细，人工智能飞速发展，自动化程度要求越来越高，现代控制理论越来越成熟，机电系统需要更高效、更智能化、能提供更高安全性的语言来进行其中的软件系统开发。因此，一些经典的编程语言在将来肯定不能满足机电一体化系统的要求，这就迫切需要机电一体化领域和计算机领域进一步的、高层次的融合，要出现更适合机电系统的编程语言，要对机电系统中的软件系统提出更高的要求和规范。这一切，还都需要我们进行更多的研究和努力。
5结束语
本文分析了当前机电一体化系统中的软件系统的开发过程中遇到的一些亟待解决的问题，并从理论上分析了问题产生的原因和解决的方法。并对机电系统中的软件系统开发进行了一些展望。相信能提供给在目前工程应用中进行软件开发的技术人员一些参考。
参考文献
【1】王庆育。软件工程【M】。北京：清华大学出版社，2004.7
【2】方建军。光机电一体化系统的软件技术【M】。北京：化学工业出版社，2005.5
【3】（日）高森年编着；赵文珍译。机电一体化【M】。北京：科学出版社，2001.1
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