面向数控软件产品线的产品开发技术-研究

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1、第1章绪论1．1课题研究背景与研究意义数控技术作为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，已成为先进制造技术的重要组成部分，是发展现代集成制造和智能制造的主体技术，也是当今各种先进制造系统的基础和前提条件。数控系统是数控技术的核心，其功能强弱、性能优劣直接影响着数控设备的加工质量和效能发挥，对整个制造系统的集成控制、高效运行、更新发展都具有至关重要的影响。传统封闭式的数控系统的主要弱点是专用性强，通用性差，软件为制造商所有，互不兼容，所采用的体系结构、标准、通信协议和数据结构也不相同，这样不便于系统功能的扩展和各种软件的支撑和更新，软件移植性较差，对机床制造商

2、和用户的水平也要求较高。然而，随着市场需求的逐步变化，现代制造工业对适合中、小型加工且具有良好柔性和多功能的机床与制造系统的需求日益增加，原有封闭式体系结构的数控系统越来越不能满足数控系统用户、数控系统生产厂商和系统集成厂商日益多变的生产要求【l-3】。而现代制造业的发展，对数控系统又提出了更高的要求：从完成功能上看，一方面数控系统必须适应DNC，CAD／C』～M，FMS及CIMS的发展，有一个可以集成不同开发商提供的软件并适合联网需要的平台；另一方面，随着中小批量生产趋势目益增强，以及数控系统在多行业应用的日益增多，必须根据不同的用户需求，迅速、高效、低成本地构

3、筑面向用户的控制系统。这就要求数控系统具有模块化和可重新配置的特点【4-5】。从使用的角度看，新型数控系统应能运行于各种计算机软硬件平台上，并提供统一风格的用户交互环境，以便于用户的操作、维护和更新换代。新一代数控系统——开放式数控系统的提出正是适应了数控技术这一发展的需要。面对数控机床种类繁多，且有很多共性而言，利用软件产品线技术有利于数控软件开发商和集成商及时、灵活地适应市场变化和竞争需求。软件产品线技术以开放式的构架、可复用的构件库为基础，通过建立完善的用户需求引导系统，用户可以最大限度地按照自己的需要选择产品，配备合适的功能部件，实现系统的集成和扩展。北京

4、T业人学T学硕卜学位论文软件产品线是一种有目的、有计划和系统化的基于构件的软件工程【6．71。早期的基于构件的软件工程，着眼于通用构件的研究，如GUI，ODBC等。这些通用构件的应用曾对软件的快速开发有过很大的推动作用，但由于通用构件不包含领域知识，仅仅复用通用构件还无法达到通过装配方式开发软件的目的。只有把领域知识封装到领域构件中，通过复用大粒度的领域构件，才能真正实现以装配方式生产软件的目标，软件产品线正是实现这个目标的先进技术。随着数控技术朝着开放性不断发展和产品线技术的逐渐成熟，两者的结合成为当今数控系统发展的趋势。建立一个具有全面的开发功能的数控系统集成

5、开发环境，可以更好的实现组件重用，从而减少开发人员的工作量，缩短数控产品的开发周期，促使数控厂商将精力集中到一些特定功能的组件上，提高数控系统领域的分工，从而实现更好的产品质量和更高的生产率，对我国数控产业的发展具有重大的现实意义。1．2构件与构件库介绍1．2．1构件技术基于构件的软件开发被认为是最有希望的软件开发方法[s-gl。尽管软件构件在很多文献中提到，但是对于软件构件，还没有一个确切的统一的定义，目前比较认同的是：“软件构件是一个具有明确接口、自包含的装配单元，可以独立的部署，并且可以与第三方软件进行装配"tlo]。软件构件本身又可分为技术部分和商业部分，

6、也可以叫做技术构件和商业构件。技术构件为构件开发提供技术支持，如网络通讯、持久性等服务。而商业构件则为构件开发提供领域知识的支持，如客户、供应商等业务实体及其属性和方法。研究表明，试图找到像数学函数库那样标准的通用构件，并用它来组装应用软件是没有出路的，必须从每个领域着手寻找适合该领域的可复用的领域构件。现在更多的研究兴趣已经从寻找可以在不同领域应用的公共构件转到基于特定领域知识的构件方面⋯j。第1章绪论1．2．2构件库中构件的表示和提取构件库包含着大量的可复用构件，是支持软件复用的必要设施。随着构件库中构件数量的增加，复用者在检索和选取构件时会遇到困难，这就要求

7、必须对构件库进行有效的组织和管理，因为这将直接关系到软件复用的成功与否。构件功能与封装的领域知识密切相关，目前还没有获得广泛认同的通用构件表示模型，需要根据不同的领域特点，构造适合该领域的领域构件表示模型。目前已有的构件表示方法主要有四大类，它们是库分类方法，基于人工智能的方法，基于形式化的方法和超文本方法。构件的提取方法有关键字提取法、刻面提取法、枚举提取法和全文提取法[12-13】。1．2．3构件库的研究现状目前，国内外学术界对构件库及其相关问题进行了一系列深入的研究，取得了一些进展【⋯6】。(1)复用库可互操作性组织(ReuseLibraryInterope

8、rabil