軟件專業的畢業生怎么進行論文設計？

軟件系統開發 總圖輔助設計 摘要】針對目前總圖專業利用AutoCAD進行總圖設計存在的問題，提出了用AutoLisp、ObjectARX語言和 AutoCAD2006繪圖系統開發總圖輔助設計軟件，實現土方、坐標表、文字修改、管線標注等自動計算和繪圖，以及 總體方案設計優化。通過實例驗證程序模塊的可用性，提高了總圖設計效率和計算機應用水平。 【關鍵詞】總圖；軟件開發；Autolisp、ObjectARX語言；設計優化 當前總圖設計存在的問題： （1）計算量大且費時。高階段 設計，總圖專業要進行土方計算、 統計，施工圖階段要進行各種坐標 表等計算，工作量大，計算速度慢， 花費時間長，且容易出錯，需要改 進和提高。 （2）繪圖繁瑣。繪制總圖平土 圖時，需書寫大量地形標高及平土 標高與地形標高高差等大量數據， 全用手工書寫，相當繁瑣。 （3）修改優化困難。在工程項 目資料整理完后，若發現設計標高 不合要求，需增加或減少設計標高 大小，那么所有資料都得重新整 理，其工作量是相當大的，圖紙修 改不方便。 （4）圖紙不易規范。在目前設 計作業中，設計圖紙大小，字體格 式、線型、文字、數字標記，很難 做到規范統一，也就是說目前設計 作業中，很難實現圖紙的規范化、 標準化。 總圖土方、坐標表、文字修改、 管線標注等計算和繪圖，具有較強 的規律性，以及目前計算輔助繪圖系統應用的普及，因此利用計算機 進行總圖專業輔助設計和方案優化 是可能的。 1總圖專業設計內容 1.1專業簡介 總圖專業是我國冶金工程設 計的專業分工之一，全稱應為總 圖運輸設計專業。主要研究的對 象是全廠建構筑物、鐵路、道路及 各種管線的位置關系，即在進行廠 區各生產庫、場、車間合理布局的 同時，須研究土地的有效使用，研 究各生產庫、場、車間之間的運輸 銜接與方式，使之物流運輸快捷， 滿足最大生產能力的要求，以體 現出合理的全廠工藝流程。是以 生產工藝學、運輸工程學、土木工 程學、規劃理論等為基礎而建立 的綜合學科，有向總體工程學科 發展的趨勢。 1.2專業范圍 (1)廠址選擇及總體設計：工 廠地理位置的確定(即工業布局一般 由上級領導部門確定，總圖起主要 參謀作用)和廠址確定。總體設計與 主要工藝專業配合完成。 (2)工廠所有建構筑物、鐵路、 道路、管線等設施的定位(包括高階 段設計所作平面布置圖或總平面布 置圖和各種總圖施工圖)。 (3)鐵路運輸設計：線路設計、 運輸組織、運輸設備選型與數量計 算、組織機構和人員定額，并配置為 鐵路運輸服務的各種設施。 (4)道路運輸設計：道路設計、 運輸與調度組織、汽車選型與數量 計算、組織機構和人員定額，并配置 為道路運輸服務的各種設施。 (5)豎向布置與平土排水設計： 室內外地坪標高的確定、豎向布置 設計、場地平整、土石方計算及平 衡、場地排雨水設計。 2總圖專業輔助設計的 微機實現 2.1開發語言介紹 AutoLISP是為用戶擴展和定 制AutoCAD功能的一種編程語言。 一種基于LISP的編程語言,起源 于1950年。LISP語言最初是為人 工智能（AI）應用而設計的,現在 依然是許多人工智能應用的基本編 程語言。1980年中期，AutoCAD推 出AutoLISP 2.1版，作為一種應 用編程接口(an plication program- ming interface，縮寫API)。LISP 之所以被選為最初的應用編程接口， 它具有獨一無二的優勢，適合 AutoCAD實體對象的非結構化設 計過程,它含有為設計問題，重復性 地嘗試不同的解決方案。 Visual LISP(VLISP)是加快 AutoLISP程序開發的新一代軟件開 發工具。V L I S P集成開發環境 (integrated development environ- ment，縮寫IDE)提供許多特性，使 得源代碼創建和修改，程序測試和調 試更加容易。另外,VLISP為釋放在 AutoLISP編寫的隊列應用提供了一 種工具。 ObjectARX，即AutoCAD? Runtime Extension編程環境，它 包含可構造對象的C++庫。這些構 造對象可用來開發AutoCAD應用 程序、擴展AutoCAD類和協議， 以及創建操作方式與AutoCAD內 置命令相同的新命令。 The ObjectARX編程環境 為開發者使用用戶化和擴展 AutoCAD軟件提供對象的C++, C#和VB.NET應用編程面向界 面，ObjectARX庫為應用程序開發 者提供多種開發工具，利用開放的 A u t o C A D軟件結構和直接訪問 AutoCAD數據庫結構,圖形系統, 以及內部的命令定義。 ObjectARX技術幫助你開發 快捷、高效、簡明的應用程序，它使 得精通A u t o C A D的用戶能定制 AutoCAD軟件和使CAD設計師從 重復性的任務得到釋放。對一個軟 件解決方案，較小的文件、較快的繪 圖操作、和平滑的交互性，使用 ObjectARX來開發是最好的選擇。 開發32位ObjectARX程序 的系統需求： 英特爾P e n t i u m?4,A M D Athlon 2.2 GHz 微軟Windows?VistaTM, Windows?XP Professional(SP2), Windows 2000(SP4)512 MB R A M Microsoft Visual Studio?2005 (版本8.0) 2.2總圖專業輔助設計模塊 組成 （1）軟件開發總框架（見圖1）。 （2）子模塊程序組成 優化設計模塊：總體設計優 化，總圖設計優化及方案評價等。 總平面圖設計模塊：總圖符號、 方格網、區域剪切、編輯文字、畫柵 欄、加粗實體、算建、構筑物表等子 程序。 鐵路運輸設計模塊：標注鐵路、 車擋符號、切點符號、畫道岔、曲線 要素、算鐵路表等子程序。 圖1軟件開發總框架示意圖 道路運輸設計模塊：標注道 路、坡度、坡長、道路標高、道路半 徑、曲線要素、算道路表等子程序。 平土圖設計模塊：采集數據、土 方計算、粗平土圖等子程序。 管線綜合設計模塊：畫電力線、 管線名稱、管線坐標表等子程序。 排雨水圖設計模塊：畫水溝、 雨水箅、跌水與急流槽、涵洞等子 程序。 另外，還含有對常用標準圖庫 的調用，如鐵路、道路、擋土墻等圖 庫。 2.3總圖設計優化及方案評價 優化設計(optimal design)是從 多種方案中選擇最佳方案的設計方 法。它以數學中的最優化理論為基 礎，以計算機為手段，根據設計所追 求的性能目標，建立目標函數，在滿 足給定的各種約束條件下，尋求最 優的設計方案。一般來說，優化設 計有以下幾個步驟：(1)建立數學模 型。(2)選擇最優化算法。(3)程序設 計。(4)制定目標要求。(5)計算機自 動篩選最優設計方案等。通常采用 的最優化算法是逐步逼近法，有線 性規劃、非線性規劃和生物進化規 劃及遺傳算法。下面重點分析生物 進化規劃及遺傳算法。 近年來,隨著生物工程的蓬勃 發展,隨之而起的遺傳學算法開始 介入各個工程領域,遺傳算法是模 擬生物遺傳進化機制而發展起來 的一種算法。由美國Michigan大學 J.Holland教授于1975年首次提出。 其特點是：群體搜索策略和群體之 間的信息交換，搜索不依賴于梯度 信息。這種算法尤其適用于離散的 非線性結構優化問題。 下面以運輸線路為例進行說明。 首先對工程實際所限定的各種 標準運輸車輛進行編碼,于是運載 車輛不同的運輸量組合方案可以形 成不同的代碼串,經過對每一代碼 串的解碼,由計算子程序可以求出 該方案下運輸線路的特性如B、Q 等,進而可以求算用于評價方案優 劣程度的目標函數值。然后遺傳算 法根據生物遺傳進化的原理,對產 生的初始方案進行選擇、重組、變 異,產生新一代個體,仿照生物進化 過程代代進化下去,最終可以得到 滿足要求的最優個體,解碼后即為該 課題的最優方案。 相對于傳統的線性,非線性 規劃算法,遺傳算法的優勢在于： （1)算法思路簡單,不受規 劃問題要求的可微、可導、連續等 限制,不但可以避免線性規劃解 的瓶頸問題,也避免了非線性規 劃最后對連續路徑進行“圓整”帶 來的麻煩與偏差。 (2)由于遺傳算法從一組方 案出發,擴大了搜索尋優的范圍, 減少了傳統規劃方法線式尋優(如 按梯度搜索)產生局部最優解與全 局最優解差距較大的風險。遺傳 算法的不足之處在于耗機時太多, 對大型復雜運輸網更是如此。這 主要由于其中的選擇,交換,變異 等過程還沒有一個適合運輸網優 化問題的完善算法,同時也是因 為該算法貫串了幾率的思想而不 似傳統方法具有確定性。 總圖優化設計是一個逐漸深 化的過程，在前期建設、總體設計 階段，總圖方案的優劣，對一個項 目的建設，有更重要的影響。廠區 總圖現狀、規劃的不同，更具有不 確定性，也更復雜。更完善的了解 廠區功能分布、運輸量，綜合近期 現狀、遠期規劃，合理布置設施是 我們面臨的最大挑戰，是我們總圖 設計優化工作的重點所在。 3總圖專業輔助設計軟件 應用實例 按上述方法，編制相應設計 模塊，在AutoCA2006中運行，自 動完成總圖各設計模塊，經總圖專 業設計人員試用，在各工程應用 中，大大提高了設計效率，減輕設 計人員的工作強度，同時減少圖紙 出錯率，起了較大的作用。這套軟 件的開發也提高了總圖專業在同行 中計算機應用水平。圖2為利用軟 件生成的平土圖。 本文介紹了總圖專業設計的內 容，以及總圖輔助設計軟件模塊的 構成，并利用AutoLISP、ObjectARX 語言開發AutoCAD2006的技術，編 制相應的設計模塊，實現自動計算 和繪圖，并且進行方案設計優化，取 得了初步的成功，希望能為以后的 深入應用起到拋磚引玉的作用。

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