设计软件的论文

软件系统开发 总图辅助设计 摘要】针对目前总图专业利用AutoCAD进行总图设计存在的问题，提出了用AutoLisp、ObjectARX语言和 AutoCAD2006绘图系统开发总图辅助设计软件，实现土方、坐标表、文字修改、管线标注等自动计算和绘图，以及 总体方案设计优化。通过实例验证程序模块的可用性，提高了总图设计效率和计算机应用水平。 【关键词】总图；软件开发；Autolisp、ObjectARX语言；设计优化 当前总图设计存在的问题： （1）计算量大且费时。高阶段 设计，总图专业要进行土方计算、 统计，施工图阶段要进行各种坐标 表等计算，工作量大，计算速度慢， 花费时间长，且容易出错，需要改 进和提高。 （2）绘图繁琐。绘制总图平土 图时，需书写大量地形标高及平土 标高与地形标高高差等大量数据， 全用手工书写，相当繁琐。 （3）修改优化困难。在工程项 目资料整理完后，若发现设计标高 不合要求，需增加或减少设计标高 大小，那么所有资料都得重新整 理，其工作量是相当大的，图纸修 改不方便。 （4）图纸不易规范。在目前设 计作业中，设计图纸大小，字体格 式、线型、文字、数字标记，很难 做到规范统一，也就是说目前设计 作业中，很难实现图纸的规范化、 标准化。 总图土方、坐标表、文字修改、 管线标注等计算和绘图，具有较强 的规律性，以及目前计算辅助绘图系统应用的普及，因此利用计算机 进行总图专业辅助设计和方案优化 是可能的。 1总图专业设计内容 1专业简介 总图专业是我国冶金工程设 计的专业分工之一，全称应为总 图运输设计专业。主要研究的对 象是全厂建构筑物、铁路、道路及 各种管线的位置关系，即在进行厂 区各生产库、场、车间合理布局的 同时，须研究土地的有效使用，研 究各生产库、场、车间之间的运输 衔接与方式，使之物流运输快捷， 满足最大生产能力的要求，以体 现出合理的全厂工艺流程。是以 生产工艺学、运输工程学、土木工 程学、规划理论等为基础而建立 的综合学科，有向总体工程学科 发展的趋势。 2专业范围 (1)厂址选择及总体设计：工 厂地理位置的确定(即工业布局一般 由上级领导部门确定，总图起主要 参谋作用)和厂址确定。总体设计与 主要工艺专业配合完成。 (2)工厂所有建构筑物、铁路、 道路、管线等设施的定位(包括高阶 段设计所作平面布置图或总平面布 置图和各种总图施工图)。 (3)铁路运输设计：线路设计、 运输组织、运输设备选型与数量计 算、组织机构和人员定额，并配置为 铁路运输服务的各种设施。 (4)道路运输设计：道路设计、 运输与调度组织、汽车选型与数量 计算、组织机构和人员定额，并配置 为道路运输服务的各种设施。 (5)竖向布置与平土排水设计： 室内外地坪标高的确定、竖向布置 设计、场地平整、土石方计算及平 衡、场地排雨水设计。 2总图专业辅助设计的 微机实现 1开发语言介绍 AutoLISP是为用户扩展和定 制AutoCAD功能的一种编程语言。 一种基于LISP的编程语言,起源 于1950年。LISP语言最初是为人 工智能（AI）应用而设计的,现在 依然是许多人工智能应用的基本编 程语言。1980年中期，AutoCAD推 出AutoLISP 1版，作为一种应 用编程接口(an plication program- ming interface，缩写API)。LISP 之所以被选为最初的应用编程接口， 它具有独一无二的优势，适合 AutoCAD实体对象的非结构化设 计过程,它含有为设计问题，重复性 地尝试不同的解决方案。 Visual LISP(VLISP)是加快 AutoLISP程序开发的新一代软件开 发工具。V L I S P集成开发环境 (integrated development environ- ment，缩写IDE)提供许多特性，使 得源代码创建和修改，程序测试和调 试更加容易。另外,VLISP为释放在 AutoLISP编写的队列应用提供了一 种工具。 ObjectARX，即AutoCAD? Runtime Extension编程环境，它 包含可构造对象的C++库。这些构 造对象可用来开发AutoCAD应用 程序、扩展AutoCAD类和协议， 以及创建操作方式与AutoCAD内 置命令相同的新命令。 The ObjectARX编程环境 为开发者使用用户化和扩展 AutoCAD软件提供对象的C++, C#和VBNET应用编程面向界 面，ObjectARX库为应用程序开发 者提供多种开发工具，利用开放的 A u t o C A D软件结构和直接访问 AutoCAD数据库结构,图形系统, 以及内部的命令定义。 ObjectARX技术帮助你开发 快捷、高效、简明的应用程序，它使 得精通A u t o C A D的用户能定制 AutoCAD软件和使CAD设计师从 重复性的任务得到释放。对一个软 件解决方案，较小的文件、较快的绘 图操作、和平滑的交互性，使用 ObjectARX来开发是最好的选择。 开发32位ObjectARX程序 的系统需求： 英特尔P e n t i u m?4,A M D Athlon 2 GHz 微软Windows?VistaTM, Windows?XP Professional(SP2), Windows 2000(SP4)512 MB R A M Microsoft Visual Studio?2005 (版本0) 2总图专业辅助设计模块 组成 （1）软件开发总框架（见图1）。 （2）子模块程序组成 优化设计模块：总体设计优 化，总图设计优化及方案评价等。 总平面图设计模块：总图符号、 方格网、区域剪切、编辑文字、画栅 栏、加粗实体、算建、构筑物表等子 程序。 铁路运输设计模块：标注铁路、 车挡符号、切点符号、画道岔、曲线 要素、算铁路表等子程序。 图1软件开发总框架示意图 道路运输设计模块：标注道 路、坡度、坡长、道路标高、道路半 径、曲线要素、算道路表等子程序。 平土图设计模块：采集数据、土 方计算、粗平土图等子程序。 管线综合设计模块：画电力线、 管线名称、管线坐标表等子程序。 排雨水图设计模块：画水沟、 雨水箅、跌水与急流槽、涵洞等子 程序。 另外，还含有对常用标准图库 的调用，如铁路、道路、挡土墙等图 库。 3总图设计优化及方案评价 优化设计(optimal design)是从 多种方案中选择最佳方案的设计方 法。它以数学中的最优化理论为基 础，以计算机为手段，根据设计所追 求的性能目标，建立目标函数，在满 足给定的各种约束条件下，寻求最 优的设计方案。一般来说，优化设 计有以下几个步骤：(1)建立数学模 型。(2)选择最优化算法。(3)程序设 计。(4)制定目标要求。(5)计算机自 动筛选最优设计方案等。通常采用 的最优化算法是逐步逼近法，有线 性规划、非线性规划和生物进化规 划及遗传算法。下面重点分析生物 进化规划及遗传算法。 近年来,随着生物工程的蓬勃 发展,随之而起的遗传学算法开始 介入各个工程领域,遗传算法是模 拟生物遗传进化机制而发展起来 的一种算法。由美国Michigan大学 JHolland教授于1975年首次提出。 其特点是：群体搜索策略和群体之 间的信息交换，搜索不依赖于梯度 信息。这种算法尤其适用于离散的 非线性结构优化问题。 下面以运输线路为例进行说明。 首先对工程实际所限定的各种 标准运输车辆进行编码,于是运载 车辆不同的运输量组合方案可以形 成不同的代码串,经过对每一代码 串的解码,由计算子程序可以求出 该方案下运输线路的特性如B、Q 等,进而可以求算用于评价方案优 劣程度的目标函数值。然后遗传算 法根据生物遗传进化的原理,对产 生的初始方案进行选择、重组、变 异,产生新一代个体,仿照生物进化 过程代代进化下去,最终可以得到 满足要求的最优个体,解码后即为该 课题的最优方案。 相对于传统的线性,非线性 规划算法,遗传算法的优势在于： （1)算法思路简单,不受规 划问题要求的可微、可导、连续等 限制,不但可以避免线性规划解 的瓶颈问题,也避免了非线性规 划最后对连续路径进行“圆整”带 来的麻烦与偏差。 (2)由于遗传算法从一组方 案出发,扩大了搜索寻优的范围, 减少了传统规划方法线式寻优(如 按梯度搜索)产生局部最优解与全 局最优解差距较大的风险。遗传 算法的不足之处在于耗机时太多, 对大型复杂运输网更是如此。这 主要由于其中的选择,交换,变异 等过程还没有一个适合运输网优 化问题的完善算法,同时也是因 为该算法贯串了几率的思想而不 似传统方法具有确定性。 总图优化设计是一个逐渐深 化的过程，在前期建设、总体设计 阶段，总图方案的优劣，对一个项 目的建设，有更重要的影响。厂区 总图现状、规划的不同，更具有不 确定性，也更复杂。更完善的了解 厂区功能分布、运输量，综合近期 现状、远期规划，合理布置设施是 我们面临的最大挑战，是我们总图 设计优化工作的重点所在。 3总图专业辅助设计软件 应用实例 按上述方法，编制相应设计 模块，在AutoCA2006中运行，自 动完成总图各设计模块，经总图专 业设计人员试用，在各工程应用 中，大大提高了设计效率，减轻设 计人员的工作强度，同时减少图纸 出错率，起了较大的作用。这套软 件的开发也提高了总图专业在同行 中计算机应用水平。图2为利用软 件生成的平土图。 本文介绍了总图专业设计的内 容，以及总图辅助设计软件模块的 构成，并利用AutoLISP、ObjectARX 语言开发AutoCAD2006的技术，编 制相应的设计模块，实现自动计算 和绘图，并且进行方案设计优化，取 得了初步的成功，希望能为以后的 深入应用起到抛砖引玉的作用。 图2利用软件生成的平土图采纳哦

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