仿真开发过程之软件设计

设计

设计稿被客户否定，是设计师们的家常便饭，也是很多设计师觉得做设计痛苦的根源，大家通常容易抱怨客户审美，而忽略了客户需求。

软件设计的定义

² 软件设计是从软件需求规格说明书出发，根据需求分析阶段确定的功能设计软件系统的整体结构、划分功能模块、确定每个模块的实现算法以及编写具体的代码，形成软件的具体设计方案。

软件设计的重要性

² 受工期限制、受能力限制等制约因素，十全十美的设计基本上是很难做到的，但如果因为赶工期而在软件设计上节省时间甚至是直接忽略这步，其实是得不偿失的。在软件设计上“节省”1小时，可能会让你将来多投入成倍的项目时间；

² 越是工期紧，越需要冷静思考软件的设计，合适的设计能大大地降低项目工作量，让你后期的工作轻松很多。

优秀设计的标准

从用户的角度来说：

² 优秀的设计都是能满足需求的，要让客户觉得物有所值；

² 优秀的设计应该是软件用起来很舒服；

² 软件的UI是客户直接体验软件的地方，好的用户体验比追求新技术和追求漂亮设计更加重要，优秀的软件应该是既有外在美也有内在美的。

从开发的角度来说：

² 优秀的设计都是需求驱动的，不熟悉需求就做出来的设计是不靠谱的；

² 优秀的设计应该是当前团队能理解能实现的，太超前的设计项目团队做不出来，这个设计只能是摆设；

² 优秀的设计应充分考虑当前各种限制条件，适当做出平衡，能保证达成项目的目标。

² 优秀的设计能尽量降低项目的整体工作量，让整个项目更加可控。

洞悉全局、表里如一

² 架构设计、数据库设计打造的是软件“内在美”；

² 详细设计主要打造“内在美”同时也需要考虑“外在美”；

² 用户体验设计主要就是针对“外在美”的！

² 设计的最终结果是客户与服务商的互相博弈，达到双方期望的高性价比需求。

设计原则

² 设计对于分析模型应该是可跟踪的：软件的模块可能被映射到多个需求上。

² 设计结构应该尽可能的模拟实际问题。

² 设计应该表现出一致性。

² 不要把设计当成编写代码。

² 在创建设计时就应该能够评估质量。

² 评审设计以减少语义性的错误。

² 设计应该模块化，将软件逻辑地划分为元素或子系统，并包含数据、体系结构、接口和构件的清晰表示。

设计师的职业素养

² 成功的设计师应具备以下几点：A、强烈敏锐的感受能力B、发明创造的能力；C、对作品的美学鉴定能力；D、对设计构想的表达能力；E、具备全面的专业智能。

² 设计师一定要自信，坚信自己的个人信仰、经验、眼光、品味。不盲从、不孤芳自赏、不骄、不浮。以严谨的治学态度面对，不为个性而个性，不为设计而设计。

² 决定一个设计师设计水平的就是人格的完善程度，程度越高其理解能力、把握权衡能力、辨别能力、协调能力、处事能力就越强大，所以必须注重个人的修为。

² 设计的提高必须在不断的学习和实践中进行，设计师的广泛涉猎和专注是相互矛盾又统一的，前者是灵感和表现方式的源泉，后者是工作的态度。好的设计并不只是图形的创作，他是中和了许多智力劳动的结果，涉猎不同的领域，担当不同的角色，可以让我们保持开阔的视野，可以让我们的设计带有更多的信息。

仿真实验中的软件设计

² 了解当前仿真实验的软件架构

² 学会如何将实验仪器、操作过程、实验现象转化为仿真软件进行实现

² 充分发挥专业特长，根据物理原理，建立数学模型，作为支撑仿真实验可靠性的惟一依据。

² 积累开发经验，根据已开发的实验，分析当前实验设计的可行性

仪器结构设计

² 对单个仪器按照功能模块划分，根据客户需求、仪器过于复杂、以及实验内容的充实程度，判断是否需要展示该仪器的详细结构图、原理图、3D图；

² 仪器的模块划分，不应该破坏仪器操作的整体性；

² 仪器的观察角度，既要符合实验的观察需要，也要能够突出仪器的美观与精细。

仪器操作

² 操作的灵活度是以增加编程复杂度为代价的；同时，也决定了模拟的逼真程度。

² 掌握WPF各个基本控件的功能与特性，以及仿真实验通用控件库中的控件，并学会灵活运用。

² 仪器仿真操作要体现实验操作步骤，以完成仪器调节和测量为目的。

² 仪器的界面设计与操作要富有美感，简单易用。

² 仪器操作要求满足逻辑性、严谨性、不违背物理实际。

² 实验注意事项、错误、警告、边界条件要求给出明确的提示信息，和可能导致的危险。

实验现象

² 使用夸张、放大等特效，让实验现象变得明显，易于观察。

² 充分发挥物理模型的优势，让实验现象精确、真实。

² 将实验现象抽象化，对于实际实验中难以得到的理想情况，通过仿真模拟得到，弥补实际实验的不足。例如，理想曲线、无误差测量、清晰明亮的光斑等等。

物理建模

² 数学模型的本质是依据系统之间的相似性原理，对系统之间建立一种对应关系，从而可以利用数学模型对实际系统进行研究。

² 首先，对物理实验场景进行抽象化处理，忽略一些对实验本身影响的次要因素，建立实验场景模型；

² 其次，建立仪器之间的逻辑关系，以及仪器之间的物理量传递关系和物理量的相应表达公式；

² 然后，对各个仪器分别建立数学模型，将仪器的操作调节和仪器状态转化为可用于计算机计算的数学参数，并将这些数学参数与仪器传递的物理量之间将相应的方程式；

² 最后，确定各个参数的取值范围，保证在参数取值范围内得到的仿真数据结果符合物理现实。

将整个分析过程整理为实验物理模型word文档，说明各个模型建立的方法和原因，各个参量详细的推导过程，并分析根据该模型进行仿真时可能存在的误差。

实验出图需求文档

² 根据实验需求文档，确定场景和仪器进行模拟时需要的图片。仪器部件状态改变时，图片切换的效果，如开关状态、旋钮图片的张数、仪器标注、刻度量程、刻度精度等。与美工人员确定图片颜色、张数、大小等。

² 与美工确认各个仪器的观察角度是否合理，视图是否美观、易操作，视图是否规矩工整，各个模块之间是否协调。

实验数据表格文档

² 根据实验内容中的考察点范围，设计各个考察点的样式。

² 根据仿真模型，给出各个考察点的取值方法或者判断依据。

² 对于客户提供的标准报告，应该尽量覆盖标准报告中所有考察点，对于无法仿真中无法考察的内容需要与客户沟通说明。

设计结果的实施

² 配合美工人员，解答3D模型中建模遇到的问题；确认和检查出图结果是否符合出图需求。

² 配合编程人员，将模型公式转化为计算机代码和相应的算法。

² 配合测试人员，制作实验仪器、操作、内容的测试覆盖范围，以及验证实验评判结果的准确性。