壓寶計劃的環境介紹

 使用專用軟體

工作室剛運行的時候，採購專用軟體及它可使用的系統花了一筆不少的費用。後續軟體的維護費持續的增加之中，如果沒有客戶的支持，可能在第二年就要結束。專用的軟體在世面上流通的很少，而用於壓力容器設計的專用軟體更少；在各國設計壓力容器的專用軟體的數量曲指可數。所以在創業初期投資在它身上可以獲得不錯的利益。當然有些人士會認為軟體使用非正當方式取得就好，甚至以為計算書的內容用非法手段取得就好，不需要購買正式的版權軟體。但是在提供正式的壓力容器/ 桶槽的設計計算文件服務時，可以確認其內容可以供專業人士信賴是基本要求。就市場上的競爭方面，也可以保護自己，尤其是對手使用法律或是版權使用規範去攻擊其文件的合法性時，採購正版的軟體可以免除這方面的麻煩。

然而在專用軟體可提供的計算文件之外，其他要驗證的機件、結構或是其他計算，有什麼工具好使用呢？我們以下介紹壓寶計劃使用的軟體及環境。

自由軟體的應用

《壓寶計劃的作業環境》 中有列出我們所使用的工具，有專用軟體如 PVElite 、 AutoCAD 等，也展現出其使用的作業系統等更全面性的介紹。其內容會依壓寶計劃進行的狀態而調整。

作業系統

依作業系統的支援，因為要安裝專用軟體所以有 MS Windows ，在此之外，大部份的環境是在 Debian/ Linux 的系統上開發和使用。在組織外部需要使用壓寶計劃的相關工具，則經由網路連回組織內的主機進行運算。使用 Debian/ Linux 主要的原因是穩定，而且套件管理使用 APT 系統，安裝及升級的部份相對簡單。其官網在這 Debian 通用作業系統。

軟體研發

說到軟體開發，我們使用 common lisp , SBCL。這是一個相對冷門的程式語言，而且常有人問為何要用它開發程式？簡單的回答是因為壓力容器設計沒有很多軟體工具，所以必需自己開發，然而是自己開發的話，使用自己喜歡的程式語言會比較合適。對於 common lisp 比較詳細的介紹，可以看看《駭客與畫家》或是 《WHAT MADE LISP DIFFERENT》。目標是在網際網路上放上壓寶計劃系統。以下是用 common lisp 作為網站程式開發的介面。

Arduino UNO 網路控制介面

 


 自底向上的開發模式: 從簡單易懂的切入點開始。

 
長度單位換算 common lisp 套件開發網頁程式

以單位換算的函數開始一步一步增加工具的實用性，並維持正確性。


 

排版系統

《 壓寶計劃: 計算書文件的排版工具 》 中有介紹我們使用的排版系統，主要是 LaTeX 的使用。使用 LaTeX 排版是因為它可以應用版本控制。版本控制我們使用 git 系統，它可以使用網路分散作業，以及可以分支作業。Git 是一個 免費和開源 的 分佈式版本控制系統旨在處理從小型到 速度和效率非常大的項目。官網 Git 。有個小知識是 Git 和 Linux 的作者都是 Linus Torvalds。

 工程計算

《設計壓力容器計算工具介紹 》，直接以 Maxiam 作為首先介紹的工具。 Maxima wiki 有列出

它的能力

  • 符號運算（含一定的推理能力）
  • 各種基礎數學函式庫
  • 複數和任意精度（use "bfloats"）計算（只受記憶體限制）
  • 利用 gnuplot 進行2維及3維函式繪圖
  • 可編程
  • 可計算文件，支援插入，標題單元，章節單元，備註，輸入單元，文字單元，圖片
  • 生成 LaTeX 格式的數學式
  • 方便的載入 Common Lisp 語言或 Maxima 本身的語言寫成的 Package
  • 基於符號而不只是數值的微積分運算
  • 矩陣運算
  • 函式展開化簡縮併
  • 上千頁的手冊

其實重點只有三個，1. 它可編程。2. 它可以生成 LaTeX 的數學式。3. 它是 Common lisp 寫成的。

文件編輯器/ 系統

Emacs 這個軟體一開始是用來作文件編輯器使用的。但是它的工作不只於此。因為它有一個 Slime 模組可以成為 common lisp  的 repl 介面。 提供 GNU Emacs 網址，它會說明 Emacs 是用一種稱為 Emacs Lisp 作為擴展的文件編輯器。它整合了上述各種工具，使我們不需要離開 Emacs 就可以進行 Maxima 、 LaTeX 、 SBCL (common lisp) 程式開發以及使用 git 進行版本控制。與其說它是文件編輯器，不如認為它是一個整合好的系統開發環境。例如以下畫面

計算書製作-壓力容器容積計算

 


 它就是在 Emacs 下，使用各種擴展及模組進行此計劃的工具開發。在開發過程之中我們也使用 Emacs org-mode 作為紀錄及製作說明文件。 請見 Org mode  的介紹。

串連工作/ 自動執行

壓寶計劃應用上述工具，在 Debian/ Linux 的環境之下，使用 Emacs 可以將各項開發工作串連在相同的系統操作之下。並且可以利用 Emacs org-mode 記錄開發過程及備註事項。使用 Unix like 的開發流程，讓我們得以有效率的獲得自由軟體開發者的貢獻。使用 REPL 的模式下，讓我們可以很快的取得結果，加快程式寫作的速度。在開源碼且正式授權下自由使用及開發各項自己所需的工具。如果在 MS Windows 環境下，我們使用 Cygwin  和 MSYS2 得到類似的支持。 作為開發者使用這些工具，及撰寫自動化執行的腳本，認為對系統開發會得到很大的幫助。 

無論是壓力容器設計專用軟體的採購，特殊要求的程式設置及開發，自從業以來產生種種奇特的經歷沒有能在一段文章說完整，下次會把詳細的狀況告訴大家。如果有任何議題或是意見請聯絡我們，大家一起分享討論。


各申機械設計工作室; Each Application Mechanical Design Studio

壓力容器設計 各申機械設計工作室

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