Уровень 3 Проблемно-независимые программы манипулирования элементами и отношениями структуры данных.
Уровень 2 Программы манипулирования на уровне поля.
Уровень 1 Программы манипулирования на уровне слова.
При соблюдении этих соглашений ВПО может быть реализовано на различных структурах хранения без изменения самого интерфейса.
Метод трехмерного объемного описания предполагает использование множества конструктивных объемных элементов для получения деталей произвольной формы. Элементами внутримашинного представления являются точка, контур, поверхность, элементарные и сложные тела. Эти элементы обеспечивают обработку геометрической информации для всех процессов автоматизированного проектирования.
САПР подразделяются на гибкие и жесткие системы «под ключ». И в гибких, и в жестких системах имеются постоянные технические и программные части.
Функции, выполняемые САПР, задаются ее программным обеспечением. Операционная система должна обеспечивать прохождение пользовательских программ на имеющихся технических средствах, управлять диалогом и размещением данных. Технические возможности программного обеспечения САПР характеризуются архитектурой системы, объемами перерабатываемой информации, быстродействием, удобством эксплуатации, гибкостью, мобильностью, надежностью и уровнем стандартизации.
Удобство эксплуатации САПР в значительной степени определяется тем, как реализована связь между проектировщиком и системой. Благодаря большой наглядности, графический диалог является важнейшей формой связи «человек-машина». Графический диалог позволяет добиться оптимального разделения функций между проектировщиком и ЭВМ при одновременном улучшении качества принимаемых человеком решений.
Диалог расширяет возможности САПР. Особенно важны характеристики операционной системы, определяющей возможности диалога. Большое значение имеют также характеристики системы, определяющие передачу данных, доступ к данным и язык управления данными.
Основу гибкости САПР составляет ее общая архитектура и техника диалога, позволяющие расширить возможности программного обеспечения. Частота обращения к программам и продолжительность срока их эксплуатации зависит от мобильности программ и от использования одного из унифицированных языков программирования. Для достижения мобильности программ необходимо, чтобы система программного обеспечения не зависела от типа ЭВМ. Это может привести к возрастанию времени счета и ответа, так как в этом случае не будут использованы специфические преимущества отдельных типов ЭВМ и их внешних устройств.
При решении производственных задач можно разработать отдельные программы и затем увязать их в единую систему. Программы, составленные по такому методу, пригодны для решения простых задач, так как по мере появления новых задач программное обеспечение должно постоянно обновляться.
Можно достигнуть высокой применяемости отдельных программных модулей, если предусмотреть с их помощью решение задач в общем виде.
Возможности расширения и интерпретации программного обеспечения при создании системы зависят, кроме того, от способов сопряжения между собой отдельных программных модулей. Сопряжения обеспечиваются использованием общей базы данных или запуском подпрограмм в определенной последовательности.
Структура САПР предполагает наличие системных и прикладных программных модулей. Модульное построение программного обеспечения гарантирует возможность создания сложных систем и их последующего развития. САПР общего назначения, как бы нейтральные к объекту проектирования, не требуют для своего создания больших затрат. Такие САПР обладают общими для всех объектов возможностями геометрических преобразований информации и общей базой данных, содержащей характеристики конструкционных материалов, инструмента и станков. Предметная САПР может быть ориентирована на конкретный объект или класс объектов. Практикой установлено, что при превращении САПР общего назначения в предметную САПР в основном возрастает доля затрат на общесистемное программное обеспечение. Существующие методы автоматизации программирования обеспечивают создание программного обеспечения предметных САПР без особых трудностей.
Преимущество специализированных или предметных САПР заключается в оптимизации программного обеспечения с учетом особенностей конкретных задач. Оптимизация программного обеспечения возможна по критериям объема программ, объема исходных данных, времени счета и вида получаемых результатов. Недостатком специализированных САПР является невозможность их использования для проектирования других объектов. Правильный выбор специализированной САПР или САПР общего назначения в каждом случае зависит от конкретных условий.
Программное обеспечение предметных САПР, ориентированных на конкретный объект, можно создавать без соблюдения принципа модульности, как неразрывное целое. Это целесообразно в основном при решении простых задач, так как расширение или адаптация такого программного обеспечения к решению других задач все равно невозможна.
При разработке программного обеспечения, ориентированного на решение широкого круга задач, целесообразно создавать отдельные программные модули, частота применяемости которых может быть достаточно высокой. В таких случаях создается двухуровневое программное обеспечение, которое подразделяется на системное и прикладное.
Системная часть используется для реализации постоянно повторяющихся процедур общей задачи, например, обеспечения доступа к ВПО, ведения банка данных и т. п. К этому же классу задач можно отнести построение сечений геометрических объектов.
Модульный принцип построения программного обеспечения может быть реализован следующим образом. Входная часть включает в себя модуль, воспринимающий входной язык, и модуль, реализующий графический диалог при построении дву- и трехмерных объектов. Специализированные программные модули обслуживают устройства ввода, обеспечивая ввод информации, ее интерпретацию и обработку, включая подготовку программ для станков с ЧПУ.
Программные модули, обслуживающие банк данных, обеспечивают работу специализированных модулей, снабжая их конструкторской и технологической информацией. Эти же модули осуществляют переработку характеристик объектов во внутримашинные представления, которые затем хранятся для дальнейшего использования. Банк данных необходим из-за большого объема информации, участвующей в работе программ. На выходе работают программные модули, обеспечивающие вывод графических изображений на чертежные автоматы или графические дисплеи, на печатающие устройства – спецификации маршрутных карт, на перфоленту или магнитные носители – программы для станков с ЧПУ.
Другая разновидность модульного принципа построения программного обеспечения – это организация ввода-вывода в банках данных, в системах «под ключ», когда одно и то же программное обеспечение, основная его часть, используется при решении широкого спектра задач от машиностроения до электроники.
Модульное построение программного обеспечения САПР, по существу, определяется задачами, решаемыми системой. На структуру программного обеспечения оказывает влияние также конфигурация технических средств. В децентрализованной САПР важно правильное распределение задач между теми или иными техническими средствами. Надежность предметной САПР решающим образом определяет ее пригодность к использованию. Здесь особенно важна наглядность обнаружения ошибок при вводе исходных данных. Полностью исключить ошибки в программах невозможно, однако пользователь вправе рассчитывать на то, что он не встретится с ошибками, о которых сама программа его не проинформирует.
Стандартизация программного обеспечения САПР находится пока что в начальной стадии. Уже действуют в рамках международной и национальной стандартизации язык Фортран, промежуточный язык CDLATA для систем подготовки управляющих программ станков с ЧПУ, синтаксический язык описания геометрии обрабатываемых деталей APT. Известны стандарты GKS и IGES для графического описания деталей и их внутримашинного представления. Заключены международные соглашения по банкам данных. Дальнейшее развитие стандартизации необходимо, так как только благодаря стандартам может быть обеспечено создание программного обеспечения как товара, который может передаваться для использования в различных САПР. Ограничения, накладываемые языком Фортран в части возможностей структурного программирования, динамических полей данных, рекурсивных и параллельных процессов, до сих пор не являлись препятствием, так как транслятор с Фортрана имеется почти на любой ЭВМ.
Эффективность программного обеспечения САПР может быть повышена путем включения программ, написанных на ассемблере и использующих имеющийся в операционных системах прямой доступ к устройствам графического ввода-вывода. Языки Бейсик, ПЛ-1, Алгол-68 и Паскаль до последнего времени в программном обеспечении САПР использовались редко. Функции, выполняемые САПР, не зависят от языков программирования и могут быть описаны словесно или в виде структурных схем.
Графические внешние устройства программным путем реализуют следующие процедуры: перемещение объекта по экрану, вращение, создание окон, масштабирование, зеркальное отображение.
Внутримашинное представление объекта также есть результат вычислений. База данных, содержащая ВПО, имеет локальные интерфейсы с программами доступа, которые и осуществляют поиск, чтение, корректировку и удаление элементов изображений и их связей. Сами внутримашинные представления, содержащиеся в базе данных, могут быть использованы в различных программах.
Рабочие чертежи и управляющие программы могут быть генерированы из элементов внутримашинных представлений, содержащихся в базе данных. Многие дву- и трехмерные графические системы имеют выход на системы подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Простановка размеров на чертежах может осуществляться автоматически или полуавтоматически, когда проставляемые размеры высвечиваются на экране дисплея, а оператор сам определяет место простановки размера на поле чертежа. Численные значения размеров и изображения размерных стрелок генерируются на экране автоматически. Допуски на размеры задаются в режиме диалога при размещении размерных стрелок. Для выявления внутренней формы деталей на экране могут быть отображены сечения в разных плоскостях: при этом линии невидимого контура затемняются на экране автоматически или оператором с помощью соответствующего программного обеспечения. Дальнейшее развитие работ в области создания САПР, конструирующих различные объекты, требует создания проблемно-ориентированных языков описания конструкций и технологических процессов изготовления. В технологических САПР должно быть увеличено число промежуточных графических элементов, благодаря которым упрощается графический диалог при разработке технологии механической обработки.
Информационно-программное обеспечение диалога.
Идеология построения инструментальных средств для проектирования диалога, в отличие от большинства традиционных методов построения диалога, предусматривает формальное описание диалогового сценария, отделенного от содержательной части прикладной системы, что дает удобную возможность его модификации. Тем самым обеспечивается адаптивность системы.
При разработке описания сценария проектирования предпочтительно графическое представление сценария диалога. Логика описания диалога определяется структурой типовых узлов сценария. Для интерпретации диалога могут быть использованы следующие управляющие конструкции: диалоговый повтор, диалоговое ветвление, диалоговый мультцикл.
