Поняття програми як автоматизованої системи.
У сучасному виробництві широке поширення одержали системи автоматизованого проектування (САПР), які дозволяють проектувати технологічні процеси з меншими витратами часу та засобів, зі збільшенням точності спроектованих процесів і програм обробки, що скорочує витрати матеріалів та час обробки.
Технічне забезпечення САПР засновано на використанні обчислювальних мереж і телекомунікаційних технологій, персональних комп'ютерів та робочих станцій.
Математичне забезпечення САПР характеризується різноманітністю методів обчислювальної математики, статистики, математичного програмування, дискретної математики, штучного інтелекту. Програмні комплекси САПР відносяться до числа найбільш складних сучасних програмних систем, заснованих на операційних системах Unіx, Wіndows, мовах програмування С, С++, Java і інших, сучасних CASE технологіях, реляційних і об’єктно-орієнтованих системах керування базами даних (СКБД), стандартах відкритих систем і обміну даними в комп'ютерних середовищах.
Проектування, при якому всі проектні рішення або їхня частина одержують шляхом взаємодії людини та ЕОМ, називають автоматизованими на відміну від ручного (без використання ЕОМ) або автоматичного (без участі людини на проміжних етапах).
CAE – автоматизоване конструювання, використання спеціального програмного забезпечення для проведення інженерного аналізу міцності та інших технічних характеристик компонентів, виконаних у системах автоматизованого проектування. Програми автоматизованого конструювання дозволяють здійснювати динамічне моделювання, перевірку та оптимізацію виробів і засобів їхнього виробництва.
CAM – автоматизоване виробництво. Термін використовується для позначення програмного забезпечення, основною метою якого є створення програм для керування верстатами зі ЧПК (числове програмне керування). Вхідними даними CAM- системи є геометрична модель виробу, розроблена в системі автоматизованого проектування. У процесі інтерактивної роботи із тривимірною моделлю в CAM системі інженер визначає траєкторії руху різального інструменту по заготівлі виробу, які потім автоматично верифікуються, візуалізуються (для візуальної перевірки коректності) і обробляються постпроцесором для одержання програми керування конкретним верстатом.
САПР складається з проектуючої і обслуговуючої підсистем. Проектуючі підсистеми безпосередньо виконують проектні процедури. Прикладами проектуючи підсистем можуть слугувати підсистеми геометричного тривимірного моделювання механічних об'єктів, виготовлення конструкторської документації, схемотехнічного аналізу, трасування з'єднань у друкованих платах. Обслуговуючі підсистеми забезпечують функціонування проектуючи підсистем, їхню сукупність часто називають системним середовищем (або оболонкою) САПР. Типовими обслуговуючими підсистемами є підсистеми керування проектними даними (PDM), керування процесом проектування (DesPM), користувацького інтерфейсу для зв'язку розробників з ЕОМ, CASE () для розробки та супроводу програмного забезпечення САПР, навчальні підсистеми для освоєння користувачами технологій, реалізованих у САПР.
Огляд найбільш поширених САПР світових виробників.
AutoCAD – найвідоміший із продуктів компанії Autodesk, універсальна система автоматизованого проектування, що поєднує у собі функції двовимірного креслення й тривимірного моделювання. З'явився в 1982 році і був однієї з перших САПР, розроблених для PC. Швидко завоював популярність серед проектувальників, інженерів і конструкторів різних галузей промисловості завдяки демократичним цінам. AutoCAD прискорює щоденну роботу зі створення креслень і підвищує швидкість і точність їхнього виконання. AutoCAD дозволяє легко й швидко створювати на основі моделі розрізи й проекції, ефективно формувати комплекти креслень і керувати ними: групувати їх по розділах проекту та інших логічних категорій, створювати переліки аркушів, керувати видами креслень, архівувати комплекти проектної документації та організовувати спільну роботу фахівців.
Рисунок 1.16 – Інтерфейс AutoCAD з прикладом 3D моделювання
CATIA – система автоматизованого проектування французької фірми Dassault Systems. CATІА V1 була анонсована в 1981 році. У даний момент у світі використовуються дві версії – V4 і V5, які значно відрізняються між собою. CATІА V4 була анонсована в 1993 році й створювалася для Unіx- подібних операційних систем, CATІА V5 була анонсована в 1998 році, і це перша з версій, що може працювати під керуванням Mіcrosoft Wіndows. Суть концепції – тривимірне моделювання і колективна робота в реальному часі. Для зв'язку між людьми, що перебувають у різних точках світу, передбачені засоби простого підключення до Web. PLM 2.0 – це новий підхід, що відкриває можливість використовувати інтелектуальні результати онлайнового взаємозвязку. Кожний користувач може придумувати, розробляти продукти та обмінюватися інформацією на універсальній 3D-мові. Користувачі зможуть у наочній формі оперувати одночасно віртуальними та реальними об'єктами.
Pro/Engіneer – CAD система високого рівня. Містить у собі всі необхідні модулі для твердотілого моделювання деталей і створення креслярської документації. Має убудовані можливості для проектування зварених конструкцій.
SolіdWorks – продукт компанії SolіdWorks Corporatіon, система автоматизованого проектування у трьох вимірах, працює під керуванням Mіcrosoft Wіndows. Розроблена як альтернатива для двомірних програм САПР. Придбала популярність завдяки простому інтерфейсу. Основний продукт SolіdWorks включає інструменти для тривимірного моделювання, створення креслень, роботи з листовим металом, звареними конструкціям і поверхнями довільної форми. Є можливість імпортування великої кількості файлів 2D і 3D CAD програм. Є APІ для програмування в середовищі Vіsual Basіc і C. Також включена програма для аналізу методом кінцевих елементів початкового рівня CosmosXpress.
ADEM (Automated Desіgn Engіneerіng Manufacturіng) – російська інтегрована CAD/CAM/CAPP-система, призначена для автоматизації конструкторсько-технологічної підготовки виробництва (КТПП). ADEM був створений як єдиний продукт, що включає в себе інструментарій для проектантів і конструкторів (CAD), технологів (CAPP - Сomputer-Aided Process Planning) і програмістів ЧПК. Тому він містить декілька різних предметно-орієнтованих САПР під єдиною логікою керування і на єдиній інформаційній базі. ADEM дозволяє автоматизувати наступні види робіт:
3D і 2D моделювання та проектування; оформлення проектно-конструкторської й технологічної документації; проектування технологічних процесів; аналіз технологічності й нормування проекту; програмування устаткування. ADEM застосовується у різних галузях: авіаційній, атомній, аерокосмічній, машинобудівній, металургійній, верстатобудівній та інших.
bCAD – 2- і 3- вимірна система автоматизованого проектування, розроблена російською компанією "ПРОПРО Група". bCAD являє собою інтегрований пакет для двовимірного креслення, об'ємного моделювання й реалістичної візуалізації. Система одержала широке поширення в меблевому виробництві та дизайні інтер'єрів. Незважаючи на досить розвинені засоби проектування, у промисловості практично не застосовується.
Рисунок 1.17 – Інтерфейс bCAD з прикладом 3D моделювання
T-FLEX CAD – система автоматизованого проектування, розроблена компанією "Топ Системи" з можливостями параметричного моделювання і наявністю засобів оформлення конструкторської документації відповідно до стандартів серії ЕСКД (Єдина система конструкторської документації). T-FLEX CAD є ядром комплексу T-FLEX CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM – набору засобів для рішення завдань технічної підготовки виробництва в різних галузях промисловості. Комплекс поєднує системи для конструкторського і технологічного проектування, модулі підготовки керуючих програм для верстатів та інженерних розрахунків. Всі програми комплексу функціонують на єдиній інформаційній платформі системи технічного документообігу і ведення складу виробів.
КОМПАС – система автоматизованого проектування, розроблена російською компанією "АСКОН" з можливостями оформлення проектної й конструкторської документації відповідно до стандартів серії ЕСКД і СПДБ (Система проектної документації для будівництва). Існує у двох версіях: Компас- Графік і КОМПАС-3D, відповідно призначених для плоского креслення і тривимірного проектування.
Складові програми: дані, логіка, інтерфейс.
Як відомо, усі програми, як правило, складаються з двох основних елементів: методів (кодів програм) і даних.
Код – частина програми, яка здійснює дії, а дані є інформацією, на яку спрямовані ці дії.
Програмна логіка — одна з трьох головних складових програмного забезпечення.
Іншою важливою складовою програм є структури даних. Дані, які програма обробляє, надходять до неї і зберігаються не в хаотичному вигляді, а в добре організованих структурах. Від того, якими саме будуть ці структури, значною мірою залежить і програмна логіка, і можливості програми в цілому.
Як уже зазначалося, програми керують роботою апаратного забезпечення. А хто керує самими програмами, хто створює ті ситуації та події, від яких залежить поведінка програм? Відповідь на це запитання така: вказівки програмам дають або користувачі, або інші програми. Засоби, за допомогою яких з програмою взаємодіє користувач або інші програми, називаються інтерфейсом — це третя важлива складова програмного забезпечення. Слід відрізняти інтерфейс користувача, через який з програмою взаємодіє користувач, від інтерфейсу прикладного програмування, за допомогою якого програми обмінюються даними з іншими програмами. Зазначимо, що деякі програми, наприклад драйвери, не мають інтерфейсу користувача, однак частка таких програм серед всього програмного забезпечення незначна.
Основні складові програми — логіка, структури даних та інтерфейс. Логіка визначає поведінку програми, структури даних — спосіб зберігання даних, а інтерфейс є засобом взаємодії програми з користувачем та іншими програмами.
Поняття об’єкта у програмуванні. Властивості об’єкта. Елементи інтерфейсу користувача як об’єкти.
Програмування - у звичайному розумінні, це процес створення комп'ютерних програм. Програмування дозволяє налаштувати комп'ютер чи інше програмований логічний пристрій на ті чи інші дії. Програмування для ЕОМ грунтується на використанні мов програмування, на яких записується програма.
Вище ми розглянули призначення та складові програм узагалі, а зараз звернімо увагу на окремий різновид програм, яким ми користуємось найчастіше, а саме сучасні прикладні програми. Працюючи з такими програмами, ви виконували дії над певними об’єктами: командами меню, кнопками, прапорцями, клітинками електронної таблиці, фрагментами тексту тощо. Можна сказати, що об’єкт — це основна структура даних у сучасних програмах, які тому і називають об’єктно-орієнтованими.
Нагадаємо, що об’єктом прийнято називати єдине ціле, яке можна відрізнити від іншого цілого. Кожен об’єкт має певний набір параметрів (наприклад, якщо йдеться про кнопку у програмі, то це розмір, колір тла, тип шрифту, яким зроблено напис на кнопці, тощо). Стан об’єкта — це сукупність значень його параметрів у певний момент часу. Зокрема стан кнопки можна описати так: розмір 50×100 пікселів, колір — сірий, шрифт — Arial, ненатиснута.
Крім стану об’єкт має поведінку — сукупність дій, які він може виконувати. Зауважимо, що не лише сам об’єкт здатен виконувати дії, а й над ним можуть виконувати дії інші об’єкти. Так, користувач може клацнути кнопку або перемістити фрагмент тексту — це дії користувача над кнопкою та фрагментом тексту.
Одні дії можуть спричиняти інші. Наприклад, клацання кнопки приводить до того, що виділений фрагмент тексту копіюється в буфер обміну. У програмуванні ті дії, які спричиняють інші, називають подіями. Програмні об’єкти виконують дії не самі по собі, не раптово, а лише у відповідь на настання тієї чи іншої події — у цьому полягає основний принцип подійно-орієнтованого програмування. Переважна більшість програм, з якими ви працюєте, є не лише об’єктно-орієнтованими, а й подійно-орієнтованими — це друга характерна особливість сучасного програмного забезпечення.
Головні особливості сучасних прикладних програм — це зберігання даних у вигляді об’єктів та виконання дій у результаті настання тих чи інших подій. Таку властивість програм називають об’єктною та подійною орієнтованістю.
В даний час для того, щоб програма могла бути зрозуміла і виконана ЕОМ, потрібен спеціальний інструмент - транслятор. Існують два види трансляторів - компілятори і інтерпретатори.
Більшість компіляторів переводить програму з деякої високорівневої мови програмування в машинний код, який може бути безпосередньо виконаний процесором.
Інтерпретатор – це віртуальна машина,що виконує програму.
Поняття події та обробника події. Поняття про методи об’єкта
У результаті настання події виконується не вся програма, а лише певний її фрагмент, що його називають обробником події. Зауважте, що події завжди зв’язані з якимись об’єктами. Так, подія клацання кнопки зв’язана з певною кнопкою, розкриття списку — з розкривним списком тощо.
З об’єктами зв’язано не лише обробники подій, а й фрагменти програми, що виконують будь-які дії взагалі. Такі фрагменти називають методами об’єктів. Отже, підіб’ємо підсумки:
- об’єкти містять не тільки дані, а й методи;
- кожен метод призначено для виконання певної дії;
- усі функції програми «розкладено», як у скриньки, в окремі методи.
Запитання для узагальнення
1. Що таке САПР?
2. Які види програм САПР ви знаєте?
3. Що таке дані?
4. Що таке інтерфейс?
5. Що таке обробник подій?
6. Що таке інтерпретатор? Транслятор? Компілятор?
Завдання
1. Встановити в себе на комп'ютері програмне середовище https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=video&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiWguDd6cXPAhUDlSwKHcMBCKMQtwIILzAE&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DzgRFDkZYYKE&usg=AFQjCNEhXzfJ7youRke4kYRkbVcpKfSzAQ&sig2=dyw2tChetKazPCNRCvmMyg
| 
