Триколор 

«Методология объектно-ориентированного моделирования. Объектно-ориентированное моделирование

UML (англ. Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования) - язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это - открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем. UML не является языком программирования, но на основании UML-моделей возможна генерация кода. (вики)

Бурное развитие 1980-ые годы.

Главное не процедура или функция, а объект .

Для различных ЯП созданы библиотеки стандартных классов объектов которые могут выполнять действия.

Появились средства визуального программирования (RAD), где программист создаёт прогу мышкой, а код программы генерируется автоматически. Внимание программистов переключилось с написания кода, на предшествующие этапы – анализ предметной области и проектирование программы.

Появились методы объектно-ориентированного анализа и проектирования OOA/OOD. Они позволяют проектировать системы до написания кода, так чтоб проект был задокументирован. С помощью модели можно исправить недочёты без затрат.

2 вида диаграмм:

1) Структурные модели

2) модели поведения

В дальнейшем UML стал использоваться не столько для проектирования ИС, сколько для анализа и перепроектирования БП.

Моделирование бизнеса с помощью UML предполагает построение двух моделей:

1) прецедентная модель (вопрос 16)

2) объектная модель (анализ структурной модели, описывающийся внешней структурой бизнеса и т.д)(вопрос 17).

Прецедентная модель бизнеса

Так же как и для прецедентов так и для акторов, различают понятия класса и экземпляра. Класс – описывает общие характеристики некоторого типа акторов, а экземпляр – характеристики конкретного актора. На диаграмме вариантов использования, как правило отображаются классы прецедентов и классы акторов. Причем их расположение может быть произвольное. Акторы принадлежащие к разным классам могут иметь общие характеристики или общие обязательства по отношению к бизнесу. Можно ввести обобщенный класс акторов объединяющие общие характеристики нескольких более конкретных классов. Например, для классов покупатели мебели и покупатели компьютеров может быть введен общий класс покупатель. В этом случае между обобщенном типом акторов и более конкретным устанавливается отношение-обобщение.



Между прецедентами и акторами устанавливается отношение коммуникации. Они моделируют информационные и материальные потоки, т.е. обмен прецедентов с субъектами окружения материальной и информационной природы (данными, документами, сырьем и т.д.).

Для каждого из элементов модели составляется спецификация. Спецификацией актора указывается наименование, стереотип, описание, перечень связанных с прецедентом поддиаграмм и документов. Наиболее важным для описания прецедентов является документ, называемый потоком событий. Он описывает сценарий осуществления прецедентов в виде последовательности шагов процесса.

Каждый шаг или событие прецедента представляет собой некоторое действие, переводящее прецедент в новое состояние. В свою очередь новое состояние прецедента является стимулом для выполнения следующего шага или события. Т.о., прецедент рассматривается как последовательность состояния и событий.


Объектная модель бизнеса.

Прецедентная модель иллюстрирует функции бизнеса. Однако для полного понимания бизнеса необходима модель, показывающая кем и с помощью чего реализуются прецеденты. Объектная модель раскрывает внутреннее устройство бизнеса: какие виды ресурсов используются и каким образом они взаимодействуют. Эту модель называют также моделью бизнес анализа. Основным понятием этой модели является понятие объекта.

Объекты модели бизнеса представляют людей, участвующих в выполнении процессов, и различного рода, сущности, которые обрабатываются или создаются бизнесом. Участники процессов называются активными объектами, сущности – пассивными. Похожие объекты группируются в классы, каждый конкретный объект рассматривается как экземпляр некоторого класса. Например объекты, соответствующие конкретным служащим могут быть объединены в класс «служащие». Свойство объекта описывается с помощью характеристик, называемых атрибутами, при этом состав атрибутов одинаков для всего класса. Класс «служащий» может иметь атрибуты: фамилия, стаж, и т.д. Разные объекты будут иметь разные значения (которые могут меняться во времени). Поведение представляется с помощью набора операций, которые может выполнять объект. Пример операций класса «служащий»: Принять заказ, оформить договор, принять оплату и т.д.



Виды анализа БП.

Существуют различные классификации видов анализа. Классификация по объекту анализа позволяет выделить:

1. Анализ окружения

~ Анализ макроокружения (Политического, Экономического, технологического)

~ Анализ микроокружения (клиентов, поставщиков, конкурентов)

2. Анализ бизнеса (Продукции, Оборудования, Кадров).

Анализ макроокружения включает анализ налоговой политики, трудового законодательства, изучение политической системы региона, анализ новейших достижений в производстве и т.д.

Важнейшими направлениями анализа микроокружения является изучение требование клиентов, анализ поставщиков и партнёров и анализ конкурентной позиции компании. В процессе анализа бизнеса производится анализ БП, технологии их выполнения, анализ выпускаемой продукции, анализ и оценка кадров.

Классификации в соответствии с анализируемыми состояниями системы (текущим, прошлым, будущим) – позволяет выделить сравнительный, ретроспективный и прогностический анализ.

Классификации по методам анализа – позволяет выделить две основные группы:

· количественный (основан на объективном измерении и дальнейшей обработке количественных параметров)

1) статистический (корреляционный, регрессионный, кластерный)

2) экономический (детерминированный факторный анализ, балансовый)

3) вычислительный (линейное программирование, анализ чувствительности и т.д.)

· качественный анализ (основан на мнениях, субъективных суждениях и оценках экспертов). При этом, как правило, используются неформальные или слабо-формализованные методы, такие как: Методы экспортных оценок, метод ДЭЛФИ, морфологический анализ, метод сценариев и метод построения дерева решений.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

" Объектно-ориентированное моделирование на основе UML "

Студент: Филатов Р.Д.

Липецк 2015

Введение

В данной контрольной работе разработана объектно-ориентированная модель информационной подсистемы для учета валютных операций с вкладами физических лиц. Данная модель разработана с помощью программного продукта Rational Rose 2000, с помощью языка UML.

Rational Rose 2000 имеет достаточно простой и интуитивно понятный интерфейс пользователя, позволяющий создавать модели сложных программных продуктов с помощью унифицированного языка программирования UML

Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) представляет собой язык для определения, представления, проектирования и документирования программных систем, информационных систем, организационно-экономических систем, технических систем и других систем различной природы.

Разработка языка UML преследовала несколько различных целей. Прежде всего, UML создавался как язык моделирования общего характера. UML не является частной собственностью, он основан на соглашении большинства специалистов в компьютерной области. В него были включены основные понятия из наиболее известных методологий, поэтому он может использоваться совместно с ними. UML разрабатывался для поддержки таких ценных наработок проектирования, как инкапсуляция, разделение сущностей и выявление сути конструкции модели. UML отвечает требованиям современной разработки программного обеспечения, в том числе таким, как крупномасштабность, параллелизм, распределенность, возможность использования образцов и удобство при командной работе.

Создание диаграммы прецедентов

Диаграмма прецедентов (использования) называется диаграмма, на которой показана совокупность прецедентов и актеров, а также отношения (зависимости, обобщения и ассоциации) между ними. Диаграммы прецедентов применяются для моделирования вида системы с точки зрения прецедентов (или вариантов использования). Чаще всего это предполагает моделирование контекста системы, подсистемы или класса либо моделирование требований, предъявляемых к поведению указанных элементов. Этот вид диаграммы позволяет создать список операций, которые выполняет система. Диаграмма этого вида представляет важную информацию - это одно из основных преимуществ ее применения. Взглянув на варианты использования, можно понять, какие функциональные возможности будут заложены в систему. Рассматривая действующих лиц можно выяснить, кто конкретно будет с ней взаимодействовать. Изучая все множество вариантов использования и действующих лиц, определятся сфера применения системы (что она будет делать). Это помогает узнать также, что она не будет делать, и внести коррективы. На диаграмме нашей объектно-ориентированной модели (рисунок А.1) показаны два действующих лица (актера): банковский работник и клиент, а также семь основных действий, выполняемых моделируемой системой: открыть вклад, закрыть вклад, совершить операцию по покупке валюты, отказ по покупке валюты, совершить операцию по продаже валюты, начислить проценты, касса.

Создание диаграммы последовательности

Взаимодействие объектов в системе происходит посредством приема и передачи сообщений объектами-клиентами и обработки этих сообщений объектами-серверами. При этом в разных ситуациях одни и те же объекты могут выступать и в качестве клиентов, и в качестве серверов. Данный тип диаграммы позволяет отразить последовательность передачи сообщений между объектами, акцентирует внимание на временной упорядоченности сообщений. Диаграммы последовательности отражают поток событий, происходящих в рамках варианта использования. Например, вариант использования "Открыть вклад" предусматривает несколько возможных последовательностей, таких как вести вариант вклада или вести неправильный вариант вклада. Ввод данных о открытие вклада представлен на данной диаграмме последовательностей. Под сценарием понимается конкретный экземпляр потока событий. Эта диаграмма последовательности отображает поток событий в рамках варианта использования "Открыть вклад" (рисунок А.2). Проанализировав составные части системы, наглядно видно, что наиболее главная задача работы банковского работника - это ввод данных о вкладах. Получив всю нужную информацию, составляем описание сценариев: Банковский работник создает новый вклад. Банковский работник вводит данные в базу данных. Банковский работник вводит данные в базу данных, но при ее сохранении в базе данных возникает ошибка. Действующее лицо на диаграмме - Банковский работник. Т.к. все взаимодействие в объектно-ориентированных системах осуществляется при помощи сообщений между объектами, то классы должны позволять отправку или прием сообщений. При обмене сообщениями одни классы являются клиентами и принимают сообщения, а другие - серверами и отправляют сообщения. информационный прецедент программный

Создание диаграммы сотрудничества

Диаграммы сотрудничества - второй тип диаграмм взаимодействия -Collaboration Diagram - Г. Буч называет диаграммой объектов. Эта диаграмма не акцентирует внимание на последовательности передачи сообщений, она отражает наличие взаимосвязей вообще, то есть на этой диаграмме отражается наличие сообщений от клиентов к серверам. Диаграмма показывает взаимодействие между объектами, а не классами, то есть является мгновенным снимком объектов системы в некотором состоянии. Ведь объекты, в отличие от созданных на этапе проектирования классов, создаются и уничтожаются на всем протяжении работы программы. И в каждый момент имеется конкретная группа объектов, с которыми осуществляется работа. В связи с этим появляются такие понятия, как время жизни и область видимости объектов, которые будут рассмотрены далее.

Создание диаграммы классов

Class diagram (диаграммы классов) позволяет создавать логическое представление системы, на основе которого создается исходный код описанных классов. На диаграммах классов отображаются некоторые классы и пакеты системы. Это статические картины фрагментов системы и связей между ними. Объединять классы можно как угодно, однако существует несколько наиболее распространенных подходов.

Во-первых, можно группировать классы по стереотипу. В таком случае получается один пакет с классами-сущностями, один с пограничными классами, один с управляющими классами и так далее. Этот подход может быть полезен с точки зрения размещения готовой системы, поскольку все находящиеся на клиентских машинах пограничные классы уже оказываются в одном пакете.

Второй подход заключается в объединении классов по их функциональности. Например, в пакете Security (Безопасность) будут содержаться все классы, отвечающие за безопасность приложения. Преимущество этого метода заключается в возможности повторного использования пакетов. Если внимательно подойти к группированию классов, можно получить практически не зависящие друг от друга пакеты. Например, пакет Security можно использовать и в других приложениях.

Наконец, применяют комбинацию двух указанных подходов. Для дальнейшей организации классов разрешается вкладывать пакеты друг в друга. На высоком уровне абстракции можно сгруппировать классы по функциональности, создав пакет Security. Внутри него можно создать другие пакеты, сгруппировав отвечающие за безопасность классы по функциональности или по стереотипу. Ознакомившись с классами модели, объединим эти классы в пакеты по стереотипу. Были созданы следующие пакеты: Entities (Сущности), Boundaries (Границы) и Control (Управление). В эти пакеты были помещены советующие им классы (рисунок А.4).

Классы-сущности (entity classes) отражают основные понятия (абстракции) предметной области и, как правило, содержат хранимую информацию. В данный пакет были добавлены класса Вклад и ВкладВалюты.

Управляющие классы (control classes) отвечают за координацию действий других классов. Обычно у каждого варианта использования имеется один управляющий класс, контролирующий последовательность событий этого варианта использования. Управляющий класс отвечает за координацию, но сам не несет в себе никакой функциональности - остальные классы не посылают ему большого количества сообщений. Вместо этого он сам посылает множество сообщений. Управляющий класс просто делегирует ответственность другим классам, по этой причине его часто называют классом-менеджером. В данном проекте данную функцию выполняет класс Control.

Граничные классы (boundary classes) - позволяют действующему лицу взаимодействовать с системой. Каждому взаимодействию между действующим лицом и вариантом использования должен соответствовать по крайней мере один граничный класс.

Граничные классы (boundary classes) - это классы, которые расположены на границе системы и окружающей среды. Они включают все формы, отчеты, интерфейсы с аппаратурой (такой, как принтеры или сканеры) и интерфейсы с другими системами.

В данной модели была создана диаграмма классов (рисунок А.4) для сценария "Открыть новый вклад".

Проектируя класс Вклад, видно, что за его поведением нужно наблюдать. Многие требования к классу значительно изменяются при изменении состояния его экземпляра. Чтобы убедиться, что проект удовлетворяет всем требованиям, создается диаграмма состояний для класса Вклад. С ее помощью в проекте была создана диаграмма состояния

Создание диаграммы состояний для классов и диаграммы компонентов

Диаграммы состояний (State) предназначена для отображения состояний объектов системы, имеющих сложную модель поведения. Состоянием (state) называется одно из возможных условий, в которых может существовать объект.

Находясь в конкретном состоянии, объект может выполнять определенные действия. Например, может генерировать отчет, осуществлять некоторые вычисления или посылать событие другому объекту. С состоянием можно связывать действия пяти типов: деятельность, входное действие, выходное действие, событие и история состояния.

Литература

1. Боггс У., Боггс М.. UML и Rational Rose: Пер. с англ. - М.: Издательство "Лори", 2009.- 581 с, ил.

2. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML для пользователя: Пер. с англ. - М.: ДМК, 2009.- 432 е., ил. (Серия "для программистов").

3. Ларман К. применение UML и шаблонов проектирования: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2012. - 496 с, ил.

4. Кураев Е.А. Банковские системы: Издательский дом "Глория", 2013.-225 с.,ил (Валютные операции с вкладами)

5. Родионова В.М. Банковские операции: Под ред. Родионовой В.М.,2011 .- 112с, ил (Валютные операции с вкладами)

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Использование программы Rational Rose 2000 для моделирования информационной подсистемы учета валютных операций с вкладами физических лиц. Создание диаграмм прецедентов, последовательности и сотрудничества. Основные добавленные атрибуты класса "Вклад".

    курсовая работа , добавлен 23.06.2011

    Этапы разработки объектно-ориентированной модели информационной подсистемы приемной комиссии для учета абитуриентов. Создание диаграмм для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами. Порядок генерации программного кода на языке С++.

    курсовая работа , добавлен 29.06.2011

    Методика разработки объектно-ориентированной модели информационной подсистемы необходимой для учета успеваемости студентов факультета, которая спроектирована с помощью программного продукта Rational Rose 2003 и унифицированного языка моделирования UML.

    курсовая работа , добавлен 25.06.2011

    Разработка объектно-ориентированной подсистемы складского учета для фирмы "КавказЮгАвто". Краткая характеристика предметной области. Построение диаграмм размещения, прецедентов, последовательности, компонентов и классов. Генерация программного кода C++.

    курсовая работа , добавлен 26.06.2011

    Унифицированный язык моделирования. Методы объектно-ориентированного анализа и проектирования. Создание диаграммы последовательности и диаграммы сотрудничества. Главная диаграмма классов. Добавление связей между классами. Зависимость между пакетами.

    курсовая работа , добавлен 23.06.2011

    Общая характеристика склада как объекта хозяйственной деятельности. Создание диаграммы прецедентов и последовательности. Построение корпоративной диаграммы сотрудничества. Предназначение диаграммы классов и компонентов. Генерация программного кода C++.

    курсовая работа , добавлен 23.06.2011

    Разработка модели информационной подсистемы для учета заказов клиентов автосервиса с применением языка UML. Создание диаграммы прецедентов, последовательности, сотрудничества и классов, используя методы Rational Rose 2000. Генерация программного кода C++.

    курсовая работа , добавлен 22.06.2011

    Особенности объектно-ориентированного проектирования. Основные понятия объектно-ориентированного подхода. Основы языка UML, варианты его использования. Диаграммы классов и взаимодействия. Разработка диаграммы прецедентов (вариантов использования).

    курсовая работа , добавлен 13.05.2014

    Разработка объектно-ориентированной модели информационной подсистемы учета студентов университета во время экзаменационной сессии с помощью программы Rational Rose 2000, с использованием языка UML. Порядок генерации программного кода на языке С++.

    курсовая работа , добавлен 21.06.2011

    Построение диаграмм, добавление деталей к описаниям операций, определение атрибутов классов и порядок генерации программного кода на языке С++ объектно-ориентированной модели информационной подсистемы, автоматизирующей работу регистратуры поликлиники.

Понятие объектно-ориентированного моделирования (ООМ), безусловно, связано с объектно-ориентированным программированием (ООП). Этот подход к разработке программных средств, появившийся в средине 1980-х гг., первоначально был направлен на разрешение проблем, возникающих в результате неизбежного роста и усложнения программ, а также задач обработки данных и манипулирования ими. В то время стало очевидным, что традиционные методы процедурного программирования нс способны справиться ни с растущей сложностью программ и их разработки, ни с необходимостью повышения их надежности. При этом вычислительные и расчетно-алгоритмические задачи, особенно в области обеспечения бизнеса, постепенно стали уходить на второй план, а первое место стали занимать задачи именно обработки данных и манипулирования ими.

Фундаментальными понятиями ООП являются понятия класса и объекта. При этом под классом понимается некоторая абстракция совокупности объектов , которые имеют общий набор свойств и обладают одинаковым поведением. Каждый объект в этом случае рассматривается как экземпляр соответствующего класса. Объекты, которые не имеют полностью одинаковых свойств или не обладают одинаковым поведением, по определению, не могут быть отнесены к одному классу. Хотя приведенное определение класса может быть уточнено на основе учета других понятий ООП, оно является общим и достаточным для проведения ООМ.

Важная особенность классов состоит в возможности их организации в виде некоторой иерархической структуры, которая по внешнему виду напоминает схему классификации понятий формальной логики. В связи с этим следует отметить, что каждое понятие в логике имеет объем и содержание. Под объемом понятия понимают все другие мыслимые понятия, для которых исходное понятие может служить определяющей категорией или частью. Содержание же понятия составляет совокупность всех его признаков и атрибутов, отличающих данное понятие от всех других. В формальной логике известен закон обратного отношения: если содержание понятия А содержится в содержании понятия В, то объем понятия В содержится в объеме понятия А.

Иерархия понятий строится следующим образом. В качестве наиболее общего понятия или категории берется понятие, имеющее наибольший объем и, соответственно, наименьшее содержание. Это самый высокий уровень абстракции для данной иерархии. Затем общее понятие некоторым образом конкретизируется, тем самым уменьшается его объем и увеличивается содержание. Появляется менее общее понятие, которое на схеме иерархии будет расположено на уровень ниже исходного понятия. Этот процесс конкретизации понятий может быть продолжен до тех пор, пока на самом нижнем уровне не будет получено понятие, дальнейшая конкретизация которого невозможна либо нецелесообразна.

Очевидно, что если в качестве самого абстрактного понятия для достижения целей ООМ принять некоторую модель, то концептуальную схему объектно-ориентированного моделирования можно представить, как показано на рис. 4.5.

В настоящее время языком, реализующим объектно-ориентированные подходы (в том числе и к моделированию бизнес-процессов), является язык UML (Unified Modeling Language), представляющий собой общецелевой язык визуального моделирования, который разработан для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем. Этот язык может быть использован для построения концептуальных, логических и графических моделей сложных систем различного целевого назначения.

Формальное описание предметной области с использованием UML основывается на иерархической структуре модельных представлений (см. рис. 4.5), состоящей из четырех уровней: 1) мета-метамодели; 2) мегамо- дели; 3) модели; 4) объектов.

Рис. 4.5.

Уровень мета-метамодели образует исходную основу для всех мета- модельных представлений. Главное его назначение состоит в том, чтобы определить язык для спецификации метамодели. Мета-метамодель определяет формальный язык на самом высоком уровне абстракции и является наиболее компактным его описанием. При этом мета-метамодель может специфицировать несколько метамоделей, чем достигается потенциальная гибкость включения дополнительных понятий.

Метамодель является экземпляром или конкретизацией мета-мета- модели. Главная задача этого уровня - определить язык для спецификации модели. Данный уровень более конструктивный, чем предыдущий, поскольку обладает более развитой семантикой базовых понятий.

Модель в контексте языка UML - это экземпляр метамодели в том смысле, что любая конкретная модель системы должна использовать только понятия метамодели, конкретизировав их применительно к данной ситуации. Это уровень для описания информации о конкретной предметной области. Однако если для построения модели используются понятия языка UML, то необходима полная согласованность понятий уровня модели с понятиями языка уровня метамодели. Конкретизация же понятий модели происходит на уровне объектов.

С самой общей точки зрения UML состоит из двух взаимодействующих частей: семантики языка и нотации. Семантика определена для двух видов моделей: структурных моделей и моделей поведения. Структурные модели, известные также как статические, описывают структуру сущностей или компонентов (элементов) некоторой системы, включая их атрибуты и отношения. Модели поведения, называемые иногда динамическими моделями, описывают поведение или функционирование объектов системы, взаимодействие между ними, а также процесс изменения состояний отдельных элементов и системы в целом. Следует отметить, что именно для отображения поведенческого аспекта систем, в первую очередь, и создавался UML. Нотация же языка представляет собой графическую спецификацию для визуального представления семантики языка.

В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций - диаграмм. В терминах UML определены следующие виды диаграмм (рис. 4.6):

  • диаграмма вариантов использования (Use Case Diagram );
  • диаграмма классов (Class Diagram );
  • диаграммы поведения (Behavior Diagrams );
  • диаграммы реализации (Implementation Diagrams).

Рис. 4.6.

Каждая из этих диаграмм детализирует и конкретизирует различные представления о модели сложной системы в терминах языка UML. При этом диаграмма вариантов использования представляет собой наиболее общую концептуальную модель сложной системы, которая является исходной для построения других диаграмм. Диаграмма классов является по своей сути логической моделью, отражающей статические аспекты структурного построения системы.

Особую роль играют диаграммы поведения, призванные отражать динамические аспекты функционирования сложной системы. К этому виду диаграмм относятся:

  • диаграмма состояния (Statechart Diagram );
  • диаграмма деятельности {Activity Diagram);
  • диаграммы взаимодействия {Interaction Diagrams) :
  • - диаграмма последовательности {Sequence Diagram);
  • - диаграмма кооперации {Collaboration Diagram).

Наконец, диаграммы реализации служат для представления физических компонентов сложной системы. К ним относятся:

  • диаграмма компонентов {Component Diagram);
  • диаграмма развертывания {Deployment Diagram).

В современной литературе довольно подробно рассмотрены все перечисленные диаграммы и объекты уровня метамодели.

С точки зрения моделирования бизнес-процессов визуальное моделирование в IJML можно представить как некоторый процесс поуровневого спуска от наиболее общей и абстрактной концептуальной модели исходной системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей сначала строится модель в форме так называемой диаграммы вариантов использования {Use Case Diagram ), которая описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система будет делать в процессе своего функционирования. Диаграмма вариантов использования является исходным концептуальным представлением или концептуальной моделью системы в процессе ее проектирования и разработки.

Разработка диаграммы вариантов использования преследует следующие цели:

  • определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на начальных этапах проектирования системы;
  • сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;
  • разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;
  • подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Суть данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая система представляется в виде множества сущностей или акторов, взаимодействующих с системой с помощью так называемых вариантов использования. При этом актором {actor) или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая способна служить источником воздействия на моделируемую систему так, как определит сам разработчик. В свою очередь, вариант использования {use case) служит для описания сервисов, которые система предоставляет актору. Другими словами, каждый вариант использования определяет некоторый набор действий, совершаемый системой при диалоге с актором. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие акторов с системой.

Основные объекты диаграммы вариантов использования сведены в табл. 4.1.

Основные объекты диаграммы вариантов использования UML

Таблица 4.1

Обозначение

Назначение

Вариант использования

f Проверить состояние (текущего счета ) клиента банка

Вариант использования применяется для спецификации общих особенностей поведения системы или любой другой сущности предметной области без рассмотрения внутренней структуры этой сущности

Актор представляет собой любую внешнюю но отношению к моделируемой системе сущность, которая взаимодействует с системой и использует ее функциональные возможности для достижения определенных целей или решения частных задач

Интерфейс

Датчик Устройство считывания шрихкода

Интерфейс служит для спецификации параметров модели, которые видимы извне без указания их внутренней структуры

Примечание

Реализовать в виде отдельной библиотеки стандартных функций

Примечания в языке UML предназначены для включения в модель произвольной текстовой информации, имеющей непосредственное отношение к контексту разрабатываемого проекта

Окончание табл. 4.1

Обозначение

Назначение

Отношения на диаграмме вариантов использования

Отношение ассоциации (association relationship)

Ассоциация специфицирует семантические особенности взаимодействия акторов и вариантов использования в графической модели системы

Отношение расширения (extend relationship)

Отношение расширения определяет взаимосвязь экземпляров отдельного варианта использования с более общим вариантом, свойства которого определяются на основе способа совместного объединения данных экземпляров

Отношение обобщения (generalization relationship)


Отношение обобщения служит для указания того факта, что некоторый вариант использования Л может быть обобщен до варианта использования В. В этом случае вариант А будет являться специализацией варианта В

Отношение включения (include relationship)


Отношение включения между двумя вариантами использования указывает, что некоторое заданное поведение для одного варианта использования включается в качестве составного компонента в последовательность поведения другого варианта использования

Пример диаграммы вариантов использования показан на рис. 4.7.


Рис. 4.7.

С точки зрения имитационного моделирования наибольший интерес представляют диаграмма вариантов использования и диаграммы поведения. Именно эти диаграммы призваны описывать функциональность (активность, движение) компонентов системы. Кроме того, совокупность этих диаграмм полностью определяет концептуальный уровень описания сложной системы (концептуальную модель). В связи с этим следует рассмотреть указанные диаграммы более подробно. Для примера в качестве сложной системы примем отдел продаж и маркетинга некоторой фирмы. Основная цель моделирования данной системы заключается в автоматизации работы отдела, т.е. в создании и внедрении информационной системы управления продажами. При этом предполагается, что в отделе полностью отсутствует автоматизация производственной деятельности.

Не вдаваясь в описание семантики языка UML (она хорошо освещена в соответствующей литературе), приведем лишь результаты объектно-ориентированного анализа, показанные на рис. 4.8-4.12.

Нетрудно заметить, что время как важнейший атрибут любой поведенческой модели присутствует на приведенных диаграммах лишь опосредованно. Это означает, что при анализе поведения (или изменения состояний) возможны лишь качественные оценки типа «не раньше, чем...», «только после того, как...» и т.н. Однако при анализе, например, диаграммы состояний (см. рис. 4.9) естественным образом возникают следующие вопросы: «Как часто поступают заказы?», «Как долго они оформляются?», «Каково соотношение количества автоматизированных рабочих мест (АРМ) и числа менеджеров?», «Какой должна быть производительность сервера?» и т.д. Очевидно, что без привлечения аппарата имитационного моделирования получить ответы на эти вопросы по приведенным диаграммам просто невозможно.


Рис. 4.8.


Рис. 4.9.


Рис. 4.10.


Рис. 4.11.


Рис. 4.12.

При этом отметим, что при построении заключительных диаграмм (диаграммы компонентов и диаграммы развертывания) требуется явно указывать технические характеристики аппаратных средств, например, таких, как количество рабочих станций (АРМ), тактовая частота процессоров, скорость передачи по сети, емкость запоминающих устройств и др. Ясно, что завышенные показатели могут привести к неоправданным затратам, а заниженные - к снижению эффективности функционирования всей системы. Поэтому обоснование требуемых значений всех технических показателей возможно лишь но результатам имитационного моделирования.

Объектам диаграмм UML, моделирующим поведение системы, могут быть поставлены в соответствие объекты имитационной модели. Важнейшими диаграммами, несущими необходимую информацию, в данном случае являются диаграмма вариантов использования и диаграмма состояний. Взаимосвязь объектов этих диаграмм с объектами имитационной модели показана в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Взаимосвязь объектов диаграмм UML и объектов имитационной модели

Объект диаграммы состояний

Объект имитационной модели

Объект диаграммы вариантов использования

Объект диаграммы состояний

Объект имитационной модели

Анализ табл. 4.2 показывает, что, несмотря на достаточную выразительность языка UML для построения наглядной имитационной модели, его средств явно недостаточно. Приведенные абстрактные объекты имитационной модели составляют концептуальную модель функционирования отдела продаж и маркетинга.

ArCon. Дизайн интерьеров и архитектурное моделирование для всех Кидрук Максим Иванович

Объектно-ориентированное моделирование

Общепринятой философией в большинстве современных графических систем при создании чертежей на компьютере является использование наипростейших геометрических примитивов: точек, отрезков и дуг. С помощью различных комбинаций перечисленных примитивов, посредством присвоения их геометрическим свойствам определенных значений (имеются в виду координаты характерных точек, длины, радиусы и т. п.), а также с помощью заложенных в программу команд редактирования пользователь может создавать сколь угодно сложное изображение. Вы можете возразить, что практически в любой графической системе присутствует также еще множество команд для построения, скажем, кривых Безье или NURBS-кривых. Однако пускай это не вводит вас в заблуждение: на аппаратном уровне все эти кривые и сплайны все равно переводятся в последовательный набор отрезков, аппроксимирующих реальную кривую (то есть максимально приближенных к действительному положению кривой). Примерно таков же подход в трехмерном твердотельном моделировании: сложный объемный объект создается посредством последовательных комбинаций различных базовых трехмерных фигур (куба, сферы, конуса, тора и т. п.), а также с использованием базовых формообразующих операций (выдавливание, вращение, булева операция и пр.).

В большинстве случаев такой подход вполне устраивает пользователей, поскольку позволяет формировать изображения и модели фактически любых форм. Однако за это приходится расплачиваться временем, потраченным на освоение функциональных возможностей графической системы, в равной степени как и временем на создание каждого такого чертежа или трехмерной модели. Плата, в сущности, не так и велика, однако в скором времени такой подход перестал устраивать пользователей. Причиной тому в первую очередь следует считать тот факт, что при проектировании пользователь создает модель или изображение реального (пускай еще и не существующего) материального объекта. Любой такой объект реального мира наделен вполне определенными свойствами, которые не всегда можно передать через изображение обычного чертежа или 3D-модель. Надо заметить, что такая возможность с развитием средств, а соответственно и требований в проектировании была бы далеко не лишней. Именно это и послужило толчком, заставившим отдельных разработчиков пойти немного другим путем, в результате чего и был придуман объектный подход.

При объектно-ориентированном моделировании пользователь оперирует не простейшими геометрическими примитивами, а конкретными объектами. К примеру, при построении плана этажа какого-либо здания теперь вместо точек, отрезков и дуг используются стены, окна, двери, отдельные помещения и т. п. Каждый такой объект наделен определенным набором свойств, которые задаются (или же присваиваются по умолчанию) при создании объекта и хранятся в файле документа вместе с изображением чертежа или геометрией трехмерной модели. Для окон эти свойства могут включать габаритные размеры и описание формы окна (прямоугольное, полукруглое, в форме арки или любой другой формы), оптические свойства застекления, материал и текстура рамы. Для стен – толщина, длина и высота стены, материал стены, текстура внешней и внутренней поверхности, факт наличия окон или дверей на данной стене, а также ссылки на объекты, соответствующие этим окнам или дверям.

При трехмерном моделировании 3D-сцена также строится из отдельных объектов, которые система предлагает пользователю на выбор. К примеру, если определенная программа предназначается для моделирования дизайна жилых комнат или коммерческих помещений, то база данных такой программы может быть представлена набором различной мягкой или офисной мебели, шкафов, столов и пр. Каждый трехмерный объект интерьера также владеет специфическими свойствами, позволяющими модифицировать его в определенных пределах (изменять цвет, конфигурацию, подбирать материал и другие свойства).

Применение объектного подхода дает множество преимуществ.

На порядок возрастает скорость создания планов и чертежей.

Чертеж или модель становятся более информативными: при выделении (или редактировании) того или иного объекта вы можете легко определить (заменить) его свойства, причем большинство этих свойств, как правило, на обычном чертеже или модели не смогут быть отображены.

База данных объектов иногда наполняется не просто произвольными, ранее заготовленными, а вполне реальными объектами (к примеру, реально существующие экземпляры мебели от различных фирм, материалы от конкретных производителей и т. п.). В таких случаях в программе обязательно приводятся адреса фирм-поставщиков и производителей, по которым вы сразу после завершения проработки проекта можете обратиться и заказать необходимые материалы и прочие объекты.

Объекты легко изменять и модифицировать, при этом программа отслеживает правильность задания значений определенных свойств (к примеру, вы не сможете создать окно, больше, чем габариты стены, на которой оно размещено). Это облегчает работу и позволяет избегать неумышленных ошибок.

Построенная модель (чертеж) может быть представлена в виде иерархического дерева (рис. 1.1), что облегчает навигацию по проекту, поиск и редактирование его отдельных частей.

Рис. 1.1. Пример иерархического представления строительного плана, созданного на основе объектного подхода

Примечание

Иерархическое представление – далеко не новость в автоматизированном проектировании. Однако в данном случае узлами дерева являются не отдельные части графического изображения, которые, как правило, неинформативны и не несут никакой смысловой нагрузки, а конкретные объекты, разделенные по определенному признаку.

Одним из главных, но вовсе не очевидных преимуществ объектно-ориентированного подхода при создании графических изображений является возможность быстрого и полностью автоматического перехода к трехмерному изображению (другими словами, возможность автоматической генерации трехмерной модели спроектированного объекта). С учетом того, что набор объектов, которыми может оперировать пользователь, в любом случае ограничен, а также учитывая то, что в свойствах каждого объекта можно заложить достаточно информации, чтобы получить полное представление о его форме, становится возможным реализация «поднятия» графического изображения в 3D без каких-либо усилий со стороны пользователя (именно такой подход и реализован в системе ArCon). В итоге пользователь почти мгновенно получает трехмерное представление своего проекта, при этом не затратив практически никаких усилий. Полученную трехмерную модель далее можно будет визуализировать и получить реалистичную картинку или передать в другую систему для дальнейшего редактирования или проведения инженерных расчетов. Более того, в таком случае пользователю вообще не нужно никаких специальных навыков трехмерного моделирования.

Примечание

На это свойство следует обратить больше внимания, поскольку генерация трехмерной модели по чертежам давно является камнем преткновения для всех разработчиков инженерных графических систем. В действительности на практике реализован прямо противоположный принцип – генерация чертежа (по существу – проекции 3D-модели) по готовой модели. Попытка реализовать обратное действие (переход из двухмерного изображения в 3D) имела место в некоторых известных CAD-системах (в частности, в SolidWorks), однако успешной ее назвать сложно. На двухмерное изображение налагаются слишком жесткие ограничения, что не позволяет применять заявленный функционал повсеместно. Объектный подход предоставляет возможность получения завершенной трехмерной модели, конечно, с учетом специфики конкретных объектов.

Несмотря на большое количество преимуществ, перечисленных выше, объектно-ориентированный подход имеет и недостатки.

В первую очередь (и это очевидно) это ограниченность набора готовых объектов, а также невозможность произвольного их изменения. Это отбирает гибкость у программы, из чего следует, что принцип объектного проектирования может быть применен только в специализированных системах (таких, к примеру, как ArCon, Professional Home Design Platinum и пр.). Разработчикам таких систем необходимо основательно учитывать специфику отрасли, для автоматизации и решения задач которой предназначается программный продукт, а также максимально расширять возможность настройки свойств предлагаемых объектов.

Здесь на первый план выходит вопрос стоимости и функционала системы. Если вы на 100 % уверены в том, что та или иная специализированная программа подходит для ваших целей, сомнений при ее покупке не должно возникать. В противном случае вам необходимо более подробно изучить функционал, чтобы убедиться, можно ли будет решать поставленные задачи или же, в худшем случае, придется потратить деньги на «обычный» и дорогой CAD-редактор.

Вторым недостатком объектно-ориентированных графических инженерных систем является проблема интеграции с другими графическими системами. Речь идет не о каких-либо проблемах при передаче данных – обмен как двухмерной, так и трехмерной информацией давно уже считается стандартом для любых коммерческих программ. Суть проблемы заключается как раз в потере значений свойств объектов, а также всех иерархических связей, выстроенных между объектами. Причина понятна: система, в которую планируется экспортировать проект, может не поддерживать объектного подхода или же иметь у собственных объектов список свойств, отличный от данного. По этой причине при сохранении проекта из программы ArCon в какой-либо другой формат (не ArCon-объект) экспортируется только графическое изображение.

Примечание

Забегая наперед, скажу, что проекты ArCon+ 2005 можно экспортировать в различные как двухмерные, так и трехмерные форматы, используя группу команд Файл? Экспортировать в формате (рис. 1.2). Важно отметить, что в программе поддерживаются такие известные форматы обмена данных, как VRML, DXF, формат системы 3ds Max, а также возможность сохранения проекта в выполнимый EXE-файл (подробнее об этом написано далее).

Рис. 1.2. Поддерживаемые форматы для экспорта проектов из ArCon

Еще хуже дело обстоит с импортом данных из других систем. Если они не приведены к определенному формату, «взять» их внутрь объектной специализированной системы невозможно. Скажем, при импорте чертежа из AutoCAD в ArCon может быть загружено лишь изображение. При этом ArCon никак самостоятельно не сможет распознать, где в открытом изображении окна, двери, стены и т. п., и тем более присвоить отдельным объектам вполне разумные свойства. Это значит, что дальнейшее редактирование чертежа в ArCon, как и «поднятие» его в 3D, невозможно. Импортирование, по существу, становится бессмысленным, поэтому преимущественное большинство объектно-ориентированных проектных систем не имеют функций для чтения графических данных извне.

Однако, несмотря на такие существенные недостатки, легкость в работе, а главное – скорость и наглядность выполнения проектов берут верх. Как следствие, в последнее время системы, подобные рассматриваемой в этой книге программе ArCon, нашли широкое применение при решении различных задач проектирования.

Из книги Питон - модули, пакеты, классы, экземпляры. автора Бройтман Олег

Объектно-ориентированное программирование Питон - объектно-ориентированный язык со множественным наследованием. Можно сказать, что Питон поддерживает классическую ОО-модель с некоторыми особенностями. Классы в Python могут иметь статические переменные, разделяемые

Из книги 3ds Max 2008 автора Верстак Владимир Антонович

Объектно-ориентированное моделирование 3ds Max 2008 – объектно-ориентированная программа, то есть все, что создается в программе, является объектами. Геометрия, камеры и источники света на сцене – это объекты. Объектами также являются модификаторы, контроллеры, растровые

Из книги Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ автора Мейерс Скотт

Глава 6 Наследование и объектно-ориентированное проектирование Объектно-ориентированное программирование (ООП) существует почти 20 лет, поэтому, вероятно, вы имеете некоторое представление о наследовании, производных классах и виртуальных функциях. Даже если вы

Из книги Основы объектно-ориентированного программирования автора Мейер Бертран

Объектно-ориентированное конструирование ПО У нас уже накоплено достаточно оснований, чтобы попытаться определить ОО-конструирование ПО. Это будет лишь первый набросок, более конкретное определение последует в следующей лекции.ОО-конструирование ПО (определение 1)

Из книги Программирование на языке Ruby [Идеология языка, теория и практика применения] автора Фултон Хэл

Конструирование объектно-ориентированного ПО Мы уже давали определение конструирования ОО-ПО: будучи весьма общим, оно представляет метод следующим образом: "основывать архитектуру всякой программной системы на модулях, полученных из типов объектов, с которыми

Из книги VBA для чайников автора Каммингс Стив

1.1. Введение в объектно-ориентированное программирование Прежде чем начать разговор о самом языке Ruby, неплохо было бы потолковать об объектно-ориентированном программировании вообще. Поэтому сейчас мы вкратце рассмотрим общие идеи, лишь слегка касаясь

Из книги Программирование для карманных компьютеров автора Волков Владимир Борисович

Из книги Основы программирования на Java автора Сухов С. А.

11.1. Рутинные объектно-ориентированные задачи Of his quick objects hath the mind no part, Nor his own vision holds what it doth catch… Вильям Шекспир. Сонет 113 Если вы вообще не знакомы с ООП, то эта глава вас ничему не научит. А если вы понимаете, что такое ООП в языке Ruby, то, наверное, ее и читать не стоит.

Из книги C++ для начинающих автора Липпман Стенли

Объектно-ориентированное программирование и VBA В результате своей эволюции Visual Basic превратился в (почти) объектно-ориентированный язык программирования. Хотя освоение приемов работы с объектами и представляет некоторую трудность в начале знакомства с VBA, ожидаемая

Из книги автора

Глава 12. Объектно-ориентированное программирование. В этой главе...~ Концептуализация объектов~ Понимание свойств, методов и событий - главных компонентов VBA-объектов~ Работа с объектными моделями~ Использование форм как объектов~ Выяснение и установка свойств объектов~

Из книги автора

Объектно-ориентированное программирование Абстракция, наследование, полиморфизм, инкапсуляцияГоворя об ООП (объектно-ориентированном программировании), нельзя обойти стороной эти четыре базовых понятия. Поэтому ниже будет приведено их краткое описание.Абстракция –

Из книги автора

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА JAVA 7. КЛАССЫ Базовым элементом объектно-ориентированного программирования в языке Java является класс. В этой главе Вы научитесь создавать и расширять свои собственные классы, работать с экземплярами этих классов. Напомним,

Из книги автора

2.4. Объектно-ориентированный подход Вспомним спецификацию нашего массива в предыдущем разделе. Мы говорили о том, что некоторым пользователям может понадобиться упорядоченный массив, в то время как большинство, скорее всего, удовлетворится и неупорядоченным. Если

Из книги автора

Процедурно-ориентированное программирование В части II были представлены базовые компоненты языка С++: встроенные типы данных (int и double), типы классов (string и vector) и операции, которые можно совершать над данными. В части III мы увидим, как из этих компонентов строятся

Из книги автора

V. Объектно-ориентированное программирование Объектно-ориентированное программирование расширяет объектное программирование, вводя отношения тип-подтип с помощью механизма, именуемого наследованием. Вместо того чтобы заново реализовывать общие свойства, класс

Из книги автора

17.1.1. Объектно-ориентированное проектирование Из чего складывается объектно-ориентированное проектирование четырех рассмотренных выше видов запросов? Как решаются проблемы их внутреннего представления?С помощью наследования можно определить взаимосвязи между

7. Геометрическое моделирование. Виды систем моделирования. Внутреннее представление моделей.

Геометрическое моделирование.

Можно выделить 2 задачи:

1.Построение геометрической модели уже существующего тела.

2.Синтез геометрической модели нового объекта.

При решении 1-ой задачи требуется задание большого количества точек, принадлежащих поверхности объекта. При решении 2-ой задачи геометрическое моделирования, выполняемого в интерактивном режиме основное требование к средствам формирования и представления геометрической модели – удобство манипулирования моделью. Выделяют 3 вида геометрических моделей: каркасные, поверхностные, твёрдотельные.

Каркасная модель представляет собой мн-во вершин и мн-во рёбер, объединяющих данные вершины.

Поверхностная модель: вначале создается трёхмерный каркас, на который затем “натягиваются” различные виды математических поверхностей. Системы поверхностного моделирования поддерживают различные виды поверхностей: линейчатые поверхности, кинематические поверхности и скульптурные поверхности. Над поверхностями можно проводить следующие операции: обрезание пов-сти другой пов-стью или пространственной кривой на поверхности, построение гладких переходов или скруглений между пов-стями.

Преимущество поверхностного моделирования: можно создавать геом. объекты любой степени сложности.

Недостаток: пов-сти не имеют толщины, а реальные объекты представляют собой некий замкнутый объём.

Поверхностная модель объекта представляет собой “скорлупу”, внутри которой пустота, из-за этого возникают проблемы при разбиении объекта на конечные элементы при просчёте масс-инерционных хар-к и при контроле взаимопроникновения деталей в сборке. Поверхностного моделирование явл. Кропотливым процессом – требует знаний по начерт.геом. и развитого пространственного мышления.

Твёрдотельная модель строится из базовых элементов с использованием соответствующих операций: булевы операции, выталкивание, вращение, лофтинг, разделение твёрдых тел. САПР допускает следующие доп. операции:

построение скруглений, построение отверстий на гранях, построение рёбер жёсткости, построение фасок.

Твёрдотельная модель хранится в САПР в виде дерева построения.

Преимущество твёрдотельного моделирования:

1.Простота параметризации.

2.Возможность расчёта масс-инерционных хар-к и разбивка на сетку конечных элементов.

3.Относительная простота моделирования.

Недостаток: ограниченность конструктивных форм создаваемых моделей.

Стр-ры данных, используемые для описания объемных тел, обычно делятся на три типа в зависимости от того, какие тела ими описываются.

1 стр-ра представляет собой дерево , опис-щее историю прим-я булевских операций к примитивам. Журнал операций называется конструктивным пред­ставлением объемной геометрии (Constructive Solid Geometry – CSG representation ). Дерево называется деревом CSG (GSG tree ).

2 стр-ра содержит сведения о границах объема (вершинах, ребрах, гранях и их соединении друг с другом). Это представление называется граничным представлением (boundary representation – В- rep ), а структура данных – структурой B - rep (B - rep data structure ).

Третья структура представляет объем в виде комбинации элементар­ных объемов (например, кубов). Можно придумать множество моделей разложе­ния, выбирая разные элементарные объемы, но ни одна из них не может точно описать объемное тело.

Моделирование - один из основных методов познания, который очается в выделении из сложного явления (объекта) некоторых чаcтей и нении их другими объектами, более понятными и удобными для ания, объяснения и разработки.

Модель - реальный физический объект или процесс, теоретическое х>ение, упорядоченный набор данных, которые отражают некоторые енты или свойства изучаемого объекта или явления, существенные с и зрения моделирования.

Математическая модель модель объекта, процесса пли явления. ставляющая собой математические закономерности, с помощью которых аны основные характеристики моделируемого объекта, процесса или

Геометрическое моделирование раздел математического

моделирования позволяет решать разнообразные задачи в двумерном, трехмерном и. в общем случае, в многомерном пространстве.

Геометрическая модель включает в себя системы уравнений и алгоритмы их реализации. Математической основой построения модели являются уравнения, описывающие форму и движение объектов. Все многообразие геометрических объектов является комбинацией различных примитивов ■ простейших фигур, которые в свою очередь состоят из графических элементов - точек, линий и поверхностей.

В настоящее время геометрическое моделирование успешно используется в управлении и других областях человеческой деятельности. Можно выделить две основные области применения геометрического моделирования; проектирование и научные исследования.

Геометрическое моделирование может использоваться при анализе числовых данных. В таких случаях исходным числовым данным ставится в соответствие некоторая геометрическая интерпретация, которая затем анализируется, а результаты анализа истолковываются в понятиях исходных данных.

Этапы геометрического моделирования:

Постановка геометрической задачи, соответствующая исходной прикладной задаче или ее части:

Разработка геометрического алгоритма решения поставленной задачи;

Реализация алгоритма при помощи инструментальных средств:

Анализ и интерпретация полученных результатов. Методы геометрического моделирования:

Аналитический:

Графический;

Графический, с использованием средств машинной графики:

Графоаналитические методы.

Графоаналитические методы основываются на разделах вычислительно!! геометрии, таких как теория R-функций. теория поверхностей Кунса. теория кривых Безье, теория сплайнов и др.

Для современных научных исследований характерно использование, наряду с двумерными и трехмерными, многомерных геометрических моделей (физика элементарных частиц, ядерная физика и т.д.).

8. Графические языки высокого уровня.

Имеется два подхода к построению систем программирования с языками машинной геометрии и графики высокого уровня. Первый подход состоит в создании автономного языка, второй – в необходимой модификации того или иного исходного алгоритмического языка.

Первый подход позволяет создать язык, наиболее соответствующий специфике работы с графической и геометрической информацией, но только в том классе приложений, для которых предназначался язык. Исторически основная область приложений таких языков:

    автоматизация программирования для оборудования с ЧПУ;

    системы автоматизации проектно-конструкторских работ, требующие средств работы с данными, отсутствующих в широко распространенных алгоритмических языках;

    системы геометрического моделирования.

Одним из первых проблемно-ориентированных языков, имеющих средства для описания геометрической информации, явился язык АРТ (AUTOMATED PROGRAMMING TOOLS). Этот язык послужил основой для разработки разнообразных систем автоматизации программирования для станков с ЧПУ.

В качестве примеров систем с автономным языком высокого уровня могут также служить системы геометрического моделирования трехмерных тел – COMPAC и СИМАК-Д.

Система COMPAC (COMPUTER ORIENTED PART CODING) предназначена для формирования описания объемных тел из объемных элементов формы – (метод конструктивной геометрии). Кроме трех базовых объемных элементов (кубы, цилиндры, конусы), могут использоваться профилированные детали, получаемые перемещением замкнутого контура вдоль прямой или дуги, а также тела вращения, получаемые вращением замкнутого контура вокруг оси. Элементы задаются, позиционируются и оразмериваются языковыми конструкциями, напоминающими АРТ. Составление детали из объемных элементов производится с помощью операций объединения, вычитания и отсечения.

Отличия СИМАК-Д от COMPAC состоят в несколько ином входном языке и ином наборе базовых элементов формы, включающем в себя точку, плоскость, прямоугольный параллелепипед, круговые цилиндры и конус.

Автономные графические языки, как всякая специализированная разработка, обладают высокой эффективностью в своей области приложений, однако разработка и использование таких языков сопряжена с рядом проблем:

    довольно значительные затраты на создание языка и транслятора с него;

    затраты на внедрение, на включение языка в работающую систему программирования и на обучение пользователей, которые не всегда охотно берутся за изучение еще одного языка, а предпочитают пользоваться процедурными расширениями известных им алгоритмических языков: ALGOL, FORTRAN, PL-1, PASCAL и т.д.;

    трудности с последующим расширением языка;

    известные в настоящее время языки машинной геометрии и графики, в отличие от процедурных расширений, как правило, не обеспечивают интерактивного режима, а предназначены для написания пассивных программ;

    затруднено объединение в рамках одной прикладной программы графических и геометрических действий и обычных вычислений, которое легко реализуется в случае процедурных расширений.

9. Объектно-ориентированное моделирование.

Объектно-ориентированное моделирование (feature - based modeling ) позволяет конструктору создавать объемные тела, используя привычные элементы форм (features ). Созданное тело несет в себе информацию об этих элементах в допол­нение к информации об обычных геометрических элементах (вершинах, ребрах, гранях и др.). Например, конструктор может давать команды типа «сделать от­верстие такого-то размера в таком-то месте» или «сделать фаску такого-то раз­мера в таком-то месте», и получившаяся фигура будет содержать сведения о на­личии в конкретном месте отверстия (или фаски) конкретного размера. Набор доступных в конкретной программе элементов формы зависит от спектра приме­нения этой программы.

Большинством систем объектно-ориентированного моделирования поддержива­ются такие элементы, которые используются при изготовлении деталей: фаски, отверстия, скругления, пазы, выемки и т. д. Такие элементы называются произ­водственными , поскольку каждый из них может быть получен в результате кон­кретного процесса производства. Например, отверстие создается сверлением, а выемка – фрезерованием. Следовательно, на основании сведений о наличии, размере и расположении производственных элементов можно попытаться авто­матически сформировать план технологического процесса. Автоматическое пла­нирование технологического процесса, если оно будет разработано на практиче­ском уровне, перебросит мост между CAD и САМ, которые в настоящий момент существуют отдельно друг от друга. Таким образом, в настоящий момент лучше моделировать объекты, подобные изображенному на рис. 5.20, с использованием команд объектно-ориентированного моделирования «Выемка» и «Отверстие», а не просто булевских операций. Модель, созданная при помощи таких команд, облегчит планирование технологического процесса, если не сделает его полно­стью автоматическим. Использование производственных элементов в моделиро­вании иллюстрирует рис. 5.21.

Один из недостатков объектно-ориентированного моделирования заключается в том, что система не может предоставить все элементы, нужные для всех возмож­ных приложений. Для каждой задачи может потребоваться свой набор элементов. Чтобы исключить этот недостаток, большинство систем объектно-ориентирован­ного моделирования поддерживают какой-либо язык, на котором пользователь при необходимости может определять свои собственные элементы. После опре­деления элемента необходимо задать параметры, указывающие его размер. Эле­менты, как и примитивы, могут быть разного размера, а задаются размеры пара­метрами в момент создания элемента. Создание элементов разного размера путем присваивания различных значений соответствующим параметрам является раз­новидностью параметрического моделирования.

Дисциплина «Лингвистическое и программное обеспечение САПР» (Беспалов В.А.)

    Понятие автоматизации проектирования и его лингвистического обеспечения

    Базовое и управляющее лингвистическое обеспечение.

    Организация диалога в САПР, средства обеспечения диалогового режима.

    Принципы организации трансляторов.

    Обобщенная структура компилятора.

    Синтаксический анализатор.

    Языки проектирования и программирования.

    Основы теории языков и формальных грамматик.

    Способы записи синтаксиса языка. Организация лексического анализа.

    Принципы работы лексических и синтаксических анализаторов.

    Понятие автоматизации проектирования и его лингвистического обеспечения.

Автоматизация проектирования характеризует любую деятельность в рамках которой ЭВМ находит применение для выполнения трудоемких расчетов, организации поиска и хранения информации, геометрического моделирования и графического отображения результатов, а так же редактирования документации с целью разработки анализа и видоизменения изделий и процессов. Автоматизация проектирования реализуется с помощью САПР.

ЛО САПР – совокупность языков, терминов, определений, необходимых для выполнения автоматизированного проект-я. ЛО имеет место наряду с: техническим, математическим, информационным, программным, методическим и организационным обеспечением САПР. Основу ЛО САПР составляют спец. языковые средства (языки проектирования), предназначенных для описания процедур автоматизир. пр-я и проектных решений. Обычно они наз-ся проблемно-ориентированными языками (ПОЯ). 2 вида построения ПОЯ:

1. Описание любой задачи путем применения терминов физического и функционального содержания. Переход к программам реализуется с помощью транслятора.

2. ПОЯ соединяет в себе средства алгоритмического языка со специальными языковыми средствами моделирования геометрических объектов.

ПОЯ представляет из себя комплексы лингвистических и программных средств, кот. должны включать след. элементы:

    набор терминальных символов ПОЯ

    интерпретатор ПОЯ

    средства синтаксического анализа

    средства пакетирования директив

    библиотеки базовых функций ПОЯ

интерфейс для связи с СУБД

Интерпритатор- программа или устройство, осуществляющее пооператорную трансляцию и выполнение исходной программы.

Макропроцессор- программа, обеспечивающая замену одной последовательности символов другой.

    Базовое и управляющее лингвистическое обеспечение.

Лингвистическое обеспечение хорошо развитых САПР можно разделить на две относительно обособленные части – базовую и управляющую , связь между которыми осуществляется при помощи специализированных языковых процессоров-компиляторов, интерпретаторов и т. п.

Базовое лингвистическое обеспечение является языковой основой программного обеспечения САПР и состоит в основном из действующих языков программирования, с помощью которых в комплексе средств САПР, реализуются вычислительные и моделирующие процедуры обобщенного алгоритма проектирования, а также обеспечивается решение сервисных задач.

Управляющее лингвистическое обеспечение состоит из специализированных проблемно-ориентированных языков, которые описывают обобщенный алгоритм проектирования в терминах проектных операций, процедур и задач. В этих языках формируются словарь, синтаксис и семантика, существенно связанные с конкретной предметной областью проектирования. Создание и применение проблемно-ориентированных языков позволяет организовать высокоэффективный и эргономичный процесс управления автоматизированным проектированием. В частности, появляется возможность для осуществления диалогового взаимодействия проектировщика и комплекса технических средств САПР, приближенного к естественному речевому запрос-ответному режиму проектирования.

Как правило, запросы обобщенного алгоритма проектирования, даже на уровне проектных операций с их промежуточными результатами, требуют комплексного осуществления разнообразных вычислительных и моделирующих процедур, т. е. системного приведения в действие целого ряда элементов и фрагментов базового лингвистического и программного обеспечения САПР. Таким образом, языкам управляющей части лингвистического обеспечения должна соответствовать определенная система агрегирования

... » Рассматриваются вопросы построения подсистемы САПР метеорологической поддержки (МП... практических занятий по дисциплине «концепции современного... интеллектуального анализа данных. Интеллектуальный анализ, параллельные алгоритмы, интеллектуальный ...

  • Курс лекций по дисциплине «Теория информационных процессов и систем» для студентов ВлГУ, обучающихся по направлению 230400. 62 Информационные системы и технологии

    Документ

    Рядом САПРов , которые... Подсистема контроля качества 2. Подсистема управления технологическим процессом 3. Подсистема ... развития естественнонаучных дисциплин (таковы дифференциальное... осуществляющим информационную и интеллектуальную поддержку выработки...

  • Аннотация к рабочей программе дисциплины «Математическая логика и теория алгоритмов» по направлению 230100. 62 Информатика и вычислительная техника

    Документ

    Файлов. 11. Программы САПР , их графические возможности. ... программных средств интеллектуальных систем. Краткое содержание дисциплины . Искусственный интеллект... . Функциональные подсистемы АСОИУ: структура функциональной подсистемы , функциональные...

  • Учебное пособие по дисциплине 1722 «Проектирование асоиу» по специальности 230102 Автоматизированные системы обработки информации и управления Факультет ит

    Анализ

    Системы имитируют интеллектуальные процессы обработки... проектирования (САПР ) - предназначены... Подсистема маркетинга Производственные подсистемы Финансовые и учетные подсистемы Подсистема ... поддерживать удобную дисциплину сопровождения, модификации...