Управляюче лінгвістичне забезпечення

Управляюче лінгвістичне забезпечення САПР, описуючи узагальнений алгоритм проектування, надає словниковий склад, синтаксис і семантику мовних засобів основних операцій тієї чи іншої типової проектної процедури. [3]

Можна говорити про мовні засоби опису цілей проектування, вихідних даних, опису об'єктів, моделей їх функціонування, алгоритмів пошуку проектних рішень і формування вихідних документів. Склад і зміст цих коштів визначаються в процесі типізації та уніфікації всього різноманіття проектної інформації та алгоритмів її обробки в проблемній галузі автоматизованого проектування. Типізація та уніфікація дозволяють виділити кінцеві множини елементарних даних і операцій проектування з їх найменуванням та смисловими значеннями, а також синтаксичні та семантичні правила опису структурних даних і операцій проектування. У зв'язку з цим в керуючому лінгвістичному забезпеченні розрізняють мовні засоби опису даних, об'єкта проектування та завдання на проектування. Для складних об'єктів і процесів ці кошти можуть бути оформлені у вигляді відповідних мов.

Мова опису об'єкта служить для завдання властивостей об'єкта, що проектується. З його допомогою передбачається опис таких характеристик, як числові параметри об'єкта проектування; зміст складових частин у підсистемах, а останніх - в системах, процеси, що протікають в об'єкті проектування і т. п.

Мова опису завдання призначена для вказівки впорядкованої послідовності дій, спрямованих на вирішення задач проектування. З його допомогою здійснюються моделювання функціонування об'єкта проектування; пошук оптимальних проектних рішень; формування цих рішень у необхідному вигляді.

Мови опису об'єкта проектування та завдання на проектування відображають специфіку проблемної області САПР, особливості історично сформованих позначень параметрів, операцій, процедур і т. д. При цьому управляє лінгвістичне забезпечення має задовольняти вимогам повноти опису основних проектних операцій і процедур; зручності та виразності сприйняття мовних засобів проектувальником для мінімізації витрат часу на їх вивчення та практичне використання; лаконічності мови для скорочення часу введення інформації в систему і переробки її в системі; розвитку та розширення мови в міру накопичення досвіду проектування.

У залежності від ступеня формалізації тих чи інших завдань узагальненого алгоритму проектування задоволення зазначених вимог здійснюється в умовах пакетного або діалогового режимів функціонування комплексу засобів САПР.

Мови пакетного режиму (або пасивні мови) орієнтовані на автоматичне рішення повністю формалізованих задач проектування. До складу цих мов включаються кошти формулювання завдань проектування, достатні для їх однозначного рішення в прийнятний час.

Якщо завдання тих чи інших фрагментів узагальненого алгоритму проектування не піддаються повній формалізації, то використовуються мови діалогового режиму (або діалогові мови). Вони відносяться до числа основних в САПР, дозволяючи проектувальнику приймати і повідомляти системі рішення з відпрацювання формалізації ділянок алгоритму проектування. Склад мовних засобів діалогового взаємодії суттєво залежить від прийнятої стратегії розподілу функцій управління проектуванням між людиною і комплексом засобів САПР.

У залежності від розподілу цих функцій розрізняють три основних види людино-машинного спілкування.

«Ведуча - ЕОМ». Тут система за допомогою спеціальних повідомлень запитує необхідні описи об'єкта проектування, або вказує можливі шляхи вирішення завдання і вимагає від проектувальника конкретизації завдання. Ці повідомлення оформляються на природній мові користувача з дотриманням вимоги, однозначного тлумачення їх змісту. Крім того, запити формулюються таким чином, що очікувані відповіді проектувальника, як правило, є небагатослівними і будуються з дотриманням простих синтаксичних правил.

«Ведучий - проектувальник». Тут користувач на спеціальній мові задає для ЕОМ послідовність операцій і процедур обробки вказується інформації. Цей вид спілкування вимагає від проектувальника чіткого знання алгоритму проектування і можливостей використовуваного комплексу САПР.

«Рівні партнери». Тут реалізується двостороннє управління алгоритмом проектування, в якому, в залежності від ситуації, прийняття рішень про подальший перебіг проектування здійснює або людина, або ЕОМ. Цей вид спілкування є найбільш ефективним з точки зору досягнення цілей діалогового проектування.

Діалогові мови, орієнтовані на взаємодію за принципом «Ведуча - ЕОМ», найбільшого поширення набули в так званих запит-відповідь мовами. Залежно від форми запиту розрізняють мови «Вибір з меню» і «Заповни порожні місця».

При використанні мови «Вибір з меню» проектувальнику пропонується по кроках алгоритму проектування список альтернативних даних або операцій, на якому він приймає рішення. Фото та можливості користувача обмежуються засобами вказівки необхідної альтернативи.

Ініціатором діалогу при використанні запит-відповідь мов є ЕОМ. Це накладає певні обмеження на їх застосування в САПР. По-перше, розвиток процесу проектування здійснюється тільки по закладеному в системі сценарієм діалогу. По-друге, введення інформації проектувальника відбувається лише в той момент, коли цього вимагає автоматизована система. Поряд з цим запит-відповідь мови мають і важливі переваги, що забезпечують їх широке поширення: простота і наочність взаємодії, відсутність необхідності в попередній підготовці проектувальника для ведення діалогу. Тому, якщо в процесі проектування немає необхідності у зміні структури проектної процедури, такі мови є найбільш підходящими.

Більш широкими можливостями організації діалогу мають директивні мови, що реалізують взаємодію за принципом «Ведучий - проектувальник». Основною синтаксичною одиницею цих мов є директива, яка представляє собою управляє пропозиція фіксованої структури. Кожна директива дозволяє задати певну дію з управління процесом проектування. До складу директиви, як правило, входять назва дії, яке повинна виконати автоматизована система, а також параметри, встановлюють певний режим виконання цієї дії. Параметри директиви можуть бути позиційними і ключовими. Позиційні параметри характеризуються їх позицією в синтаксичній структурі директиви і повинні перераховуватися в певному порядку. Кожен ключовий параметр характеризується своїм найменуванням.

При використанні директивних мов ініціатором діалогу є проектувальник. Це надає користувачеві можливість оперативного управління процесом автоматизованого проектування і гнучкого багатоваріантного використання програмно-інформаційних засобів САПР. Однак директивним мовам притаманні недоліки, що зумовлюють певні труднощі їх використання. Так, проектувальник повинен вивчити директивний мову, тобто знати склад і призначення директив, їх синтаксис і семантику. Крім того, в порівнянні з запит-відповідь мовами, тут значно ускладнюється мовної процесор, який реалізує директивний мову, і збільшується час реакції автоматизованої системи на запит користувача. Незважаючи на зазначені недоліки, директивні мови широко використовуються в САПР.

Розвиток переваг запит-відповідь і директивних мов здійснюється в комбінованих мовах, що підтримують діалогове взаємодія за принципом «Рівні партнери». Відмінною особливістю цих мов є їх природність для користувачів - наближення коштів, які надаються у розпорядження проектувальників, до тих мовних засобів, якими вони звикли оперувати в процесі вирішення професійних завдань, і звільнення від необхідності використання машинно-обумовлених термінів і понять.

Використання комбінованої мови дозволяє чергувати запити з боку проектувальника та ЕОМ. Крім того, запити проектувальника можуть представлятися у вигляді пропозицій, що утворюють семантично зв'язний текст. Завдяки цьому проектувальнику надається можливість фіксувати не тільки кінцевий результат рішення задачі, а й описувати процедуру його отримання. Це, у свою чергу, дозволяє діагностувати помилки на проміжних кроків розв'язання задачі, а також забезпечує більш гнучке управління проектуванням. Однак реалізація комбінованих мов потребує досить складних мовних процесорів. Ця обставина обумовлює стримування широкого розповсюдження комбінованих мов.

Пасивні і діалогові мови можуть бути орієнтовані на опис не тільки текстової інформації, але і графічної. В останньому випадку вони називаються графічними мовами. Графічні мови призначені для завдання об'єктів проектування у вигляді схем, креслень; графіків, малюнків, а також маніпулювання даними уявленнями в процесі формування проектних рішень, З цією метою в складі конструкцій графічних мов містяться засоби генерації зображень і різних їх перетворень. Засоби генерації зображень дозволяють описувати найпростіші геометричні фігури - примітиви і їх сукупності. Геометричними примітивами в залежності від проблемної орієнтації мови є елементи принципових електричних схем - опору, конденсатори, діоди і т. д.; елементи машинобудівних креслень - багатокутники, окружності, еліпси і т. д. Включення найменувань цих примітивів до складу словника є характерною особливістю графічних Мов. Мовні засоби перетворення зображень призначені для завдання різного роду дій над геометричними образами: масштабування, зсув, поворот, перекомпонування частин зображення їх злиття, видалення. Ці кошти оформляються у вигляді операторів над геометричними типами даних. Можна виділити чотири основні групи операторів: виконують загальні організуючі дії; будують геометричні примітиви; виконують складні побудови і креслення; службові та допоміжні оператори.

Оператори загальної організації призначені для завдання сторінки, тобто розмірів робочого поля на екрані графічного дисплея чи папері графопостроителя; відкриття і закриття сторінки; завдання найменування сторінки й інший текстової інформації, яка супроводжує графічне зображення.

Оператори побудови примітивів дозволяють вказувати тип генерується постаті та її параметри.

До групи операторів, що виконують складні побудови і креслення, належать, на приклад, оператори побудови графіків. Вони призначені для зображення графіків функцій однієї або двох змінних, що задаються, в аналітичному чи табличному вигляді. При табличному завданні функції вказуються вектори значень кожного аргументу і відповідний їм вектор значень функцій.

Розглянуті вище мовні конструкції графічного взаємодії проектувальників з ЕОМ є ефективним засобом оформлення проектних рішень у вигляді конструкторських креслень, схем, малюнків і т. д. Сучасні САПР, поряд з випуском конструкторської документації, дозволяють проектувати програми виготовлення проектованих об'єктів на технологічному обладнанні з числовим програмним управлінням (ЧПК). Мовний основою такого проектування є проблемно-орієнтовані технологічні мови обладнання з ЧПК.

Технологічні мови можна розглядати як розвиток графічних. Останні описують рух графічного пера (у разі графопостроителя) або електронного променя (у разі графічного дисплея) в процесі оформлення проектного рішення у вигляді геометричного образу. Технологічні мови САПР описують, зокрема, взаємне переміщення ріжучого інструменту і заготовки в процесі отримання з заготівлі проектованої деталі. Для ефективного завдання цього переміщення технологічні мови містять засоби опису геометрії виготовленої деталі, характеристик технологічного обладнання, траєкторії і режимів обробки (величину, швидкість і напрям переміщення різального інструменту).

Основним структурним елементом технологічних мов є оператор. Оператори технологічних мов зазвичай поділяються на описуючі і виконувані.

Описуючі оператори служать для вказівки обчислювальних, геометричних та технологічних умов. Ці оператори можуть мати посилання, що задається у вигляді ідентифікатора перед записом оператора.

Виконувані оператори наказують рух ріжучого інструменту по траєкторії, що задається описуючими операторами.