автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Объектно-ориентированный подход к управлению пользовательским интерфейсом в графических редакторах САПР

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На праиах рукописи

ГОРДИЕНКО АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ В ГРАФИЧЕСКИХ РЕДАКТОРАХ САПР

Специальность: 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации »а соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре Прикладной математики Московского энергетического института (технического университету) и на кафедре Прикладной математики и программирования Орловского государственного технического университета

Научный рукрводитель * Член-корр. Международной академии информатизации, профессор, кандидат технических наук БАШМАКОВ Игорь Александрович,

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ЧХАРТИЦ1ВИЛИ Гурам Семенович, - кандидат технических наук, доцент СКУРАТОВИЧ Эдуард Константинович. Ведущая организация - Центральный научно-исследовательскцй

институт автоматики и гидравлики

Защита состоится 22 декабря 1995 года в аудитории Г-310 в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационого Совета К-053.16.09 при Московском энергетическом институте (техническом университете)

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученцй совет МЭИ(ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ(ТУ) Автореферат разослан " " МЛ 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета К 053.16.09

к.т.н.,доц. Дорошенко А-Н-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшим звеном современных г рафических систем, и особенности графических редакторов САПР, является пользовательский интерфейс (ПИ) - подсистема, обеспечивающая взаимодействие с человеком-пользователем. Разработка ПИ является сложной задачей. для решения которой требуются нестандартные методы. Сложность чадами обусловлена необходимостью моделирования в ПИ обьекшв. имеющих сложную структуру, процессы взаимодействия с которыми могут развиваться параллельно, не нарушая ограничений целостности. Успешное решение названных чадам стало вочможно благодаря развитию методов объектно-ориешнроваиного программирования. Этим объясняется актуальность данной работы.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка объектно-ориентированной модели н методики построения ПИ для графических редакторов САПР.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие чадами:

1) Исследование моделей и методов построения ПИ для графических редакторов САПР.

2) Разработка модели ПИ на основе объектно-ориентированной парадигмы.

3) Разработка методов структурной организации ПИ с учетом сложности проектируемых изделий.

4) Разработка методов и алгоритмов управления активностью ПИ.

5) Создание методики объектно-ориентированного Проектирования ПИ для графических редакторов САПР.

6) Практическое использование результатов исследования и разработок при проектировании графического редактора.

Методы исследований. В основе исследований, выполненных в диссертационной работе, лежит объектно-ориентированный подход с использованием теории множеств и теории графов. Разработка структуры ПИ основывается на теории баз данных. Построение языка управления активностью основано на аппарате контекстно-свободных грамматик, методах денотационной семантики и функционального программирования.

Научная новизна заключается в следующем:

I) Предложена обобщенная объектно-ориентированная модель ПИ для графического редактора САПР.

2) РачраГкпап метол организации управления активностью ПИ, имеющий дна уровня: сепсомоторнын п ассоциативный.

3) Разработан язык описания взаимодействия объектов на ассоцтишшом уровне, описаны его синтаксис и семантика.

4) Разрабошна структура и алгоритм работы интерпретатора шаблонов вчаимодейспзня.

Практпчеекая значимость разработки определяется следующими положениями:

1) Предложен меюд проектирования ПИ на основе обьектно-орнентированного подхода.

2) Созданы базовые средства для проектирования ПИ.

3) Разработана система автоматизированного проектирования изделий кожгалантереи "ГАЛИС".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: Всесоюзном семинаре "Программные и технические средства САПР" (Москва. 1988г.); научно-технической конференции "Эргономика периферийных устройств ПЭВМ н социальные последствия компьютеризации" (Орел, ноябрь 1988г.); 25-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ТПИ (Тула, февраль 1989г.); Российской научно-практической конференции "Исследование, проектирование п реализация пользовательского интерфейса САПР" (Орел, октябрь 1992г.); межрегиональной конференции "Иконическпй интерфейс: современное состояние и тенденции развития (Орел, ноябрь 1992г.): Российской научно-практической конференции "Семиотика тела" (Орел, июль 1994г.); 4-й Международной конференции по компьютерной графике и визуализации Графнкон-94 (Нижний Новгород, сентябрь 1994); семинаре МЭИ "Аппаратная поддержка интеллектуальных систем. Параллелизм в интеллектуальных системах" в рамках Ассоциации Искуссгеиного интеллекта (Москва, октябрь 1994).

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 9 печатных работах.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 112 работ. Основная часть содержит 119 страниц машинописного текста, 23 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, поставлены ее цель и задачи, сформулированы достигнутые научные и практические результаты и кратко изложено содержание работы.

Глава I. Анализ моделей ПИ для графических редакторов САПР.

В главе анализируются модели и методы построения ПИ и детализируются задачи исследования на основе требований к графическим редакторам САПР и тенденции их развития. Требования к ПИ для (рафических редакторов САПР зависят от характера предметной области и диктуются необходимостью учета эргономических требований. Особенности предметной области предполагают, что проектируемые изделия должны моделироваться системой со сложной структурой, сохраняющей свою целостность при редактировании и имеющей средства обработки внешних воздействий со стороны пользователя, приводящие к структурным преобразованиям модели. Эргономические требования направлены па обеспечение легкости изучения и использования системы.

Анализ существующих ПИ позволил выявить две их основные модели - лингвистическую и объектно-ориентированную. Лингвистическая модель состоит из модуля внешнего представления, выполняющего лексическую функцию, модуля управления логикой диалога, выполняющего синтаксическую функцию, и модели прикладного интерфейса, определяющей семантику ПИ. Объектно-ориентированная модель получила название MVC по названию своих компонент - Model (модель), View (вид) и Controller (контроллер). Компонента "Модель" представляет собой структурированные прикладные данные и имеет средства доступа к ним. Компонента "Вид" выполняет все задачи визуализации - запрашивает данные от модели п изображает их. Компонента "Контроллер" обеспечивает ввод с графических устройств ввода и управляет видами и моделью.

Анализ названных моделей показывает существование трех основных проблем в области ПИ: проблемы внешнего представления, проблемы управления активностью и проблемы независимости ПИ от прикладных модулей.

Решение проблемы внешнего представления приводит к разработке метафор ПИ. Метпфора ПИ по аналогии с метафорами естественного языка определяет такое представление прикладной модели и объектов ПИ, при котором сложные и абстрактные компоненты замещаются более простыми и наглядными образами, имеющими аналогию с предметами реального мира.

Анализ метафор выявил два основных вида метафор -разговорную и мегафору модели мира. Разговорная метафора

используется тогда, когда взаимодействие конечного пользователя с системой удобно рассматривать в виде разговора или диалога. ПИ в этом случае является модулем, обеспечивающим языковую связь с прикладной моделью на основе диалога, и структурно состоит из лексической, синтаксической и семантической компонент. Метафора, основанная на модели мира, предполагает, что на экране изображен образный мир объектов, имеющий свои законы и поведение. Пользователь взаимодействует с этим миром путем простых действий, в основном указывая н перемещая объекты. В ответ на это "мир" реагирует перемещением объектов, изменением их формы, размеров, удалением объектов или генерацией новых. Объектно-ориентированному подходу в большей степени соответствует метафора модели мира, однако как показал опыт, в графических редакторах САПР часто возникает необходимость применения и разговорной метафоры.

В главе отмечается, что применение объектно-ориентированного подхода и метафоры модели мира может основываться на положениях онтологии - раздела философии, изучающего существование вещей в мире. Анализ положений онтологии позволил выявить задачи, которые необходимо решить при создании ПИ. Перечень этих задач подтверждается и анализом существующих разработок ПИ.

1. Разработка структуры ПИ на основе концептуальных схем. Структура ПИ определяется в терминах атрибутов, родовидовых связей и связей часть - целое.

2. Разработка базового набора объектов, называемых графическими примитивами.

3. Разработка средств поддержки ограничений целостности ПИ. Для этого необходимо определить набор типов ограничений целостности и реализовать алгоритм пересчета значений состояний объектов ПИ в соответствии с заданными ограничениями.

4. Разработка методов управления окнами, соответствующих определенной стратегии, зависящей от предметной области.

5. Разработка средств управления активностью, соответствующих мегафоре модели мира, обеспечивающих многопотоковость диалога и имеющих ясный язык описания.

6. Разработка прикладного интерфейса, обеспечивающего независимость разработки ПИ и прикладных модулей.

Далее в главе анализируются методы решения названных задач. Показывается, что для структурной организации ПИ в его состав должны включаться средства конструирования комплексных объектов. Анализ показал, что в ПИ обычно используются конструкторы агрегирования и ассощ ировання. Агрегация представляет собой упорядоченное множество объектов, тип которых соответствует их порядковому номеру. Ассоциация представляет собой упорядоченное множество однотипных элементов.

Анализ методов поддержки ограничений целостности показал целесообразность применения метода локального распространения. Цля этого решаются следующие задачи.

1. Выбор необходимого набора типов ограничений.

2. Разработка алгоритма поиска порядка пересчета ограничений целостности. основанного на распространении степеней свободы.

3. Разработка метода вычисления новых состоянии обьектов в хютветстшш с полученной последовательностью ограничений.

Анализ методов управления окнами показал, что в ПИ для графических редакторов САПР целесообразно использовать ггыкуюшиеся окна, работающие под управлением ограничений целостности. Система ограничений целостности должна эеалнзовывать определенную оконную стратег ню, определяемую функциями графического редактора.

Анализ методов управления активностью показал перспективность использования событийной модели, представляющей :обой совокупность обработчиков событий. Выявленные недостатки этой модели, связанные со сложностью описания структурных изменений объектов ПИ, обосновывают необходимость разработки языка взаимодействия объектов. Описание разработанного автором языка представлено в последующих главах.

Анализ методов реализации прикладного интерфейса - средств разделения ПИ и прикладных модулей - показал, что хорошее разделение достигается при использовании специальных объектов, называемых активными значениями (active values). Реализация этого метода описана в главе 4.

Глава 2. Разработка объектно-ориентированной модели ПИ.

На основе анализа, проведенного в предыдущей главе, ¡¡формулированы принципы построения объектно-ориентированного ПИ, разработана его формальная модель.

1. ПИ описывается на трех уровнях: концептуальном, конкретном к визуальном. На концептуальном уровне определяются основные понятия модели, которые соответствуют определенным классам объектов, составляющих ПИ. Конкретный уровень получается в результате генерации экземпляров объектов в соответствии с заданными классами. Визуальный уровень генерируется в результате отображения объектов ПЙ на экране.

2. В основе построения ПИ лежат инвариантные предметной области объекты, называемые графическими примитивами. Они являются атомами, из которых строятся остальные объекты ПИ. Графические примитивы можно визуализировать, и таким образом формировать визуальный уровень системы.

3. Целостность ПИ обеспечивается специальными объектами, называемыми ограничениями целостности, которые связывают заданными соотношениями состояния других объектов.

4. Оконная система является основой, вокруг которой формируются остальные объекты ПИ и организуется управление активностью.

5. Управление активностью имеет два уровня - сенсомоторный и ассоциативный. На сенсомоторном уровне пользователь может перемещать объекты, изображенные на экране. На ассоциативном уровне моделируется взаимодействие объектов, приводящее к сложным структурным преобразованиям объектов ПИ.

Структура ПИ описывается кортежем:

< S,I,V,M,P >,

где S - концептуальная схема, соответствующая концептуальному уровню описания ПИ и состоящая из концептуальной схемы окон, концептуальной схемы графических примитивов, концептуальной схемы ограничений и, возможно, прикладных концептуальных схем.

I - структурированное множество экземпляров объектов ПИ, построенное на основе концептуальной схемы S, образующее конкретный уровень и определяющее состояние ПИ в данный момент времени;

V - множество элементов изображения, воспроизводимых на данном устройстве вывода, образующее визуальный уровень;

М - отображение из I в V, определяющее визуальное представление экземпляров объектов ПИ;

Р - множество шаблонов взаимодействия. С каждым объектом oel может быть связан некоторый шаблон взаимодействие реР, который является отображением состояния I в новое состояние I.

Множество экземпляров I имеет сложную структуру, поэтому для его построения использовался метод концептуального проектирования. В общем виде это множество представляет собой рекурсивную структуру (дерево) окон, в состав которых могут входить графические примитивы и ограничения целостности. На рис. 1-3 показаны концептуальные схемы окон, графических примитивов и ограничений целостности. На них, как и в модели GSM, стандартные типы -Boolean, Integer, Real, String - обозначаются овалами. Иерархия наследования изображается в виде дерева, в котором самый абстрактный объект обозначается треугольником, а остальные окружностями. Родовидовые связи, указывающие направление наследования, обозначаются двойными стрелками. Атрибуты обозначаются одиночными стрелками, направленными от определяемого объекта к его домену. Комплексные объекты могут формироваться с использованием конструкторов агрегирования и группирования.

Рпс. I. Концептуальная схема оконной системы

Агрегацией насыпается комплексный объект, и состав которого входят п объектов, каждому из которых присвоен номер или имя. На схемах агрегацию будем обозначать окружностью с косым крестом внутри, из которой выходят пунктирные стрелки, указывающие на вершины концептуальной схемы, определяющие компоненты агрегации. Формально агрегация - это кортеж, который будем обозначать с помощью квадратных скобок О = [0|,0г,...,0я|.

Ассоциацией или группой называется комплексный объект, в состав которого входят ноль или более однотипных объектов. На схеме ассоциацию будем обозначать окружностью со звездочкой внутри, из которой выходит пунктирная стрелка, указывающая на узел, определяющий тип компонент ассоциации. Формально ассоциация -это упорядоченная последовательность, которую будем записывать перечислением компонент в фигурных скобках О = {0|,02,...,()■}.

Остальная часть главы посвящена вопросам управления активностью. Управление активностью имеет два уровня сенсомоторный и ассоциативный. Сенсомоторный уровень основывается на принципах прямого манипулирования и заключается в моделировании перемещения объектов, представленных на экране. Результаты исследования показали, что одного непосредственного манипулирования не достаточно для управления активностью в графических редакторах САПР. Поэтому в работе предлагается для мо-

Рис. 2. Концептуальная схема графических примитивов

делирования сложных структурных преобразований использовать взаимодействие на ассоциативном уровне. В этом случае у пользователя появляется возможность приводить во взаимодействие представленные на экране объеты. Такие взаимодействия имеют определенную внутреннюю семантику, которая определяет возможные преобразования состояния ПИ. Эти преобразования определяются функцией, называемой шаблоном взаимодействия, отображающей множе-

Рис. 3. Концептуальная схема ограничений целостности

ство объектов ПИ I в новое множество i'. В общем виде описание такой функции может быть весьма сложным, поэтому автором был разработан специальный язык, который учитывает следующие основные особенности поведения ПИ на ассоциативном уровне:

1. Чаще всего изменение состояния происходит в той части, куда был перемещен объект (где произошло отпускание кнопки).

2. Изменение состояния ПИ обычно заключается в изменении указанного фрагмента структуры.

Исходя из этого, шаблон взаимодействия в области, куда был перемещен объект, осуществляет поиск объектов определенного класса, анализирует их состояния, И если анализ успешен - редактирует их. Синтаксически шаблон взаимодействия состоит из трех разделов -поиска, фильтрации и редактирования (рис. 4). Раздел поиска начинается ключевым словом Pick, за которым следует перечисление типов объектов, которые могут участвовать во взаимодействии. При необходимости найденные объекты могут быть разделены на компоненты. Элементы агрегации определяются перечислением в квадратных скобках, ассоциации - в фигурных. Значения атрибутов описываются в угловых скобках. Перед каждым значением атрибута ставится его имя. После выполнения раздела Pick создается структура, связывающая найденные объекты с определенными именами. Раздел фильтрации представляет собой булево выражение, которое определяет пригодность найденных объектов для взаимодействия. Если в результате его вычисления получится значение "ложь", то процесс Pick ищет новые объекты, а если "истина", то выполняется раздел редактирования Edit. Он состоит из операторов присваивания и выполняет изменение состояния системы. В шаблоне взаимодействия

Шаблон взаимодействия

Структура поиска

С'трук- Булево Оператор

тура выраже- —(ыи)— присва-

поиска ние ивания

I

Обьскт |

Объект

Класс Класс

Структура

I

"[-тН Компонента —Г )"

Ч!>

I

Компонента

I

Л1 рб\ т

"О"

Компонента

-(ийТ}-

— Структура!—^

Атрибут

Класс

/ \ Г

-^Пмяатрибу™^—^-1 Структура

Рис. 4. Синтаксические диаграммы языка ассоциативного взаимодействия

может быть несколько разделов фильтрации со своими разделами редактирования.

Рассмотрим пример. Пусть есть пиктограмма, обозначающая спрямление угла. Перенесение ее в точку соединения двух отрезков

елает угол между отрезками прямым. Для этой пиктограммы в шаб-оне взаимодействия:

Pick (РО: Точка, линии < концы: |Р1,Р2| >, линия < концы: |РЗ,Р4| >);

Filler (Р0=Р1) and (РО=РЗ);

Edit PO:=Perpend(P2,P4,PO);

Filter (Р0=Р2) and (P0=P3);

Edit PO:=Perpend(P I ,P4,P0);

Filter (PO=Pl)and(PO=P4);

Edit P0:=Perpend(P2,P3,P0);

Filter (P0=P2) and (P0=P4);

Edit PO:=Perpend(Pl,P3,PO); ipouecc Pick подбирает два отрезка и точку, процесс Filter проверяет, ггобы найденная точка была общей для обоих отрезков, а процесс Edit пмсняет значение общей точки, чтобы угол между заданными презками стал 90°.

Глава 3. Реализация объектно-ориентированного ПИ.

Глава посвящена вопросам реализации на языке Турбо Паскаль модели ПИ, описаннной в предыдущей главе. Реализация ПИ имеет, сак и формальная модель, три уровня - концептуальный, конкретный и шзуальный.

Концептуальному уровню соответствует набор библиотек, эеализующих базовые классы объектов ПИ: конструкторы комплексных объектов, графические примитивы, ограничения целостности и окна.

Конкретный уровень является совокупностью объектов, построенных на основе названных библиотек и представляет собой иерархию экон, в состав которых входят ассоциации графических примитивов и эграничений целостности.

Визуальный уровень реализуется драйвером графического устройства вывода, который интерпретирует прикладные структуры объектов и формирует их образное представление, и драйверами устройств ввода (клавиатуры, мыши), которые генерируют внешние события системы. Реагируя на внешние события, прикладная структура объектов, используя свои методы, осуществляет поиск объекта (при нажатии кнопки на мыши), управляет перемещением объекта (при движении мыши с нажатой кнопкой) и запускает модуль управления взаимодействием объектов при отпускании кнопки на мыши.

Библиотека графических примитивов строится на основе ранее разработанной концептуальной схемы. Для этого в работе излагается соответствие элементов концептуальных схем конструкциям языка Турбо Паскаль и определяется набор методов визуализации и манипулирования графическими примитивами на экране. Конструкторы комплексных объектов реализуются в . виде

динамичсскнх спмсков объектов. В главе рассматривается концептуальная схема конструкторов комплексных объектов и определяются методы построения н использования конструкторов агрегирования и ассоциирования.

Алгоритм поддержки oiраннченпп целостности основан на методе локального распространения степенен свободы и согласует следующие типы ограничений: постоянепю угла наклона прямой к оси ОХ, постоянство расстояния между двумя точками, сохранение суммы (произведения) двух величин и неподвижность точки.

Реализация оконной системы строится на основе концептуальной схемы (рис. I). На конкретном уровне окопная система представляет собой дерево окон п является основой opiaiunamin управления активностью. В работе рассматривается алгоритм обработки внешних событий, включающий в себя поиск по дереву окон и активизацию объектов. Найденные объекты имитируют взаимодействие на сенсомо-торном и ассоциативном уровне.

Взаимодействие на сенсомогорном уровне обеспечивается методами самого объекта, который может отслеживать своим расположением положение курсора.

Для моделирования взаимодействия на ассоциативном уровне, из активного объекта извлекается код (^транслированный) шаблона взаимодействия н исполняется специальным интерпретатором (рис. 5).

Код шаблона взаимодействия имеет три компоненты: структуру поиска, определяющую типы объектов, с которыми возможно взаимодействие; код фильтра - последовательность команд SECD машины, вычисляющих булево выражение н являющихся результатом трансляции раздела Filter: код редактора - последовательность операторов присваивания, определяющих преобразование состояния объектов ПИ.

Интерпретатор работает следующим образом: процесс поиска Pick подбирает в текущем состоянии набор объектов заданного типа н заносит их в вычислительную обстановку в соответствии со структурой поиска. В полученной вычислительной обстановке интерпретатор фильтра выполняет последовательность команд. Если результат выполнения - "истина", то запускается интерпретатор редактора и происходит изменение состояния системы, а если результат "ложь", то процесс Pick возобновляет свою работу и подбирает новые объекты для взаимодействия. Выполнение шаблона взаимодействия заканчивается, если успешно отредактировано состояние ПИ или когда процесс Pick не смог найти, подходящих объектов, н тогда взаимодействие невозможно.

Рис. 5. Функциональная схема взаимодействия на ассоциативном

уровне

В работе рассмотрена структура внутреннего представления шаблона ассоциативного взаимодействия в виде концептуальной схемы и описана денотационная семантика языка, определяющая преобразование исходного текста шаблона взаимодействия во внутреннюю структуру интерпретатора.

Методика проектирования ПИ на основе описанных выше средств содержит последовательность разработки ПИ и имеет четыре основных этапа:

1) проектирование концептуальной модели предметной области;

2) разбиение модели на виды - фрагменты, определяющие группы объектов, удобные для представления и редактирования;

3) разработка внешнего представления структуры и расположения окон, набора пиктограмм и базовых объектов;

4) определение шаблонов взаимодействия для объектов ПИ, которые должны взаимодействовать на ассоциативном уровне. На этом этапе определяются исходные тексты шаблонов ассоциативного взаимодействия, которые затем транслируются в интерпретируемый код и связываются с соответствующими объектами.

Глава 4. Разработка ПИ в ПМК "ГАЛИС"

На основе модели ПИ, предложенной во второй главе, и методов реализации, описанных в третьей главе, разработан программно-методический комплекс (ПМК) "ГАЛИС", предназначенный для проекта-

рования изделий кожгалантереи. Он состоит из прикладных модулей, ПИ и прикладного интерфейса.

Прикладные модули включают в себя базу знаний моделей, базу данных изделии, подсистему ЗР-моделирования, модуль визуализации и модуль разверток.

База знании моделей содержит правила структурной организации моделей, ограничения целостности и шаблоны взаимодействия.

База данных служит для долгосрочного хранения готовых проектов изделий. Для того, чтобы внести изменения в проект, его нужно загрузить в подсистему ЗО-моделирования.

Подсистема ДЭ-моделирования служит для объемного моделирования проектируемого изделия. Он обеспечивает визуализацию проекта и доступ к его элементам, а также имеет средства объектно-ориентированного структурирования элементов модели и поддерживает ограничения целостности.

На любом этапе проектирования пользователь может получить реалистическое изображение изделия. Для этой цели служит модуль визуализации. Он отображает ЗБ-модель, хранящуюся в модельере, на экран дисплея в полутоновом виде.

Результатом работы в ПМК "ГАЛИС" является набор разверток деталей изделий. Благодаря тому, что модель в подсистеме ЗО-моделирования автоматически сохраняет свою целостность, генерацию разверток можно выполнять автоматически. Это делает модуль разверток.

ПИ в ПМК "ГАЛИС" представляет собой совокупность окон, организованных в дерево. С каждым окном могут быть связаны ассоциации графических примитивов и ограничений целостности. Такие ассоциации могут быть двух типов:

1) Виды ЗЭ-модели - наборы графических примитивов и ограничений целостности, образующие определенный вид объемной модели. Каждый вид представляет собой плоскую проекцию объемной модели и соответствует определенному этапу проектирования изделий.

2) Объекты ПИ - в основном это пиктограммы, обеспечивающие управление видами изделия.

Прикладной интерфейс обеспечивает связь объектов ПИ и объектов ЗО-модели. В его основе лежат объекты Стык|...Стыкп, которые обеспечивают автоматическое соответствие состояния объектов видов и объектов ЗО-модели.

В главе показано, что разработанные во второй главе средства концептуального проектирования достаточны для описания всех используемых моделей сумок.

В главе предложена схема организации прикладного интерфейса . Прикладной интерфейс является средством автоматического поддержания соответствия точек ЗО-моделн и 2Р-точек видов. Формально стык - это кортеж

<Р2,Т2,Г,С,Р',Т3>.

где Р2 - множество принадлежащих определенному виду плоских точек, выходящих па данный стык:

Т2 - множество триггеров, свя)анных с точками мч множества Р3;

Р - множество функций, преобразующих 20-точки н ЗЭ-точки;

С - множество функций, преобразующих ЗЭ-точки в 20-точки:

Р3 - множество ЗО- точек, принадлежащих прикладной модели н выходящих на данный стык:

Т3 - множество триггеров, связанных с точками н> множества Р3.

Итак, прикладной интерфейс - что двухсторонняя связь функциями проецирования координат точек видов с координатами ЗЭ-модели. В прикладном интерфейсе Г1И представляется множеством точек, входящих в состав видов. С каждой точкой связана разделяемая переменная "триггер", которая определяет, было ли изменение координат точки. Прикладная модель в прикладном интерфейсе представляется ЗО-точками. с каждой из которых также связан триггер. Если ЗО-точка Р3| соответствует 2Э-точке Р22 некоторого вида, то ли две точки связаны двухсторонней функцией проецирования.

Протокол взаимодействия ПИ и ЗР-модели череч прикладной интерфейс описывается следующим алгоритмом:

Если в ПИ произошло изменение состояния, то

а) при изменении координат 20-точки шводится ее триггер;

б) срабатывание триггера приводит к вычислению координат 30-точки по функции Г. После этого триггер переходит в исходное состояние:

в) если произошло изменение ЗО-точки, то взводится ее триггер;

г) для каждой 20-точки, с которой есть связь, по функции С вычисляется новое значение. Если новое значение 20-точкп отличается от старого, то оно записывается и Р2, и срабатывает триггер, соответствующий этой точке;

д) если есть сработавшие триггеры 20-точек, то переход к пункту 2, иначе алгоритм заканчивает работу.

В заключение главы демонстрируются эргономические свойства разработанного ПИ. Показано, что применение взаимодействия на двух уровнях: сеисомоторном и ассоциативном,- приводит к удобному и ясному диалогу.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В соответствии с поставленной целью разработаны модели, методы и программные средства построения объектно-ориентированного ПИ для графических редакторов САПР, обеспечивающие понятную и удобную работу пользователя. Задача создания ПИ для графических

редактором САПР рассматривается как задача объектпо-орнентнро-вапмого моделирования, основанного па метафоре модели мира.

Основные результаты данной диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Исследованы модели ПИ, сформулированы и проанализированы задачи, решаемые при создании ПИ. Разработана расширенная функционал!,пин схема ГШ.

2. Предложена математическая арукгура описания ПИ в виде трех уровней - концептуального, конкретного н визуального. В зтой структуре ПИ строится щ конкретных -экземпляров обьектов, получаемых на основе концептуальных схем. Конечный пользователь взаимодействует с визуальным представлением, которое является графической интерпретацией об ьектно-орпси тированной модели.

3. Управление пктншюетыо ПИ строится на двух уровнях: сен-сомоторном и ассоциативном. На сенсомогорном уровне моделируется перемещение, а на ассоциативном - взаимодействие обьектов ПИ. Взаимодействие обьектов определяет сложные структурные преобразования обьектов. Разработан жык описания взаимодействия объектов на ассоциативном уроне. Описаны его сншаксмс и денотационная семантика.

4. Разработаны башвые средава для проектирования ПИ: оконная система, библиотеки графических примитивов. Конструкторов комплексных объектов, ограничений целостности.

5. Разработка методика проектирования ПiI для графических редакторов САПР.

6. Разработана система автомат ¡нронанного проектирования изделий кожгалантереи ГАЛИС. которая разрабатывалась с использованием созданных автором базовых средств.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях.

1. Горднеико А.П., Костенко Т.П.. Амелина О.В.'. Чпжов A.B. Программно-методический комплекс для проектирования пиелий машиностроения сложной формы// Программные и технические средства САПР: Тез. докл. - М.. 1988. С.17-18.

2. Горднеико А.П. Анализ подходов к программированию пользовательского интерфейса // Пользовательский интерфейс: исследование, проектирование, реализация. -Вып.1. -Орел. 1991. -С.28-35.

3. Гордиенко А.П., Чпжов A.B. Управление интерфейсом пользователя в интерактивной графической системе "ДЕСФОР"// Пользовательский интерфейс: исследование, проектирование, реализация,- Вып.1,- Орел. 1991. С. 84-89.

4. Гордиенко А.П. Подход к проектированию объектно-ориентированного графического пользовательского интерфейса // Исследование, проектирование и реализация пользовательского интерфейса в САПР: Тез. докл. - Орел, 1992, С. 15-16.

5. Гордиенко А.П., Новиков Ю.М., Чижов A.B. Объекзно-ориентированный пользовательский интерфейс в системе объемного моделирования ГАЛИ СИ Пользовательский интерфейс: исследование, проектирование, реализация,- М., 1992. С.161-165.

6. Гордиенко А.П. Пользовательский интерфейс d графических приложениях: объектно-ориентированный подход// Пользовательский интерфейс: исследование, проектирование, реализация. 1993,- N I. С.52-57.

7. Гордиенко А.П. Язык взаимодействия объектов в пользовательском интерфейсе прямого манипулирования II Графикон'94: Тез. цокл, - Нижний Новгород, 1994, С.105-110..

8. Гордиенко А.П. Формирование языка взаимодействия объектов в пользовательском интерфейсе, основанном на метафоре модели мира // Семиотика тела: Тез. докл. - Орел, 1995 , С. 130-136.

9. Гордиенко А.П. Объектно-ориентированная модель пользовательского интерфейса для графического редактора САПР // XIX конференция "Информационные средства и технологии": Тез. докл. - М.: МЭИ(ТУ), 1995, С. 74-75.