Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

186 Ricardo Eito Brun Terminologie als Grundlage für das Bauen Engineering Feature-based Models doi.org/10.35321/term27-08 Terminologie als Grundlage für das Bauen Engineering Feature-based Models RicaRdo Eito BRun Universität Carlos III von Madrid Zusammenfassung Der Betrieb von Satelliten erfordert den kombinierten Einsatz verschiedener Werkzeuge zur Unterstützung von Ingenieuraktivitäten und zur Steuerung des Raumfahrzeugs. Diese Kommunikation wird durch das Monitoring and Control System (MCS) verwaltet, das Telemetriedaten vom Raumfahrzeug erhält und Fernbefehle aussendet, um die Haltung und Flugbahn des Satelliten zu halten. Diese komplexen Systeme werden als offene Plattformen entwickelt, die erweitert und angepasst werden können, um missionsspezifische Anforderungen und Ziele zu unterstützen. In der Regel kann festgestellt werden, dass diese Softwareanwendungen gute Kandidaten sind, um Variabilitätsmechanismen auf strukturierte, geplante Weise zu implementieren, und dass ihre Funktionalität eine gute Kandidatin ist, um die Machbarkeit der Anwendung von funktionsbasierten Modellierungstechniken zu analysieren. Dieses Papier beschreibt die Verwendung von Terminologie-Analyse zum Aufbau eines Feature-Modells zur Unterstützung der Anforderungsanalyse für diese Art von softwarebasierten Systemen. KEYWORDS: Technische Terminologie, Feature-basierte Modelle, Luftund Raumfahrttechnik, Terminologie-Extraktion ANOTACIJA (in französischer Sprache) Palydovų operacijama reikalingi įvairūs įrankiai, skirti užtikrinti sklandų inžinerinį darbą ir valdyti erdvėlaivį. Palydovų operacijama reikalingi įvairūs įrankiai, skirti užtikrinti sklandų inžinerinį darbą ir valdyti erdvėlaivį. Šį ryšį valdo Stebėjimo ir kontrolės sistema (SKS), kuri gauna telemetrinius duomenis iš erdvėlaivio ir duoda telekomandas, kadytų palaik palydovo padėtį ir skriejimo trajektoriją. Diese Systeme sind sukurtos wie atviros platformos, kurias galima išplėsti ir pritaikyti pagal konkretos misijos Anforderungen ir tikslus. Galime teigti, kad paprastai šios taikomosios programos gali būti naudojamos norint struktūruotai ir planuotai įdiegti variantiškumo mechanismus, o jų funkcionalumas leidžia analizuoti požymių model metodikų pritaikymo galimybes. Šiame straipsnyje aprašomas terminologinės analizės panaudojimas požymių modeliui, palaikančiam reikalavimų analizę šio tipo programinėms sistemoms, sukurti. ESMINIAI ŽODŽIAI: technische Terminologie, požymių modeliai, Aviation Engineering, Terminų atpažinimas 187Terminologie | 2020 | 27 1. INTROduCTION Das NASA-Glossary definiert Satelliten als: "ein frei fliegendes Objekt, das die Erde, einen anderen Planeten oder die Sonne umkreist". Satelliten sind eine Art Raumfahrzeug, das in einer regelmäßigen, klar definierten Umlaufbahn um das Schwerkraftzentrum eines anderen Himmelskörpers reist (Garner 1996: 4). Seit dem Start der ersten künstlichen Satelliten - Sputnik 1 am 4. Oktober 1957 und Explorer 1 am 31. Januar 1958 - wurden eine große Anzahl von Satellitenmissionen mit verschiedenen Zwecken gestartet: astronomische Erforschung, Bereitstellung von Kommunikationsund Navigationsdiensten, Erdbeobachtung, Aufklärung und wissenschaftliche Missionen. Satelliten sind komplexe Luftund Raumfahrt-Systeme, die aus bodenund weltraumbasierten Elementen bestehen: Das Raumfahrzeug muss von einem Steuerungselement auf der Erde betrieben werden und mit diesem in Kontakt bleiben. Heute sind der wissenschaftliche Fortschritt und die Dienstleistungen für die Benutzer von Satelliten und Satellitenkonstellationen abhängig. Zu den relevanten Beispielen gehören das Hubble-Weltraumteleskop (HST), Navigationssysteme wie GPS (Global Positioning System), GLONASS und der europäische Galileo, UARS (Upper Atmosphere Research Satellite) oder GOES (Geostationary Operational Environment Satellite). Die Gesamtzahl der seit 1957 gestarteten Satelliten nach dem US-SSN2-Katalog liegt bei fast 18.200; der 2017er Index der in den Weltraum gestarteten Objekte von uNOOSA berichtet von 4635 Satelliten, die derzeit den Planeten umkreisen, mit einem Anstieg von 357 Satelliten (8,95%) im Vorjahr. Der Zweck dieses Artikels besteht darin, die Notwendigkeit der Anwendung von Terminologiemanagement und -extraktion zur Unterstützung der Entwicklung von featurebasierten Modellen zur Organisation der Konzepte zu demonstrieren, die die Funktionen der Softwareanwendungen für die Satellitenüberwachung und -steuerung beschreiben. Satelliten werden nach Zweck und Art der Umlaufbahn klassifiziert. Der Zweck bezieht sich auf die Dienstleistungen, die der Satellit erbringen soll. In Bezug auf die Umlaufbahn wird zwischen niedriger Erdumlaufbahn (LEO), mittlerer Erdumlaufbahn (MEO) und geostationärer Umlaufbahn (GEO) unterschieden. LEO-Satelliten, die für Wissenschaft und Erdbeobachtung verwendet werden, folgen einer elliptischen Umlaufbahn; da ihre Sicht von Bodenstationen begrenzt ist, werden die Daten an Bord gespeichert und an den Boden gesendet 1 Siehe https: www.grc.nasa.gov/www.k-12/TRC-0laefs/laefs_s.html#satellite [Zugang 2020-081]. 2 Das US-Space Surveillance Network ist für die Erkennung, Verfolgung, Katalogisierung und Identifizierung von künstlichen Objekten in der Erdumlaufbahn zuständig. Der Katalog ist unter https: www.space-track.org/#ssr verfügbar. [Zugriff 2020-08-01]. 3 Büro der Vereinten Nationen für Weltraumangelegenheiten. Siehe 188 Ricardo Eito Brun Terminologie als Grundlage für das Gebäude Engineering Feature-based Models https://www.pixalytics.com/sats-orbiting-earth-201-Stationen, wenn das Flugzeug sichtbar wird. GEO-Satelliten werden für Telekommunikation und meteorologische Zwecke verwendet; Telekommunikationssatelliten empfangen Funkfrequenzsignale (RF) von der Erde, verstärken sie, verschieben ihre Frequenz und übertragen sie zurück zur Erde. Sie kreisen 36000 km über dem Äquator (in derselben Ebene) und ihre Rotation ist synchron mit der Rotation der Erde und bleiben die ganze Zeit über demselben Punkt am Äquator. Ähnlich wie bei Satelliten benötigen auch wissenschaftliche Missionen im tiefen Weltraum eine ähnliche Überwachung und Steuerung für die Fernbedienung und den Telemetrieempfang. Satellitenmissionen erfordern spezielles Personal, um die Echtzeitund kontinuierliche Überwachung des Status und der Position des Satelliten durchzuführen. Die Missionskontrolle ist die Reihe von Aufgaben, die nach dem Start von Betriebsingenieuren mit Hilfe von Softwareanwendungen ausgeführt werden und den Datenaustausch zwischen dem Bodenund dem Weltraumsegment zur Überwachung und Steuerung des Zustands der Bord-Untersysteme des Satelliten beinhaltet. Bei wissenschaftlichen Missionen ist es auch notwendig, die Informationen von der Satellitennutzlast zu erhalten, und die während der Missionssteuerung erfolgen, umfassen den Empfang und die Analyse von Telemetrie, Fernbefehlsgebung deliver it to the end-users (scientific community). Typical functions exund Verfolgung. Telemetrie sind die Daten, die vom Satelliten an die Erde übertragen werden, die über den Status und die Bedingungen des Satelliten und seiner Teilsysteme informieren. Fernbefehle sind die Befehle, die vom Boden an das Raumschiff übertragen werden, um es zu konfigurieren und zu betreiben. (uhlig, Sellmaier und Schmidhuber 2015: 232). Tracking und Stationkeeping, auch bekannt als Ranging, besteht aus der Überwachung und Bestimmung der Flugstrecke und der Position mit Hilfe von RF-Techniken und -Signalen. Aus der Perspektive der Software-Engineering erfordert die Satellitensteuerung verschiedene Anwendungen und Werkzeuge für die Flugdynamik, die Missionsplanung, die Telemetrie und das Fernbefehlen, die Netzwerksteuerung und die Routing sowie Schnittstellen zwischen ihnen. Diese Komplexität hat dazu geführt, dass die Raumfahrtbehörden verschiedene Lösungen anbieten. Einer der relevantesten Meilensteine in der Entwicklung der MCS-Software war die Entscheidung der ESA Ground Systems Engineering-Abteilung, eine Reihe von Softwareanwendungen zu entwickeln und der europäischen Industrie zu lizenzieren, die unter dem Namen MICONYS® verteilt werden. Orbit-Slots werden von der Internationalen Telekommunikationsunion (ITu) zugewiesen, um Kollisionen zu vermeiden, ein Risiko, das mit dem Thema Weltraumschrott verbunden ist, das heute mehr Aufmerksamkeit erhält. 189Terminologie | 2020 | 27 (Missionskontrollsystem) MICONYS und seine SCOS-2000-Komponente sind wahrscheinlich die bekanntesten Beispiele für diese ESA-Politik für Softwareentwicklung und Innovation und Technologietransfer (Kaufeler, Jones und Karl 2001). SCOS-2000 unterstützt Fernbedienung, Telemetrieempfang, Anzeige und Archivierung. SCOS-2000 war das Ergebnis der Erfahrung, die die ESA bei der Entwicklung und dem Betrieb früherer ähnlicher Systeme erworben hat: MSSS, SCOS-1 und SCOS-2. Heute entwickelt die ESA das neue MCS-System, das in Zukunft SCOS-2000 ersetzen soll. Sein Name ist European Ground Systems […] Common Core (EGS-CC). Ähnlich wie bei SCOS hat das Projekt den Zweck, eine gemeinsame Infrastruktur zur Unterstützung der Überwachung und Steuerung von Weltraummissionen in den Phasen vor und nach dem Start unter Verwendung moderner Technologien und dienstorientierter Architekturen zu entwickeln (Pecchioli et al. 2012). Die Entwicklung von EGS-CC liegt nicht nur in der Verantwortung der ESA: Europäische nationale Raumfahrtagentümer (CNES, UK Space Agency und DLR) und Industrieunternehmen (AIRBUS Defence and Space, Thales Alenia Space und OHB Systems) sind Teil des Projekts. Neben den ESA-Projekten gibt es weitere Initiativen zur Entwicklung eines generischen MCS-Software-Systems. Die NASA hat ähnliche Projekte abgeschlossen, die meisten von ihnen interne Entwicklungen. Das Goddard Space Flight Center entwickelte zwei Systeme, ITOS und ASIST, für die Verwaltung von Missionen wie WMAP (Wilkinson Microware Anisotropy Probe), IMAGE (Imager for Magnetopauseto-Aurora Global Exploration), EO-1 (Earth Observing ST-5 (Space Technology 5), SdO (Solar Dynamics Observatory) oder LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) (Pfarr et al. 2007). In allen diesen Fällen handelt es sich um ein komplexes System, das verschiedene Funktionen implementieren muss, die je nach Satellitenund Missionsmerkmalen aktiviert oder nicht aktiviert werden können. Aus diesem Grund sind diese softwareintensiven Systeme gute Kandidaten für die Entwicklung mit Hilfe von Produktlinien und funktionsbasierten Modellierungstechniken, die auf einer klaren und gut organisierten Organisation von Konzepten beruhen, um die benötigten Fähigkeiten der Domäne und des Systems zu verstehen. Feature-Based Modelling als Organisation von Konzepten Feature-Based Modelling ist eine der Techniken, die im Software-Product-Line-Engineering angewendet wird, eine Disziplin für den Aufbau wiederverwendbarer Software-Programme, die Ende der neunziger Jahre populär wurde. SPLE beabsichtigt, wiederverwendbare Komponenten und Artefakte zu bauen, die Ricardo Eito Brun Terminologie als Grundlage für das Gebäude Engineering Feature-based Models später kombiniert werden können, um Produkte zu bauen, die den Bedürfnissen eines bestimmten Kunden und Kontexts entsprechen. Erfahrungen mit SPLE sind in der Fachund akademischen Literatur weitgehend dokumentiert. Capilla (2013) enthielt mehrere Fallstudien, in denen SPLE erfolgreich angewendet wurde: Boeing's operative, missionskritische Flugprogramme für Avionik und Cockpit-Funktionen, Bosch's Motorsteuerungssoftware für Benzinsysteme, Hewlett Packard's Drucker-Software, Toshiba's Stromerzeugung und Übertragungsgeräte und General Motors' Steuerungssoftware für Antriebe. Zu den Vorteilen von Software-Produktlinien (SPL) gehören laut Apel et al. (2013: 9) die Anpassung von Softwareprodukten an die spezifischen Bedürfnisse der Kunden, geringere Kosten - da eine Reihe von wiederverwendbaren Vermögenswerten auf verschiedene Weise kombiniert werden kann, um neue Produkte zu generieren -, verbesserte Qualität und Time-to-Market. Merkmale und funktionsbasierte Modellierung sind relevante Konzepte bei der Entwicklung von SPL. ISOIEC/IEEE 24765:2010, Systems and software engineering Vocabulary, bietet eine allgemeine Definition von Features, die aus IEEE Std 829:2008 IEEE Standard für Softwareund Systemtestdokumentation entnommen wurde: Ein unterscheidendes Merkmal eines Systemteils. Anmerkung: umfasst sowohl funktionelle als auch nichtfunktionale Eigenschaften wie Leistung und Wiederverwendbarkeit. Kang und Lee (2013, 28) definieren Merkmale als "abstrakte Konzepte, die die Kommunikation zwischen den verschiedenen Stakeholdern einer Produktlinie effektiv unterstützen, und daher ist es für Menschen natürlich und intuitiv, Gemeinsamkeiten und Variabilität von Produktlinien in Bezug auf Merkmale auszudrücken". Merkmale dienen unterschiedlichen Zwecken im Produktentwurfsund Entwicklungsprozess. Sie sind ein Mittel, um die Merkmale des Produkts zu kommunizieren und die Ermittlung von Anforderungen zu unterstützen. Sie sind auch die Konzepte, die die Entwurfsund Implementierungsentscheidungen leiten. Die Entwicklung einer Produktlinie umfasst zwei sich ergänzende Lebenszyklen: • Bereichstechnik und • Anwendungstechnik. Der IEEE-Standard 1517-2010 definiert das Domain-Engineering als: "Lebenszyklus, der aus einer Reihe von Prozessen besteht, um die Gemeinsamkeit und Variabilität einer Produktlinie zu spezifizieren und zu verwalten. Domain-Engineering analysiert die Domäne einer Produktlinie und entwickelt eine Reihe von wiederverwendbaren Artefakten. Diese Artefakte umfassen Softwareanforderungen, Designelemente, Testfälle und 191Terminologija | 2020 | 27 Art der Anforderungenstechnik für die gesamte procedures, user documentation, etc. domain analysis can be seen as a Produktlinie, einschließlich der Identifizierung der erwarteten Variabilität. Das Hauptartefakt erzeugte Produkte innerhalb der Linie. by domain analysis is the feature model that will specify and describe the Feature Modelling ist eine Diagrammtechnik, die in den Neunzigern mit der FOdA-Methode (Feature-Oriented Domain Analysis) eingeführt wurde. FOdA lieferte Primitive zur Darstellung struktureller Beziehungen (Komposition, Verallgemeinerung und Spezialisierung), Optionalität, Alternativität und gegenseitige Abhängigkeiten. Es wurde später von verschiedenen Autoren überprüft (Kang und Lee 2013: 30 […] 31). Feature-Diagramme sind die visuelle Darstellung von Feature-Modellen, bei denen Features als Kästen in einem hierarchischen Baum dargestellt werden. Jeder Knoten hat ein angeschlossenes Etikett mit dem Namen des Features. Die hierarchische Anordnung der Merkmale schafft Eltern-Kind-Beziehungen. Wenn ein untergeordnetes Feature ausgewählt ist, muss auch sein übergeordnetes Feature ausgewählt werden. Diagramme können zwischen obligatorischen und optionalen Merkmalen unterscheiden und die Kombinationen von Merkmalen identifizieren, die gültig sind. Insbesondere können Merkmaldiagramme darstellen: • Abstrakte Merkmale, die verwendet werden, um die Merkmale im Baum zu organisieren, aber nicht an Implementierungsartefakte gebunden sind. Sie sind mit grauen Kisten dargestellt. • Konkrete Merkmale, die den Implementierungsartefakten entsprechen und mit weißen Kästchen dargestellt werden. • Pflichtmerkmale, die eine gefüllte Kugel an der oberen Grenze ihrer Schachtel haben. • Optionale Merkmale, die eine nicht gefüllte Kugel auf der oberen Grenze ihrer Schachtel haben. • Die Notwendigkeit, nur eines der Kindesmerkmale eines bestimmten Elternteils auszuwählen (exklusiv OR, XOR oder eines von vielen). Es wird mit einem leeren Bogen an der unteren Grenze des Rahmenfelds des Elternteils dargestellt. • Die Möglichkeit, mehr als eine Kindesmerkmale eines bestimmten Elternteils (OD oder einige von vielen) auszuwählen. Es wird mit einem gefüllten Bogen an der unteren Grenze des Rahmenbereichs des Elternteils dargestellt. • Abhängigkeiten zwischen Merkmalen, dargestellt durch Pfeile mit textlichen Anmerkungen. Ricardo Eito Brun Terminologie als Grundlage für das Gebäude Engineering Feature-based Models Das nachstehende Diagramm zeigt ein typisches Merkmaldiagramm mit den oben beschriebenen Konventionen: Abbildung 1. Beispiel für Feature-Diagramme (Quelle: Gargantini 2015) Ein Feature-Modell sollte zusätzliche Informationen zum Diagramm enthalten. Apel et al. (2013: 27) weisen auf die Möglichkeit hin, diese Daten hinzuzufügen: Beschreibung eines Merkmals und seiner entsprechenden Anforderungen. • Beziehung zu anderen Merkmalen, insbesondere Hierarchie, Ordnung und Gruppierung. • Externe Abhängigkeiten, wie die erforderlichen Hardware-Ressourcen. • Interessierte Interessengruppen. • Schätzte oder gemessene Kosten für die Realisierung eines Features. • Etc. Die Entwicklung eines Merkmalmodells zur Darstellung der funktionalen Merkmale von Softwareanwendungen für die Satellitensteuerung muss von einem klaren Verständnis und einer Modellierung der Konzepte ausgehen, aus denen der Bereich besteht. Zu diesem Zweck bieten Aktivitäten im Zusammenhang mit Terminologie und Terminographie, der Identifizierung von Begriffen, Konzepten und ihren Beziehungen die Grundlage für den Aufbau des Zielmodells. 193Terminologie | 2020 | 27 3. Arbeitsmethodik Das vorgeschlagene Feature-Modell wurde nach den folgenden Schritten erstellt: • Identifizierung und Überprüfung der in diesem Bereich veröffentlichten Fachund akademischen Literatur. Dies beinhaltet die Suche nach Informationen über den Ansatz, der in Luftund Raumfahrtprojekten unter der Leitung von Einrichtungen wie der ESA (Europäische Raumfahrtagentur) oder der NASA (National Aeronautics and Space Administration) verfolgt wird. • Entwicklung eines Glossariums auf der Grundlage der analysierten Literatur, wobei Terminologie-Management-Techniken angewendet werden, um Informationen über Begriffe, Beziehungen zwischen ihnen, in den Dokumenten identifizierte Definitionen und den Kontext, in dem die Begriffe verwendet werden, aufzuzeichnen. • Erstellung eines funktionsbasierten Modells, das die Funktionen darstellt, die von Satellitenüberwachungsund Steuerungssoftwareanwendungen angeboten werden, wobei das Glossary als Grundlage verwendet wird. Zu den Inputs, die zur Identifizierung von Begriffen verwendet wurden, gehörte eine Teilmenge technischer Dokumente, die das ausgewählte Produkt beschreiben: Bedienungsanleitungen, White Papers und Schulungsmaterialien. Das Feature-Modell ist ein hierarchischer Baum von Features, die als the case of the software application under analysis, besides the identificaobligatorisch oder optional gekennzeichnet sind, mit Abhängigkeiten zwischen ihnen. In Bezug auf optionale und obligatorische Merkmale wurden zusätzliche Anforderungen an die Variabilität der Produktlinie festgelegt. Insbesondere einige der von der analysierten Software unterstützten Funktionen erfordern das Überschreiben oder Anpassen vorhandenen Codes. Die Identifizierung dieser Variabilitätsfälle erfolgte mit Unterstützung von Experten, die ihre Tätigkeit in der Entwicklung und Anpassung dieser Art von Softwareanwendung entwickeln. Um diese Informationen zu sammeln, wurden persönliche Interviews durchgeführt. Das für die Erstellung des Feature-Modells und der Diagramme gewählte Werkzeug ist FeatureIDE5. Dies ist ein Open-Source-Tool, das auf Java und Eclipse basiert und von Mitarbeitern der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg entwickelt wurde. Mit FeatureIDE ist es möglich, ein Feature-Modell mit einem grafischen Editor zu erstellen, Features als obligatorisch, optional oder abstrakt zu markieren und den hierarchischen Baum zu erstellen. Sobald das Feature-Modell erstellt ist, können Sie verschiedene Konfigurationen erstellen: Auswahl von Features, die verwendet werden, um die Zielsoftware-Applikation zu generieren.5 Siehe https://FeatureIdE.github.io Zuletzt überprüft: 01.03.2018. Ricardo Eito Brun Terminologie als Grundlage für das Gebäude 194 Engineering Feature-based Models der Quellcode. Leider bietet das Werkzeug keine Funktionen zur Verwaltung von Begriffen oder Terminologieeinheiten, was die Verwendung von ergänzenden Werkzeugen notwendig macht. Abbildung 2. FeatureIDE (von dem Autor erstellt) 4. Präsentation der Ergebnisse und Diskussionen In diesem Abschnitt wird ein Abschnitt des Feature-Modells für Mission Control Systems (MCS) Softwareanwendungen zusammengefasst. Die Analyse der aus den Dokumenten gewonnenen Konzepte führte zu einer Organisation der Systemfunktionen in diese Bereiche: • Desktopund Sitzungsverwaltung, die die Funktionen zum Anmelden, zum Starten einer Sitzung und zum Starten der verschiedenen Anwendungen bietet. Bei der Verwaltung mehrerer Satelliten kann der Benutzer zwischen den Arbeitsräumen der Satelliten wechseln. • Telemetrie-Kette, die die Telemetrie-Verarbeitung, den Alarm-Manager und die Telemetrie-Anzeige umfasst.