Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

186 Ricardo Eito Brun Terminologia come base per la costruzione Engineering Feature-based Models doi.org/10.35321/term27-08 La terminologia come base per la costruzione Engineering Feature-based Models RicaRdo Eito BRun Università Carlos III di Madrid Riassunto Le operazioni satellitari richiedono l'uso combinato di diversi strumenti per supportare le attività ingegneristiche e per controllare il veicolo spaziale. Questa comunicazione è gestita dal sistema di monitoraggio e controllo (MCS) che riceve i dati di telemetria dal veicolo spaziale e rilascia telecomandi per mantenere l'atteggiamento e la traiettoria di volo del satellite. Questi sistemi complessi sono sviluppati come piattaforme aperte che possono essere estese e personalizzate per supportare i requisiti e gli obiettivi specifici della missione. Come regola generale, si può affermare che queste applicazioni software sono buoni candidati per l'implementazione di meccanismi di variabilità in modo strutturato e pianificato e che la loro funzionalità è un buon candidato per analizzare la fattibilità dell'applicazione di tecniche di modellazione basate su caratteristiche. Questo documento descrive l'uso dell'analisi terminologica per costruire un modello di funzionalità a supporto dell'analisi dei requisiti per questo tipo di sistemi basati su software. KEYWORDS: Terminologia tecnica, modelli basati su caratteristiche, ingegneria aerospaziale, estrazione terminologica ANOTACIJA Palydovų operacijoms 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. I sistemi di composizione sono più completi delle piattaforme atvirose, le quali possono essere estese e adattate in base a specifiche esigenze di missione e obiettivo. Galime teigti, kad paprastai šios taikomosios programos gali būti naudojamos norint struktūruotai ir planuotai įdiegti variantiškumo mechanizmus, o jų funkcionalumas leidžia analizuoti požymių modeliavimo metodikų pritaikymo galimybes. Gli articoli descrivono le analisi terminologiche utilizzate, i modelli požymių, i palaikančiam, le analisi dei requisiti, i sistemi di programmazione di questo tipo, i progetti. ESMINIAI ŽODŽIAI: tecnica terminologia, požymių modeliai, aviacijos inžinerija, terminų atpažinimas 187Terminologia | 2020 | 27 1. INTROduCTION Il glossario della NASA definisce i satelliti come: "un oggetto in volo libero che orbita attorno alla Terra, a un altro pianeta o al sole". I satelliti sono un tipo di veicolo spaziale che viaggia in un'orbita regolare e chiaramente definita attorno al centro di gravità di un altro corpo celeste (Garner 1996: 4). Dal lancio dei primi satelliti artificiali - Sputnik 1 il 4 ottobre 1957 e Explorer 1 il 31 gennaio 1958 - sono state lanciate un gran numero di missioni satellitari con scopi diversi: esplorazione astronomica, fornitura di servizi di comunicazione e navigazione, osservazione della terra, ricognizione e missioni scientifiche. I satelliti sono complessi sistemi aerospaziali costituiti da elementi terrestri e spaziali: il veicolo spaziale deve essere azionato da un elemento di controllo sulla Terra e rimanere in contatto con esso. Oggi, il progresso scientifico e i servizi per gli utenti dipendono dai satelliti e dalle costellazioni di satelliti. Gli esempi pertinenti includono il telescopio spaziale Hubble (HST), i sistemi di navigazione come il GPS (Global Positioning System), il GLONASS e il Galileo europeo, l'UARS (Upper Atmosphere Research Satellite) o il GOES (Geostationary Operational Environment Satellite). Il numero totale di satelliti lanciati dal 1957 […] secondo il catalogo SSN2 degli Stati Uniti […] è vicino a 18.200; l'indice 2017 degli oggetti lanciati nello spazio esterno di uNOOSA riporta 4.635 satelliti attualmente in orbita attorno al pianeta, con un incremento di 357 satelliti (8,95%) rispetto all'anno precedente. Lo scopo di questo articolo è quello di dimostrare la necessità di applicare la gestione e l'estrazione della terminologia per supportare lo sviluppo di modelli basati su caratteristiche per organizzare i concetti che descrivono le funzioni delle applicazioni software utilizzate per il monitoraggio e il controllo satellitari. I satelliti sono classificati in base allo scopo e al tipo di orbita. Lo scopo si riferisce ai servizi che il satellite è destinato a fornire. Per quanto riguarda l'orbita, si fa una distinzione tra orbita terrestre bassa (LEO), orbita terrestre media (MEO) e orbita geostazionaria (GEO). I satelliti LEO […] utilizzati per la scienza e l'osservazione della Terra […] seguono un'orbita ellittica; Poiché la loro visibilità dalle stazioni terrestri è limitata, i dati sono memorizzati a bordo e inviati a terra. 2 La Rete di sorveglianza spaziale degli Stati Uniti è responsabile della rilevazione, tracciamento, catalogazione e identificazione di oggetti artificiali in orbita attorno alla terra. Il catalogo è disponibile all'indirizzo: https: www.space-track.org/#/ssr [accesso 2020-08-01]. 3 Ufficio delle Nazioni Unite per gli Affari dello Spazio Esterno. Vedi 188 Ricardo Eito Brun Terminologia come base per la costruzione Engineering Feature-based Models https://www.pixalytics.com/sats-orbiting-earth-201 stazioni quando l'aereo diventa visibile. I satelliti GEO sono utilizzati per le telecomunicazioni e per scopi meteorologici; I satelliti di telecomunicazione ricevono segnali a radiofrequenza (RF) dalla Terra, li amplificano, spostano la loro frequenza e li trasmettono indietro alla Terra. Essi orbitano a 36000 km sopra l'equatore (nello stesso piano) e la loro rotazione è sincrona alla rotazione della Terra, rimanendo sempre sopra lo stesso punto dell'equatore. Simile ai satelliti, anche le missioni scientifiche nello spazio profondo hanno bisogno di un monitoraggio e un controllo simili per il telecomando e la ricezione della telemetria. Le missioni satellitari richiedono personale dedicato per effettuare un monitoraggio continuo in tempo reale dello stato e della posizione del satellite. Il controllo della missione è l'insieme dei compiti eseguiti dopo il lancio dagli ingegneri operativi con l'aiuto di applicazioni software e comporta lo scambio di dati tra i segmenti terrestre e spaziale per il monitoraggio e il controllo dello stato dei sottosistemi a bordo del satellite. Nelle missioni scientifiche, è anche necessario ricevere le informazioni dal carico utile del satellite e ecutate durante il controllo della missione includono la ricezione e l'analisi della telemetria, del telecommando e del tracciamento. La telemetria sono i dati trasmessi dal satellite alla Terra che deliver it to the end-users (scientific community). Typical functions exinformano dello stato e delle condizioni del satellite e dei suoi sottosistemi. I telecomandi sono gli ordini trasmessi dal suolo al veicolo spaziale per configurarlo e gestirlo. (uhlig, Sellmaier e Schmidhuber 2015: 232). Il tracciamento e il mantenimento della stazione, noto anche come range, consiste nel monitoraggio e nella determinazione della traiettoria di volo e della posizione utilizzando tecniche e segnali RF. Dal punto di vista dell'ingegneria del software, il controllo satellitare richiede diverse applicazioni e strumenti per la dinamica del volo, la pianificazione della missione, la telemetria e il telecommando, il controllo della rete e il routing, nonché le interfacce tra di loro. Questa complessità ha portato le agenzie spaziali a fornire soluzioni diverse. Una delle pietre miliari più rilevanti nello sviluppo del software MCS è stata la decisione del dipartimento di ingegneria dei sistemi terrestri dell'ESA di sviluppare e concedere in licenza all'industria europea una serie di applicazioni software distribuite sotto il nome MICONYS® 4 satelliti GEO sono distribuiti in un'area limitata nello spazio. Gli slot orbitali sono assegnati dall'Unione internazionale delle telecomunicazioni (ITu) per evitare collisioni, un rischio legato al tema dei detriti spaziali che oggi riceve una maggiore attenzione. 189Terminologia | 2020 | 27 (Sistema di controllo della missione). MICONYS e la sua componente SCOS-2000® sono probabilmente gli esempi più noti di questa politica dell'ESA per lo sviluppo di software e l'innovazione e il trasferimento di tecnologia (Kaufeler, Jones e Karl 2001). SCOS-2000 supporta il telecommando, la ricezione, la visualizzazione e l'archiviazione della telemetria. SCOS-2000 era il risultato dell'esperienza acquisita dall'ESA nello sviluppo e nel funzionamento di precedenti sistemi simili: MSSS, SCOS-1 e SCOS-2. Oggi, l'ESA sta sviluppando il nuovo sistema MCS, destinato a sostituire SCOS-2000 in futuro. Il suo nome è European Ground Systems […] Common Core (EGS-CC). Simile a SCOS, il progetto ha lo scopo di sviluppare un'infrastruttura comune per supportare il monitoraggio e il controllo delle missioni spaziali nelle fasi pre-e post-lancio, utilizzando tecnologie moderne e architetture orientate ai servizi (Pecchioli et al. 2012). Lo sviluppo di EGS-CC non è solo di responsabilità dell'ESA: le agenzie spaziali nazionali europee (CNES, UK Space Agency e DLR) e le società industriali (AIRBUS Defence and Space, Thales Alenia Space e OHB Systems) fanno parte del progetto. Oltre ai progetti dell'ESA, esistono altre iniziative volte a sviluppare un sistema software generico MCS. La NASA ha completato progetti simili, la maggior parte dei quali sono stati sviluppati internamente. Il Goddard Space Flight Center ha sviluppato due sistemi, ITOS e ASIST, per la gestione di missioni come 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) o LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) (Pfarr et al. 2007). In tutti questi casi, si tratta di un sistema complesso che deve implementare diverse funzioni che possono essere attivate o no a seconda delle caratteristiche del satellite e della missione. A causa di ciò, questi sistemi ad alta intensità di software sono buoni candidati da sviluppare utilizzando linee di prodotti e tecniche di modellazione basate su funzionalità, che si basano su un'organizzazione chiara e ben organizzata dei concetti per comprendere il dominio e le capacità necessarie del sistema. La modellazione basata sulle caratteristiche è una delle tecniche applicate nell'ingegneria della linea di prodotti software, una disciplina per la costruzione di programmi software riutilizzabili che è diventata popolare alla fine degli anni novanta. SPLE intende costruire componenti e manufatti riutilizzabili che possono essere successivamente combinati per costruire prodotti adatti alle Ricardo Eito Brun Terminologia come base per la costruzione Engineering Feature-based Models esigenze di un cliente e di un contesto specifici. Le esperienze in SPLE sono ampiamente documentate nella letteratura professionale e accademica. Capilla (2013) ha incluso diversi casi di studio in cui SPLE è stato applicato con successo: i programmi di volo operativi e di missione critica di Boeing per l'avionica e le funzioni della cabina di pilotaggio, il software di controllo del motore di Bosch per i sistemi a benzina, il software di stampante di Hewlett Packard, la generazione di energia di Toshiba e le apparecchiature di trasmissione e il software di controllo di General Motors per i propulsori. I vantaggi delle linee di prodotti software (SPL), secondo Apel et al. (2013: 9), includono l'adattamento dei prodotti software alle esigenze specifiche dei clienti, la riduzione dei costi […] in quanto un insieme di risorse riutilizzabili può essere combinato in modi diversi per generare nuovi prodotti, qualità migliorata e time-to-market. Le caratteristiche e la modellazione basata sulle caratteristiche sono concetti rilevanti nello sviluppo di SPL. ISOIEC/IEEE 24765: 2010, Systems and software engineering […] Vocabulary, offre una definizione generale delle caratteristiche, presa da IEEE Std 829: 2008 IEEE Standard for Software and System Test Documentation: […] Una caratteristica distintiva di un elemento di sistema. NOTA: include attributi sia funzionali che non funzionali come le prestazioni e la riutilizzabilità. Kang e Lee (2013, 28) definiscono le caratteristiche come "concetti astratti che supportano efficacemente la comunicazione tra le diverse parti interessate di una linea di prodotti e, quindi, è naturale e intuitivo per le persone esprimere la comunità e la variabilità delle linee di prodotti in termini di caratteristiche". Le caratteristiche servono a scopi diversi nel processo di ideazione e sviluppo del prodotto. Sono mezzi per comunicare le caratteristiche del prodotto e supportare l'identificazione dei requisiti; sono anche i concetti che guidano le decisioni di progettazione e implementazione. Lo sviluppo di una linea di prodotti comprende due cicli di vita complementari: • ingegneria del dominio e • Ingegneria delle applicazioni. Lo standard IEEE 1517-2010 definisce l'ingegneria di dominio come: "Ciclo di vita costituito da un insieme di processi per specificare e gestire la comunità e la variabilità di una linea di prodotti. l'ingegneria di dominio analizza il dominio di una linea di prodotti e sviluppa un insieme di manufatti riutilizzabili. Questi artefatti includono requisiti software, elementi di progettazione, casi di prova e 191Terminologia | 2020 | 27 tipo di ingegneria dei requisiti per l'intera linea di procedures, user documentation, etc. domain analysis can be seen as a prodotti, compresa l'identificazione della variabilità prevista. L'artefatto principale generava prodotti all'interno della linea. by domain analysis is the feature model that will specify and describe the La modellazione delle caratteristiche è una tecnica di diagrammazione che è stata introdotta negli anni novanta con la metodologia FOdA (Feature-Oriented Domain Analysis). FOdA ha fornito primitivi per rappresentare le relazioni strutturali (composizione, generalizzazione e specializzazione), l'opzionalità, l'alternatività e le dipendenze reciproche. In seguito è stato rivisto da diversi autori (Kang e Lee 2013: 30 […] 31). I diagrammi di caratteristiche sono la rappresentazione visiva dei modelli di caratteristiche, in cui le caratteristiche sono rappresentate come caselle in un albero gerarchico. Ogni nodo ha un'etichetta allegata con il nome della caratteristica. La disposizione gerarchica delle caratteristiche crea relazioni genitore-figlio. Se viene selezionata una caratteristica figlio, deve essere selezionata anche la sua caratteristica genitore. I diagrammi possono fare una distinzione tra caratteristiche obbligatorie e facoltative e identificare le combinazioni di caratteristiche che sono valide. In particolare, i diagrammi di caratteristiche possono rappresentare: • Funzioni astratte, che vengono utilizzate per organizzare le caratteristiche nell'albero ma non sono legate agli artefatti di implementazione. Sono rappresentati da scatole grigie. • Caratteristiche concrete, che corrispondono agli artefatti di attuazione e sono rappresentate da caselle bianche. • Caratteristiche obbligatorie, che hanno un proiettile riempito sulla parte superiore del confine della loro scatola. • Caratteristiche facoltative, che hanno un proiettile non riempito sulla parte superiore del confine della loro scatola. • La necessità di selezionare solo una delle caratteristiche del figlio di un determinato genitore (esclusivo OR, XOR o uno tra i molti). È rappresentato con un arco vuoto al confine inferiore della casella della caratteristica madre. • La possibilità di selezionare più di una caratteristica del bambino di un determinato genitore (OR o alcune tra le molte). È rappresentato con un arco riempito al confine inferiore della casella della caratteristica madre. • dipendenze tra le caratteristiche, rappresentate da frecce con annotazioni testuali. 192 Ricardo Eito Brun Terminologia come base per la costruzione Engineering Feature-based Models Il diagramma seguente mostra un tipico diagramma di caratteristiche con le convenzioni sopra descritte: Figura 1. Esempio di diagrammazione delle caratteristiche (Fonte: Gargantini 2015) Un modello di caratteristiche dovrebbe includere informazioni aggiuntive al diagramma. Apel et al. (2013: 27) indicano la possibilità di aggiungere questi dati: • Descrizione di una caratteristica e del suo corrispondente insieme di requisiti. • Relazione con altre caratteristiche, in particolare la gerarchia, l'ordine e il raggruppamento. • Dipendenze esterne, come le risorse hardware richieste. • Parti interessate. • Costo stimato o misurato della realizzazione di una caratteristica. • E così via. Lo sviluppo di un modello di caratteristiche per rappresentare le caratteristiche funzionali delle applicazioni software per il controllo satellitare deve partire da una chiara comprensione e modellazione dei concetti che compongono il dominio. A tal fine, le attività relative alla terminologia e alla terminografia, l'identificazione dei termini, dei concetti e delle loro relazioni forniscono la base per costruire il modello bersaglio. 193Terminologia | 2020 | 27 3. Metodologia di lavoro Il modello di caratteristiche proposto è stato completato seguendo le seguenti fasi: • Identificazione e revisione della letteratura professionale e accademica pubblicata in questo settore. Ciò comporta la ricerca di informazioni sull'approccio seguito nei progetti aerospaziali guidati da enti come l'ESA (Agenzia spaziale europea) o la NASA (National Aeronautics and Space Administration). • sviluppo di un glossario basato sulla letteratura analizzata, applicando tecniche di gestione terminologica per registrare informazioni sui termini, le relazioni tra di loro, le definizioni identificate nei documenti e il contesto in cui i termini sono utilizzati. • Creazione di un modello basato su caratteristiche che rappresenti le funzioni offerte dalle applicazioni software di monitoraggio e controllo satellitari, utilizzando il glossario come base. Gli input utilizzati per identificare i termini includono un sottoinsieme di documenti tecnici che descrivono il prodotto selezionato: manuali di funzionamento, libri bianchi e materiali di formazione. Il modello di funzionalità è un albero gerarchico di funzionalità contrassegnate come obbligatorie o the case of the software application under analysis, besides the identificafacoltative, con dipendenze tra di loro. Per quanto riguarda le caratteristiche facoltative e obbligatorie, sono stati identificati requisiti aggiuntivi di variabilità della linea di prodotti. In particolare, alcune delle funzioni supportate dal software in analisi richiedono la sovrascrizione o la personalizzazione del codice esistente. L'identificazione di questi casi di variabilità è stata effettuata con il supporto di esperti che sviluppano la loro attività nello sviluppo e nella personalizzazione di questo tipo di applicazione software. Per raccogliere queste informazioni sono state effettuate interviste personali. Lo strumento selezionato per creare il modello di funzionalità e i diagrammi è FeatureIDE5. Si tratta di uno strumento open source basato su Java ed Eclipse, sviluppato dal personale dell'Università Otto-von-Guericke di Magdeburgo. Con FeatureIDE, è possibile creare un modello di funzionalità utilizzando un editor grafico, contrassegnare le funzionalità come obbligatorie, facoltative o astratte e costruire l'albero gerarchico. Una volta costruito il modello di funzionalità, è possibile creare diverse configurazioni: selezioni di funzionalità che verranno utilizzate per generare l'applicazione software di destinazione5 Vedi https://FeatureIdE.github.io Ultima verifica: 01-03-2018. Ricardo Eito Brun Terminologia come base per la costruzione 194 Engineering Feature-based Models codice sorgente. sfortunatamente, lo strumento non fornisce funzionalità per gestire termini o unità terminologiche, il che rende necessario l'uso di strumenti complementari. Figura 2. FeatureIDE (creato dall'autore) 4. Presentazione dei risultati e discussioni Questa sezione riassume una sezione del modello di funzionalità per le applicazioni software dei sistemi di controllo della missione (MCS). L'analisi dei concetti estratti dai documenti ha portato ad un'organizzazione delle funzionalità del sistema in queste aree: • Desktop e Session Management, che fornisce le funzioni per accedere, avviare una sessione e avviare le diverse applicazioni. Nel caso di gestione di più satelliti, l'utente sarà in grado di passare tra gli spazi di lavoro dei satelliti. • Catena di telemetria, che comprende l'elaborazione della telemetria, il gestore di allarmi e il display della telemetria.