Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

186 Ricardo Eito Brun Terminologija kaip pastato pagrindas Engineering Feature-based Models doi.org/10.35321/term27-08 Terminologija - pastato pagrindas Engineering Feature-based Models RicaRdo Eito BRun Karolo III Madrido universitetas Abstrakcija Satelitų eksploatacijai reikia kombinuoti įvairių įrankių, skirtų inžinerinei veiklai remti ir valdyti erdvėlaivį. Šią komunikaciją valdo stebėjimo ir kontrolės sistema (MCS), kuri gauna telemetrijos duomenis iš kosmoso laivo ir išleidžia nuotolinius įsakymus, kad palydovas išlaikytų savo padėtį ir skrydžio kelią. Šios sudėtingos sistemos yra sukurtos kaip atviros platformos, kurias galima išplėsti ir pritaikyti, kad būtų galima patenkinti konkrečios misijos reikalavimus ir tikslus. Paprastai galima teigti, kad šios programinės įrangos programos yra geros kandidatės struktūrizuotu, planuotu būdu įgyvendinti kintamumo mechanizmus ir kad jų funkcionalumas yra geras kandidatas analizuoti funkcijoms pagrįsto modeliavimo metodų taikymo įgyvendinamumą. Šiame straipsnyje apibūdinama terminologijos analizės naudojimas siekiant sukurti funkcijų modelį, padedančią analizuoti šio tipo programinės įrangos sistemas. Pagrindiniai žodžiai: Techninė terminologija, Įvairiomis savybėmis pagrįsti modeliai, Orlaivių ir kosmoso inžinerija, Terminologijos ekstrakcija 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, kad palaikytų palydovo padėtį ir skriejimo trajektoriją. Šios sudėtingos sistemos yra sukurtos kaip atviros platformos, kurias galima išplėsti ir pritaikyti pagal konkrečių misijos reikalavimus ir tikslus. 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. Šiame straipsnyje aprašomas terminologinės analizės panaudojimas požymių modeliui, palaikančiam reikalavimų analizę šio tipo programinėms sistemoms, sukurti. ESMINIAI ŽODŽIAI: techninė terminologija, požymių modeliai, aviacijos inžinerija, terminų atpažinimas 187Terminologija | 2020 | 27 1. INTROduCTION NASA žodynas apibrėžia palydovus kaip: "laisvai skraidančią objektą, kuris skrieja aplink Žemę, kitą planetą ar Saulę". Palydovai yra erdvėlaivių tipas, kuris keliauja reguliaria, aiškiai apibrėžta orbita aplink kito dangaus kūno gravitacijos centrą (Garner 1996: 4). Nuo to laiko, kai 1957 m. spalio 4 d. buvo paleisti pirmieji dirbtiniai palydovai - "Sputnik-1" ir 1958 m. sausio 31 d. - "Explorer-1", buvo paleista daugybė palydovinių misijų, skirtų skirtingiems tikslams: astronomijos tyrimams, ryšių ir navigacijos paslaugų teikimui, Žemės stebėjimui, žvalgybai ir mokslinėms misijoms. Satelitai yra sudėtingos kosmoso sistemos, sudarytos iš antžeminių ir kosmoso elementų: kosminį laivą turi valdyti Žemės valdymo elementas ir išlaikyti ryšį su juo. Šiandien mokslo pažanga ir naudotojams teikiamos paslaugos priklauso nuo palydovų ir palydovų žvaigždynų. Tarp atitinkamų pavyzdžių yra "Hubble" kosminis teleskopas (HST), navigacijos sistemos, tokios kaip GPS (globalinė padėties nustatymo sistema), GLONASS ir Europos "Galileo", UARS (aukštutinės atmosferos tyrimų palydovas) arba GOES (geostacionarinis veiklos aplinkos palydovas). Bendras palydovų, paleistų nuo 1957 m., pagal JAV SSN2 katalogą, yra beveik 18200; "uNOOSA" 2017 m. kosmose paleistų objektų indeksas praneša apie 4635 palydovus, šiuo metu skriejančius aplink planetą, o praėjusiais metais tai buvo 357 palydovų (8,95%) padidėjimas. Šio straipsnio tikslas - parodyti, kad reikia taikyti terminologijos valdymą ir ekstrakciją, kad būtų galima sukurti modelius, pagrįstus funkcijomis, siekiant organizuoti sąvokas, apibūdinančias palydovinio stebėjimo ir kontrolės programinės įrangos programas. Satelitai klasifikuojami pagal paskirtį ir orbitos tipą. Tikslas reiškia paslaugas, kurias palydovas turi teikti. Kalbant apie orbitą, skiriama žema Žemės orbita (LEO), vidutinė Žemės orbita (MEO) ir geostacionari orbita (GEO). Žemutinės orbitos palydovai, naudojami mokslui ir Žemės stebėjimui, eina elipsinę orbitą; Kadangi jų matomumas iš antžeminių stočių yra ribotas, duomenys saugomi laive ir siunčiami į žemę 1 Žr. https: www.grc.nasa.gov/www.k-12/TRC-0laefs/laefs_s.html #satellite [įeina 2020-081]. 2 JAV kosmoso stebėjimo tinklas yra atsakingas už dirbtinių objektų, skriejančių aplink Žemę, aptikimą, sekimą, katalogizavimą ir identifikavimą. Katalogą galima rasti adresu: https: www.space-track.org/#/ssr [įeita 2020-08-01]. 3 Jungtinių Tautų Kosminės erdvės reikalų biuras. Žr. https://www.pixalytics.com/sats-orbiting-earth-201 188 Ricardo Eito Brun Terminologija kaip pastato pagrindas Engineering Feature-based Models stotis, kai orlaivis tampa matomas. GEO palydovai naudojami telekomunikacijoms ir meteorologiniams tikslams; telekomunikacijų palydovai gauna radijo dažnių (RF) signalus iš Žemės, sustiprina juos, pakeičia jų dažnį ir perduoda juos atgal į Žemę. Jie skrieja 36000 km virš ekvatoro (ta pačioje plokštumoje) ir jų sukimas yra sinchronus su Žemės sukimu, visą laiką likdami virš to paties ekvatoro taško). Panašiai kaip ir palydovams, giliojo kosmoso mokslinėms misijoms taip pat reikia panašaus stebėjimo ir kontrolės, skirtos nuotoliniam valdymui ir telemetrijos priėmimui. Satelitų misijoms reikia specialių darbuotojų, kurie realaus laiko ir nuolat stebėtų palydovo būklę ir padėtį. Misijos valdymas yra užduočių, kurias po paleidimo vykdo operacijos inžinieriai naudojant programinės įrangos programas, rinkinys ir apima duomenų mainus tarp žemės ir kosmoso segmentų, skirtus stebėti ir kontroliuoti palydovo laivo posistemų būklę. Mokslinėse misijose taip pat būtina gauti informaciją iš palydovinio naudingo krovinio ir misijos valdymo metu atliekamas telemetrijos, nuotolinio valdymo ir sekimo priėmimas ir analizė. Telemetrija yra duomenys, perduodami iš palydovo į Žemę, informuojantys apie palydovo ir jo posistemų būklę ir sąlygas. Telekomandos yra įsakymai, perduodami iš deliver it to the end-users (scientific community). Typical functions exžemės į erdvėlaivį, kad jis būtų konfigūruotas ir valdomas. (uhlig, Sellmaier ir Schmidhuber 2015: 232). Stebėjimo ir stoties išlaikymas, taip pat žinomas kaip diapazonas, susideda iš skrydžio kelio ir padėties stebėjimo ir nustatymo naudojant radijo radijo dažnių metodus ir signalus. Programinės įrangos inžinerijos požiūriu palydovinis valdymas reikalauja skirtingų programų ir įrankių skrydžio dinamikai, misijos planavimui, telemetrijai ir nuotoliniam valdymui, tinklo valdymui ir maršrutavimui, taip pat sąsajoms tarp jų. Šis sudėtingumas paskatino kosmoso agentūras pateikti skirtingus sprendimus. Vienas svarbiausių MCS programinės įrangos kūrimo etapų buvo ESA antžeminių sistemų inžinerijos departamento sprendimas sukurti ir licencijuoti Europos pramonei programinės įrangos taikomųjų programų rinkinį, platinamą pavadinimu MICONYS® 4 GEO palydovai yra platinami ribotoje erdvės zonoje. Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga (ITU) skiria orbitos slotus, kad būtų išvengta susidūrimų, rizikos, susijusios su kosmoso šiukšlėmis, kuri šiandien sulaukia didesnio dėmesio. 189Terminologija | 2020 | 27 (Mission Control System) (misijos valdymo sistema). MICONYS ir jo SCOS-2000® komponentas tikriausiai yra geriausiai žinomi šios ESA politikos, skirtos programinės įrangos plėtrai ir inovacijoms bei technologijų perdavimui, pavyzdžiai (Kaufeler, Jones and Karl 2001). SCOS-2000 palaiko nuotolinį komandą, telemetrijos priėmimą, rodymą ir archyvavimą. SCOS-2000 buvo ESA įgytos patirties, gautos kuriant ir eksploatuojant ankstesnes panašias sistemas: MSSS, SCOS-1 ir SCOS-2. Šiandien ESA kuria naują MCS sistemą, kurios tikslas - ateityje pakeisti SCOS-2000. Jos pavadinimas - "European Ground Systems […] Common Core" (EGS-CC). Panašiai kaip ir SCOS, projekto tikslas - sukurti bendrą infrastruktūrą, kuri palaikytų kosminės misijos stebėjimą ir valdymą prieš ir po paleidimo etapų, naudojant šiuolaikines technologijas ir į paslaugas orientuotas architektūras (Pecchioli et al. 2012). EGS-CC plėtra priklauso ne tik ESA, bet ir Europos nacionalinėms kosminėms agentūroms (CNES, Jungtinės Karalystės kosminė agentūra ir DLR) bei pramonės bendrovėms (AIRBUS Defence and Space, Thales Alenia Space ir OHB Systems). Be ESA projektų yra ir kitų iniciatyvų, skirtų sukurti bendrą MCS programinės įrangos sistemą. NASA užbaigė panašius projektus, kurių dauguma buvo sukurti įmonėje. "Goddard Space Flight Centre sukūrė dvi sistemas - ""ITOS"" ir ""ASIST"" - misijoms, tokioms kaip ""WMAP"" (Wilkinson Microware Anisotropy Probe), "IMAGE" (Imager for Magnetopauseto-Aurora Global Exploration), "Earth Observing ST-1" (Earth Observing ST-5), "SdO" (Solar Dynamics Observatory) arba "Lunar Reconnaissance Orbiter" (LRO) valdyti (Pfarr et al. 2007). " Visais šiais atvejais mes susiduriame su sudėtinga sistema, kuri turi įgyvendinti skirtingas funkcijas, kurios gali būti aktyvuojamos arba ne, priklausomai nuo palydovo ir misijos savybių. Dėl to šios programinės įrangos intensyvios sistemos yra geros kandidatės, kurias galima kurti naudojant produktų linijas ir funkcijų pagrindu sukurtus modeliavimo metodus, kurie remiasi aiškiu ir gerai organizuotu sąvokų organizavimu, kad būtų galima suprasti domeno ir sistemos reikalingus pajėgumus. Funkcijų modeliavimas yra vienas iš metodų, taikomų programinės įrangos produktų linijos inžinerijoje, daugkartinio naudojimo programinės įrangos programų kūrimo disciplinoje, kuri tapo populiari devyniasdešimtojo dešimtmečio pabaigoje. SPLE ketina gaminti pakartotinai naudojamus komponentus ir artefaktus, kuriuos vėliau galima sujungti, kad būtų galima Ricardo Eito Brun Terminologija kaip pastato pagrindas Engineering Feature-based Models gaminti produktus, atitinkančius konkrečio kliento ir konteksto poreikius. SPLE patirtis yra plačiai dokumentuota profesinėje ir akademinėje literatūroje. Capilla (2013) įtraukė keletą atvejų tyrimų, kuriuose SPLE buvo sėkmingai pritaikytas: "Boeing" operacinės, misijos kritinės skrydžio programos avionikai ir kokpito funkcijoms, "Bosch" variklio valdymo programinė įranga benzininėms sistemoms, "Hewlett Packard" spausdintuvo programinė įranga, "Toshiba" energijos gamybos ir perdavimo įranga bei "General Motors" variklių valdymo programinė įranga. Pagal Apel et al. (2013: 9) programinės įrangos produktų linijų (SPL) privalumai apima programinės įrangos produktų pritaikymą konkrečiams klientų poreikiams, sumažintas sąnaudas, nes pakartotinai naudojamų turto rinkinys gali būti kombinuojamas įvairiais būdais, kad būtų sukurti nauji produktai, geresnė kokybė ir laikas į rinką. SPL kūrimo metu svarbios sąvokos yra savybės ir savybėmis pagrįstas modeliavimas. ISO IEC 2465: 2010 Sistemos ir programinės įrangos inžinerijos žodynas, siūlo bendrą funkcijų apibrėžimą, paimtą iš IEEE Std 829: 2008 IEEE standarto programinės įrangos ir sistemos bandymų dokumentai: Pastaba: apima tiek funkcinius, tiek nefunkcinius atributus, tokius kaip veikimas ir pakartotinis naudojimas. Kang ir Lee (2013, 28) apibrėžia savybes kaip "abstrakčias sąvokas, veiksmingai palaikančias komunikaciją tarp įvairių produktų linijos suinteresuotųjų šalių, todėl žmonėms yra natūralu ir intuityviai išreikšti produktų linijų bendrumą ir kintamumą pagal savybes". Produkto idėjų ir kūrimo procese funkcijos turi skirtingus tikslus. Jie yra priemonė, skirta pranešti apie produkto savybes ir padėti nustatyti reikalavimus; jie taip pat yra koncepcijos, kurios lemia projektavimo ir įgyvendinimo sprendimus. Produktų linijos kūrimas apima du papildomus gyvenimo ciklus: […] domeno inžinerija ir •[…] Taikymo inžinerija. IEEE 1517-2010 standartas apibrėžia domeno inžineriją kaip: "Gyvenimo ciklas, kurį sudaro produktų linijos bendrumą ir kintamumą apibrėžiančių ir valdančių procesų rinkinys. domeno inžinerija analizuoja produkto linijos domeną ir kuria pakartotinai naudojamų artefaktų rinkinį. Šie artefaktai apima programinės įrangos reikalavimus, projektavimo elementus, bandymų atvejus ir 191Terminologija | 2020 | 27 tipo reikalavimų inžinerija visai produktų linijai, procedures, user documentation, etc. domain analysis can be seen as a įskaitant numatomo kintamumo nustatymą. Pagrindinis artefaktas generuoja produktus linijoje. by domain analysis is the feature model that will specify and describe the Funkcijų modeliavimas yra diagramų kūrimo metodas, kuris buvo įvestas devyniasdešimtajame dešimtmetyje naudojant FOdA (Feature-Oriented Domain Analysis) metodiką. FOdA suteikė primityvus, skirtus struktūriniams santykiams (kompozicijai, apibendrinimui ir specializacijai), pasirinkimui, alternatyvumui ir tarpusavio priklausomybei vaizduoti. Vėliau jį peržiūrėjo skirtingi autoriai (Kang and Lee 2013: 30[…]31). Funkcijų diagramos yra funkcijų modelių vizualinis vaizdas, kuriame funkcijos yra vaizduojamos kaip dėžutės hierarchiniame medyje. Kiekvienas mazgas turi pridėtą etiketę su funkcijos pavadinimu. Hierarchinis bruožų išdėstymas sukuria tėvų ir vaikų santykius. Jei pasirenkama dukterinė funkcija, taip pat turi būti pasirenkama ir jos tėvinė funkcija. diagramos gali atskirti privalomas ir neprivalomas savybes ir nustatyti galiojančius savybių derinius. Konkrečiai kalbant, bruožų diagramos gali atstovauti: • Abstrakčios savybės, kurios naudojamos organizuoti savybes medyje, bet nėra susijusios su įgyvendinimo artefaktais. Jie vaizduojami pilkomis dėžutėmis. • Konkrečios savybės, kurios atitinka įgyvendinimo artefaktus ir yra vaizduojamos baltomis dėžutėmis. • […] Privalomos savybės, kurių dėžutės viršutinėje kraštutinėje dalyje yra užpildyta kulka. • […] Pasirinktos funkcijos, kurių dėžutės viršutinėje krašto dalyje yra nepildyta kulka. • […] Reikia pasirinkti tik vieną iš tam tikro tėvo vaiko bruožų (išskirtinį OR, XOR arba vieną iš daugelio). Jis vaizduojamas tuščiu lanku ant pagrindinės funkcijos langelio apatinėje ribose. • […] Galimybė pasirinkti daugiau nei vieną konkrečio tėvo vaiko bruožą (OR arba kai kurie iš daugelio). Jis vaizduojamas užpildytu lanku ant pagrindinės funkcijos dėžutės apatinėje ribose. • funkcijų priklausomybės, vaizduojamos strėlėmis su tekstinėmis anotacijomis. Ricardo Eito Brun Terminologija kaip pastato pagrindas Engineering Feature-based Models Žemiau pateiktoje diagramoje parodyta tipiška funkcijų diagrama su pirmiau aprašytomis konvencijomis: 1 paveikslas. Funkcijų diagramų pavyzdys (Šaltinis: Gargantini 2015) Funkcijų modelis turėtų apimti papildomą informaciją prie diagramos. Apel ir kiti (2013: 27) nurodo galimybę pridėti šiuos duomenis: • […] […] Funkcijos ir atitinkamų reikalavimų aprašymas. •Susijimas su kitais bruožais, ypač hierarchija, tvarka ir suskirstymas į grupes. • Išorinės priklausomybės, pvz., reikalaujami aparatūros ištekliai. • […] suinteresuotosios šalys. • Apskaičiuota ar išmatuota funkcijos įgyvendinimo kaina. • […] Ir t. t. Funkcinių bruožų modelio, kuris vaizduotų palydovinio valdymo programinės įrangos funkcines savybes, kūrimas turi prasidėti nuo aiškios sąvokų, kurios sudaro šią sritį, supratimo ir modeliavimo. Šiuo tikslu veikla, susijusi su terminologija ir terminografija, terminų, sąvokų ir jų santykių identifikavimas, suteikia pagrindą tikslinio modelio kūrimui. 193Terminologija | 2020 | 27 3. Darbo metodika Siūlomas funkcijų modelis buvo užbaigtas taikant šiuos žingsnius: • Šioje srityje paskelbtos profesinės ir akademinės literatūros nustatymas ir apžvalga. Tai apima informacijos apie approachą, kurį laikosi aviacijos ir kosmoso projektai, kuriuos vadovauja tokie subjektai kaip ESA (Europos kosmoso agentūra) arba NASA (Nacionalinė aeronautikos ir kosmoso administracija). […] analizuotos literatūros pagrindu parengtas žodynas, taikant terminologijos valdymo metodus, kad būtų užregistruota informacija apie terminus, jų tarpusavio ryšius, dokumentuose nurodytas apibrėžtis ir terminų naudojimo kontekstą. • Funkcijų pagrindu sukurtas modelis, kuris vaizduoja funkcijas, kurias siūlo palydovinės stebėsenos ir valdymo programinės įrangos programos, remdamasis žodynas. Terminų nustatymui naudojami įvesties duomenys buvo techniniai dokumentai, apibūdinantys pasirinktą produktą: naudojimo vadovėliai, baltosios knygos ir mokymo medžiagos. Funkcijų modelis yra hierarchinis funkcijų medis, pažymėtas kaip privalomas arba neprivalomas, su priklausomybėmis tarp jų. the case of the software application under analysis, besides the identificaDėl neprivalomų ir privalomų funkcijų buvo nustatyti papildomi produktų linijos kintamumo reikalavimai. Visų pirma, kai kurioms analizuojamos programinės įrangos palaikytoms funkcijoms reikia perrašyti arba pritaikyti esamą kodą. Šių kintamumo atvejų nustatymas buvo atliktas remiant ekspertus, kurie vykdo savo veiklą kuriant ir pritaikant šio tipo programinės įrangos programas. Norint surinkti šią informaciją, buvo surengtos asmeninės interviu. Parinktas įrankis, skirtas sukurti funkcijų modelį ir diagramas, yra FeatureIDE5. Tai atviro kodo įrankis, pagrįstas Java ir Eclipse, kurį sukūrė Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg darbuotojai. Naudojant "FeatureIDE" galima sukurti funkcijų modelį naudojant grafinį redaktorių, pažymėti funkcijas kaip privalomas, neprivalomas arba abstraktus ir sukurti hierarchinį medį. Kai funkcijos modelis yra sukurtas, galite sukurti skirtingas konfigūracijas: funkcijų pasirinkimas, kuris bus naudojamas tikslinei programinei įrangai generuoti. Paskutinis patikrinimas: 01-03-2018. Ricardo Eito Brun Terminologija kaip pastato pagrindas 194 Engineering Feature-based Models šaltinio kodas. Deja, įrankis nesuteikia galimybių valdyti terminus ar terminologijos vienetus, todėl būtina naudoti papildomus įrankius. 2 paveikslas. FeatureIDE (sukurta autoriaus) 4.Rezultatų pristatymas ir diskusijos Šiame skyriuje apibendrinamas vienas funkcijų modelio skyrius, skirtas misijos valdymo sistemų (MCS) programinės įrangos programinėms įrangoms. Iš dokumentų ištrauktų sąvokų analizė lėmė sistemos funkcijų organizavimą šiomis sritimis: • Desktop and Session Management, kuris suteikia funkcijas prisijungti, pradėti sesiją ir paleisti įvairias programas. Vykdydamas daugelio palydovų valdymą, vartotojas galės perjungti palydovų darbo erdves. Telemetrijos grandinė, kuri apima telemetrijos apdorojimą, signalizacijos tvarkytoją ir telemetrijos ekraną.