Modelos de Conocimiento Basados en Ontologías para la ...

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08.05.2013 Views

Capítulo 2. El software en ingeniería de control hardware. Las nuevas características de UML 2.0 hicieron que éste lenguaje se viese como una oportunidad también en el campo de la ingeniería de sistemas. En marzo de 2003 la OMG lanzó una iniciativa para desarrollar un lenguaje específico para este campo, tomando como base la versión 2 del UML. Este estándar es SysML (Systems Modeling Language) (OMG, 2006) (Willard, 2007). SysML introduce nuevos diagramas y estructuras, eliminando alguna de las construcciones de UML y siendo por tanto una extensión de UML 2.0 y no sólo una aplicación del mismo 11 . A pesar de su reciente aparición, SysML ya ha sido propuesto en el campo del control automático como un lenguaje de modelado de alto nivel sobre herramientas como MATLAB (Mueller et. al., 2006) (Vanderperren y Dehaene, 2006). 2.2.3 La integración de aplicaciones Uno de los hechos que más ha influido en la evolución de la representación de la información en el software para ingeniería de control (y para ingeniería de sistemas en general) es la necesidad de integración de aplicaciones. La integración de las herramientas informáticas participantes en el ciclo de vida de un producto es una preocupación que surgió de la necesidad de automatizar la comunicación entre todas las aplicaciones dedicadas a diferentes etapas de la producción. Al introducirse la informatización en todos los ámbitos de la producción el paso de los datos de una aplicación a otra empieza a ser problemático, ya que muchas veces supone que los ingenieros expertos en esas aplicaciones y procesos tengan que comunicarse y adaptar los formatos de esos datos para que puedan ser introducidos en la siguiente herramienta. Hoy en día esta preocupación va más allá todavía, y se pretende que la integración de herramientas llegue al máximo, abarcando también las aplicaciones no relacionadas directamente con los procesos de fabricación (aplicaciones de gestión, económicas, de relación con el cliente, etc.). Los primeros intentos de crear plataformas software de integración de aplicaciones en los campos de la ingeniería de sistemas y control datan de mediados de los años 1980s (más allá de la traducción de datos a bajo nivel para las herramientas de simulación). Ejemplos de estas plataformas fueron ECSTASY (Environment for Control System Theory and Synthesis) (Munro, 1990), GE- MEAD (General Electric - Multidisciplinary Expert-aided Analysis and Design) (Taylor y Frederick, 1984) o ANDECS (Grübel, 1995). Estos tres sistemas están basados en la existencia de un repositorio central donde los datos utilizados en el proceso de diseño de un sistema son almacenados utilizando un formato estándar. 11 El diagrama más importante que se ha introducido es el de requerimientos mientras que, desde el punto de vista del lenguaje, es relevante mencionar la casi nula utilización del diagrama de clases y la importancia de la representación de la información estructural. 18

Capítulo 2. El software en ingeniería de control Existe un mecanismo de traducción entre los datos de una aplicación informática de un cierto fabricante y este formato estándar, de forma que se logra la interoperabilidad e integración deseada. El repositorio central suele consistir en una base de datos. Además, en ANDECS también existe un completo marco de referencia que establece un modelo de objetos dedicado a la representación de la información en el campo del control automático (Grübel, 1994) (el modelo de datos se guarda en una base de datos orientada a objetos). Las experiencias con estas herramientas mostraron que la utilización de un repositorio central común para la información no era suficiente para asegurar la integración de aplicaciones de diferentes fabricantes (Varsamidis et. al., 1996). El mayor problema de estas aproximaciones radica en que el mecanismo de traducción a una representación común de los datos no es viable, al no poder hacer frente a la multitud de fabricantes de software que pueden cambiar sus modelos particulares de datos de una versión a otra. Esto dio lugar a que, durante la década de los 1990s, los esfuerzos se centraran en buscar estándares para la representación de datos a los que todos los fabricantes pudiesen adherirse y arquitecturas de integración basadas en entornos abiertos que permitiesen la implementación e integración sencilla de aplicaciones heterogéneas. En (Barker, 1994) se introduce el uso de arquitecturas abiertas para definir el modo de integración de las herramientas CACSD basándose en ideas similares provenientes del campo de la Ingeniería del Software, en concreto del campo del CASE (Computer-Aided Software Engineering). Estas arquitecturas definen un modelo en capas donde cada capa implementa una serie de servicios (interfaz de usuario, gestión de tareas, modelado y almacenamiento en base de datos). Las diferentes herramientas se integran en esa arquitectura y un servicio de mensajes permite la comunicación entre las diferentes capas. Desde el punto de vista de la representación de la información, esta aproximación utiliza la orientación a objetos incluso en el ámbito del almacenamiento permanente, donde se prioriza la utilización de bases de datos orientadas a objetos partiendo de la idea de que una base de datos relacional no posee la riqueza suficiente para representar las estructuras de información presentes en la ingeniería de control (Joos y Otter, 1991) Durante los años 1990s se buscan nuevas vías para expresar la riqueza de las estructuras de datos más allá de lo que ofrecen las técnicas de orientación a objetos. Un ejemplo es el lenguaje EXPRESS (ISO, 1992), desarrollado por la ISO (Internacional Organization for Standarization) dentro del estándar ISO 10303 (Trapp, 1993) (conocido también como STEP – Standard for the Exchange of Product data model – ) e introducido en el campo CACSD como un lenguaje de representación común de alto nivel para facilitar la integración de aplicaciones (Varsamidis et. al., 1994). También se realizaron experiencias utilizando 19

Capítulo 2. El software <strong>en</strong> ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong> control<br />

Existe un mecanismo <strong>de</strong> traducción <strong>en</strong>tre los datos <strong>de</strong> una aplicación informática<br />

<strong>de</strong> un cierto fabricante y este formato estándar, <strong>de</strong> forma que se logra <strong>la</strong><br />

interoperabilidad e integración <strong>de</strong>seada. El repositorio c<strong>en</strong>tral suele consistir <strong>en</strong><br />

una base <strong>de</strong> datos. A<strong>de</strong>más, <strong>en</strong> ANDECS también existe un completo marco <strong>de</strong><br />

refer<strong>en</strong>cia que establece un mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> objetos <strong>de</strong>dicado a <strong>la</strong> repres<strong>en</strong>tación <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

información <strong>en</strong> el campo <strong>de</strong>l control automático (Grübel, 1994) (el mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong><br />

datos se guarda <strong>en</strong> una base <strong>de</strong> datos ori<strong>en</strong>tada a objetos).<br />

Las experi<strong>en</strong>cias con estas herrami<strong>en</strong>tas mostraron que <strong>la</strong> utilización <strong>de</strong> un<br />

repositorio c<strong>en</strong>tral común <strong>para</strong> <strong>la</strong> información no era sufici<strong>en</strong>te <strong>para</strong> asegurar <strong>la</strong><br />

integración <strong>de</strong> aplicaciones <strong>de</strong> difer<strong>en</strong>tes fabricantes (Varsamidis et. al., 1996). El<br />

mayor problema <strong>de</strong> estas aproximaciones radica <strong>en</strong> que el mecanismo <strong>de</strong><br />

traducción a una repres<strong>en</strong>tación común <strong>de</strong> los datos no es viable, al no po<strong>de</strong>r hacer<br />

fr<strong>en</strong>te a <strong>la</strong> multitud <strong>de</strong> fabricantes <strong>de</strong> software que pue<strong>de</strong>n cambiar sus mo<strong>de</strong>los<br />

particu<strong>la</strong>res <strong>de</strong> datos <strong>de</strong> una versión a otra. Esto dio lugar a que, durante <strong>la</strong> década<br />

<strong>de</strong> los 1990s, los esfuerzos se c<strong>en</strong>traran <strong>en</strong> buscar estándares <strong>para</strong> <strong>la</strong><br />

repres<strong>en</strong>tación <strong>de</strong> datos a los que todos los fabricantes pudies<strong>en</strong> adherirse y<br />

arquitecturas <strong>de</strong> integración basadas <strong>en</strong> <strong>en</strong>tornos abiertos que permities<strong>en</strong> <strong>la</strong><br />

implem<strong>en</strong>tación e integración s<strong>en</strong>cil<strong>la</strong> <strong>de</strong> aplicaciones heterogéneas.<br />

En (Barker, 1994) se introduce el uso <strong>de</strong> arquitecturas abiertas <strong>para</strong> <strong>de</strong>finir el<br />

modo <strong>de</strong> integración <strong>de</strong> <strong>la</strong>s herrami<strong>en</strong>tas CACSD basándose <strong>en</strong> i<strong>de</strong>as simi<strong>la</strong>res<br />

prov<strong>en</strong>i<strong>en</strong>tes <strong>de</strong>l campo <strong>de</strong> <strong>la</strong> Ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong>l Software, <strong>en</strong> concreto <strong>de</strong>l campo <strong>de</strong>l<br />

CASE (Computer-Ai<strong>de</strong>d Software Engineering). Estas arquitecturas <strong>de</strong>fin<strong>en</strong> un<br />

mo<strong>de</strong>lo <strong>en</strong> capas don<strong>de</strong> cada capa implem<strong>en</strong>ta una serie <strong>de</strong> servicios (interfaz <strong>de</strong><br />

usuario, gestión <strong>de</strong> tareas, mo<strong>de</strong><strong>la</strong>do y almac<strong>en</strong>ami<strong>en</strong>to <strong>en</strong> base <strong>de</strong> datos). Las<br />

difer<strong>en</strong>tes herrami<strong>en</strong>tas se integran <strong>en</strong> esa arquitectura y un servicio <strong>de</strong> m<strong>en</strong>sajes<br />

permite <strong>la</strong> comunicación <strong>en</strong>tre <strong>la</strong>s difer<strong>en</strong>tes capas.<br />

Des<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> <strong>la</strong> repres<strong>en</strong>tación <strong>de</strong> <strong>la</strong> información, esta aproximación<br />

utiliza <strong>la</strong> ori<strong>en</strong>tación a objetos incluso <strong>en</strong> el ámbito <strong>de</strong>l almac<strong>en</strong>ami<strong>en</strong>to<br />

perman<strong>en</strong>te, don<strong>de</strong> se prioriza <strong>la</strong> utilización <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> datos ori<strong>en</strong>tadas a objetos<br />

parti<strong>en</strong>do <strong>de</strong> <strong>la</strong> i<strong>de</strong>a <strong>de</strong> que una base <strong>de</strong> datos re<strong>la</strong>cional no posee <strong>la</strong> riqueza<br />

sufici<strong>en</strong>te <strong>para</strong> repres<strong>en</strong>tar <strong>la</strong>s estructuras <strong>de</strong> información pres<strong>en</strong>tes <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />

ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong> control (Joos y Otter, 1991)<br />

Durante los años 1990s se buscan nuevas vías <strong>para</strong> expresar <strong>la</strong> riqueza <strong>de</strong> <strong>la</strong>s<br />

estructuras <strong>de</strong> datos más allá <strong>de</strong> lo que ofrec<strong>en</strong> <strong>la</strong>s técnicas <strong>de</strong> ori<strong>en</strong>tación a<br />

objetos. Un ejemplo es el l<strong>en</strong>guaje EXPRESS (ISO, 1992), <strong>de</strong>sarrol<strong>la</strong>do por <strong>la</strong><br />

ISO (Internacional Organization for Standarization) <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l estándar ISO<br />

10303 (Trapp, 1993) (conocido también como STEP – Standard for the Exchange<br />

of Product data mo<strong>de</strong>l – ) e introducido <strong>en</strong> el campo CACSD como un l<strong>en</strong>guaje <strong>de</strong><br />

repres<strong>en</strong>tación común <strong>de</strong> alto nivel <strong>para</strong> facilitar <strong>la</strong> integración <strong>de</strong> aplicaciones<br />

(Varsamidis et. al., 1994). También se realizaron experi<strong>en</strong>cias utilizando<br />

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