AuthorsS. Di Alesio
TitleQualificazione di Nuove Tecnologie: da un Approccio Innovativo, basato su Modellazione degli Obiettivi, Opinioni di Esperti e Metodo Monte Carlo, a uno Strumento Software a Supporto
AfilliationSoftware Engineering, Software Engineering, Software Engineering
Project(s)The Certus Centre (SFI)
StatusPublished
Publication TypeMaster's thesis
Year of Publication2011
PublisherUniversity of Rome "Tor Vergata"
Abstract

Contesto e Motivazioni

In un mondo in cui la tecnologia è sempre più indispensabile per lo svolgersi delle attività umane, ci si pone il problema della valutazione della sicurezza funzionale di sistemi di grandi dimensioni, i cui malfunzionamenti potrebbero causare conseguenze tragiche per l’ambiente operativo e per i loro utilizzatori. È quindi strettamente necessario assicurare che i sistemi safety-critical rispettino requisiti di sicurezza funzionale (dependability). Esistono infatti discipline, come l’analisi e la gestione del rischio, che attraverso lo studio di obiettivi stragici (strategic goal) di un sistema mirano ad assicurare un livello dependabiloity desiderato. Tuttavia, se per tecnologie già affermate esistono degli standard di sicurezza riconosciuti con cui è possibile ottenere una certificazione da enti di terze parti, per le nuove tecnologie non è possibile procedere in tal senso.

Condizioni iniziali e Obiettivi

Per tali motivi, nel presente lavoro di Tesi Specialistica in Ingegneria Informatica si è affrontato il tema della qualificazione delle nuove tecnologie nell’ambito della gestione del rischio e della valutazione della sicurezza funzionale in sistemi tecnologici e safety-critical. In particolare, una volta identificata e acquisiata la metodologia Modus, avendo rilevato che la proposta della stessa è del tutto recente e che trattasi di una metodologia desisamente innovativa per la qualificazione di nuove tecnologie, sviluppata dal Simula Research Laboratory di Oslo in collaborazione con Det Norske Veritas nell’ambito del progetto di ricerca ModelME!, abbiamo ideato e sviluppato Modus Tool, un plugin di Enterprise Architect a supporto di Modus.
Modus è un approccio che combina la modellazione degli obiettivi strategici di un sistema (goal modeling), l’elicitazione del parere degli esperti in merito alla probabilità di soddisfacimento di tali obiettivi (elicitation) e l’analisi quantitativa dei dati forniti dagli esperti attraverso l’utilizzo di strumenti matematici come il metodo Monte Carlo (probabilistic simulation). Come accade in casi analoghi, un supporto informatico ad un processo attuato in sistemi di grandi dimensioni risulta, laddove non indispensabile, comunque di estrema utilità.

L’obiettivo principale dello studio consisteva pertanto nello sviluppo di uno strumento che unificasse i vari aspetti di Modus in un’implementazione coerente. L’applicazione avrebbe dovuto fornire un ambiente di modellazione per la specifica degli obiettivi, delle interfacce per il supporto all’elicitazione delle opinioni degli esperti e alla loro memorizzazione persistente, nonché un supporto alla fase di analisi quantitativa delle probabilità oggetto di studio. Vincoli progettuali limitavano la scelta dell’ambiente escutivo al framework offerto da Enterprise Architect ed imponevano l’interoperabilità con il tool @RISK, plugin di Microsoft Excel utilizzato per le analisi statistiche.

Risultati

Lo sviluppo dell’applicazione è avvenuto nel rispetto di modelli industriali di processo software, come RUP [8], coprendo le fasi di ideazione, analisi e costruzione. Particolare attenzione è stata posta alla gestione dei requisiti, dei casi d’uso ed alla specifica dell’architettura. Il tool è stato concepito per focalizzarsi sui primi due aspetti della metodologia (modellazione degli obiettivi e supporto all’elicitazione), interessando il terzo aspetto (analisi probabilistica) solo in merito alla condivisione di un formato dati interpretabile da @RISK.

La prima parte del lavoro è stata incentrata sullo studio della metodologia, che ha portato alla definizione di un profilo UML per il goal modeling, il cui utilizzo si configura comunque come un compromesso tra un approccio formale ed una soluzione ad-hoc atto a soddisfare i requisiti utente di Modus Tool. Data la natura fortemente strutturata dei goal model, in questa fase si è ideato un supporto per la rappresentazione di un modello articolata in più diagrammi complementari.

Successivamente, è stato definito un insieme formale di regole di consistenza, base della funzionalità di validazione strutturaledi goal model offerta da Modus Tool. Il supporto fornito all’utente in tal senso è consistito nella generazione di un report al termine della validazione stessa in cui fossero riportati gli errori individuati in fase di analisi del modello ed i suggerimenti per la loro correzione. È bene precisare come le prime due fasi del lavoro abbiano contribuito ad un’ulteriore formalizzazione nella definizione dei goal model introdotta in Modus a partire dalla notazione KAOS [9].

La parte finale del lavoro si è invece basata sull’attività di elicitazione delle opinioni degli esperti, consistendo nella progettazione di un’applicazione a supporto di essa. Particolare attenzione si è posta nella separazione delle responsabilità delle varie figure professionali coinvolte nell’attività, nel controllo della consistenza dei dati, nella comunicazione tra gli utenti, nelle modalità di condivisione delle informazioni e nella presentazione delle stesse. A causa dell’iteratività del processo di elicitazione, si è definito un framework operativo basato su sessioni di lavoro, in modo da consentire il mantenimento di uno storico delle attività precedenti utile al monitoraggio di dati immessi in diversi periodi temporali e alla loro eventuale rivisitazione.

Conclusioni

Gli obiettivi dello studio, riguardanti lo sviluppo di un applicazione che supportasse l’utente durante lo svolgimento del processo di qualificazione definito da Modus, sono stati conseguiti con successo: lo strumento sviluppato si configura come un assetto completo ed intuitivo a supporto della modellazione degli obiettivi strategici in termini di sicurezza funzionale di un sistema, della validazione strutturale dei modelli creati dall’utente e dell’elicitazione delle opinioni degli esperti in merito ad eventi rappresentati dagli obiettivi modellati.

Modus Tool è stato utilizzato con successo in ambito industriale nel progetto pilota studiato durante la definizione di Modus, ed è attualmente utilizzato in diversi altri progetti pilota.

Notes

In Italian

Citation Key22920