CENTRO ALTI STUDI PER LA DIFESA · 2015-07-03 · 17° CORSO SUPERIORE DI STATO MAGGIORE INTERFORZE...

CENTRO ALTI STUDI PER LA DIFESA ISTITUTO SUPERIORE DI STATO MAGGIORE INTERFORZE

17° CORSO SUPERIORE DI STATO MAGGIORE INTERFORZE

2ª Sezione – 5° GdL

TESI DI GRUPPO

Ten. Col. Andrea BOCCASINO (Presidente) Magg. Carlo TRAVAGLIO (Segretario) Ten. Col. Mauro FEGATELLI F.A. Amm. Beatrice MACCHIA C.F. Manuel MINUTO Magg. Ivan FALASCA

Ten. Col. Nicola P. FERRUCCI Magg. Fabrizio REALE Magg. Massimiliano ALBANI Magg. Fazel AMARKHEL FST Ing. Dario IELPO FTI Ing. Nicola SANTANIELLO

Anno Accademico 2014-2015

Il MODELLING & SIMULATION nell'addestramento militare. Le esperienze delle principali Forze Armate mondiali e possibile modello per la Difesa.

RINGRAZIAMENTI

Sentiti ringraziamenti all’ing. Daniela Pistoia e all’ing. Andrea Sindico, brillanti esperti dell’industria della Difesa, che ci hanno mostrato dal vivo le interessanti e avanzate applicazioni del Modelling & Simulation nel settore della Progettazione, Verifica e Validazione, presso l’Elettronica S.p.a..

Al dott. Riccardo Caponi della società ECA Sindel, valente sommergibilista e grande esperto dei sistemi di Simulatori di Plancia, e all’ing. Mario Furolo della società Orizzonte Sistemi Navali, che ci hanno mostrato lo sviluppo della tecnologia M&S nel settore Navale. Particolare ringraziamento va all’ing. Mario Loiarro, dello Stato Maggiore Marina, prezioso professionista e profondo conoscitore delle applicazioni M&S alla Marina Militare, che ci ha supportato nella ricerca e soprattutto nella comprensione della tecnologia della Simulazione nel settore dell’Addestramento e del Procurement della Difesa.

I

INDICE

1. INTRODUZIONE ........................................................................................................... I

a. M&S nel settore Difesa ........................................................................................ II

b. Categorie per la simulazione ............................................................................. IV

c. Visione del M&S nella Difesa .......................................................................... VIII

2. LA NATO ED IL M&S ................................. ................................................................ XI

a. NATO Modelling & Simulation Master Plan ................................................. XII

b. Il Nato Modelling And Simulation Group (NMSG). ........................................... XVI

c. I Centri di Eccellenza del M&S ...................................................................... XVIII

3. SIMULAZIONE DISTRIBUITA ........................... ....................................................... XX

a. Il protocollo DIS .............................................................................................. XXII

b. Standard HLA .............................................................................................. XXVII

4. M&S NELLE F.A. ITALIANE ........................... .................................................... XXXIII

a. Il M&S nell’ESERCITO ITALIANO .............................................................. XXXIII

b. Il M&S nella MARINA MILITARE ................................................................ XXXIX

c. Il M&S nell' AERONAUTICA MILITARE ........................................................... LX

5. M&S MILITARE NEL MONDO ............................ ................................................... LXIV

a. USA - La vision della US Air Force per il Modelling & Simulation .................. LXIV

b. UK - La situazione ne Regno Unito ed il ruolo del iDSC ................................ LXIX

c. Australia ...................................................................................................... LXXIII

6. LE TECNOLOGIE E L'INDUSTRIA........................ ............................................. LXXIX

a. L’industria della Simulazione - Prospettive ................................................. LXXIX

b. Un possibile futuro del M&S ...................................................................... LXXXII

c. Una possibile via all’Open Source nel M&S ............................................. LXXXIII

7. APPLICAZIONE M&S NELL’INDUSTRIA: IL CASO ELETTRONIC A SPA ..... LXXXIV

8. CONCLUSIONI...................................................................................................... XCIV

BIBLIOGRAFIA

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1. INTRODUZIONE I ragguardevoli progressi raggiunti nel campo dell’informatica hanno portato, a partire dagli anni ottanta, allo sviluppo di tecnologie oggi impiegate nella creazione di modelli di simulazione della realtà che, grazie all’interazione con altre discipline scientifiche, contribuiscono a migliorare sensibilmente la qualità della vita in tutte le sue principali manifestazioni, come ad esempio il lavoro, lo svago, la ricerca, le relazioni interpersonali e molto altro. Al riguardo, impieghi della simulazione nell’ambito di attività produttive possiamo, ad esempio, trovarli in campo ingegneristico nella progettazione e il mantenimento di sistemi di complessi, in campo aziendale per la riduzione del rischio d’impresa, in campo medico per il training chirurgico e in una infinità di altri settori, tra i quali un posto di rilievo è notoriamente occupato dalle istituzioni militari. Il compito che si propone il presente elaborato è quello di descrivere l’impiego della simulazione nel campo della difesa, con un particolare approfondimento dei principali aspetti connessi con l’addestramento del personale militare. Scopo della tesi è dunque quello di fornire -alla luce dello studio condotto sulle principali dottrine, sia a livello nazionale che internazionale e dall’esame delle tecnologie che, al momento, l’industria della difesa è in grado di offrire- una descrizione dello stato dell’arte nel settore della simulazione dal quale elaborare spunti di riflessione utili per l’eventuale sviluppo di un modello per la Difesa italiana. Per soddisfare il citato obiettivo, il presente lavoro sarà articolato nel seguente modo:

- si presenteranno, innanzitutto, i principi cardine della dottrina NATO nello specifico settore della simulazione;

- di seguito, si descriverà lo strumento della simulazione distribuita, con un particolare accenno ai principali protocolli informatici (DIS e HLA) utilizzati in ambito internazionale;

- si passerà poi all’esposizione degli esiti del citato studio comparativo mediante la descrizione dell’impiego della simulazione nelle tre Forze Armate italiane e in tre Forze Armate straniere di alto livello, delle quali due (USA e UK) appartenenti all’Alleanza Atlantica e una esterna alla NATO (Australia);

- infine, si illustreranno le problematiche e le prospettive che interessano l’industria della difesa nello sviluppo di nuove tecnologie nel campo della simulazione. Al riguardo, al fine di conferire concretezza a quanto esposto ,sarà presentato un case study relativo a una nota azienda italiana del settore: Elettronica s.p.a..

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a. M&S nel settore Difesa Un modello è una rappresentazione fisica, matematica o logica di un sistema, fenomeno o processo. Una simulazione è l’implementazione di un modello nel tempo, ne dà vita e mostra come uno specifico oggetto o fenomeno si comporterà. È utile per testare, analizzare o addestrare ogni qual volta i sistemi o concetti del mondo reale possono essere riprodotti attraverso un modello. Il Modelling & Simulation (M&S) fornisce una duplicazione virtuale dei prodotti e dei processi e li rappresenta in un ambiente prontamente predisposto ed efficacemente operativo. Il M&S è diventato uno strumento importante in tutte le fasi del ciclo di acquisizione e in tutte le applicazioni: definizione dei requisiti, programmazione progettazione e ingegneria, efficiente pianificazione di verifica, previsione dei risultati, supporto all’attuale valutazione, supporto alla logistica. Molteplici sono i vantaggi che giustificano il ricorso al M&S: riduzione dei costi, programmazione velocizzata, miglioramento della qualità dei prodotti, possibilità di addestramento in condizioni estreme ed in totale sicurezza (safety). I Dicasteri della Difesa e le industrie distribuite in tutto il mondo hanno riconosciuto questa opportunità e molte di esse stanno sfruttando i vantaggi offerti dal miglioramento continuo della tecnologia e dalle prestazioni informatiche. Il M&S è in grado di fornire prototipi di sistemi complessi, networks, interconnessione di sistemi multipli e la loro simulazione in modo tale che lo sviluppo della tecnologia possa essere orientata in ogni settore desiderato. La qualità dei sistemi utilizzati e la loro rispondenza alla realtà viene assicurata mediante i processi di verifica e validazione1, fondamentali per l'efficacia degli obiettivi della simulazione. Il Modelling & Simulation, si configura quale indispensabile strumento di supporto per il comparto Difesa, caratterizzato da elevata complessità ed avanzata tecnologia dei sistemi d'arma. Infatti esso trova applicazione in diversi campi di interesse per detto Dicastero, spaziando dalla definizione delle esigenze, sulla base del concetto operativo, allo specifico dell’addestramento. Il M&S, grazie all’ausilio di avanzati sistemi informatici, consiste in attività che replicano fedelmente lo scenario di riferimento nonché le caratteristiche fisiche ed organizzative delle unità e dei mezzi/sistemi d’arma, al fine di conseguire le seguenti finalità:

- riduzione dei rischi nell’acquisizione di nuovi sistemi C4ISTAR della Difesa mediante la modellazione dei processi e la simulazione degli effetti;

- impiego più razionale ed efficace delle risorse economiche; - definizione dei requisiti di interfaccia, standard, etc. necessari per raggiungere un

idoneo livello di interoperabilità tra i sistemi attuali e quelli futuri.

In aggiunta, esso concorre efficacemente, a più alto livello, alla identificazione del concetto operativo fino ad approdare al requisito operativo, alla determinazione delle architetture, all'autenticazione e validazione del sistema e, in fase successiva, all’acquisizione dello

1 Più specificatamente si riportano di seguito le definizioni di “verifica” e “validazione” nel campo del M&S. Verifica : processo volto a verificare quanto precisamente un modello di implementazione rappresenti la descrizione concettuale dello sviluppatore e le specifiche per le quali è stato predisposto il modello. Validazione : è il processo di determinazione del modo e del livello in riferimento al quale un modello è una rappresentazione fedele del mondo reale dalla prospettiva di coloro che intendono usare il modello e di stabilire il livello di confidenza che può essere riposto a questo assessment.

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stesso, all’addestramento simulato del personale, delle unità e dei Comandi nella logica del realismo e, come già precedentemente accennato, della riduzione dei costi. Il ricorso alle simulazioni presenta, più nel dettaglio, i seguenti vantaggi:

- costi più contenuti, rispetto a un supposto esercizio reale, nonché relativo risparmio in termini di usura degli assetti che sarebbero stati utilizzati;

- reiterazione degli esercizi, che risultano non soggetti alla inevitabile diminuzione di performance degli operatori implicati;

- tempi più ottimizzati, mediante il ricorso di simulazioni più veloci del reale; - possibilità di fruire di analisi sulla sensibilità dei risultati a piccole variazioni negli

ingressi o a oscillazioni statistiche riconducibili alla natura stocastica delle situazioni;

- accrescimento della sicurezza (Safety), data l'assenza di esplosivi o armamenti, nelle simulazioni costruttive o virtuali e, limitatamente, anche nelle simulazioni live;

- opportunità di esaminare contesti raramente riproducibili nei teatri operativi, principalmente a causa dei costi elevati, dei rischi insorgenti, o dell'inclusione di assetti in via di sviluppo o perfino ipotetici.

Per comprendere come il M&S possa essere efficacemente utilizzato nel comparto Militare, occorre innanzitutto esaminare gli aspetti peculiari del sistema e come lo stesso possa essere implementato per gli specifici obiettivi della Difesa, così come indicato dallo Stato Maggiore Difesa con la Direttiva NEC-001 “Linee di indirizzo di Modelling & Simulation per lo sviluppo dei Sistemi C4ISTAR della Difesa”.

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b. Categorie per la simulazione Le categorie identificate dalla NATO in relazione al fattore ambientale in cui la simulazione dovrà essere applicata, sono le seguenti:

- Constructive : coinvolge persone SIMULATE che operano con sistemi SIMULATI. È idonea all’addestramento dei “Centri di Comando” (che con terminologia militare sono chiamati Posti Comando), consente lo svolgimento di esercitazioni in un ambiente reale nell’ambito del quale due opposte volontà reali – convenzionalmente definite, rispettivamente, Blue Forces (BLUEFOR) e Opposing Forces (OPFOR) – si confrontano attraverso l’emanazione di ordini a proprie unità che operano in un ambiente virtuale (o sintetico). In altre parole, gli input alle pedine operative, gestite attraverso uno specifico sistema di simulazione, scaturiscono dall’attività di pianificazione svolta dai Posti Comando (attività di Comando e Controllo) schierati sul terreno ovvero in specifici locali dedicati, mentre l’output è determinato dall’esito degli scontri che il software del sistema simula in near real time. Il tutto è monitorato da una Direzione di Esercitazione (Exercise Control – EXCON) che raccoglie i dati dell’esercitazione (dati degli “scontri” e situazione operativa degli “attori” sul campo, comunicazioni tattiche, ordini impartiti, ecc.), integrati con quelli forniti da personale Osservatore/Controllore (O/C) – specificamente qualificato per lo svolgimento di detto incarico –, affiancato ai vari responsabili delle cellule del Posto Comando esercitato, con lo scopo di evidenziare, durante un’attività di revisione della stessa – denominata After Action Review (AAR) – gli aspetti operativi da potenziare/migliorare/correggere. È facile dedurre, quindi, che l’EXCON rappresenta il “cervello” e il “cuore pulsante” dell’intero sistema, poiché ha il compito di esaminare e individuare tutti gli aspetti salienti di un’esercitazione in grado di fornire insegnamenti a tutto il personale esercitato. La fig. 1 sintetizza lo svolgimento di un’esercitazione tipo.

In particolare, l’unità esercitata (primary training audience) è schierata sul terreno con i mezzi e materiali costituenti il proprio Posto Comando ovvero in locali specificamente dedicati all’esigenza. Non dispone, naturalmente, dei sistemi di simulazione per avere il quadro della situazione tattica, ma solo di quelli per l’esercizio del Comando e Controllo (che sono digitalizzati per accelerare al massimo i processi decisionali) che attua impartendo ordini alle unità subordinate,

Figura 1 - Esercitazione tipo

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affidate ai Comandanti subordinati2 che sono anche gli operatori che, attraverso il sistema di simulazione, eseguono gli ordini ricevuti. Pertanto, saranno questi coloro che, avendo contezza della situazione tattica, applicando le previste procedure di Comando e Controllo tengono costantemente aggiornato il Posto Comando. Pertanto, come si evince, esiste un costante flusso informativo bidirezionale, senza il quale il Posto Comando non sarebbe in grado di assolvere alla missione. L’EXCON, nel frattempo registra tutti i dati/informazioni e li processa individuando eventuali errori/gap che poi evidenzierà nel corso dell’After Action Review; opera inoltre come Comando sovraordinato a quello esercitato attraverso una cellula denominata Higher Controller (HICON)3 e simula anche terze parti (Istituzioni/Enti/Personalità politiche e/o pubbliche) neutrali al “conflitto”, per mezzo di una cellula dedicata chiamata white cell, affinché il Posto Comando non sia mai decontestualizzato e riceva i dovuti input anche dall’alto e da tutti i possibili “attori” coinvolti nel conflitto/crisi in atto.

- Live : coinvolge persone REALI che operano con sistemi REALI (Hardware in The Loop - HWIL). È idonea all’addestramento delle minori unità/unità (compagnie/reggimenti)4, consente lo svolgimento di esercitazioni in un ambiente reale (poligono/area addestrativa), nell’ambito del quale due opposte volontà reali si confrontano attraverso l’impiego di armi e sistemi d’arma reali sui quali sono installati i sistemi di simulazione in grado di replicarne, attraverso l’emissione di raggi laser classe 1 (eye-safe)5, il comportamento balistico (traiettorie) e gli effetti del fuoco (diretto e indiretto) sul personale e i mezzi esercitati. Ogni “giocatore” (sia persona sia mezzo da combattimento e/o di supporto logistico), infatti, è geo-referenziato ed è dotato di sensori “passivi” in grado di interagire con il segnale laser emesso dall’arma e di determinare in quale parte del corpo (o del mezzo) il “giocatore” è stato ferito. Ciò consente, quindi, di determinare il danno subito e di innescare le relative procedure (sgombero sanitario secondo il principio di triage ovvero sgombero/distruzione del mezzo danneggiato). Anche in questo caso esiste una Direzione di Esercitazione (EXCON) che raccoglie i dati dell’esercitazione con i medesimi scopi descritti precedentemente (svolgimento AAR), dirige e coordina il lavoro delle OPFOR e del personale O/C affiancato ai Comandanti delle minori unità/unità esercitate, al fine di acquisire quante più informazioni possibile afferenti alla performance operativa di queste ultime e stimolare la funzione Comando e Controllo dei Comandanti di tutte le unità esercitate, e svolge l’AAR attraverso l’integrazione di tutte le informazioni raccolte. Anche in questo caso, quindi, l’EXCON rappresenta il punto cardine attorno al quale ruota il sistema e tutte le attività ad esso correlate.

2Di norma, i Comandanti di complesso minore detti anche Lower Controller (cioè controllori inferiori). 3Cioè controllore superiore. 4Solitamente le compagnie/squadroni, durante le esercitazioni e le operazioni, sono riconfigurate in complessi minori, cioè unità a livello compagnia rinforzate con altre unità a livello plotone e/o assetti necessari alla condotta di una determinata attività tattica (attacco, infiltrazione, difesa di posizioni, ecc.). I reggimenti, invece, sono denominati gruppi tattici perché composti da due o più complessi minori. 5Cioè sicuri per l’uomo e per l’ambiente.

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La fig. 2, sostanzialmente, illustra un’attività reale a partiti contrapposti che si svolge continuativamente e ognitempo. I dati degli scontri, la posizione dei singoli “giocatori”, le comunicazioni radio tattiche, i consumi di carburante e munizionamento, ecc. sono tutti riportati all’EXCON per le valutazioni di competenza, come descritto per la simulazione Constructive. Le fig. 3 e 4, invece, mostrano alcuni dettagli relativi ai sensori attivi/passivi che saranno installati, rispettivamente, sulle armi e sul personale/mezzi.

Figura 3 - Su ogni mezzo sono installati sensori attivi (armamento) e passivi (scafo)

Figura 4 – Ogni singolo individuo dispone di sensori attivi (armamento) e passivi (corpo)

Figura 2 – Esempio schematico di esercitazione live: i risultati degli scontri, sono

inviati all’EXCON per l’attività di valutazione. Ogni “giocatore”, attraverso il GPS,

è costantemente monitorato

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- Virtual : coinvolge persone REALI che operano con equipaggiamenti SIMULATI (Human in The Loop - HIL). Consente l’addestramento di uno o più individui che, attraverso il simulatore, interagiscono in uno scenario operativo riprodotto in un ambiente sintetico. È questo il caso, per esempio, dei simulatori di guida (che replicano fedelmente il comportamento del mezzo in relazione alle condizioni del terreno nel quale questo muove) ovvero di missione (che replicano l’ambiente operativo e consentono l’interazione con altri “attori” virtuali ivi presenti. Nello specifico caso, per ciò che concerne l’Esercito, un esempio è il simulatore di volo e di missione, come riportato in fig. 5.

Altre classificazioni individuate dalla NATO, sono di seguito elencate in funzione del relativo fattore caratterizzante:

- Natura dei Partecipanti: • Individuali: simulazioni applicate a componenti o sistemi d’arma utilizzati dai

soldati in esercitazioni; • Unità: simula l’azione di unità nella gestione di equipaggiamenti o sistemi; • Quartier Generali : riproduce scenari virtuali in ambiente sintetico

(wargames). - Livello di Comando:

• Strategico : simula l’acquisizione di capacità militari e lo sviluppo della gestione di situazioni di crisi;

• Operativo : simula la pianificazione e l’esecuzione di operazioni; • Tattico : simula le missioni ed i tasks delle unità militari; • Sistemi d’Arma : per specifico addestramento.

- Aree di Applicazione: • Analisi : a supporto dell’Analisi e della Pianificazione dello Strumento

Militare, ai vari livelli (es. “Concept Development & Experimentation” (CD&E), Definizione e Valutazione del requisito Operativo Preliminare, Ricerca Operativa, ...);

• Acquisizione : a supporto del “Procurement” di elementi dello Strumento Militare ai vari livelli;

• Esercitazioni e Addestramento : a supporto anche della formazione; • Supporto alle Operazioni : a supporto della Pianificazione Operativa,

Preparazione, Impiego, Condotta e Valutazione delle Operazioni ai vari livelli.

Figura 5

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c. Visione del M&S nella Difesa Nella Figura 6 viene schematizzata la “Vision” della Difesa come una piramide a tre dimensioni che si regge sui quattro pilastri da un lato, sulle FF.AA./C.do Generale CC dall’altro e si innalza verso il vertice (l’area Joint) con l’elevarsi del livello di astrazione riguardo al M&S, ovvero del livello di comando.

Figura 6 - "Vision" della M&S della Difesa

Il processo normalizzato della trasformazione (Figura 7), del quale il M&S è parte integrante, prevede la definizione dell’architettura futura dei sistemi C4ISTAR della Difesa, attraverso:

- il censimento degli assetti esistenti (Baseline Architecture); - l’analisi dei Requisiti Operativi nell’ambito degli scenari di riferimento; - la definizione dell’architettura futura (Overarching Architecture); - la “gap analysis”, - il piano per lo sviluppo delle capacità mancanti; - lo sviluppo delle suddette capacità; - la validazione ed accettazione dei sistemi introdotti; - la verifica di interoperabilità in contesti Joint, Combined e di Coalizione.

Nel prossimo futuro, tale processo sarà esteso per ricomprendere la fase di “Concept Development and Experimentation” (CD&E), complessa attività per la definizione dei requisiti/capacità partendo dal concetto operativo e i domini dell’addestramento, delle esercitazioni e del supporto alle operazioni.

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Figura 7 - Processo normalizzato della trasformazione

In tale contesto, poiché l’attenzione è focalizzata nel coprire i gap capacitivi prioritari per il processo di trasformazione, i pilastri relativi all’Analisi (degli scenari e dei requisiti operativi) e all’Acquisizione (dei Sistemi C4ISTAR in ottica net-centrica) assumono particolare importanza. In questa fase iniziale della trasformazione, pertanto, la Difesa concepisce il M&S essenzialmente proprio a supporto dei menzionati pilastri di Analisi ed Acquisizione, ad un alto livello di astrazione, escludendo, per il momento, la CD&E e rinviando la definizione di quelli restanti a fasi successive. In tale prospettiva, i quattro pilastri del M&S nazionale, come graficamente illustrato nella Figura 8, risulteranno essere i seguenti:

- Analisi ed Acquisizione a livello di missione operativa/federazione di sistemi (complesso C4ISTAR) ad esclusione della CD&E;

- Analisi ed Acquisizione a livello di sottosistemi (sensori, attuatori); - Esercitazioni ed Addestramento; - Supporto alle Operazioni.

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Figura 8 - Schema M&S

Le fondazioni sono costituite dai Centri di Simulazione, che rappresentano il framework architetturale e i servizi mediante i quali conseguire gli obiettivi del M&S. Sui Centri poggiano i quattro pilastri del M&S, come sopra identificati, che rappresentano i domini supportati dalla stessa. La freccia indica l’interconnessione tra alcune funzioni/capacità le quali, anche se sviluppate per un dominio, in talune circostanze possono essere riadattate ed impiegate anche per altri. Il tutto, infine, è sorretto da un insieme di linee di indirizzo/requisiti del M&S (il tetto) che, oltre a essere a fattore comune tra tutti i pilastri, ne caratterizza lo scopo, gli obiettivi, le priorità ed i contenuti. I Centri di Eccellenza delle FF.AA. sono:

- il Centro di Simulazione e Validazione dell’Esercito di Civitavecchia (CESIVA); - il Centro di Programmazione della Marina Militare di Taranto (MARICENPROG); - il Polo di M&S dell’Aeronautica Militare di Pratica di Mare.

Ad essi si aggiunge il Centro Joint presso SMD VI Reparto, preposto essenzialmente al coordinamento delle attività dei summenzionati Centri.

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2. LA NATO ED IL M&S L’interoperabilità tra sistemi di difesa joint e multinazionali della NATO è divenuta, nel tempo, un requisito sempre più importante e stringente per consentire la pianificazione, l’esecuzione e l’analisi delle operazioni NATO in modo efficace e coordinato in operazioni reali. Ciò si riflette naturalmente anche nell’addestramento e quindi nella simulazione distribuita per la preparazione alla missione. Il concetto di Modelling & Simulation della NATO risponde infatti al requisito cardine di specularità tra modalità di operazioni e di addestramento, sintetizzate nel detto “train as you fight, fight as you train” (addestrati come combatti, combatti come ti addestri). L’applicazione comune di norme tecniche e procedure condivise (standards) può permettere infatti alle forze alleate di addestrarsi con diversi sistemi di simulazione in modo più economico ed efficace. Tuttavia, lo sviluppo di simulazioni distribuite tra le Nazioni Partner della NATO implica il saper mettere a sistema concetti, sistemi e processi operativi di molteplici stakeholders internazionali (in primis forze armate e industrie nazionali), il che presuppone la conoscenza reciproca, la capacità, l’expertise e la volontà di progettare, sviluppare, integrare e confederare sistemi di M&S secondo requisiti tecnici, operativi, funzionali e di sicurezza comunemente accettati. L’interoperabilità tra sistemi distribuiti presenta, infatti, criticità e sfide di varia natura che, in sintesi, originano dalla necessità di consentire lo scambio di dati tra sistemi che rispondano a criteri di progettazione e costruzione resi tra loro compatibili, oltre all’utilizzo di una stessa semantica di costruzione e di impiego che ne abiliti la trasmissione e la condivisione di informazioni. Ciò, tenendo anche conto del fatto che l’utilizzo di criteri omogenei di progettazione sottende l’accettazione di misure di sicurezza mutuamente accettate dai Paesi dell’Alleanza. Dopo aver rilevato, quindi, come l’individuazione di standard comuni di riferimento in tutti i contesti di Modelling & Simulation (e non solamente) rappresenti un requisito fondamentale per rendere interoperabile e ripetibile ogni esercizio di simulazione, la NATO ha quindi avviato da anni, un progetto di sviluppo condiviso delle capacità di M&S, il cosiddetto NATO Modelling & Simulation Master Plan .

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a. NATO Modelling & Simulation Master Plan Il NATO Modelling & Simulation Master Plan (di seguito NMSMP) è un documento di policy della NATO che intende fornire, in modo articolato, una visione strategica globale per il coordinamento e l’utilizzo del M&S in supporto alle missioni. Più nel dettaglio il documento da un lato mira ad identificare da un lato i meccanismi, i bodies della governance e i principali stakeholders del M&S della NATO, dall’altro introduce gli obiettivi e le azioni richieste per raggiungere la vision seguente:

Le principali aree di applicazione del Modelling e Simulation individuate nel Master Plan sono quindi:

- supporto alle operazioni , area che comprende attività condotte per assicurare che i decision makers e i comandanti operativi della NATO abbiano accesso alle capacità necessarie per decidere, iniziare, sostenere e concludere con successo un’operazione. Altri attori interessati includono, non limitatamente, organizzazioni che definiscono strategie o che pianificano o eseguono operazioni.

- sviluppo di capacità (DEFENCE PLANNING, CONCEPT DEVELOPMENT & EXPERIMENTATION), con ciò intendendo quelle attività volte al miglioramento continuo delle capacità militari, al fine di aumentarne l’interoperabilità e l’efficacia. Altri stakeholders associati includono, essenzialmente, le organizzazioni che eseguono validazione della dottrina, analisi operativa in supporto della definizione e della raccolta dei requisiti operativi, ricerca e sviluppo dei concetti e sperimentazione.

- addestramento alla missione (MISSION REHEARSAL), che si riferisce alle attività connesse con la preparazione e l’esecuzione in addestramento delle missioni pianificate o di esercitazioni per ridurre il rischio e la sorpresa e migliorare la conoscenza e la situation awareness. Altri stakeholders associati includono, senza limitarsi a questi, i comandi militari e le unità a tutti i livelli di pianificazione ed esecuzione delle missioni e delle operazioni.

- formazione e addestramento , ossia tutte quelle attività che riguardano l’addestramento collettivo, la formazione individuale, esercitazioni e eventi addestrativi che vedono coinvolte articolazioni della NATO e dei Quartieri Generali Alleati, Combined Joint Task Force e Component Commands, NATO e Nazioni Partner così come organizzazioni internazionali e non-governative che risultano essenziali nel rispettivo ruolo. Altri stakeholders associati includono, senza limitarsi a questi, le organizzazioni che pianificano ed eseguono formazione ed addestramento.

- Procurement , area che riguarda il supporto dell’intera gestione del ciclo di vita degli assetti e dei sistemi, inclusa la riduzione del rischio di progettazione, test e valutazione. Ciò facilita l’appropriata allocazione delle risorse e la gestione ottimale delle attività di procurement della difesa, per la NATO e le Nazioni.

Gli stakeholders associati includono, principalmente, le organizzazioni che sono coinvolte in attività di procurement, l’industria e i consultant della NATO e delle Nazioni Partner.

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Figura 9

Va rilevato che l’applicazione del NMSMP è vincolante solamente per le organizzazioni NATO, mentre ne è auspicato il rispetto da parte dei Paesi membri, almeno quale strumento di riferimento per lo sviluppo delle rispettive strategie di sviluppo. Tuttavia, il fatto che lo stesso documento preveda che le Nazioni possano definire in proprio altri requisiti e attività di M&S lascia intendere, da una parte, che la sovranità delle Nazioni partner non sia mai messa in discussione (anche nelle scelte strategiche di M&S), dall’altra, che la maturità del settore sia ancora bassa e che le potenzialità di sviluppo del settore siano molto elevate. Principali stakeholders e responsabilità. I principali attori del M&S individuati nella NATO sono: l’ACT (Allied Command for Transformation), l’agenzia NC3A (NATO Consultation, Command and Control Agency), il NURC (NATO Undersea Research Centre) e il M&S Coordination Office. Il primo obiettivo del Master Plan è stato quello di mettere a fuoco le catene di domanda e offerta nel dominio del M&S della NATO. Il NMSMP ha poi messo in evidenza (nella sua ultima versione) come le Nazioni e la NATO possano armonizzare sforzi e rispettive risorse in modo complementare, così da massimizzare i benefici derivanti dall’impiego condiviso delle risorse disponibili. La figura 10 evidenzia una descrizione delle relazioni possibili.

Figura 10

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La domanda di NATO M&S è rappresentata dall’insieme dei Clienti e degli Utenti. I Clienti (Customers) sono responsabili della definizione delle esigenze operative; gli Utenti (Users) sono responsabili dell’esecuzione delle stesse esigenze operative, con l’aiuto ed il supporto degli assetti di simulazione, e contribuiscono alla definizione dei requisiti tecnici. Sul fronte dell’offerta, i Fornitori (Suppliers) provvedono affinché gli assetti di simulazione siano resi disponibili.

Figura 11

Requisiti I requisiti del NATO M&S sono fatti derivare da quelli del NATO Defence Planning Process (NDPP). In questo modo, tutti gli stakeholders hanno la possibilità di accedere ad un set comune di risorse che sia rispondente alle proprie esigenze di M&S e a quelle della NATO, e di incoraggiare iniziative multinazionali attraverso un processo di prioritarizzazione e di specializzazione nazionale. L’eventuale sovrapposizione di aree di applicazione di M&S, che riguardino investimenti della NATO, consente di identificare aree comuni e trasversali e di evitare approcci scoordinati.

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Figura 12 - NATO Modelling & Simulation Master Plan Objectives

Obiettivi Sono stati identificati 5 obiettivi per realizzare la visione M&S dell’Alleanza, secondo i principi guida e in supporto delle aree di applicazione del M&S. A questi fanno capo ulteriori sotto-obbiettivi (descritti nel capitolo 3 del NMSMP) che servono ad indirizzare le opportunità di sviluppo di applicazioni di M&S all’interno della stessa area di applicazione e tra aree diverse.

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b. Il Nato Modelling And Simulation Group (NMSG). Al fine di coordinare le attività di sviluppo del M&S della NATO, nel 2003 è stato ufficializzato il NATO Modelling & Simulation Group (NMSG) quale Delegated Tasking Autority responsabile dello sviluppo dei documenti di standardizzazione del M&S nell’ambito dell’Alleanza Atlantica. Il NMSG è stato quindi inserito nella NATO Science and Technology Organisation (STO). La missione del NMSG è dunque quella di promuovere cooperazione tra i bodies della NATO e le nazioni partner e di massimizzare l’effettivo utilizzo del M&S. Le attività del Gruppo sono regolate dal NATO M&S Master Plan (NMSMP). Il gruppo fornisce M&S expertise in supporto ad attività e progetti della STO e degli altri bodies della NATO. In particolare, il NMSG ha sviluppato accordi di standardizzazione (STANAG – STANdards AGreement) per i progetti già in via di sviluppo(quali HLA e SEDRIS). Successivamente, è stata sentita la necessità di individuare un profilo standard del M&S, tra quelli esistenti oppure emergenti.

Figura 13

In collaborazione con la NATO Standardisation Agency (NSA), il NMSG ha scelto di produrre una Allied Publication (AP) quale forma di documento di standardizzazione più appropriata per contenere standard profile. Nel maggio 2007, il NMSG ha quindi approvato l'istituzione del sottogruppo MS3, a cui è stato affidato il compito di creare e manutenere gli standard profile del NATO M&S, sotto il riferimento di AMSP-01 (Allied M&S Publication - 01)." Documenti di profilo aggiornati da esperti M&S (quali ad esempio AMSP-01 ), piuttosto che STANAGS formali, risultano più rispondenti per contenere linee guida e best-practices. Un profilo può includere standards emergenti e incoraggiarne l’utilizzo prima ancora che lo standard sia completato. Ciò deriva dal fatto che la tecnologia sta evolvendo. Sussistono ancora vuoti nello sviluppo degli attuali standard che riguardano determinate aree funzionali del M&S, e altri gaps esistono negli standard correnti per quanto concerne la loro ampiezza di applicazione all’interno di stesse aree funzionali.

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Gruppi di esperti internazionali come il NMSG risultano cruciali per identificare questi gaps e avviare attività specifiche a riguardo per colmarli. Il documento AMSP-01 è quindi inteso a fornire una comprensione comune della terminologia associata al M&S, in modo da produrre e aggiornare l’elenco degli standard esistenti (e di quelli emergenti) applicabili al dominio M&S, in modo ordinato e coerente. L’AMSP-01 fornisce inoltre raccomandazioni per il NMSG e per le agenzie di sviluppo degli standard NATO (SDOS - Standard Development Organisations) mirate a segnalare nuove priorità di standardizzazione nei settori in cui si prevede lo sviluppo di attività di M&S. Il sottogruppo MS3 coordina quindi le sue attività con le organizzazioni SDOS, tra cui figura l’Organizzazione degli standard di interoperabilità di simulazione (SISO – Simulation Interoperability Standards Organisation), l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), l’International Standards Organisation (ISO), oltre ad associazioni aziendali (quali, ad esempio, la National Training and Simulation Association (NTSA) e la European Training and Simulation Association (ETSA)). Il NMSG, inoltre, sta coordinando le attività di ricerca e sviluppo di nuovi standard di M&S attraverso le sue articolazioni tecniche (MSG Task Groups). Esempi importanti degli ultimi anni sono le attività svolte dai sottogruppi MSG-068 “NATO Education and Training Network”, MSG-048 / MSG-085 “Coalition Battle Management Language” (C-BML) e del MSG-073 “Generic Methodology for Verification and Validation” (GM-VV). Norme di riferimento comuni riguardano l’architettura tecnica (EG, HLA - il livello strutturale HIGH), regole uniformi di scambio dati (EG, SEDRIS- Synthetic Environment Data Representation and Interchange Specification) e best practices (come ad esempio il processo DSEEP - Distributed Simulation Engineering and Exploitation Process). Va infine osservato che le linee guida e gli standard sviluppati nell'ambito del NMSG e del SISO sono basate sui contributi degli esperti nazionali e dovrebbero essere, per quanto possibile, utilizzati in ambito nazionale al fine di beneficiare della conoscenza condivisa e di migliorare l'interoperabilità.

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c. I Centri di Eccellenza del M&S I Centri di Eccellenza (Centres of Excellence - CoEs) sono istituzioni fondate a livello nazionale o multinazionale per formare ed addestrare leaders e specialisti dei Paesi membri e Partner della NATO, assistere lo sviluppo della dottrina, identificare lessons learned, migliorare l’interoperabilità e le capacità e testare e validare i concetti attraverso la sperimentazione. I CoE offrono expertise ed esperienza riconosciute utili all’Alleanza e supportano la trasformazione della NATO, mentre evitano la duplicazione degli assetti, delle risorse e delle capacità già presenti nella struttura di comando NATO. Coordinati dal Comando Alleato per la Trasformazione (ACT) di Norfolk, in Virginia, i CoE sono collocati fuori dalla catena di comando della NATO. Essi sono stati creati a complemento delle attuali risorse della NATO, coprendo una vasta varietà di aree, tra cui quella del M&S. In figura sono rappresentati i principali centri di eccellenza, tra cui risulta il CoE di Modelling & Simulation di Roma, offerto alla NATO dalla Difesa italiana nel 2009 e costituito a seguito della firma dei Memoranda of Understanding su delega dei Ministri della Difesa italiano e ceco nel 2011. Il NATO M&S COE ha ottenuto nel 2012 il riconoscimento dal Consiglio del Nord Atlantico dello status di International Military Organisation.

Figura 14 - NATO Modelling & Simulation Centre of Excellence

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Il CoE di Roma svolge attività nel campo della formazione e addestramento, dello sviluppo e sperimentazione di concetti e dottrina, a supporto dello sviluppo di nuove capacità ed evoluzione di quelle esistenti nell’ambito di un processo di “Force Development” nazionale e/o Alleato, offrendo una riconosciuta professionalità nello specifico settore del Modelling & Simulation, in supporto al processo di trasformazione militare, con il coinvolgimento di enti operativi e addestrativi delle Nazioni NATO e Partnership for Peace, delle Università e dell’Industria. Dal 24 giugno 2014 gli Stati Uniti d’America hanno aderito al NATO Modelling & Simulation Centre Of Excellence (NATO M&S COE) in qualità di Sponsoring Nation, firmando le Notes of Joining ai Memoranda of Understanding costitutivi del Centro. Questa adesione ha consentito agli Stati Uniti, oltre ad un coinvolgimento diretto nella definizione del programma di lavoro del Centro, una partecipazione in termini di personale in quanto un Subject Matter Expert statunitense ricopre la posizione di Deputy Director a decorrere da luglio 2014. L’impegno degli Stati Uniti si traduce, inoltre, in una partecipazione finanziaria volta alla copertura parziale delle attività previste dal programma di lavoro del Centro.

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3. SIMULAZIONE DISTRIBUITA Nel corso degli anni la simulazione ha progressivamente assunto un ruolo di primo piano come strumento di supporto alla progettazione, alla verifica e alla valutazione di prestazioni di sistemi, spesso caratterizzati da un’estrema complessità, dinamici, formati da entità eterogenee e spesso massivamente popolati. Soprattutto in passato, la loro analisi basata sulle tecniche di simulazione è stata vincolata dalle ridotte capacità di calcolo. L’approccio caratterizzato da un’eccessiva semplificazione del modello concettuale ha spesso portato a risultati incompleti o errati. La progettazione e la valutazione delle performance di sistemi complessi, in particolare se di supporto a strutture di vitale importanza, non possono prescindere dagli strumenti di simulazione a disposizione. L’analisi di modelli complessi suggerisce naturalmente un approccio basato su simulazione parallela 6 o distribuita 7 che, potenzialmente, offre numerosi vantaggi, soprattutto in contesti come:

- aggregazione di risorse di calcolo e di memoria; - supporto ad applicazioni time-critical, dove la

simulazione viene utilizzata come strumento di supporto alle decisioni;

- progettazione di sistemi complessi, rappresentabili con modelli che non sono valutabili in tempo utile attraverso l'approccio monolitico;

- implementazione di Digital Virtual Environments (DVE), che comprendono risorse e/o utenti in locazioni geograficamente distanti.

Grazie ai nuovi strumenti software possono essere realizzate simulazioni eterogenee in un ambiente distribuito, dove ognuno dei simulatori realizzati, seguendo le specifiche fornite, può essere poi messo in comunicazione con gli altri componenti del sistema attraverso una rete. Questo approccio, anche se molto promettente, non è sempre prestazionalmente proficuo.

I modelli, intrinsecamente caratterizzati da un’elevata dinamicità, spesso introducono elevati overhead di comunicazione che vanificano i vantaggi offerti dalla parallelizzazione del carico. Per ovviare a questi problemi si sono cercate varie soluzioni, usualmente basate su meccanismi di filtraggio delle interazioni (Data Distribution Management, DDM). In ambito Difesa, la recente Direttiva Ministeriale e il discendente Concetto Strategico del Capo di Stato Maggiore della Difesa hanno delineato la necessità per la Difesa italiana di “trasformare il proprio Strumento militare in struttura net-centrica che coniughi elevate capacità di sorveglianza, comando e controllo con la pronta disponibilità di forze flessibili e sostanzialmente expeditionary, addestrate e culturalmente preparate ad operare sinergicamente secondo dottrine di impiego effect-based”.

6Una simulazione parallela comporta l'esecuzione di un singolo programma di simulazione su una collezione di processori strettamente accoppiati (ad esempio un multiprocessore con una memoria condivisa). 7Una simulazione distribuita comporta l'esecuzione di un singolo programma di simulazione su una collezione di processori debolmente accoppiati (ad esempio PC interconnessi da una LAN o WAN).

Figura 16 - Simulazione parallela

Figura 15 – Simulazione distribuita

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Al centro di questa trasformazione si pone il concetto di Network Centric Warfare (NCW), concetto che rappresenta la “risposta” con cui il comparto militare si adegua alla condotta delle operazioni nell’era dell’informazione. Per quanto riguarda la metodologia di sviluppo dei sistemi NCW e i rapporti che devono intercorrere fra Difesa e Industria, l’esperienza dei singoli Paesi e delle Organizzazioni internazionali che hanno preceduto e/o affiancano l’Italia sullo stesso cammino dimostra che l’approccio più razionale che minimizza i rischi è quello basato su un ampio ricorso ad applicazioni di Modelling & Simulation, dalla verifica dei requisiti operativi alle attività di sviluppo, al test e all’accettazione dei sistemi, all’addestramento e alla pianificazione operativa. Pertanto, il M&S costituirà, in futuro, anche un formidabile strumento di valutazione, sviluppo e validazione delle applicazioni e dei sistemi di cui la Difesa intende dotarsi in chiave net-centrica. In tal senso, la Difesa intende sviluppare sempre di più un sistema di M&S di tipo federato che valorizzi ed ottimizzi le capacità e le strutture già esistenti in ogni singola F.A. e che costituisca uno strumento di ausilio e supporto per l’interoperabilità e l’integrazione delle F.A.. Ciò dovrà avvenire prevedendo il recupero e l’ottimizzazione delle capacità dei centri di M&S già disponibili presso le F.A. e l’industria, per l’assolvimento delle seguenti funzioni essenziali per acquisire capacità NCW/NEC:

- verifica dei concetti operativi, ivi inclusi i requisiti specifici della sicurezza; - valutazione degli aspetti operativi e di sistema dell’architettura; - validazione dell’integrazione ed interoperabilità dei sistemi; - formazione e addestramento del personale; - valutazione degli aspetti logistici.

Nell’approccio architetturale richiesto da operazioni del tipo Network Centric Operations o Effect Based Operations è richiesto il continuo ed iterativo processo di valutazione dell’efficacia operativa delle missioni allo scopo di individuare e sanare i gaps capacitivi. Le architetture degli assetti tecnico-organizzativi esistenti, o in fase di sviluppo, saranno sottoposte ad analisi, allo scopo di individuare idonee soluzioni, sia di carattere materiale (riferito ai sistemi fisici) sia non materiali (riferito all’organizzazione, alle metodologie, alle dottrine). L’efficacia, l’applicabilità e la convenienza tecnico-economica delle soluzioni individuate e delle architetture sottoposte ad analisi sono verificate e supportate dal M&S che oggi, grazie ai progressi della tecnologia, dispone di strumenti potenti che permettono di creare modelli che riproducono, fin nel dettaglio, i processi di sistemi complessi, ivi compresi quelli del comportamento umano. Tramite modelli e simulazione è possibile esplorare metodi e tecnologie. Essi permettono di organizzare cicli iterativi di sperimentazione, esercitazioni e test di laboratorio per affinare i concetti, per verificare e convalidare l’impiego di metodologie o la bontà delle scelte tecnologiche da applicare alle soluzioni network-centriche individuate; per esempio nei nuovi sistemi da sviluppare e nel loro controllo e, in generale, per sperimentare in laboratorio l’efficacia di tutti i servizi connessi all’adozione di un’organizzazione delle forze basata sul concetto di NCW/NEC. I principali standard utilizzati per la simulazione distribuita e per lo scambio di dati di scenario sono rappresentati dal protocollo DIS e dall’architettura HLA (IEEE 1516 e 1516-2010 Evolved).

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a. Il protocollo DIS Nei primi anni ’80 la US Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA) sponsorizzò il progetto SIMulator NETworking (SIMNET) che collegava diversi sistemi di addestramento per i carri armati statunitensi allo scopo di creare un ambiente di training distribuito. Nel 1992, seguendo il successo di SIMNET, DARPA iniziò a sviluppare un metodo (protocollo generico) che consisteva nella definizione di un set specifico di messaggi che avrebbero trasportato le informazioni necessarie tra vari simulatori, conosciuto come Advanced Distributed Simulation (ADS). Da questa iniziativa governo/industria nasce nel 1993 il protocollo DIS (Distributed Interactive Simulation) con l’obiettivo di definire un’infrastruttura per collegare simulazioni di vario tipo, situate in differenti luoghi, al fine di creare mondi virtuali complessi e realistici per la simulazione di attività altamente interattive, ovvero per la distribuzione dei dati di simulazione. Questa infrastruttura riunisce sistemi creati per scopi diversi, tecnologie di epoche diverse, prodotti di vari fornitori, piattaforme di diversi servizi e permette loro di interagire e interoperare. Prevede, infatti, una definizione rigidamente standardizzata dei messaggi (pacchetti dati con formato specifico denominati Protocol Data Units - PDUs), che vengono scambiati tra le applicazioni di simulazione (simulation applications) e i gestori della simulazione (simulation management), in una rete tramite protocollo IP (Internet Protocol), e contengono dati delle piattaforme inserite all’interno di uno scenario sintetico. La prima serie di messaggi (Standard DIS Version 1.0 Draft del 1992) era molto limitata. Essa comprendeva il messaggio primario , detto Entity State PDU, che includeva informazioni circa la forza, il tipo, la posizione, velocità, direzione, apparenza e le capacità di un oggetto. Nel 1993 lo standard DIS venne riconosciuto come standard internazionale “IEEE Standard 1278.1-1993”. Per condurre delle attività (simulazioni) operative erano necessarie anche le interazioni tra le entità, rappresentate dai “pacchetti-dati” di fuoco (Fire PDU) e detonazione (Detonation PDU). Il primo contenente informazioni su chi ha sparato, il target, il tipo di munizione, la quantità e la frequenza di colpi, la velocità iniziale del colpo, il luogo di origine dello sparo, il tipo di testata, ecc; il secondo contenente l’obiettivo, il luogo di detonazione, il tipo di munizione, il tipo di testata, la velocità al momento della detonazione e il risultato della detonazione (se noto).

La figura 17 riassume una tipica interazione DIS. La nave rileva le emissioni dell’aereo e invia una Fire PDU. Il missile viene quindi creato dal simulatore e la sua traiettoria è fornita dalle informazioni contenute nell’Entity State PDU. Quando il missile ingaggia l’aereo, viene generata una Detonation PDU e la stima dei danni viene calcolata dal

simulatore che controlla l’aereo. Per condurre simulazioni sempre più

sofisticate vennero aggiunti PDU addizionali: la capacità di far iniziare e mettere in stop una simulazione (start/resume e stop/freeze PDUs).

Figura 17 - Diagramma rappresentante una tipica interazione DIS

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Successivamente vennero introdotte informazioni riguardanti i dati meteorologici, le emissioni elettromagnetiche, i dati di risposta IFF (Identification Friend or Foe), le emissioni acustiche delle piattaforme subacquee, ecc. Lo standard DIS del 1998 (IEEE Standard 1278.1A-1998) conteneva già 67 differenti tipi di PDUs. L’ultima versione (DIS Ver.7 - IEEE 1278.1-2012, chiamata anche semplicemente DIS 7) del 2012 definisce 72 tipi di PDUs suddivisi in 13 famiglie. Tale standard, usato prevalentemente dai paesi NATO per applicazioni militari, non prevede l’esistenza di un computer centrale che controlli l’intera simulazione, prevede che la responsabilità di simulare gli stati e le azioni di ciascuna entità partecipante alla simulazione (elementi della simulazione che interagiscono tra di loro) sia suddivisa tra i diversi nodi, ognuno responsabile di comunicare alla rete di simulazione lo stato delle entità che controlla e ognuno libero di scegliere quali messaggi trasmettere e/o ricevere e determinare gli effetti di questa interazione. Pertanto potrebbe accadere che un nodo scarti tutti i messaggi ricevuti eccetto quelli di specifico interesse oppure che non descriva pienamente e dettagliatamente un oggetto sebbene necessario ad altri nodi facenti parte della simulazione. Dal momento che i PDUs vengono inviati in broadcast, allo scopo di limitare la frequenza di scambio dei messaggi di aggiornamento di stato e recuperare eventuali perdite di messaggi su reti - il mezzo trasmissivo può essere di qualsiasi tipo, dal doppino telefonico ad una wireless LAN, ovvero una Asynchronous Transfer Mode (ATM) WAN -, causate in alcuni casi dall’elevata latenza, vengono applicati degli algoritmi di “dead-reckoning”8 per permettere l’estrapolazione dei dati. Il protocollo DIS prevede anche delle PDU dedicate alla comunicazione di dati voce tra due nodi: le PDU scambiate racchiudono, all’interno della propria struttura, la digitalizzazione della voce di operatori. Dal 1996, però, l'interesse per il finanziamento e la ricerca legato allo sviluppo dello standard DIS è diminuito a seguito della proposta e la promulgazione del suo successore, l'architettura HLA prodotta dalla fusione del protocollo DIS con l’“Aggregate Level Simulation Protocol” (ALSP) progettato da MITRE. Venne stabilito un accordo di standardizzazione NATO sul protocollo DIS (STANAG 4482, Standardised Information Technology Protocols for Distributed Interactive Simulation, adottato nel 1995) per l’interoperabilità del Modelling & Simulation. Questo STANAG è stato ritirato a favore di HLA nel 1998 e ufficialmente annullato nel 2010 dall’Agenzia NATO di Standardizzazione (NSA). Oltre agli standard IEEE, l’Organizzazione per l’Interoperabilità degli Standard di Simulazione (SISO) mantiene e pubblica annualmente un documento contenente l’elenco dei campi e la relativa codifica in bit. Inoltre, promulga i miglioramenti e gli aggiornamenti del protocollo DIS. Concetti chiave del protocollo DIS

- Lo standard DIS non prevede l’esistenza di un computer centrale che controlli l’intera simulazione;

- I singoli simulatori hanno la responsabilità di tenere traccia dello stato di ciascuna entità o oggetto partecipante alla simulazione e di comunicare alla rete di simulazione ogni cambiamento di stato delle entità che controlla;

- Per comunicare lo stato delle entità e oggetti è utilizzato un protocollo standard; - Ogni simulatore è libero di scegliere quali messaggi trasmettere e/o ricevere e

determinare gli effetti delle interazioni tra entità (es. Fire PDU);

8Dead-Reckoning è un metodo per la stima della posizione/orientamento di un’entità basato sulla posizione/orientamento precedentemente conosciuta e sulle stime di tempo e moto.

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- La percezione degli eventi o le altre entità/oggetti sono determinate dall’applicazione ricevente;

- Algoritmi di Dead reckoning sono utilizzati per ridurre il carico delle comunicazioni. Attività di simulazione con protocollo DIS (DIS Exercises ) Le esercitazioni DIS (simulazioni) sono destinate a sostenere un insieme eterogeneo di entità virtuali il cui comportamento è controllato da computer (computer generated forces - CGF), entità virtual con operatori dal vivo (simulatori human-in-the-loop - HIL), entità live (piattaforme operative e sistemi di test e valutazione) ed entità constructive (giochi di guerra e altre simulazioni automatici). Quando una simulazione riceve i messaggi PDUs da un'altra simulazione - eseguita su un differente Host e, forse, da un'altra posizione chiamata Site - converte le informazioni all’interno del PDU in informazioni che essa può comprendere. Alcuni siti ricevono la PDU da una Wide Area Network (WAN) su un Gateway speciale che hanno costruito e li cambiano/trasformano in dati formattati in modo più utile. Lo standard DIS utilizza un approccio di simulazione distribuita, in cui la responsabilità di simulare lo stato di ciascuna entità appartiene alle diverse applicazioni di simulazione che risiedono in computer host collegati tramite una rete. Nel momento in cui nuovi computer host vengono aggiunti alla rete, ogni nuovo computer mette a disposizione le proprie risorse e condivide le proprie entità inviando messaggi DIS (PDUs) sul loro stato e comportamento. Allo stesso modo in cui si effettuano controlli nelle apparecchiature reali, la simulazione è responsabile di modellare le azioni risultanti dell'entità che utilizza il modello di simulazione. La simulazione è responsabile per l'invio di messaggi agli altri, se necessario, e di informarli di eventuali azioni che si osservano. Tutte le simulazioni sono responsabili di interpretare e rispondere ai messaggi di interesse ricevuti da altre simulazioni e mantenere un modello dello stato delle entità rappresentate nella simulazione. Le simulazioni possono anche mantenere un modello dello stato dell'ambiente e delle entità non dinamiche (statiche), come ad esempio ponti ed edifici che possono essere intatti o distrutti. Tutti i simulatori trattano i dati provenienti da altri siti esattamente allo stesso modo in cui trattano i dati dall'host locale; possono "vederli" con i loro modelli di sensori e possono reagire in modo adeguato. Se l'entità è amica, si potrebbe desiderare di comunicare con essa tramite la PDU Communications. Se invece è stata identificata come nemica e si possiede un'arma, come un missile o una pistola, si può sparare al bersaglio. Se si spara a questa entità, un PDU “fuoco” viene poi inviato all’altro sito o host per informarlo che si è sparato ad una loro entità. Al contrario, una PDU di denotazione viene inviata quando il proiettile (es. missile, proiettile, bomba/proietto) impatta con il target o il terreno e cessa di esistere all'interno della simulazione. L'altro sito decide, poi, se il nostro missile era abbastanza vicino da danneggiare la loro traccia. Se è così, allora invierà una Entity State PDU che indica che la loro entità è stata danneggiata o uccisa o, forse, che nulla è successo (indenne). Per ridurre la quantità di messaggi in rete, i messaggi di tipo “Entity State” (che costituiscono oltre il 70% del traffico dei messaggi in alcune attività di simulazione) vengono inviati solo quando le entità si sono spostate di un valore significativo determinato in una qualsiasi dimensione, se hanno cambiato in modo significativo il loro atteggiamento o se sono state attaccate o hanno sferrato un attacco (es. torretta, antenna). Tuttavia, anche se nessuna di queste cose è accaduta, ogni entità deve essere aggiornata ogni pochi secondi (di solito cinque secondi). Ogni computer host gestisce due modelli di ogni entità che controlla: un modello ad alta fedeltà e un modello basato sull’algoritmo di “dead reckoning”. L'host confronta la

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differenza tra i due modelli rispetto ad un valore di soglia ed invia un aggiornamento di tipo “Entity State PDU” alle simulazioni remote solo quando la differenza supera la soglia. Prima di poter eseguire una attività di simulazione con un altro ente partecipante, viene organizzato un incontro preliminare (può essere effettuato anche durante i workshop per la preparazione dello scenario o più semplicemente in videoconferenza) per accordarsi sui valori che verranno inviati durante la simulazione, per descrivere quali tipi di piattaforme/entità utilizzeremo, quanto spesso aggiorneremo lo stato delle entità che il nostro simulatore controlla, quali informazioni (PDU) saranno incluse nell'interazione tra le entità ed altri aspetti di dettaglio. Alcuni di questi valori/parametri sono definiti nelle tabelle di enumerazione che il SISO sviluppa, aggiorna e pubblica annualmente. Queste enumerazioni sono valori, condivisi da tutti (standard) che rappresentano informazioni specifiche: ad esempio il valore uno (1) inserito in un campo specifico potrebbe rappresentare un veicolo amico mentre il valore due (2) rappresenta un veicolo nemico. Una tipica esercitazione militare consiste, di norma, in due o più simulatori, in esecuzione in siti differenti, che comunicano attraverso una rete, LAN oppure WAN. Vantaggi e svantaggi dell’utilizzo dello standard D IS I vantaggi dell’utilizzo dello standard DIS sono i seguenti:

- DIS è un protocollo di simulazione maturo e fornisce strumenti standardizzati (standard IEEE) per interconnettere i vari simulatori: le strutture dati dei messaggi (PDU) sono definite secondo le specifiche dell’IEEE;

- Lo standard IEEE consente la disponibilità di molti software di simulazione commerciali (COTS - Commercial Off The Shelf) quali generatori di scenario, visualizzatori 2D e 3D, software per il “log dei dati” e strumenti di analisi;

- DIS fornisce un set standard (elenco) di enumerazioni per entità, armi/munizioni, sensori, sistemi di comunicazione, descrizione ambiente ed altri attributi. La conformità con queste enumerazioni è obbligatoria per poter partecipare a una attività/esercitazione di simulazione utilizzando il protocollo DIS;

- DIS specifica un set standard di algoritmi di dead reckoning che possono essere utilizzati per ridurre il traffico di rete.

Lo standard DIS ha però i seguenti svantaggi:

- Sono state aggiunte nuove funzionalità allo standard DIS creando nuovi PDU piuttosto che ridisegnare la sua architettura. Il formato e i dati contenuti all’interno dei DIS PDUs sono definiti dagli importanti standard IEEE. Sebbene molti dei dati all’interno di questi PDU possano sembrare ridondanti , non c’è nessun obiettivo di ridurre questa dimensione dei PDU. Questo può portare ad elevate richieste computazionali e ad una elevata richiesta di banda (nelle reti di trasporto) per sistemi collegati in rete su larga scala.

- Il protocollo DIS è stato disegnato principalmente per collegare sistemi con piattaforme real-time come ad esempio simulatori di volo gestiti. Il protocollo DIS ha anche qualche capacità “non real time” utilizzate, per motivazioni pratiche, solo da professionisti/specialisti nel settore;

- DIS ha un supporto limitato per l’aggregazione e disaggregazione di entità; - DIS potrebbe avere problemi di sicurezza basilari dal momento che i PDU sono

pubblicati sulla rete senza protezione. Un qualsiasi partecipante potrebbe intercettare/ascoltare l’intera simulazione in rete;

- In passato, gli update dello standard DIS IEEE sono stati molto lenti con il risultato di modifiche effettuate per consentire le nuove funzionalità che non erano ancora consentite dallo standard;

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- I simulatori che utilizzano differenti versioni dello standard DIS o implementano in maniera differente dei PDU all’interno dello stesso standard potrebbero non essere interoperabili;

- Il protocollo DIS effettua un broadcast dei dati verso tutti i partecipanti, senza considerare se questa informazione sia stata richiesta o meno a discapito dell’utilizzo delle risorse di rete.

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b. Standard HLA Per anni la comunità militare ha sviluppato simulazioni distinte ed incapaci di interagire. La fine della guerra fredda e l'esplosione del fenomeno Internet hanno portato ad un ripensamento della situazione che si è concretizzato nella tecnologia High Level Architecture (HLA), nata basandosi su concetti di interoperabilità e riusabilità considerati essenziali. Visto lo sforzo compiuto per la sua realizzazione, si è fatto in modo di non creare un framework utilizzabile solamente per gli scopi di simulazione militare, bensì una struttura che possa essere di supporto a tutta la simulazione distribuita. Questa tecnologia recentemente ha raggiunto il livello di standard IEEE (1516, 1516.1,1516.2). L'architettura HLA si è imposta come standard per le attività di simulazione distribuita e si pone come obiettivi principali l'interoperabilità tra i simulatori e la riusabilità dei componenti di simulazione. È uno standard utilizzato per supportare l'analisi, la progettazione e la formazione in diversi settori, quali:

- Difesa - Spazio - Gestione del traffico aereo - Energia - Industria ferroviaria e auto - Produzione - Assistenza sanitaria

Questa tecnologia è stata sviluppata inizialmente dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, nella versione DMSO 1.3, ed è poi stata successivamente adottata come standard internazionale IEEE (1516). A differenza dello standard DIS, lo standard HLA definisce una robusta architettura di invio/ricezione dati progettata per ottimizzare le performance della rete, lasciando libera la definizione del formato di interscambio dei dati che viene descritto all’interno del Object Model Template (OMT), ovvero un modello che descrive le classi degli oggetti che compongono una simulazione e le classi delle possibili interazioni. L’HLA introduce il concetto di federazione , ovvero l’insieme dei partecipanti alla simulazione detti federati (paragonabile alle singole simulazioni DIS). L'entità minima di rappresentazione è costituita dal federato e non dalla singola entità simulata. Questa struttura a componenti permette una facile scomposizione e ricomposizione di simulazioni, oltre alla possibilità di combinare queste simulazioni con entità che sono ancora inesistenti al momento della loro creazione. Vengono gestite strutture che non richiedono alcun cambiamento in presenza di modifiche di simulazioni o del loro aggiornamento e/o aggiunta di nuove funzionalità, in pieno accordo con i principi di riusabilità. Allo stesso modo, l'isolamento tra simulazione e la presenza di interfacce standardizzate permettono di proteggere lo "strato simulativo" dall'evoluzione tecnologica dei mezzi usati per la computazione e della struttura di rete. Ciascuna federazione è basata sulla definizione del Federation Object Model (FOM), che rappresenta l’elenco strutturato dei dati (formato XML) che possono essere scambiati tra i federati durante l’esecuzione. Ciò introduce un grado di libertà in più che consente di definire varie tipologie di federazione, permettendo la massima flessibilità delle stesse. Nasce quindi la necessità di standardizzare, almeno in parte, i FOM per garantire l’interoperabilità delle varie simulazioni e comunque trarre beneficio dall’architettura di rete propria dell’HLA; è con questa finalità che il SISO (Simulation Interoperability Standard Organization) creò il gruppo di studio “Reference FOM Study Group” e il risultato di questa

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attività fu la definizione di un FOM di riferimento chiamato Common Foundation Reference FOM (CF-RFOM). Di conseguenza venne deciso di sviluppare un prodotto istituendo il gruppo “RPR FOM Product Development Group” che introdusse il Real-time Platform Reference FOM (RPR-FOM): un FOM di riferimento che riorganizza gli attributi e le interazioni proprie del DIS in una robusta gerarchia di oggetti HLA, in modo da facilitare la transizione dei simulatori DIS-compatibili (che utilizzano il protocollo DIS) all’utilizzo dell’architettura HLA (in poche parole possiamo dire che con il RPR-FOM lo standard DIS si appropria della tecnologia HLA). Il FOM rappresenta il dettaglio delle interazioni, per forma e tipologia, che vengono scambiate tra federati durante l'esecuzione di una simulazione. All'interno di una federazione non vi è alcuna necessità di omogeneità tra federati, nel senso che ogni federato può svolgere un ruolo specifico, avendo diverse funzionalità. Ad esempio sono comuni i casi di federati che ricevono passivamente i dati della simulazione senza rivestire un ruolo attivo in essa e che si limitano a svolgere il ruolo di collettori o di visualizzatori di informazioni e statistiche. Alcuni federati possono integrare nella simulazione input esterni, ad esempio l'interazione umana oppure offrire interfacce verso gli utenti: questa tecnologia è stata studiata anche con lo scopo di fare da supporto a simulatori usati per l'addestramento militare. Si capisce bene come sia quindi necessario avere la possibilità di integrare azioni da parte del "giocatore" e avere il ritorno di reazioni. La comunicazione tra federati avviene attraverso la RTI (Run-Time Infrastructure ), secondo un meccanismo di tipo publish/subscribe . Ciascun federato, infatti, nel momento in cui si unisce alla Federazione, comunica alla stessa i dati che è in grado di pubblicare (mettere a disposizione) e quelli che necessita ricevere ed è compito della federazione, tramite i servizi offerti dalla Run-Time Infrastructure (RTI), far sì che durante l’esecuzione della simulazione i dati vengano scambiati correttamente tra i federati che partecipano alla simulazione. Lo standard comprende quindi la specifica delle interfacce di comunicazione tra i federati e il componente RTI. Il sistema prevede inoltre una serie di regole (HLA Compliance Rules ) alle quali i federati devono sottostare al fine di garantirne una corretta interazione. Il software RTI mette inoltre a disposizione una serie di servizi aggiuntivi, come la gestione delle federazioni (iscrizione, cancellazione, ecc), delle dichiarazioni (cosa intendo pubblicare), degli oggetti, dei dati (attributi), la gestione del tempo (time management) e dell'ordine temporale dei messaggi, che possono essere utili nell'ambito di domini di simulazione specifici. Lo standard IEEE 1516 (High Level Architecture) rappresenta l’attuale punto di riferimento per l’implementazione di simulazioni eterogenee e distribuite. Il sistema è espandibile e le simulazioni possono essere riutilizzate senza la necessità di capirne la semantica interna. Inoltre si ha la possibilità di comporre/decomporre le varie simulazioni in moduli specializzati. Inoltre, ulteriori importanti vantaggi sono i seguenti:

- Poiché i membri della federazione devono definire anticipatamente quali dati renderanno disponibili in rete, mediante il meccanismo di publish/subscribe, l’HLA può ridurre sensibilmente il traffico di rete dal momento che solo i dati necessari saranno trasmessi. Una ulteriore riduzione di banda potrà essere effettuata specificando ogni quanto tempo effettuare l’update degli attributi degli oggetti;

- HLA fornisce maggiori funzionalità rispetto allo standard DIS (maggiore applicabilità degli algoritmi di dead reckoning e supporto di ogni sistema logico di coordinate);

- Supporto per il real-time e logical time management;

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- HLA opera indipendentemente dalla tecnologia implementativa (nuovi sviluppi software) e da quella di rete .

In ambito ITB NATO, per quanto riguarda lo scambio dati di scenario, l’indirizzo è chiaramente di utilizzare lo standard HLA, mantenendo la possibilità di federare contemporaneamente modelli HLA (DMSO 1.3, IEEE1516) e DIS (IEEE 1278.1, 1278.1a). Questo orientamento è la ragione per la quale si ritiene opportuno anche in Italia indirizzare le nuove applicazioni sull’uso dell’HLA per lo scambio dati a livello scenario. In ogni caso, risulta evidente che, per permettere la federazione di diverse applicazioni, l’architettura dovrà essere basata su un’infrastruttura a componenti intercambiabili che permetta di supportare diversi standard al variare dell’applicazione. Tuttavia sono stati individuati anche degli svantaggi, evidenziati soprattutto in settori legati alla ricerca e alla simulazione di sistemi complessi, quali l’elevata complessità del sistema e l'assenza di implementazioni complete di tipo Open-source. L’analisi dello standard IEEE 1516 ha purtroppo evidenziato lacune significative sia nell'architettura che nelle implementazioni attualmente disponibili sul mercato. Ad esempio, l’assenza di un paradigma basato sulla migrazione delle entità simulate rende difficile l’elaborazione di sistemi dinamici (es. reti wireless ad-hoc, reti di sensori ecc.) salvo che non si faccia uso di ulteriori componenti software esterne al middleware 9. L'assenza di implementazioni dello standard Open Source (o con codice facilmente utilizzabile a fini di ricerca) e la ricerca di sempre migliori prestazioni, soprattutto per quanto riguarda la modellizzazione di sistemi complessi, ha portato allo sviluppo di diverse versioni di RTI come, ad esempio, dimostrato dall’implementazione di ARTÌS (Advanced RTI System), un middleware adattivo fortemente basato sul riutilizzo delle componenti ed espressamente orientato alla simulazione parallela e distribuita, pur essendo utilizzabile anche per l'implementazione di simulazioni monolitiche. Ottenere prestazioni di un certo interesse significa quindi distribuire la computazione e minimizzare il costo di comunicazione, traendo vantaggio da eventuale memoria condivisa su piattaforme multiprocessore e da protocolli ottimizzati, a seconda dell’architettura di rete utilizzata. Una delle caratteristiche cruciali tipiche di qualsiasi run-time dedicato alla simulazione è la gestione del tempo: nel corso degli anni sono state sviluppate varie tecniche di gestione della sincronizzazione in ambiente parallelo e distribuito. A seconda del modello simulato è possibile trarre vantaggi da algoritmi di sincronizzazione diversi. Spesso i run-time risultano non trasparenti all’utente durante l’esecuzione con l’impossibilità di accedere alle informazioni dettagliate di funzionamento, rendendo difficoltosa un’eventuale ottimizzazione del modello simulato. Descrizione dello standard HLA è rappresentato da un'architettura software e non da una particolare implementazione, di conseguenza questo standard è definito da una serie di documenti e non da implementazioni di riferimento. Ultimamente HLA ha raggiunto il livello di standard dell'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), rispettivamente come P1516 (HLA Rules), P1516.1 (Interface Specification) e P1516.2 (OMT). In dettaglio, lo standard risulta formato da tre componenti:

9In informatica con middleware si intende un insieme di programmi informatici che fungono da intermediari tra diverse applicazioni e componenti software. Sono spesso utilizzati come supporto per sistemi distribuiti complessi. Esso oggi identifica una serie di strumenti come DBMS (Data Base Management System), Web server, Application server, sistemi di gestione dei contenuti ed altri strumenti basati sul concetto di sviluppo e pubblicazione di applicazioni e contenuti. Gli sviluppi attuali si dirigono verso XML, SOAP (Simple Object Access Protocol), Web Services e Service-Oriented Architecture (SOA).

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- HLA Rules (Regole che devono essere rispettate); - Object Model Template (OMT); - Interface Specification.

Le prime regolano i principi e le metodiche attraverso le quali i singoli federati che fanno parte di una federazione possono interagire durante l'esecuzione. Nel caso dell'OMT, si torna a fare riferimento al Federation Object Model (FOM); l'OMT non è altro che la definizione di struttura ammessa per la realizzazione del FOM, un meta-modello che i FOM devono seguire per risultare ben formati. Le specifiche di interfaccia invece definiscono come avvengono le interazioni tra i vari federati e RTI: queste interazioni sono standardizzate, soprattutto facendo riferimento alla possibilità di avere implementazioni del RTI diverse tra di loro e non completamente omogenee. Descrizione della High Level Architecture (HLA) Come indicato precedentemente HLA rappresenta un'architettura per simulazione basata sui "componenti". In questa visione i componenti sono rappresentati dai federati, ovvero singole simulazioni che hanno la possibilità di interagire tra loro. I componenti sono simulazioni, quindi insiemi di entità e non necessariamente singole entità. Vediamo alcuni degli obiettivi che sono alla base di questa architettura software:

- la possibilità di scomporre simulazioni di grosse dimensioni in problemi molto più piccoli e facilmente gestibili. E viceversa: la possibilità di ricomporre elementi di simulazione in un'unica struttura capace di interagire ed evolversi in modo coerente;

- la possibilità di combinare queste simulazioni anche con nuove entità, magari ancora inesistenti al momento della loro creazione. Così da generare una struttura che non richieda modifiche delle parti esistenti al momento di aggiungere nuove funzionalità, in pieno accordo con i principi di riusabilità;

- un livello quanto più profondo possibile di isolamento tra le simulazioni e la tecnologia utilizzata nell'infrastruttura simulativa: così da proteggere ulteriormente le simulazioni dai progressi tecnologici, preservando il funzionamento del sistema e rendendolo in grado di evolversi continuamente, riducendo i vincoli tecnologici di riferimento.

A questo punto il fatto che l'architettura supporti la costruzione di simulazioni in ambiente distribuito, tra computer appartenenti ad una singola Local Area Network (LAN), su Internet o sullo stesso elaboratore, diventa un effetto del supporto dei componenti. Nella definizione architetturale non c'è nulla che presume o richiede che l'implementazione del sistema avvenga in ambiente distribuito, l'approccio è assolutamente trasparente. In dettaglio, un federato rappresenta una simulazione o un tool (ad esempio visualizzazione, logging dai dati ecc.) riutilizzabile anche all'interno di federazioni diverse da quella originaria dove era stato pensato, implementato e collocato. Tutto questo grazie alle appropriate interfacce di funzionamento: il federato rappresenta nella visione generale di HLA l'unità minima di riutilizzo del codice. Un altro risultato fondamentale di questa visione consiste nella possibilità di far interagire simulazioni diverse senza la necessità di combinarle in un unico software residente in una sola locazione. I vari componenti software, attraverso questa tecnologia, possono continuare a risiedere sul supporto elaborativo del proprietario e comunque interagire con altri componenti, risulta solamente necessaria l'installazione del software di supporto alla simulazione e una specifica dettagliata delle interfacce di interazione. Ecco quindi molto evidente il vantaggio in termini di garanzia della proprietà intellettuale e il risparmio in termini di gestione e competenza.

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Servizi offerti da HLA divisi per aree HLA, in veste di architettura distribuita, fornisce ai singoli federati una serie di servizi differenziati a seconda delle aree, le quali hanno lo scopo di permettere l'attività di simulazione distribuita. Passiamo in rassegna ognuna delle sei aree individuando ogni tipologia di servizio:

- Federation Management (gestione della federazione) Si tratta dell'insieme di servizi che permettono la creazione di una federazione, l'ingresso o l'uscita da parte di un federato e la fine esecuzione. Ovviamente sono di importanza fondamentale e indispensabili per ogni simulazione. Oltre a questo scopo "primario" di gestione della vita di una federazione sono presenti altri servizi che hanno la caratteristica di riguardare la federazione nel suo complesso: punti di salvataggio e recupero di stato, gestione degli eventuali punti di sincronizzazione.

- Declaration Management (gestione delle dichiarazioni) Lo scambio di informazioni tra federati (sia quando avviene sotto forma di oggetti che di interazioni) non è diretto come si potrebbe immaginare. La struttura segue sempre le fasi di pubblicazione di informazioni e di sottoscrizione . I servizi di declaration management danno la possibilità di pubblicare e sottoscrivere informazioni: attraverso questi servizi l'RTI è in grado di individuare le forme migliori per la loro comunicazione tra federati, per la trasformazione (ad esempio eliminando le parti non essenziali) e per individuare le aree di interesse.

- Object Management (gestione degli oggetti) Lo scambio vero e proprio dei dati avviene attraverso questi servizi, ad esempio per spedire o ricevere interazioni, registrare nuove istanze di un oggetto o propagare le modifiche che sono state effettuate ad alcuni degli attributi sotto la propria responsabilità, includendo sia gli aspetti di generazione che di ricezione degli aggiornamenti.

- Ownership Management (gestione della proprietà) Come abbiamo già visto in precedenza, gli attributi di un'entità non sono staticamente di proprietà di un federato; la responsabilità di mantenerne aggiornati gli stati è del proprietario. Le entità non devono necessariamente risiedere sotto il controllo di un unico federato. E’ possibile,infatti, che la loro simulazione avvenga in modo congiunto: ogni federato si occupa di un insieme di attributi. Allo stesso modo durante un'esecuzione della federazione è comune che lo stesso attributo passi di proprietà più volte tra federati diversi. Questi aspetti di cambio di proprietà e responsabilità di simulazione sono del tutto dipendenti dall'architettura scelta per il caso specifico di simulazione: nulla vieta di utilizzare un'architettura che non ha nessuna necessità di scambiare proprietà di attributi o di creare entità simulate in modo congiunto tra più federazioni.

- Time Management (gestione del tempo) L'ordinamento temporale dei messaggi all'interno di un sistema distribuito è fondamentale al fine di creare simulazioni aventi un significato. Una parte fondamentale di servizi si occupa della gestione del tempo all'interno dei federati in modo che sia coerente rispetto al resto della federazione. La gestione temporale degli eventi è uno degli aspetti più delicati di tutta l'architettura HLA.

- Data Distribution Management (gestione della distribuzione/scambio dei dati) Si tratta dei servizi che permettono di interagire e modificare il meccanismo di pubblicazione e sottoscrizione delle entità da parte dei federati. Eventualmente creando "routing virtuali" particolari,a seconda delle esigenze richieste dalla simulazione.

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Possibili ambiti di sviluppo Oltre al settore principe di utilizzo per la simulazione militare vi sono una serie di altri campi d 'interesse:

- interazione con tecnologie di middleware per lo studio di tecniche adattive mirate all'ottimizzazione dello speed up di simulazioni distribuite, per la riduzione delle necessità di management delle simulazioni, per la realizzazione di simulazioni dinamiche ed adattive rispetto alle risorse localmente disponibili;

- simulazioni ludiche (giochi in rete) e finanziarie. Questo porta anche alla necessità di un’implementazione del HLA runtime che abbia richieste limitate sia in termini di memoria che capacità elaborativa;

- integrazione con sistemi real-time; - studio di scalabilità della tecnologia in presenza di un numero estremamente alto di

federati; - creazione di RTI con centralizzazione ridotta al minimo, ridondanza, gestione dei

problemi di fault-tolerance.

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4. M&S NELLE F.A. ITALIANE

a. Il M&S nell’ESERCITO ITALIANO Il progetto SIAT (Sistema Integrato per l’Addestramento Terrestre) muove i primi passi nel 1999, quando lo Stato Maggiore dell’Esercito, analogamente a quanto già realizzato dai principali Paesi Alleati, decise di dotarsi di moderni sistemi di simulazione, da realizzare in aree con specifiche caratteristiche, per consentire:

- la realistica stimolazione delle procedure di Coman do e Controllo in condizioni di elevato stress operativo , per la preparazione delle unità/Grandi Unità (reggimenti/brigate) operative in grado di assolvere le complesse missioni tipiche del post-guerra fredda, convenzionalmente chiamate operazioni di risposta alle crisi – non art. 510 (non-art. 5 – Crisis Response Operations – NA5CRO). Ciò attraverso lo svolgimento di attività addestrative realistiche, continuative, da svolgersi ognitempo, con l’impiego di tutte le componenti operative11, scevre da qualsiasi condizionamento di sicurezza imposto dall’impiego di munizionamento reale, in grado di elevare qualitativamente e quantitativamente il livello della capacità operativa raggiunto al termine del ciclo addestrativo svolto presso uno dei Centri di simulazione;

- di ottimizzare l’impiego del munizionamento reale , attraverso lo svolgimento solo delle esercitazioni conclusive del predetto ciclo addestrativo;

- di federare tutti i Centri interessati attraverso il concetto di “simulazione distribuita” con il quale più unità (reggimenti) potessero essere geograficamente schierati in località diverse, ma tra loro accomunate dallo stesso scenario di esercitazione.

Per la concezione e progettazione dei Centri citati furono svolte specifiche visite presso i Centri di simulazione dei più importanti Paesi Alleati (USA, Regno Unito, Francia, Germania) che avevano già realizzato presso i propri poligoni principali dette strutture. Nella fase di studio, peraltro, il rapido evolversi della tecnologia nonché la modifica della normativa di riferimento relativa al processo di procurement, produsse uno “stallo” di circa tre anni (2002-2005) che, tuttavia, consentì l’individuazione di sistemi di simulazione più moderni e maggiormente performanti, meno costosi e con impatto “ambientale” ridotto al minimo. Ed è con questi ultimi che il SIAT sarà realizzato. Infatti, con riferimento ai Centri di simulazione Live, inizialmente da realizzare solo presso i poligoni di Capo Teulada e di Monteromano, questi sarebbero stati caratterizzati da strutture fisse, sia all’interno delle basi sia nelle aree addestrative, analogamente a quanto attuato negli omologhi Centri tedeschi e statunitensi, come illustrato in fig. 18. Oggi, invece, le strutture saranno realizzate allo “stato dell’arte” tecnologico e implicano un minimo impatto infrastrutturale. Attualmente, a seguito dell’approvazione del contratto (2010) e del Fascicolo Tecnico Economico (2012), terminata la fase di Progettazione Esecutiva si è passati alla Fase Esecutiva del contratto ove prevedere l’inizio delle opere infrastrutturali e l’afflusso delle prime forniture di sistemi.

10 Con riferimento all’art. 5 del trattato del Nord Atlantico (NATO). 11 Con tale accezione di intendono le componenti responsabili della manovra e del combattimento diretto (combat), supporto al combattimento (combat support) e supporto logistico (combat service support).

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I Centri di Simulazione Constructive, Live e Virtual . Per poter comprendere i criteri posti alla base della realizzazione del progetto SIAT, è opportuno tener ben presente le definizioni, condivise anche in ambito internazionale/NATO, sulle differenti tipologie di simulazione, già descritte al paragrafo 1.b Categorie per la simulazione. Sulla base degli impegni contrattuali assunti, l’intero progetto SIAT prevede la realizzazione dei seguenti Centri di Simulazione:

- un Centro di Simulazione Constructive in Civitavecchia, presso il Centro di Simulazione e Validazione (Ce.Si.Va.), per l’addestramento dei Posti Comando fino a livello Corpo d’Armata;

- cinque Centri di Simulazione Live così distribuiti: • poligono di Capo Teulada (CA), per l’addestramento al combattimento

delle unità fino a livello gruppo tattico. Il Centro sarà anche potenziato con la realizzazione di un villaggio per la condotta di operazioni in aree urbanizzate (Military Operations on Urban Terrain – MOUT), chiamato MOUT- site;

• poligono di Monteromano (VT), per l’addestramento al combattimento delle unità fino a livello complesso minore;

• poligono di S. Giorgio in Brunico (BL), per l’addestramento al combattimento delle unità delle truppe alpine;

• Scuola di Fanteria in Cesano di Roma (RM), per l’addestramento al combattimento di unità di Fanteria fino a livello plotone. Inoltre,sarà potenziata la capacità, già esistente, di un villaggio per la condotta di operazioni in aree urbanizzate (MOUT-site);

• Scuoladi Cavalleria in Lecce, per l’addestramento al combattimento di unità di Cavalleria fino a livello plotone. La dislocazione geografica descritta è riportata in fig. 14.

La dislocazione geografica descritta è riportata in fig. 19.

Figura 18 – EXCON di Altmark - GER

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Figura 19

In merito alla componente live, è opportuno illustrare come questa (denominata Mobile and Deployable Combat Training Center - MDCTC), concettualmente, deve essere intesa composta da tre unità modulari, ognuna delle quali contiene i simulatori necessari per l’addestramento di un complesso minore. Pertanto, considerate complessivamente, il numero di dette unità modulari è equivalente a un gruppo tattico (cioè tre complessi minori), al quale devono essere aggiunti i simulatori per il personale, le armi e i mezzi/materiali utilizzati dalle OPFOR. Nello specifico, l’MDCTC sarà “spacchettato” (coerentemente con le dimensioni dei poligoni di Capo Teulada e Monteromano12), lasciando, rispettivamente, sul primo l’equivalente di due moduli di complesso minore (equivalenti a un gruppo tattico) e relative OPFOR (equivalenti a un complesso minore) e sul secondo il rimanente modulo unitamente alle relative OPFOR (che, in questo caso, saranno equivalenti, a un plotone). In tal modo, in sede di pianificazione dell’esercitazione, si potrà conseguire un rapporto di forze pari a 2,5/3:1, ideale per la condotta realistica dell’addestramento. La fig. 20 illustra, schematicamente, quanto descritto.

12 Il poligono di Capo Teulada è pari a circa 72 km2, mentre quello di Monte Romano è circa la metà (46 km2).

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Figura 20

Opportunità di sviluppo e possibili forme di cooper azione L’implementazione del progetto SIAT presenta intrinseci e innumerevoli vantaggi e opportunità di sviluppo, sia per ciò che ha tratto con le specifiche esigenze della Difesa e in particolare dell’Esercito, sia per le possibili forme di cooperazione con Enti di ricerca/Istituti universitari che fanno della ricerca tecnologica il loro core business. Con specifico riferimento all’Esercito, è di tutta evidenza che la realizzazione dei Centri di simulazione, oltre ai benefici addestrativi descritti, consentirà alla Forza Armata anche di accedere a quella Community internazionale che vede i Centri di Simulazione dei principali Paesi NATO tra loro federati (fisicamente e/o virtualmente, secondo una struttura reticolare), come illustrato nella fig. 21.

Figura 21

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L’appartenenza a detta Community consentirà, evidentemente, lo scambio di esperienze e di informazioni necessarie alla crescita e allo sviluppo dei Centri stessi in termini di know-how, competenza, professionalità e tecnologia. Per ciò che concerne le forme di collaborazione con Enti di ricerca/Istituti universitari, è verosimile pensare che la realizzazione di Centri ad elevata tecnologia, quali quelli di prevista implementazione nel progetto SIAT, possa offrire delle enormi possibilità per l’instaurazione di rapporti di collaborazione/cooperazione permanenti, nell’ambito dei quali sarebbe, per esempio, possibile mettere le strutture citate a disposizione dei predetti Enti/Istituti per attività che spaziano dalla sperimentazione alla ricerca e sviluppo anche di capacità duali, divenute essenziali per le esigenze della Difesa e, in particolare, dell’Esercito. Riguardo all’ambiente, invece, è possibile affermare che il progetto SIAT si è sviluppato sulla base di studi specifici, condotti in ambito Forza Armata, tesi a contemperare le esigenze addestrative con quelle di protezione e tutela ambientale. In particolare, nell’ambito dei predetti studi, si è pensato di strutturare un ciclo addestrativo completo presso l’MDCTC (ma anche per il Ce.Si.Va.), secondo un programma bisettimanale in grado di prevedere l’alternanza tra lo svolgimento di esercitazioni con l’impiego di sistemi di simulazione (esercitazioni force on force) e quelle svolte con munizionamento reale (fig.22), che dovrebbe consentire delle rotation fra unità nel numero di 20/anno.

Figura 22

È evidente, quindi, che l’impiego del munizionamento reale, soprattutto se raffrontato con quello impiegato con le procedure odierne, è destinato a ridursi, anche se non potrà mai sparire del tutto, poiché sarà sempre necessario mantenere il personale addestrato al suo maneggio, gestione e impiego. Per quanto riguarda le frequenze utilizzate per la trasmissione dati, queste sono della stessa gamma di quelle utilizzate per la telefonia mobile e per il trasferimento dati senza fili (Wi-Fi). In estrema sintesi, se da un lato non è possibile eliminare del tutto l’impiego del munizionamento reale, soprattutto quello esplodente, dall’altro il suo utilizzo sarà ottimizzato e finalizzato allo svolgimento di un numero minore di esercitazioni a fuoco.

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In conclusione, esistono molteplici aspetti che accomunano gli interessi della Difesa con quelli delle Amministrazioni locali e regionali. Nel merito, se si considerano le attività precipue del SIAT, a partire dall’attuale fase di realizzazione del progetto, è possibile immaginare che il coinvolgimento dello stesso in forme di collaborazione con Enti/Istituti esterni alla Difesa e insistenti sul territorio regionale, possa avvenire nel breve, medio e lungo termine secondo un andamento a spirale. Infatti, considerando che il funzionamento del sistema deve essere assicurato per l’intero anno solare o per gran parte di esso, è possibile affermare che la collaborazione può essere considerata attiva per tutto l’anno, ferme restando le reciproche esigenze istituzionali. In particolare, con l’approccio concettuale “a spirale” (fig. 23) si è voluto enfatizzare il fatto che le forme di cooperazione/collaborazione descritte devono essere considerate crescenti e comportare sviluppi e approfondimenti i cui benefici potranno avere ricadute positive su tutti gli attori coinvolti.

Figura 23

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b. Il M&S nella MARINA MILITARE Il M&S è uno dei rami della ricerca che ha maggiore influenza nel mondo delle costruzioni aeronavali inteso in senso lato, ovvero piattaforme, sistemi d’arma e sistemi di C4I. Nel corso del processo di acquisizione di nuove capacità, l’utilizzo del M&S trova applicazione in diversi campi di interesse: dalla definizione delle esigenze, sulla base del concetto operativo, sino all’addestramento specifico, contribuendo al raggiungimento dell’interoperabilità ed all’integrazione dei sistemi. Il M&S è in linea con l’approccio attualmente utilizzato nelle attività di progettazione nelle quali, in una visione integrata, si cerca di conciliare due aspetti tra loro complementari. Da un lato, la necessità di prevedere sin dall’inizio una concezione dei sistemi che coniughi efficienza, manutenibilità, compatibilità, economicità. Dall’altro, l’esigenza che lo sviluppo dei sistemi sia accompagnato, ove necessario, da simulatori che sfruttano tecniche di realtà virtuale per consentire un più efficiente addestramento del personale deputato al loro utilizzo. Il fine è quello di abbattere i costi per l’addestramento, aumentare la sicurezza, consentire la ripetibilità degli esercizi, analizzare situazioni difficilmente replicabili in teatro operativo e favorire la standardizzazione delle procedure. In coerenza con questa visione, la Marina Italiana ormai da anni fa ricorso a strumenti di M&S in diversi ambiti:

- Realizzazione di Centri Campione per lo sviluppo di CMS; - Progettazione delle nuove unità navali e subacquee; - Interoperabilità tra i sistemi C4I nazionali e stranieri; - Studio di fattibilità di una capacità di contrasto ai missili balistici Sea-Based; - Progettazione e impiego di nuovi simulatori per il training sintetico; - Addestramento sintetico distribuito tra i tutti i simulatori esistenti e quelli di nuova

introduzione. Questo approccio “integrato” è quello che sta guidando tutte le costruzioni e acquisizioni della Marina Militare,e deriva dalle attività di progettazione e addestramento iniziate nel nostro Paese da almeno due decenni. Esso può contare anche sul supporto tecnico ed ingegneristico di importanti realtà del mondo civile, sia marittimo che aereonautico dove è presente una realtà industriale di supporto al M&S militare abbastanza vivace e variegata. Il presente paragrafo si occuperà principalmente degli aspetti di M&S legati all’Addestramento, fornendo una carrellata dei sistemi già in uso e di quelli che potenzialmente potrebbero entrare in servizio nei prossimi anni nel mondo militare marittimo.

Figura 24 - Studio di Fattibilità M&S per il recupero di aereomobile ammarato (Fonte CETENA)

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Specificità dell’addestramento nella Marina Militar e La Marina Militare per i suoi compiti istituzionali opera congiuntamente su tre elementi: mare, aria e terra. Su ognuno di questi elementi possono agire sia singolarmente che congiuntamente, numerosi mezzi caratterizzati da procedure d’impiego complesse, rese ancor più impegnative dalla possibile appartenenza ad altre Forze Armate (Italiane o straniere). Ad esempio un velivolo ad ala fissa AV8B necessita di un simulatore di volo per addestrare il pilota, ma al contempo lo stesso mezzo può essere impegnato in una esercitazione tipo Adex (Air Defence Exercise) che coinvolge anche il team di bordo impegnato nella difesa della nave da un attacco missilistico. Quindi un solo elemento, l’aria, ma due mezzi totalmente diversi tra loro che richiedono quindi sistemi di simulazione in grado di “far dialogare” i due mondi: quello avionico e quello navale.

Figura 25 - Esempio di collegamento tra due elementi: simulazione di un appontaggio (Fonte CETENA)

Gli esempi potrebbero susseguirsi in tutte le forme di lotta che coinvolgono più ambienti operativi e sistemi d’arma. Fino agli anni 2000 l’approccio seguito dall’industria della Difesa era rivolto in massima parte alla progettazione dei sistemi (piattaforme, armi, comando e controllo) sfruttando le capacità di calcolo e simulazione già disponibili in quell’epoca. Il mondo militare, da parte sua, una volta che il “sistema” era accettato in servizio provvedeva a disciplinare e somministrare l’addestramento sia del singolo che dei team. La simulazione a fini addestrativi era quindi un “tool” che in sostanza nasceva a valle della progettazione del sistema, e non era sempre disponibile nei primi anni di servizio. L’addestramento mediante realtà virtuali, più o meno spinte, si presentava quindi a “macchia di leopardo” a seconda dello stato di avanzamento dell’industria alle spalle dell’apparecchiatura. Per esempio, in campo avionico i simulatori di volo (prodotti dall’industria americana) erano già impiegati dal personale aeronavigante nel corso della formazione negli Stati Uniti, che veniva però completata in Italia con un intenso e costoso “on job training” sulle macchine ad ala rotante ed ala fissa. Nel campo delle piattaforme navali, presso il Centro di Addestramento Aeronavale di Taranto (Maricentadd) erano disponibili ottimi simulatori su alcuni specifici impianti quali ad esempio le turbine a gas LM2500 o l’impianto elettrico SACE, ma erano assenti dei sistemi computerizzati in grado di simulare la Centrale Operativa di Piattaforma e tutte le

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sue funzionalità. Ulteriore limite riguardava i corsi che erano somministrati inoltre solo su impianti che riproducevano le fregate Classe Maestrale ed in parte le corvette Classe Minerva. Per quel che riguarda la funzione “combattimento” era (ed è tuttora) presente il simulatore “tattico” (RAT) che consentiva agli operatori di addestrarsi a gestire il livello tattico di un combattimento aeronavale, ma tale impianto non riproduceva “nessuno” dei sistemi di combattimento presenti nelle Centrali Operative di Combattimento (COC) delle nostre navi. La foto sottostante è tratta da una esercitazione multinazionale in cui vengono integrati documenti cartacei (messaggi e carte nautiche) e le postazioni computerizzate.

Figura 26

Il livello di operatore di sistema era in genere devoluto al personale non direttivo. Il citato Centro disponeva di numerosi simulatori di singolo impianto (es. lanciasiluri trinato o pezzi di artiglieria) che, pur dotati di ottime capacità di simulazione a livello procedurale, peccavano della possibilità di interfacciarsi con le altre componenti del sistema di combattimento. In campo subacqueo erano presenti alcuni rudimentali simulatori che riproducevano le funzioni della Centrale Operativa di Combattimento di un sottomarino classe Sauro, ma esse erano del tutto sconnesse dal simulatore dell’impianto Lancia Siluri e da quello di gestione della Piattaforma, che fisicamente si trovavano in altre aree del sedime tarantino. In sostanza, si poteva garantire l’addestramento di alcuni Team di Bordo (Armi, Tracciamento, Propulsione), senza però quella raffinata integrazione che è il vero punto di forza degli equipaggi delle Unità militari in mare. Nell’addestramento dei singoli operatori, a cavallo tra gli anni ’90 e 2000, si iniziarono a diffondere, inoltre, degli addestratori tipo CBT (computer based training): le postazioni

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erano impiegate spesso per sostituire alcune lezioni frontali da parte degli istruttori, incluso la somministrazione di test monodisciplinari. In alcuni casi questa modalità addestrativa veniva impiegata per “emulare” alcune funzionalità procedurali basiche. Con il termine emulazione, si intende la rappresentazione di un sistema, attraverso la replica del funzionamento di ogni componente reale del sistema stesso e usando applicazioni simili a quelle che saranno fornite dal sistema reale, in un ambiente generalmente diverso da quello in cui questo opera. Si spinge, in tal modo, l’allievo a reagire in maniera corretta e standardizzata agli stimoli prodotti. I CBT venivano impiegati, per esempio, quali addestratori per le comunicazioni a “lampi di luce” con il codice Morse o per emulare l’effetto delle manovre di allagamento e svuotamento della Casse Zavorra di un sottomarino Classe Sauro (figura 27).

Questa situazione, men che ottimale, si doveva ad una progettazione iniziale che non nasceva mai in sinergia con i relativi “simulatori”. Le unità navali (e subacquee) erano in quegl’anni il risultato di una sintesi tra sistemi e impianti appartenenti a diverse epoche, e diversi fornitori (italiani e stranieri) con scarsa capacità di interfacciarsi sia tra loro che verso il cliente finale, ovvero il personale della Marina Militare. I numerosi refitting e upgrade condotti sulle unità più anziane non facevano che aumentare la distanza tra il mondo reale e quello “virtuale” presente su quei pur rudimentali simulatori . Il gap (sia a livello individuale che di Team) veniva naturalmente colmato da un’intensa attività addestrativa condotta nel corso dei Tirocini Navali che tradizionalmente precedono il periodo di Combat Readiness di Navi e Sottomarini. E’ importante sottolineare che molti impianti di bordo prevedevano già allora la possibilità di addestrarsi con nave/sottomarino in banchina, simulando le rappresentazioni di alcuni sensori di bordo quali il radar o il sonar. Ovviamente la dinamicità e realismo di queste esercitazioni erano giocoforza in massima parte devolute al personale di bordo che dirigeva l’addestramento e non a schemi prefissati dalle procedure di Maricentadd. Sostanzialmente simile la situazione della Forze Aeree della Marina che, pur avendo goduto nel tempo di simulatori più avanzati (presso la US Navy), non ha mai però rinunciato all’addestramento specifico (tattico ed operativo) sulle macchine in dotazione.

Figura 27 - CBT per addestramento procedure sottomarino classe Sauro

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Un caso particolare di personale inquadrabile nelle Forze Aeree della Marina è quello di addetto al controllo del traffico aereo (ATC) e quello di addetto alla funzione di “Guida Caccia” (Interceptor & Control) dei velivoli ad ala fissa, che svolgono il proprio addestramento (sia basico che specialistico) presso le strutture dell’Aeronautica Militare e della US Navy (in particolare a bordo di portaerei). L’Arma Azzurra in particolare ne certifica sia la preparazione culturale di base, sia la capacità di operare in maniera conforme alle normative aeronautiche nazionali (procedure della Difesa Aerea) e internazionali (ICAO), procedendo ad una continua opera di addestramento presso i pertinenti enti. Uno degli strumenti di simulazione impiegati dall’Aeronautica è incluso nel sistema di rappresentazione MASE (Multi Aegis Site Emulator) presente nella sale radar della Difesa Aerea Italiana. Molto meno sviluppato si presentava l’addestramento sui simulatori presso le Forze da Sbarco (Battaglione ed in seguito Reggimento San Marco) e il Comando Subacquei ed Incursori: entrambe le specialità hanno caratteristiche molto peculiari pienamente sviluppabili solo attraverso un intenso e continuo “on job training” che coinvolge i tre elementi naturali. Se, ad esempio, il “tiro operativo” con arma automatica può essere “simulato” in una realtà virtuale (come vedremo nei successivi paragrafi), il lancio col paracadute o il nuoto pinnato con autorespiratore ad ossigeno necessitano invece dell’intimo contatto con l’ambiente naturale e le sue infinite variabili. Un addestramento “trasversale” a tutto il personale, sul quale le tecniche attuali di M&S sembrano avere scarso impatto, è quello del contrasto alle emergenze di falla e incendio. Queste procedure abbisognano del contatto fisico con il calore e l’acqua per permettere una buona assuefazione alla sensazione di pericolo ed alla gestione del panico. Nella foto sottostante un esempio di addestramento “reale” di una squadra antincendio presso il Reparto Addestramento Sistemi Piattaforma della Marina Militare.

Figura 28 - Addestramento reale squadra antincendi

Il nuovo approccio sinergico della Marina Militare La Marina Italiana sin dal 1972 ha unificato le attività formative degli equipaggi della Squadra Navale presso il già citato Centro di Addestramento Aeronavale in località S.Vito, in provincia di Taranto. La struttura nel corso degli anni ha subito notevoli migliorie sia nella logistica che nell’ampliamento dei corsi somministrati al personale, che coprono ormai ogni apparato e sistema di bordo.

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Negli anni ’80, a seguito dell’introduzione di numerose unità navali dotate del primo sistema di comando e controllo computerizzato, il SADOC, la Marina dovette creare una struttura ad hoc con lo scopo di gestire l’aggiornamento del software, la sua validazione ed il supporto operativo. Questo polo tecnico denominato MARICENSADOC si è evoluto nel corso del tempo a causa della crescente informatizzazione dei sistemi di bordo. Ogni nuovo sistema introdotto in servizio (a meno dei pochi acquisiti off-the shelf) ha quindi dovuto subire gli stessi procedimenti di validazione ed aggiornamento del SADOC, spingendo quindi la Marina ad aggiornare il nome del comando in Centro di Programmazione (MARICENPROG).

Figura 29 - La palazzina sede di Marinceprog presso Maricentadd in località S.Vito in provincia di Taranto. Da notare il “parco

antenne” presente sul tetto dell’edificio.

Al momento all’interno della stesso comprensorio Maricentadd e Maricenprog convivono in un continuo rapporto di mutuo scambio tecnico ed informativo al fine di introdurre in servizio sistemi efficaci e affidabili curando, tramite i sistemi in corso di validazione operativa, le esigenze addestrative del personale che in mare dovrà provvedere all’impiego reale degli stessi. Ad esempio, presso Maricenprog è presente il primo esemplare del Combat Management System (CMS) per le nuove unità navali, che funge sia da modello per lo sviluppo sia come simulatore per il training del personale. In precedenza sono state introdotte le specificità addestrative della MMI con riferimento ad un tipo di formazione che potremmo definire ancora in parte “tradizionale” e caratterizzata in genere da staticità, bassa interattività ed addestramento procedurale limitato a pochi se non a singolo utente. Come accennato tale formazione viene poi affinata a bordo nei corsi dei tirocini navali e delle esercitazioni in mare.

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Figura 30 - Rappresentazione schematica approccio addestrativo tradizionale.

Il futuro approccio addestrativo, basato anche sulla logica dei “Serious Game” di origine commerciale, tende invece ad una maggiore dinamicità, interazione con l’ambiente circostante, presenza di più allievi e spinta multimedialità. Nella foto sottostante un chiaro esempio della dinamicità della rappresentazione VBS2 (Virtual Battle Space) sviluppato della ditta Bohemia Interactive Simulation ed impiegato in un simulatore procedurale di messa a mare di un Rhib. Il sistema proposto da Orizzonte Sistemi Navali e IBR per le unità tipo FREMM è stato testato nel corso del 2014 presso Marinalles La Spezia.

Figura 31 - Rappresentazione VBS2 (Virtual Battle Space) sviluppato della ditta Bohemia Interactive

Nella realtà pratica ogni allievo, dopo aver sostenuto una fase formativa tradizionale (ad esempio una procedura operativa), affronterà in ambiente multimediale un briefing pre-missione (procedura, tempistica, sicurezza ecc.), e successivamente opererà sul sistema virtuale venendo valutato con un punteggio basato sugli eventuali errori. Ultima fase è il debriefing finale con un’analisi dei risultati ottenuti valorizzati “rivedendo” grazie ai supporti multimediali le azioni ed omissioni compiute dagli allievi nel corso dell’esercizio.

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L’applicazione di estese modalità di addestramento con simulatori in realtà virtuale ovviamente non presenta solo vantaggi sulla formazione degli allievi, che tendono ad una maggiore consapevolezza e standardizzazione procedurale, ma ovviamente sui costi “vivi” di addestramento. Come già accennato, la formazione tradizionale mette gli operatori in grado di operare in sicurezza e con efficacia, solo dopo un adeguato periodo di addestramento in porto (si veda ad esempio le modalità di simulazione di radar e sonar) ed in mare. Entrambe le fasi hanno dei limiti (ad esempio non si possono avere molte navi in mare lo stesso giorno) e dei costi che possono inficiare le capacità finali della Squadra Navale nel suo complesso. L’addestramento con sistemi di realtà virtuale può essere una soluzione, almeno parziale, ad entrambi i problemi. Uno schema di Orizzonte Sistemi Navali prevede una riduzione di ore in mare passate in addestramento da 1500-2000 a 200-300 l’anno a parità di “output”. Sebbene i numeri appaiono non del tutto realistici (2000 ore di moto sono spesso la somma di attività reale ed addestrativa) servono a spiegare i motivi che hanno spinto le principali Marine del mondo ad adottare il M&S non solo come supporto alla progettazione ma anche al training degli equipaggi.

Figura 33

Figura 32

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Il training mediante realtà virtuale viene tecnicamente definito “Training sintetico” e può essere eseguito su piattaforme del tutto virtuali, oppure su unità operative reali dotati di sistemi simulati/emulati, nell’ambito di uno scenario operativo simulato. In ambito navale gli scenari, prodotti da opportuni generatori (Scenario Generator & Animator, SGA), vengono recepiti dai simulatori/emulatori dei principali sensori e riportati al CMS/Operatore come se fossero reali. Le sessioni possono essere condotte nelle tre citate modalità Live, Virtual e Constructive. Ognuna delle tre modalità può essere giocata su un singolo sistema (ad esempio il Combat Management System di una nave) oppure federando più “realtà virtuali di simulazione” in una sessione di “Training Distribuito”. I vantaggi di questa modalità sono potenzialmente enormi se si pensa alla possibilità di organizzare, con costi molto ridotti, sessioni di addestramento interforze ed internazionali che possano mettere alla prova sia le singole unità combattenti che i Comandi complessi. Da sottolineare che la federazione di sistema offre la possibilità di introdurre nello scenario “unità nemiche” opportunamente simulate, ma anche unità amiche in via di sviluppo e non ancora in servizio.

Figura 34

Potenzialmente già oggi gli equipaggi delle nostre FREMM, in versione antiaerea (AAW), potrebbero addestrarsi al contrasto di missili antinave Russi e Cinesi di prossima generazione, mentre il personale di nave DORIA e Duilio potrebbe addestrarsi al futuro impiego di missili della famiglia ASTER nel contrasto ai missili balistici. Allo scopo di mantenere il contatto tecnico ed operativo con la principale Marina del mondo, dal 2008 la Marina Militare Italiana partecipa al programma statunitense di Training Distribuito “Fleet Synthetic Training” (FST). Questa procedura permette alla US Navy la certificazione preventiva delle forze (da operatore sino a Staff Ammiraglio), successivamente verificata in mare, prima dei Deployment fuori area. Attualmente, tutte le unità navali straniere che si aggregano ad un gruppo navale americano devono essere in grado di partecipare e superare le sessioni di FST. Nella figura 35 è riportato lo schema di

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distribuzione geografica di una recente esercitazione FST a cui ha partecipato la Marina Militare. È importante sottolineare come già adesso alcune unità navali della Classe “Comandanti” e Fremm possano partecipare attivamente alle sessioni FST rimanendo in banchina.

Figura 35 - schema di distribuzione geografica di una esercitazione FST

Per quel che riguarda i sistemi di gestione della piattaforma “nave”, nelle ultime realizzazioni della Marina, a seconda delle disponibilità tecniche e finanziarie, sono stati seguiti due approcci. Nel caso dei due Caccia Classe Doria gli impianti di bordo sono tutti gestiti in maniera integrata dal sistema PMS (Platform Management System) della ditta francese DCN. Le varie funzioni di controllo (propulsioni, scafo, energia, sicurezza) prevedono una modalità “training” che consente di simulare a bordo l’occorrenza di numerose avarie ed emergenze, aumentando la possibilità di addestramento del personale in porto.

Figura 36

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Le fregate FREMM di circa un quinquennio più recenti rispetto alla Classe Doria, sono gestite da un sistema integrato SISS sviluppato dalla ditta italiana SEA-STEMA (una joint-venture tra ABB e Fincantieri) che consente sessioni di training in porto, ma di cui esiste un esemplare per sviluppo, validazione ed addestramento presso Maricenprog. Analogo sistema di gestione della piattaforma è presente sui pattugliatori della Classe Comandanti.

Figura 37

Per quel che riguarda il training sintetico italiano gli obiettivi dei prossimi anni sono: - Addestramento delle Forze in ambiente multi minaccia e multidimensionale; - Coordinamento delle Forze in ambiente Joint e Combined; - Addestramento procedurale, risposta alle emergenze ed alla sicurezza; - Addestramento di Staff alla pianificazione, condotta operativa, mantenimento

Situation Awareness; - Condotta di Information Management, C2 a livello tattico; - Condotta di operazione di Power Projection; - Addestramento dei Nuclei Militari di Protezione; - Addestramento alla Guardia in Plancia;

Tali ambiziosi obiettivi prevedono una estesa rete di federazione di sistemi che proprio in questi mesi sta cominciando a muovere i primi passi sotto il coordinamento del Reparto C4S dello Stato Maggiore Marina, che si avvale, a tale scopo, delle competenze specifiche di Maricenprog. I progetti supportati dall’industria privata (Selex, Orizzonte Sistemi Navali, ECA-Sindel, STE, Cetena, IBR ecc), permetteranno di testare la validità dei concetti tecnici e la rispondenza ai requisiti operativi richiesti dalla Marina. Nel disegno sottostante si riporta una situazione di massima dei sistemi per addestramento sintetico al momento presenti in

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Forza Armata sia a terra che a bordo delle più recenti unità navali. Appare evidente come, al momento, le maggiori problematiche non si incontrano nella disponibilità, già abbastanza diversificata, di simulatori ma nella capacità di dialogo tra gli stessi. In sostanza sebbene la Marina sia in grado di fornire un elevato addestramento al singolo operatore o alla singola piattaforma, l’integrazione a livello tattico ed operativo dell’addestramento sintetico risulta ancora carente. Il futuro è rappresentato da un continuo sforzo di collegamento in rete tra le varie sedi italiane sfruttando il protocollo HLA, già in uso presso Maricentadd, Maricenprog e Reparto C4S per il collegamento con la USNavy ed altre Marine straniere.

Figura 38

Sistemi di simulazione a cavallo tra il mondo civil e e quello militare: il SIMAP dell’Accademia Navale Le policy condotte dalla Marina nel campo della simulazione a fini addestrativi, fin qui trattate, hanno il grande vantaggio di coinvolgere elementi culturali e procedurali sostanzialmente esclusivi del mondo militare. Il lancio di un missile o la procedura per intercettare un sottomarino nemico hanno pochissime relazioni (a meno della definizione giuridica di zone interdette) con il mondo civile che difficilmente si affaccia nei tratti di mare coinvolti nei suddetti eventi bellici. Tuttavia, le nostre navi operano oltre che nelle “zone di guerra” o in quelle variamente “interdette alla navigazione”, in un ricchissimo e variegato ambiente marittimo aperto al traffico civile, dove Comandanti e Ufficiali di Guardia devono operare in maniera conforme alle principali normative facenti capo all’International Maritime Organization (IMO) ed alle convenzioni UNCLOS, SOLAS, MARPOL ecc.. Sebbene moltissime delle normative in campo marittimo, quali ad esempio gli standard addestrativi STCW 95, non trovino applicazione legale a bordo delle unità militari, la Marina ha sentito ovviamente negli anni la necessità di formare personale in grado di

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operare e collaborare in un ambiente in cui gli standard internazionali sono ormai un linguaggio comune. Una risposta a questa esigenza è il simulatore SIMAP installato sin dal 1999 presso l’Accademia Navale di Livorno. Scopo del sistema è quello di addestrare il giovane ufficiale alla condotta di una Unità Militare sia in alto mare che in acque ristrette, conseguendo la “Abilitazione alla Guardia in Plancia Basica”, premessa indispensabile al conseguimento della prestigiosa “Abilitazione alla Guardia in Plancia Operativa”. Il simulatore prevede una Plancia Principale (vera riproduzione di una nave) e n. 4 Plance Secondarie con spazi più ridotti. Sono presenti inoltre una Stazione Istruttore, una per il Debriefing ed una Autore per la creazione dei database. Il punto di forza del sistema è la possibilità di riprodurre le caratteristiche idrodinamiche delle principali unità navali della MM e della Classe Di Ciotti della Guardia Costiera, inserite in numerosi contesti operativi quali Suez, Taranto, Tolone ecc..

Figura 39

All’interno della Plancia Principale vi sono le sette aree funzionali tipiche di una unità navale: area indicatori e governo unità/rilevatore; area controllo apparato motore; area scoperta radar; area comunicazioni; area carteggio con apparati di radionavigazione (AIS-ECDISS); area gestione ancore; area luci e segnali da nebbia. L’origine civile del Simulatore appartenente alla serie Mistral 4000 - quindi impiegato da studenti delle scuole superiori, Comandanti esperti, Piloti ecc. - ha comportato per la ditta fornitrice (ECA-SINDE) la certificazione del registro Navale Italiano RINA in conformità ai requisiti specificati nelle sezioni AI/12 e B-I/12 della convenzione Imo STCW 95. Più in particolare, il sistema risponde a quanto indicato nelle seguenti normative internazionali:

- Sezione A-I/12 del codice STCW ’95 “Standard Governing the use of simulators”; - Risoluzione Imo relativa a «radar Ar-PA equipment« A477-AAA823; - Risoluzione Imo relativa a «ECDIS equipment» A817; - Risoluzione Imo relativa alla prevenzione degli abbordi in mare.

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La conformità a tali standard garantisce sia una ottimale preparazione professionale degli allievi, sia il rilascio di certificazioni aventi valore internazionale per tutti i corpi dello Stato che svolgono attività addestrativa presso l’Accademia Navale. Le caratteristiche tecniche del SIMAP consentono inoltre di effettuare un addestramento “distribuito” tra diversi simulatori grazie al protocollo di scambio HLA. Una prima esperienza di questo genere è stata provata con la versione ridotta del SIMAP presente presso la Scuola Sottufficiali della Maddalena, mentre è previsto nel corso del 2015 un ampio progetto di collegamento.

Figura 40

Uno sguardo al Futuro della Guardia in Plancia: Il Progetto Geo-SIM Training Il simulatore SIMAP dell’Accademia Navale, sebbene sia lo strumento principale di addestramento alla Guardia in Plancia, non rappresenta una realtà isolata. La Marina nel corso degli ultimi anni sta implementando e facendo evolvere diverse strutture su tutto il territorio nazionale: Ubicazione Funzione Specifiche Operative e Tecniche Accademia Navale Livorno

Simulatore di navigazione Visione 3D su 240° dotato di 5 cubicoli. Ditta ECA-Sindel

Mariscuola La Maddalena

Simulatore di navigazione Visione 3D su 180°. Ditta ECA-Sindel

Mariscuola Taranto

Simulatore di navigazione per unità di pronto intervento e pattugliamento costiero

Simulatore di Vessel Traffic System (VTS)

Nr. 6 Stazioni di Simulazione di UU.NN e nr.6 Stazioni di Simulazione VTS con associati Radar, Comunicazioni e Sensore Ottico. Ditta ECA-Sindel

Simulatore Navale Avanzato Taranto

Simulatore di navigazione per due UU.NN con Plancia

Visione 3D a 240°. Simulatore in comodato d’uso ma costruito per la Marina Algerina. Ditte ECA-Sindel e Orizzonte Sistemi Navali

Istituto Idrografico Genova

Simulatore di Unità Navale

Simulatore procedurale di messa a mare di Rhib

Ditta ECA-Sindel

Reparto C4-S dello SMM

Centro di Coordinamento Simulazione Ditta ECA-Sindel

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Ognuno dei sistemi riportati in tabella risponde singolarmente ad una esigenza delineatasi nel corso del tempo presso la sede istituzionale coinvolta, infatti la distribuzione dei centri addestrativi lungo il territorio italiano ha richiesto per ogni tipologia di training un particolare simulatore. La condotta, ad esempio, di una piccola unità della Guardia Costiera (simulatore di Taranto), pur rispondendo a criteri simili di sicurezza, non può essere gestita con le stesse procedure di un’Unità Maggiore della Marina. Tuttavia, la presenza di numerosi simulatori e numerosi “allievi” ha spinto l’industria nazionale (Consorzio ECA-Sindel, Orizzonte Sistemi Navali e IDR) a sperimentare nei prossimi mesi una architettura denominata GEO-SIM Training che possa far dialogare tra loro tutti i sistemi. I possibili impieghi di questa rete addestrativa vanno ricercati nella possibilità di far condurre agli allievi degli scenari “dinamici” dove gli eventi non siano soltanto predeterminati da un computer o da un istruttore, ma anche dalle numerosissime variabili involontariamente ed inconsapevolmente introdotte da un allievo dall’altra parte dell’Italia. Una dinamicità in grado di arricchire il bagaglio esperienziale di tutti gli allievi ed istruttori, che non vedranno mai ripetersi lo stesso schema di eventi a cui reagire. In due parole una realtà “virtuale” molto vicina a quella marittima. La comunanza di requisiti STWC 95 con il mondo civile, implementato con l’adozione dagli impianti della serie Mistral 4000, non può non far pensare a future ulteriori sinergie “Dual Use” tra il mondo della formazione militare e quello degli Istituti Nautici ed Accademia della Marina Mercantile. Il futuro addestrativo dei Nuclei di Protezione mil itare La recrudescenza al largo del Corno D’Africa del fenomeno della pirateria, scomparsa durante la Guerra Fredda, ha determinato nell’ultimo quinquennio un notevole impegno della Marina Militare, concretizzatosi sia nell’invio di numerosi unità navali come scorta indiretta ai mercantili, sia nell’impiego a bordo delle navi battenti bandiera italiana di personale armato. Attualmente la protezione diretta viene eseguita sia da personale militare appartenente alla Forza da Sbarco della Marina (Nuclei Militari di Protezione), sia da personale civile impiegato con la qualifica di Guardia Armata di un Vessel Protection Detachment (VPD). Recenti esperienze operative hanno suggerito di implementare l’addestramento di tale personale non solo con tecniche tradizionali, ma anche attraverso gli strumenti del training sintetico, allo scopo di riprodurre in maniera più fedele tutte gli scenari possibili. Alcuni esempi sono il tiro a media distanza su un piccolo bersaglio navale in mezzo alle onde o il tiro ravvicinato contro pirati in fase di assalto. Scopo ultimo è quello di un migliore e più efficace uso della forza (anche a scopo deterrente) evitando episodi di blue-on-blue o l’illegittimo impiego delle armi. La Marina Militare è in fase di acquisizione di un sistema addestrativo di nuova generazione di tipo virtual/immersive in grado di supportare, con un più efficace livello di realismo, il personale destinato a ricoprire il delicato compito di NMP nella fase di addestramento e/o mantenimento delle capacità raggiunte. Dette capacità potrebbero essere utilmente impiegate anche a favore dei Vessel Protection Detachment (VPD) civili in ottica dual use a valle di appositi accordi/convenzioni previsti dal quadro normativo con gli Enti/E.d.O. interessati alla stessa tipologia di attività. Il sistema sarà caratterizzato dalla integrazione di un generatore di scenario avanzato, suite immersive e sistema di addestramento al tiro dinamico prodotto dalla ditta americana “CUBIC”, il cosiddetto “EST 3000 tm – Immersive Small Arms Training”, già in uso e certificato dalla US Army.

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La componente subacquea della Marina Militare è una delle realtà più dinamiche della Forza Armata nel delicato settore dei simulatori per l’addestramento tattico e procedurale. Le prime esperienze risalgono agli ’60 e vennero condotte presso la US Navy in occasione dell’ingresso in servizio di alcuni sottomarini convenzionali acquisiti in conto MDAP. Questa eredità culturale si concretizzò per motivi finanziari solo una ventina di anni dopo con la costruzione di due simulatori, uno dedicato alla condotta tecnica della navigazione sottomarina (Timonieri ed Operatori di Manovra) ed uno dedicato all’addestramento dei Team Lancio Siluro e Tracciamento Bersaglio. Negli anni si è inoltre aggiunto un simulatore della parte motori e generazione elettrica in grado di “dialogare” con il simulatore di manovra, aumentando realismo e dinamicità degli esercizi. Questo schema di massima è stato ripreso anche in occasione dell’acquisizione dei sottomarini Classe Todaro appartenenti al modello U212A di costruzione e concezione italo-tedesca. Attualmente il personale Timoniere ed addetto alla manovra si addestra presso un simulatore “motion” con tre gradi di libertà in grado di riprodurre gli effetti dinamici dei cambiamenti di rotta e quota nonché tutte le possibili procedure di emergenza per fronteggiare gli eventi di Falla ed Incatastamento Timoni. Previsto tra i tool la simulazione della Timoneria d’emergenza posta a poppa del sottomarino.

Dal punto di vista del M&S e dei generatori di “realtà virtuale”, la componente pregiata dei sistemi ubicati presso la Scuola Sommergibili è il Submarine Combat Team Training. Il sistema consiste (a similitudine dei sistemi avionici) in una fedele riproduzione del Combat Information Center (CIC) dell’U212A, alcune postazioni Istruttore, una Sala Debriefing Multimediale ed un centro dati dove vengono generati gli scenari.

Figura 43

Figura 42 - Addestramento sintetico internazionale; il Submarine Combat Team Training di Taranto

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Figura 44

All’interno del SCTT il Team Operazioni può condurre una vera e propria navigazione sottomarina alternando la quota profonda (impiegando solo il sonar passivo ed i sistemi inerziali di navigazione) e quella vicino la superficie con l’impiego del periscopio (vedi figura sottostante) e del Radar. Incluso nella simulazione il lancio multiplo delle armi di bordo.

Figura 45

Il SCTT è stato arricchito, nel corso degli anni, di numerosi scenari “mediterranei” (immagini, profili di costa ed unità navali) che hanno permesso di rendere più veritiere le simulazioni provenienti dal costruttore tedesco. Tali scenari sono impiegati oltre che dai nostri equipaggi, da quelli della Marina Tedesca in occasione dei Deployment mediterranei o quando il SCTT della scuola di Eckenforde risulta indisponibile per manutenzione.

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Figura 46

Attualmente sono tre i progetti che coinvolgeranno il SCTT di Taranto e che potrebbero vedere la luce nei prossimi anni (fondi permettendo) :

- Training distribuito con protocollo HLA con simulatore presso Scuola Sommergibili Tedesca di Eckenford

- Training distribuito con protocollo HLA con il CMS di Maricenprog Taranto - Aggiornamento delle componenti allo standard degli U212A BAtch 2.

Tali progetti potrebbero coinvolgere sia la ditta costruttrice Rheinmetall Defence, sia eventuali ditte del comparto nazionale di M&S in grado di “emulare” le sub componenti del SCTT. La comune progettazione e gestione logistica dell’U212A, il SCTT, gli scambi tra equipaggi ed apparati di simulazione tra la Marina tedesca e quella italiana rappresentano un “unicum” in campo europeo e Nato, e probabilmente dovrebbero essere considerati la Road Map per tutti i paesi Occidentali dotati di sottomarini ed unità navali. Il training in campo avionico: situazione e prospet tive Nell’ambito del supporto al rinnovo della linea aerotattica, la Marina ha di recente acquisito un simulatore di volo per l’elicottero EH101 della tipologia Full Crew Mission Simulator. Il simulatore è stato sviluppato da un consorzio costituito dalla Agusta Westland e dalla ditta canadese CAE. Le sue funzionalità vanno dall’addestramento basico di piloti ed operatori fino allo sviluppo di vere e proprie missioni operative con il velivolo configurato in diverse versioni, incluso quella ASW/ASuW ovvero quella più ricca di sensori e sistemi d’arma. I moduli che compongono il simulatore sono due e possono lavorare sia separatamente, sia in maniera congiunta:

- Full Mission Flight Simulator che riproduce fedelmente il cockpit dell’elicottero - Rear Crew Trainer che riproduce i sistemi Radar, Sonar Helras, Link 11 e missile

Marte Mk2

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Figura 47

Il simulatore dispone di 8 proiettori che riproducono il mondo esterno OTW (Out of the Window) con un campo visivo orizzontale di 220° e verticale di 60°. Sugli schermi è possibile la visualizzazione contemporanea di 16 modelli tridimensionali. Le due componenti del simulatore sono coordinate da una stazione istruttore (Instructor Operating Station) dalla quale è possibile effettuare la gestione e il controllo della sessione addestrativa. Una particolarità di questa versione del simulatore è quella di poter riprodurre, oltre agli scenari classici della guerra aeronavale, uno scenario di missione in supporto alle Forze Speciali (Eliassalto) in territorio ostile caratterizzato da volo notturno (con visore NVG) a bassa quota. Data la distribuzione della aree addestrative nazionali, un tipico scenario di queste missioni viene simulato in zona Sud-Basilicata/Puglia. Il secondo velivolo ad ala rotante, in fase di immissione nella Marina Militare, è l’elicottero medio SH-90, per il quale è in corso la valutazione finanziaria e tecnica per l’acquisizione di un simulatore tipo “Full Mission Simulator”, che possa essere gestito in comune con l’Esercito Italiano (in particolare per le missioni di Eliassalto). Al momento, l’addestramento (incluso passaggio macchina) viene eseguito in parte presso i simulatori della ditta Agusta Westland ed in parte presso il 5° Gruppo Elicotteri di Catania. Le tattiche più avanzate per i due elicotteri EH 101 e SH90 sono sviluppate presso il “Centro di Sperimentazione Aeromarittima” della base di Luni. Un’altra importante acquisizione delle Forze Aeree della Marina è il simulatore S2F176 del velivolo ad ala fissa AV8B, installato nel 2001 e realizzato con l’obiettivo di supportare il completamento dell’iter addestrativo dei piloti a partire dal passaggio macchina fino all’addestramento tattico cooperativo avanzato (Limited Combat Ready). La macchina (analoga a quella impiegata dalla US Marine Corp) consta di due cabine di pilotaggio, oltre ai sistemi di generazione di immagini ed una stazione di controllo da parte degli istruttori. Il simulatore riproduce in maniera realistica la configurazione aerodinamica ed i sistemi d’arma oltre ai parametri ambientali ed operativi tipici degli scenari d’impiego della Marina incluso Puglia e Sardegna (Decimomannu). Ogni anno il simulatore fornisce oltre 2000 ore di addestramento al personale del Gruppo Aerei Imbarcati, ma sono stati sviluppati programmi di addestramento congiunto con il personale specializzato in ATC (Air Traffic Controller), FC (Fighter Controller) e FAC (Forward Air Controller).

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Figura 48

Il futuro del M&S per le Forze Aeree e della Marina è il velivolo di quinta generazione F35 della ditta Lockeed Martin, la cui immissione in servizio è prevista nel prossimo quinquennio. L’aereo è stato totalmente sviluppato con l’impiego della “realtà virtuale” e quindi ha goduto sin dalle prime fasi della possibilità di sviluppo di simulatori. Attualmente negli US è attivo l’Integrated Training Center (ITC) presso il 33rd Fighter Wing di Eglin. Il simulatore è attualmente impiegato sia dall’Air Force che dal Marine Corps dal 2011 in tutte le configurazioni di volo comprese quella a decollo corto ed atterraggio verticale (STOVL) di interesse della Marina Militare. ITC non fornisce solo addestramento per i piloti ma affronta l’intero spettro della formazione dei manutentori.

Figura 49

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Un’ultima importante realtà a cui la Marina si è avvicinata negli ultimi anni è quello dei velivoli a pilotaggio remoto (APR) organici alle unità navali. Tali velivoli (in foto il Cam-Copter S100 della tedesca Schiebel) impiegati per la sorveglianza marittima, sfruttano sistemi di comando e controllo che per loro natura sono già predisposti per la simulazione in “realtà virtuale” e che rappresentano la base addestrativa sia attuale che futura.

Figura 50

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c. Il M&S nell' AERONAUTICA MILITARE La visione dell’Aeronautica Militare nel campo del Modelling & Simulation ha come obiettivo quello di creare un environment a cui potranno accedere decisori, piloti, analisti, sviluppatori, sperimentatori. Utilizzando le capacità degli strumenti di M&S già esistenti in Aeronautica, si cercherà di integrare gli stessi in un’architettura che sia allo stesso tempo joint e combined, conducendo operazioni sia in un environment sintetico che reale. È il 3° Reparto dello Stato Maggiore dell’Aeronautica (SMA3) che ha avuto il compito di redigere i documenti di riferimento per la Forza Armata. Nelle carte redatte da SMA3 si può trovare l’obiettivo del M&S dell’Aeronautica, e cioè creare un’architettura comune che assicuri l’interoperabilità della simulazione e fornisca un’interfaccia per i sistemi di BMC4I (Battle Management, Command, Control, Communication, Computers, Intelligence) per condurre simulazioni virtuali, simulazioni/esercitazioni live e simulazioni costruttive (LVC). Il M&S diventa, quindi, un elemento chiave per il mondo complesso delle simulazioni. L’uso di modelli e simulatori dovrà essere capace di riprodurre le caratteristiche intrinseche dei sistemi reali; dovrà connettere sistemi geograficamente lontani attraverso networks ad alta velocità; permetterà ai vari attori di sfidare le loro capacità tattiche, operative e strategiche. Nelle recenti dottrine operative e nei concetti di impiego si nota sempre più un orientamento verso visioni integrate, in cui partecipano tutti i tipi di assetti militari, dagli aerei alle navi da guerra, ai carri armati, il tutto in relazione alle differenti fasi che possono caratterizzare un’operazione militare. L’Aeronautica Militare ha quindi individuato quattro aree in cui è necessario acquisire velocemente capacità M&S:

- difesa aerea e difesa dai missili balistici; - pianificazione operativa (tasking) e valutazione (assessment); - problem solving e processi di decision making; - operational training.

In questa visione diventa obiettivo chiave la creazione dell’infrastruttura di simulazione, un Joint Synthetic Battlespace, un ambiente che permetterà l’integrazione e la fusione nel sistema di diversi strumenti, dai modelli ingegneristici ai simulatori di volo dei moderni aerei da guerra, dai test-beds di laboratorio (RIG) fino a integrare mezzi reali. E soprattutto si cercherà di integrare un Joint Force Air Component Command (JFACC), per consentire a chi pianifica e produce i task per le missioni di riprodurre più volte le simulazioni, e quindi accumulare esperienza senza dover necessariamente essere in uno scenario reale. È nata cosi l’idea di creare un vero e proprio “polo tecnico” per il Modelling & Simulation, situato a Pratica di Mare (Roma) presso il Centro Sperimentale Volo. Il polo tecnico, insieme ai corrispettivi di Marina ed Esercito (MARICENPROG e CESIVA), diventerà l’hub destinato a fornire un distributed network capace di connettere tutti gli assetti M&S, esistenti e futuri, presso il polo stesso e presso i reparti operativi, anche di altre Forze Armate, ed anche assetti ancora in fase di sviluppo presso le ditte che lavorano per la Difesa. Nell’infrastruttura troveremo quindi sensori, sistemi d’arma, sistemi di comando e controllo, hardware reale, data link e network. Naturalmente anche una centrale operativa capace di gestire tutto il funzionamento dell’infrastruttura. L’architettura minima prevista per questo Joint Synthetic Battlespace potrebbe essere la seguente:

- control room: elemento centrale del network nel quale tutte le informazioni provenienti dall’environment saranno fuse e disponibili per la rappresentazione; dalla control room Figura 51

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si potrà seguire un evento simulato sia dal punto di vista operativo che tecnico, gestire lo scenario (computer generated forces, blu, red e green), e mostrarlo in 2D e in 3D, permettendo l’analisi del processo decisionale di ogni singolo evento;

- strumenti e modelli: simulazioni generate su computer commerciali a basso costo (tecnologie Commercial Off-The-Shelf, COTS) capaci di riprodurre diversi tipi di assetti tra cui Tornado, AM-X, il radar MATRA TPS-77, il JSF, oltre a sistemi di altre Forze Armate come il SAMP/T o il PAAMS;

- strumenti di preparazione, riproduzione e analisi degli scenari: fondamentali le capacità di fornire selective replays e analisi automatiche per valutare le l’efficacia dell’esercitazione, permettendo cosi agli operatori di completare anche l’attività addestrativa con il tipico debriefing di fine missione;

- network: i vari centri di simulazione dovranno avere più reti a disposizione (multi-WAN), reti nazionali e reti NATO, tutte dotate di tecnologie criptografiche per garantire i requisiti di sicurezza e potersi quindi integrare in contesti nazionali e internazionali; gli standard di riferimento individuati per la distribuzione dei dati sul network non potranno che essere la HLA e il DIS;

- assetti, modelli e sistemi da confederare (vedi Figura 52): la vision dell’Aeronautica Militare coinvolge anche assetti della ditta Alenia; si tratta di una lista ormai datata che potrebbe essere aggiornata in futuro con i sistemi di nuova acquisizione e con sistemi di altre Forze Armate;

Naturalmente, si è guardato anche un gradino più in alto e si è pensato alla creazione di gruppi di lavoro tecnico, ma anche di uno Steering Commitee che includa anche rappresentanti dello Stato Maggiore e degli Alti Comandi e che possa indirizzare tutto il progetto verso obiettivi comuni di Forza Armata ed interforze. Più in particolare, lo Steering Commitee dovrà provvedere a individuare le priorità inerenti al M&S, e valutare e accettare la documentazione prodotta (User Requirement Document e CONOPS). I gruppi più tecnico-operativi si occuperanno di questi documenti, definendo requisiti e obiettivi di addestramento, e definendo le caratteristiche degli scenari e dei profili di missione; si occuperanno inoltre dei requisiti tecnici e di sicurezza.

Figura 52 - Simulatori AM

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A questo punto, analizziamo i mezzi consegnati all’Aeronautica Militare da uno dei principali fornitori di tecnologia di M&S per l’Aeronautica Militare, la ditta Alenia Aermacchi. L’Alenia ha fornito alla Forza Armata i simulatori per l’Eurofighter Typhoon e per il C-27J Spartan parallelamente alla consegna dei velivoli. L’approccio si è dimostrato valido in quanto gli equipaggi possono immediatamente fare pratica con gli strumenti e l’avionica del velivolo senza necessariamente dover vivere il velivolo, e consente di incrementare l’attività di feedback verso l’industria utile al fine di migliorare i sistemi d’arma stessi. La novità insita in questi nuovi simulatori (anche nei dimostratori tecnologici di proprietà della ditta) è nelle caratteristiche di questi sistemi, dotati infatti di apparecchiature a basso costo (COTS), che hanno permesso, con la tecnologia a disposizione anche dei normali consumatori, di avere generatori di scenario e di immagini, console di controllo, cockpit interattivi, ecc.. Ma la vera chiave di volta di questi sistemi è l’architettura HLA. Come già visto dalla Figura 52, gli operatori di questi simulatori, piloti e tecnici, hanno la possibilità di collegarsi in un network classificato, via LAN o WAN, e svolgere attività di addestramento congiunta con altri sistemi d’arma simulati e/o reali. In particolare, per il C-27J è stato creato un sistema capace di generare un ambiente virtuale realistico e interattivo, che permette l’esecuzione di una molteplicità di missioni, in condizioni normali e di emergenza, ed anche simulando voli notturni con l’utilizzo di visori. Per l’Eurofighter troviamo invece due tipi di simulatori, entrambi con architettura HLA. Il sistema avanzato Aircrew Synthetic Training Aids (ASTA), prodotto dal consorzio ESS GmbH, e il Enhanced Aircrew Cockpit Procedure Trainer (E-ACPT), prodotto dalla ditta Alenia Aermacchi. Questi ultimi dovevano rappresentare una soluzione tampone visti i ritardi nella consegna dei sofisticati ASTA, e quindi permettere ai piloti una preventiva familiarizzazione con il cockpit del velivolo, ma hanno anche dimostrato che in poco tempo e senza spese eccessive si possono ottenere ottimi simulatori. Gli E-ACPT sono l’ottimo risultato di una esigenza operativa dell’Aeronautica Militare ben gestita e soddisfatta in poco meno di un anno. A questo punto sorge la spontanea domanda: i simulatori dell’Aeronautica Militare sono tra di loro integrati? In realtà, dopo qualche prova a livello sperimentale, sembra essere rimasto tutto sulla carta. Ai nostri piloti di Eurofighter, oltre a un network stabile tra le basi italiane, potrebbe esser data la possibilità di simulare missioni anche con i colleghi tedeschi, spagnoli e inglesi. Spending review, coordinamenti, reti classificate dedicate, volontà, tutti fattori che entrano in gioco in questo scenario non simulato. Di prossima consegna anche il M-346 Integrated Training System (ITS) sempre di Alenia Aermacchi. L’ITS rappresenta una soluzione olistica, che prevede la consegna presso la Scuola di Volo Internazionale di Lecce dei velivoli accompagnati da sistemi di addestramento accademico (Computer Based Training), devices di addestramento alle procedure (Procedural Training Device), stazioni di pianificazione e debriefing (Mission Planning and Debriefing System), syllabus, e naturalmente i sistemi di simulazione. Il Full

Figura 53 - Generatore di immagini Sapphire (Alenia)

Figura 54 - Simulatore Eurofighter

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Mission Simulator, prodotto da Alenia con la collaborazione di altri partner internazionali, rappresenterà la via che più rapidamente e con un ottimo rapporto costo-efficacia porterà i nuovi allievi a diventare la nuova generazione di combat-pilots. Il velivolo inoltre dispone di un sistema di Embedded Tactical Training Simulation (ETTS) che consente in volo di generare scenari tattici virtuali, simulando forze aeree, navali e terrestri, blu e red; e consente anche di emulare una suite completa di sensori, contromisure ed armamenti13. Sembra essere un velivolo promettente e di successo, in cui vedremo confermarsi le più moderne tecnologie di M&S. Abbiamo visto che obiettivo dell’Aeronautica Militare è anche quello di integrare nel polo tecnico di Pratica di Mare il Joint Force Air Component Command (JFACC). E proprio in questi ultimi anni il JFACC di Poggio Renatico si sta addestrando per ottenere la certificazione NATO per il 2016 e quindi ricoprire il ruolo che gli consentirà di pianificare, coordinare e controllare tutti gli aspetti di una campagna aerea. Nel 2014 la fase addestrativa ha anche coinvolto il Corpo di Armata di reazione rapida di Solbiate Olona (il Nato Rapid Deployable Corps - ITA) sotto l’egida del Comando Operativo di vertice Interforze. JFACC e M&S. Il legame è stretto, perché tutte le attività esercitative sono state svolte senza utilizzare (fino ad ora) mezzi reali. Lo strumento principale è stato l’Integrated Command and Control (ICC), software con il quale vengono gestite tutte le attività di un JFACC, dal tasking al monitor delle missioni. L’ICC permette tramite network di visualizzare e monitorare la Recognised Air Picture (RAP) fornita dalle stazioni radar collegate e da tutte le JTIDS-units raggiunte tramite LINK. La simulazione viene gestita tramite un componente aggiunto all’ICC, il Joint Planning and Execution Coordination Tools (JPECT), che consente di produrre RAP dinamiche in funzione di uno scenario prepianificato, e di modificarle anche durante la simulazione. Infatti, le tracce prodotte possono essere distolte dal progetto di simulazione con intervento degli operatori, rendendo lo scenario dinamico. Il prodotto della simulazione del JPECT rispetta gli standard NATO previsti per i dati in ingresso, e può quindi integrarsi con altri sistemi simili che utilizzano lo stesso protocollo.

L’Aeronautica Militare sembra quindi essere avanti nel mondo del M&S. I passi fatti in questo senso sembrano essere una normale evoluzione della tecnologia a servizio di una Forza Armata volante che fin dagli albori ha dovuto creare strumenti che aiutassero i futuri pionieri del volo a capire le dinamiche del volo stesso. Oggi i simulatori sono concentrati di tecnologia, e spesso sono le ditte stesse a proporre nuove architetture, nuovi strumenti, come spesso sono gli stessi piloti a fantasticare su nuove soluzioni. Il rapporto pilota-ingegnere è infatti indispensabile. Dove c’è un simulatore troviamo sempre tecnici, e non solo per la semplice manutenzione. Come in tutte le FF.AA., i nostri piloti, i nostri comandanti, i nostri tecnici, dovranno però aspettare che l’equazione requisiti-costi si risolva.

13 dal sito www.analisidifesa.it, articolo “L’Aeronautica acquista altri 3 M-346 per 120 milioni di Euro”, 23 dicembre 2014

Figura 55

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5. M&S MILITARE NEL MONDO

a. USA - La vision della US Air Force per il Modell ing & Simulation Per analizzare il Modelling & Simulation nelle Forze Armate statunitensi partiremo dai vertici della loro amministrazione della Difesa per poi prendere come esempio la vision della US Air Force. Una direttiva del Dipartimento della Difesa americano (DoD) stabilisce che il Sottosegretario alla Difesa per le Acquisizioni, la Tecnologia e la Logistica (Under Secretary of Defense for Acquisition, Technology, and Logistics – USD (AT&L)), in coordinamento con i capi delle altre componenti del DoD, deve:

- fornire (ed essere) un punto focale per il coordinamento di tutte le problematiche relative al M&S;

- sviluppare le pubblicazioni per la gestione del M&S; - creare e gestire uno Steering Committee a livello executive (generali e ufficiali

anziani - Senior Executive Service) per guidare e supervisionare tutte le problematiche legate al M&S.

Nasce cosi il Modeling and Simulation Coordination Office (M&SCO) che supporta lo Steering Committee con coordinamenti di alto livello necessari a incoraggiare la cooperazione e la sinergia tra i vari attori operanti nel settore M&S delle varie Forze Armate. Al fine di supportare questo ruolo, il M&SCO ha avuto anche il compito di gestire gli standard e le metodologie da utilizzare, ed è punto di contatto con la NATO e con le nazioni che partecipano alla Partnership for Peace, al The Technical Cooperation Program (TTCP), e con tutti gli altri alleati. Approdiamo quindi al mondo della US Air Force. Figura di riferimento è la “Air Force Agency for Modelling and Simulation” (AFAMS). Si tratta di una agenzia operativa che dipende dal Deputy Chief of Staff for Operations, Plans and Requirements, e che lavora a stretto contatto del Dipartimento della Difesa (DoD) e di altre agenzie militari e civili. La prossimità con altri enti fa da leva e massimizza i vantaggi nello sviluppo di programmi e tecnologie M&S. L’agenzia, in particolare, è l’autorità che rilascia i software e le autorizzazioni per l’utilizzo degli stessi per il “Air Force Modeling and Simulation Training Toolkit” (AFMSTT). L’AFMSTT è uno strumento composto da più computers e software per l’addestramento dei comandanti e dei loro battlestaff nell’esecuzione di operazioni joint e combined. Quindi l’AFAMS non dispone di alcun simulatore, ma deve comunque lavorare secondo la vision dell’Air Force: “The United States Air Force will be a trusted and reliable joint partner with our sister services known for integrity in all of our activities, including supporting the joint mission first and foremost. We will provide compelling air, space, and cyber capabilities for use by the combatant commanders. We will excel as stewards of all Air Force resources in service to the American people, while providing precise and reliable Global Vigilance, Reach and Power for the nation”. Obiettivo degli enti appena descritti è assicurarsi che la comunità (industria e/o altri enti) in contatto con l’USD (AT&L) aiuti nella definizione dei progetti, dei costi, nello sviluppo, nelle attività di testing, nella produzione, ecc., e nel sostenere i sistemi della difesa statunitense per tutta la durata del life-cycle. Questa iniziativa è, in particolar modo, seguita dal Acquisition Modeling and Simulation Working Group (AMSWG). Il AMSWG ha tra i vari compiti, quello di facilitare lo scambio di informazioni, allineare le iniziative tecniche,

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proporre modifiche alle policy di acquisizione, proporre raccomandazioni, pubblicizzare nuove metodologie del M&S, influenzare la policy del DoD. Analizziamo ora l’approccio della US Air Force nel M&S partendo da questa frase che troviamo sulla pubblicazione “Air Force Modeling and Simulation Vision for the 21st Century” edita dallo Stato Maggiore dell’arma, e che troviamo anche sulla prima pagina del sito della loro agenzia per il M&S: “Modeling and simulation capabilities enabling the United States Air Force to organize, train, educate, equip, and employ current and future air, space, and cyberspace forces for the full range of operations”. Questa è la vision della US Air Force, e possiamo essere certi che gli strumenti di M&S trovano amplia applicazione nello stato delle più potenti ed avanzate Forze Armate del mondo. La pubblicazione esordisce identificando il

M&S come una sottoarea essenziale che supporta la crescita nello sviluppo, nella produzione e nell’utilizzo di capacità militari, e asserendo che il M&S giocherà sempre più un ruolo vitale per la US Air Force nelle sue capacità di addestrare i propri militari, nello sviluppo di nuovi sistemi, e nella capacità di valutare la complessità dei campi di battaglia. Il M&S viene naturalmente anche visto come elemento sinergico per le attività joint e combined. La vision viene sviluppata nella primissima pagina del documento, con una immagine che

mette insieme Policy e Governance, le attività, gli utilizzatori finali, modelli, simulazioni e simulatori, sviluppo, strumenti, infrastrutture. Tutti i blocchi sono necessari per implementare la vision. Al vertice troviamo la Governance, che dall’alto fornisce le linee guida per lo sviluppo dei requisiti e delle strategie di investimento per le

attività future e non; una comunità di user, le cui attività si svolgono con l’utilizzo di strumenti di M&S che quindi prevedono tutta una serie di attività di sviluppo e di supporto; e non può mancare la giusta infrastruttura. La governance, con la sua supervisione e il suo management, svolge azioni dirette verso gli utilizzatori (acquisizioni, testing pianificazione, sperimentazione, addestramento) e azioni indirette che potremmo dire trasversali a tutta la comunità (sviluppo della dottrina, gestione logistica). Le attività (user community activities enabled by M&S) indicate nel documento sono di vario genere, dall’acquisizione alla logistica, ricerca e sviluppo, test e valutazione,

Figura 56

Figura 57

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allocazione delle risorse, pianificazione delle risorse e pianificazione operativa, ed anche il cosiddetto educational wargaming. Models, Simulations, and Simulators. Simulazioni e modelli live, virtuali, e constructive (sistemi d’arma simulati operati da soggetti simulati) sono alla base di tutto il M&S, e li troviamo isolati o integrati in scenari semplici, ma anche in scenari dove un’intera campagna viene riprodotta. Nel documento si riconosce come queste attività coinvolgano anche un livello ingegneristico del M&S, che nel settore ricerca e sviluppo devono anche integrare modelli di studio e simulatori con sistemi live. E un pensiero all’innovazione non manca: il continuo sviluppo della tecnologia, l’arrivo di nuovi sistemi e capacità (ead esempio non-kinetic weapons, hypersonic platforms, cyberspace operations, information assurance, irregular warfare, directed energy)14 e la modellazione di aspetti non tipici come il comportamento umano e i social network, rappresentano una sfida continua nella vision americana. Gli strumenti comportano costi. “Build once, replicate many!”, concetto che troviamo nel documento e ben esprime l’intenzione di tenerli bassi, e soprattutto sostenibili. Quindi l’US Air Force, ma anche le altre Forze Armate americane, puntano ad acquisire oggetti compatibili tra di loro, che utilizzino dati condivisibili, e che siano interoperabili. Il tutto significa avere standard comuni. Uno sguardo, infine, alle sfide individuate e all’end state desiderato. L’end state per l’US Air Force si identifica nell’avere la capacità di soddisfare tutti i requisiti legati al M&S, quando possibile utilizzando fonti open-source, risorse già possedute dalla Forza Armata e strumenti progettati per molteplici applicazioni. A contorno, vengono individuate una serie di sfide, tra cui:

- necessità di passare da sistemi single-service a sistemi joint; - abbandono dei modelli e delle simulazioni proprietari e non interoperabili per altri

reusable; - acquisizione di strumenti M&S a supporto di problem-solving complesso; - acquisire apparecchiature capaci di gestire ingenti quantità di dati; - diffondere la cultura del M&S dall’addestramento al decision making; - capacità di analizzare operazioni militari non standard e non-kinetic, e attività di

supporto. Analizziamo a questo punto il FLAMES/C2WSPTT della US Air Force, come esempio di sistema di sviluppo nel campo M&S. FLAMES rappresenta una famiglia di prodotti low-cost (utilizza hardware COTS), ad alta fedeltà nel M&S, che ambiscono ad essere la base ed il framework necessari per la constructive simulation. Lo strumento creato per la US Air Force è un Command and Control Weapon System Part Task Trainer (C2WSPTT), destinato all’addestramento del personale di un AOC (Air Operation Center), che ha ottenuto per ben 3 volte riconoscimenti dal DoD. Design innovativo, interfacce semplici,

14 “Air Force Modeling and Simulation Vision for the 21st Century”, 6 luglio 2010, edito da Headquarters United States Air Force.

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economico, con poca forza lavoro necessaria al funzionamento, il FLAMES permette di assolvere ad attività di testing, addestramento, sperimentazione e analisi. Viene utilizzato un database e una architettura unica per la generazione di modelli per tutti gli ambienti (aereo, spaziale, terrestre, umano), e ciò consente di ridurre il numero di apparati hardware, e naturalmente i costi di manutenzione ed il personale. I protocolli DIS e HLA consentono di interfacciarsi con altri sistemi virtuali e constructive; tra questi il Theather Battle Management Core Systems (TBMCS) e altri sistemi AOC. Inoltre, sono integrabili sistemi JTIDS (LINK-16) reali, garantendo agli operatori la possibilità di confrontarsi con aspetti “umani” del decision making. Di seguito, un elenco di alcune features del sistema:

- Possibilità di simulare video di mezzi UAV;

- Capacità di interfacciarsi con altre simulazioni, anche interforze;

- Controllo real-time della simulazione, con prepianificazione degli eventi;

- Simulazione di network JTIDS; - Integrazione automatica di Airspace

Control Order (ACO) e di Air Tasking Order (ATO).

Il M&S nell’Accademia della US Air Force. Durante un workshop tenutosi nel 2000, alti comandanti dell’USAF ipotizzarono quattro progetti da attivare presso le accademie per diffondere tra i giovani ufficiali la cultura e le conoscenze, anche tecniche, in ambito M&S:

- aumentare componenti hardware e software M&S; - incrementare il numero dei corsi interessando anche enti tecnici; - finanziare programmi estivi per i cadetti presso centri e laboratori M&S; - finanziare la presenza di relatori presso le accademie.

La vision in materia prese piede e dopo pochi anni venne creato il Modeling and Simulation Research Center (M&SRC) presso la USAF Academy, il cui dipartimento di ricerca aeronautica in fluido-dinamica (Department of Aeronautics’ new research capability in computational fluid dynamics - CFD) divenne subito il naturale punto di partenza per le attività M&S. Uno degli obiettivi di rilievo per il M&SRC è da allora la diffusione del M&S in tutte le discipline possibili, favorendo la ricerca multidisciplinare. E questo obiettivo è stato portato avanti naturalmente nelle materie più tecniche (come indicato nella figura 59). E la multidisciplinarietà è stata ottenuta anche tramite l’invito di “floating researcher”: dottorandi in materia che vengono invitati per 1 o 2

Figura 58- Simulated Predator UAV video

Figura 59

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anni e lavorano nelle varie discipline, spingendo verso l’alto le learning curves di tutto il personale coinvolto. Tra le prime ricerche attivate dal M&SRC si evidenziano ricerche di fluidodinamica che hanno fatto grandi progressi nella full aircraft simulation ad alta risoluzione. Ma non è tutto. Risultati sono stati raggiunti in tutti gli ambiti dottrinali della forza armata: acquisizione, sperimentazione, addestramento, analisi, test & evaluation, e wargaming.

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b. UK - La situazione ne Regno Unito ed il ruolo de l iDSC L’architettura di sistema M&S nell’ambito delle Forze Armate Inglesi si differenzia in maniera notevole da quella italiana basata sui concetti espressi nella direttiva interforze NEC 001 che prevedeva nel 2007 la realizzazione di un “Centro Joint” e di tre "centri di eccellenza” di F.A. federati, ovvero con capacità equivalenti in termini di connettività, tool di generazione e gestione degli scenari e degli eventi di simulazione, registrazione ed analisi. La condivisione delle risorse del M&S tra le F.A. ha lo scopo di rendere efficace l’interoperabilità riducendo, nel contempo, l’esigenza finanziaria complessiva. La normativa salvaguarda alcune aree specifiche di competenza a seconda della missione della F.A., delle capacità esprimibili da ciascun centro tecnico e delle esperienze pregresse maturate sia in campo addestrativo che negli ambiti del M&S. Il complesso industriale della Difesa nel Regno Unito rappresenta uno dei massimi poli di aggregazione in ambito europeo e mondiale che agisce a tutto campo in tutti i settori a maggior contenuto tecnologico.

Figura 60 - Simulatore di Plancia della Royal Navy. Attualmente ne sono disponibili 5 distribuiti su più basi navali

Nel campo delle attività di M&S per il training militare, pur esistendo numerosi enti addestrativi di Forza Armata che impiegano simulatori dedicati (nella Foto il Simulatore di Plancia installato presso il Britannia Royal Naval College), esiste tuttavia un ente di riferimento del Ministero della Difesa (MOD): è l’Interim Defence Simulation Centre (iDSC), il quale rappresenta l’embrione del costituendo “Defence Training Education and Simulation Centre (DTESC)” che si collocherà all’interno del più ampio programma “Defence Training & Education Capability (DTEC). Rispetto all’organizzazione italiana, in UK è costituito l’ufficio iDSC “Front Door” il quale rappresenta l’unico punto di riferimento per tutte le problematiche di M&S in ambito Difesa. L’ufficio, tra i numerosi compiti, cura in particolare la messa a fattor comune di Database e Software resi disponibili all’Industria della Difesa e del mondo Accademico.

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Gli attuali compiti del iDSC si possono così riassumere: - Studio dell’architettura del DSC; - Collaborazione con DTEC; - Supporto alla “Defence Community”; - Esplorazione della possibilità di mettere a fattor comune risorse; - Fornitura al MOD ed all’industria set accessibili di database ed architetture di

sistema; - Stabilire i requisiti per la capacità di Test e Valutazione.

Il iDSC al momento sta conducendo numerosi programmi per conto del MOD: - DTEC Synthetic Natural Enviroment catalogue and Repository: conservazione ed

uso di dati geospaziali per il supporto di attività educative e di addestramento; - ATHENA : sistema di catalogazione e conservazione di tutti i report tecnici e

scientifici prodotti nell’ambito della ricerche scientifiche sponsorizzate dal MOD; - UK Simulation Enumeration Register: stesura delle liste di piattaforme e sistemi

impiegabili ed interoperabilità tra sistemi di simulazione;

Figura 61 - Esempio di “Enumeration” di unità navali Uk e Straniere tratto dai documenti del DSC proposti all’ente di

standardizzazione SISO nel Marzo 2014

- Visual Model Catalogue: data base dei modelli visuali di proprietà del MOD. Si riportano di seguito alcuni esempi trattai dal Visual Model Catalogue. Da notare come siano presenti tutte le tipologie di mezzi e personale militare e civile che potrebbero essere oggetto di un training sintetico. Nel catalogo sono presenti anche unità navali che sono ancora in costruzione, ma la cui simulazione permette di addestrare gli equipaggi con anni di anticipo rispetto all’ingresso in servizio.

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Figura 63 - Pilota di Elicottero

Figura 65 - Bronco ATTC Warthog

Figura 66 - Sottomarino Classe Astute

Figura 62 - Cingolato Warrior delle U.N.

Figura 64 - Civili su mezzo Toyota Hilux

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Figura 67 - Portaerei Queen Elizabeth

Un altro attore coinvolto nel mondo del M&S del MOD è il “DSC Industry Advisory Group (DIAG)” che inserito nel contesto del DTEC ne supporta gli obiettivi al fine di ottimizzare la struttura del costituendo Defence Simulation Centre. A questo scopo il DIAG è infatti rappresentato nel “DSC Steering Group”. La membership è aperta sia al mondo industriale che a quello accademico in quanto fornitori di expertise in grado di supportare il MOD nelle attività di simulazione militare ad ampio spettro. Il progetto Defence Virtual Simulation del MOD Una delle strade percorse dal MOD per sfruttare le capacità di M&S già presenti nel mondo civile è quella di impiegare le tecnologie di realtà virtuale dei “ videogiochi”. Il processo ha l’obiettivo di fornire un software di simulazione comune a tutto il sistema Difesa. La scelta è orientata verso l’acquisizione di licenze commerciali che possano coprire i seguenti obiettivi:

- Generazione di scenari addestrativi in 3D che includano anche la funzione di After Action Review;

- Possibilità per l’utente finale di manipolare lo scenario originale (Original Equipment Manufacturer) sia off-line che on-line;

- Capacità di essere impiegato attraverso tecnologie COTS e tutti i tipi di dispositivi inclusi quelli mobili e web-based;

- Abilità di visualizzazione in prima persona, terza persona, free-roaming camera a livello tattico ed operativo;

- Simulazione di scenari simmetrici ed asimmetrici incluso aree rurali, territori desertici, aree urbane ecc.;

- Possibilità di interfacciare i sistemi delle tre F.A. e simulare quelli nemici; - Compatibilità con i Database del DTEC; - Architettura aperta e compatibilità di federazione con terze parti; - Impegno dell’azienda a proseguire le attività nel campo dei videogiochi a

prescindere dai contratti con MOD.

La selezione delle aziende è iniziata nel corso del 2014 e sarà conclusa a breve.

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c. Australia Simulazione distribuita L’organizzazione della Difesa australiana guarda sempre più alla simulazione come modalità per agevolare i decision maker a tener conto della complessità, le dinamiche e le incertezze che permeano i moderni conflitti. Combinando le simulazioni in un ambiente virtuale condiviso, dunque facendo ricorso alla cosiddetta simulazione distribuita, si creano le condizioni per introdurre una elevata imprevedibilità nello scenario virtuale in cui si opera, con l’effetto di migliorare sensibilmente la qualità dell’addestramento e l’efficacia dell’attività decisionale. La policy della Difesa australiana in tema di simulazione è orientata principalmente verso una visione concettuale che punta primariamente alla combinazione dei sistemi di simulazione. Il supporto della simulazione nelle attività addestrative non si limita al singolo individuo ma si estende anche alla formazione collettiva, la quale può realizzarsi tra pochi individui o può essere estesa a intere unità, tra cui quelle provenienti da nazioni alleate. La pronta disponibilità di reti di simulazione, al giorno d’oggi molto più economiche del passato, fa sì che sia gli individui che le unità possano interagire regolarmente tra loro allo scopo di risolvere differenze concettuali, dottrinali e procedurali e quindi aumentare la loro coesione e l’efficacia nello svolgimento di operazioni reali.

In sostanza, la simulazione non sostituisce la necessità fondamentale dello svolgimento di esercitazioni e di attività di addestramento reale, ma permette di concentrarsi sull’evoluzione dell’addestramento di alto valore, consentendo di intraprendere attività preparatorie in anticipo, in ambienti virtuali. Tenuto conto che il Modelling & Simulation è ormai diventato un ordinario strumento di lavoro è sorta, nell’ambito della Difesa australiana, l’esigenza di combinare tra loro tipologie di simulazione allo scopo di studiare aspetti di attività complesse che non è possibile analizzare con singoli sistemi di simulazione. Attraverso la combinazione delle simulazioni pratiche e dei loro risultati è, dunque, possibile fruire di livelli più elevati di analisi che diventano un supporto ormai irrinunciabile nell’attività decisionale in un contesto internazionale sempre più complesso. La simulazione nella Difesa australiana è sempre stata confinata a singole e isolate applicazioni sviluppate solamente per singole esigenze. Questo permetteva ad esempio a un pilota di addestrarsi a volare su un nuovo velivolo o a simulare le traiettorie di un missile nelle diverse condizioni climatiche. I progressi nelle tecnologie “computer based” ha visto alcuni sistemi, una volta isolati, connessi tra loro per formare un ambiente rappresentabile come un “sistema di sistemi”.

Figura 68

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Le simulazioni “computer based” possono usare le citate connessioni per aiutare a comprendere e analizzare la complessità dei moderni conflitti, in quanto esse rappresentano, in forma semplificata, il sistema reale e l’ambiente operativo nel quale agire e in cui è più facile comprendere il più complesso scenario reale. Questa simulazione del mondo reale può essere collegata in rete partecipando a piattaforme presenti fisicamente in un singolo edificio, in una singola aula di un centro addestrativo ma anche in luoghi tra loro distanti diversi chilometri. La dottrina australiana nel campo della simulazione prevede che ogni qualvolta che si ha la necessità di costruire una simulazione per rappresentare un’attività complessa, ha senso, in prima istanza, costruire simulazioni ridotte che rappresentano singole entità e in seguito far sì che queste interagiscano tra loro per creare uno scenario più grande, con l'ulteriore vantaggio di distribuire, a tal fine, il carico computazionale originato su un numero maggiore di assetti. La simulazione distribuita ha la funzione di prendere più sistemi di simulazione tra loro indipendenti e fornire i mezzi per combinarli (fisicamente o non fisicamente) insieme in maniera più veloce e più economica, per creare una simulazione più ampia e complessa e pertanto più realistica. Per raggiungere tale fine la Difesa australiana impiega diversi standard di comunicazione di simulazioni distribuite, tra i quali il DIS, l’HLA e il TENA (Test and Training Enabling Architecture). Le prime due sono già state descritte al Paragrafo 3, mentre di seguito si fornirà una sintetica descrizione dell’architettura TENA cercando di delinearne, in sintesi, anche i principali vantaggi e gli aspetti suscettibili di un auspicabile miglioramento. TENA Il Test and Training Enabling Architecture ha lo scopo di creare l’interoperabilità di sistemi che nel tempo sono stati sviluppati in maniera individuale, costruiti con differenti serie di sensori, reti, hardware e software. Detta architettura ha lo scopo quindi di promuovere valutazioni integrate e acquisizioni supportate dalle simulazioni mediante l’uso del concetto di synthetic range dove assetti militari reali, come ad esempio navi, aerei o veicoli terrestri possono interagire l’un l’altro con armi e unità simulate senza tener conto del luogo ove sono realmente dislocate queste unità. L’ambiente virtuale può essere creato da una singola simulazione o da una varietà di simulazioni, l’essenza di questa architettura è simboleggiata dall’infrastruttura comune che include le seguenti componenti:

- TENA Middleware15; - TENA Repository16; - TENA Logical Range data Archive.

15 Insieme di software che fungono da intermediari tra strutture e programmi informatici permettendo loro di

comunicare a dispetto della diversità dei protocolli e dei sistemi operativi. 16 Ambiente di un sistema informatico in cui vengono gestiti i metadati attraverso tabelle relazionali.

Figura 69

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L’architettura in argomento riconosce essenzialmente 5 categorie di software rappresentate graficamente nella successiva figura 70:

- applicazioni TENA (color verde): è l’insieme delle strumentazioni e dei software progettati per essere compatibili con il sistema TENA e costituiscono il cuore del logical range. Tutte queste applicazioni comunicano tra loro mediante una infrastruttura software chiamata TENA Middleware;

- applicazioni non-TENA (color grigio): sono una serie di strumentazioni/processi non creati appositamente per TENA ma sono necessari in un range logico. Il gateway TENA permette l’interoperabilità tra le applicazioni compatibili e quelle non compatibili con l’architettura. Questi gateway sono responsabili delle traduzioni richieste per l’interazione tra i vari oggetti del sistema TENA usati in un range logico e altri standard e protocolli usati dai sistemi diversi da quello TENA (ad esempio TENA/HLA o TENA/DIS);

- Common Infrastructure TENA (colore rosso): sono sub-sistemi che forniscono funzionalità necessarie per consentire interoperabilità durante l’intero evento TENA. Questi includono:

• TENA Repository : contiene tutte le informazioni che non sono specifiche per un particolare range logico ma sono destinate a essere scambiate tra diversi range logici. Può contenere il TENA Object Model che è il software eseguibile delle utilities, degli strumenti e delle librerie necessarie per la missione TENA;

• TENA Middleware : struttura che sovrintende allo scambio di informazione tra le varie applicazioni presenti in un range logico. I Range Resource Application, gli strumenti, e le utilities scambiano informazioni tra loro in tempo reale con un basso tasso di latenza. Tra gli strumenti del TENA Middleware vi sono interfacce di programmazione di applicazioni che supportano un set di servizi di scambio dati. Tali servizi permettono agli sviluppatori del sistema di gestire il range logico nei suoi diversi oggetti, forniscono callback17 dal software Middleware nelle applicazioni del Range Resource Application, fornisce servizi per consentire alle applicazioni TENA di pubblicare e sottoscrivere dati come ad esempio oggetti del software, messaggi, data streams (video, audio, telemetria ecc.) al TENA Common Infrastructure network per consentire alle applicazioni di interoperare;

• Logical Range Data Archive : questo archivio contiene tutti i dati necessari per gestire uno specifico range logico inclusi lo scenario, le informazioni di inizializzazione, la raccolta di dati durante un evento. È il mezzo primario per la comunicazione non in tempo reale tra applicazioni di un range logico.

- TENA Object Model (colore giallo): linguaggio comune usato per le comunicazioni tra tutte le risorse e gli strumenti;

- TENA Utilities (colore blu): queste utilities rendono più facile agli utenti gestire e interagire con l’infrastruttura TENA in tutta la durata dell’evento addestrativo, attraverso la creazione, la gestione e la manipolazione di dati, oggetti e modelli contenuti nel TENA Repository e nel Logical Range Data Archive.

17 È l’esecuzione di un codice di risposta ad un determinato evento.

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Figura 70

Questa architettura presenta i seguenti vantaggi: - è adeguata per il campo del Test and Training sviluppato in tempo reale; - fornisce supporto per l’intera durata dell’evento addestrativo; - l’interoperabilità assicurata attraverso una singolo risorsa: TENA Middleware; - l’architettura che fornisce concetti operativi per la pianificazione, la creazione, la

valutazione e l’uso del range logico è contenuta all’interno del sistema TENA; - ha gateway per architetture come DIS e HLA volti a favorire l’interoperabilità con

questi standard di simulazione distribuita largamente utilizzate in campo internazionale.

Tra gli svantaggi si possono citare i seguenti: - essendo un’architettura specifica per realizzare Test and Training in tempo reale ha

un’abilità ridotta nel supportare aree quali la sperimentazione, force assessment, crisis management, ricerca e sviluppo;

- è un’architettura non ancora sviluppata che, al momento, non regge ancora pienamente il confronto con sistemi di simulazione distribuita più maturi come i già citati DIS e HLA.

Simulazione nel campo delle acquisizioni Le Forze Armate hanno posto una grande enfasi nel mondo della simulazione anche nell’ambito dell’acquisizione di sistemi d’arma. Al riguardo, al fine di sottolineare l’importanza di tale strumento l’Australian Defence Simulation Office (ADSO) ha emanato una direttiva nella quale ha dettato le linee guida che gli Stati Maggiori devono seguire per comprendere gli ambiti e le modalità con le quali impiegare la simulazione nel corso delle varie fasi di acquisizione di una capacità, al fine di migliorare le metodologie di esecuzione delle forniture alle Forze Armate australiane e massimizzare l’efficacia delle stesse. Le attività svolte nella fase dell’acquisizione si focalizzano sull’impiego della simulazione nell’assistere gli organismi della Difesa e l’industria nel trasformare i requisiti operativi in un sistema d’arma. L’impiego dei metodi e delle tecnologie del Modelling & Simulation nel corso della citata fase del procurement ha potenzialmente la capacità di minimizzare i rischi, ridurre i costi e promuovere la piena efficacia del sistema d’arma fornito alle Forze Armate. Le

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informazioni contenute nella citata direttiva oltre ad assistere gli organismi della Difesa, come ad esempio il Defence Materiel Office (DMO), hanno lo scopo di informare anche gli altri stakeholder coinvolti nell’attività contrattuale come ad esempio gli staff di capability development, test and evaluation agencies, le Defence Science and Technology Organizations ecc. sulle modalità di esecuzione dei contratti e gli standard di qualità che la Difesa richiede per i prodotti che intende approvvigionare. La fase di acquisizione inizia quando il progetto riceve l’approvazione e il finanziamento dal Ministero e si conclude con l’accettazione e l’entrata in servizio del sistema d’arma. In realtà la fase di acquisizione comincia ben prima dell’approvazione ministeriale in quanto vi sono diverse attività da svolgere. Tali attività di analisi che cominciano durante la fase di studio dei requisiti, proseguono nelle fasi di acquisizione, sebbene ad un livello di dettaglio superiore. Durante le fasi di acquisizione lo staff deve prendere delle decisioni in merito alla migliore definizione dei requisiti che possa portare al miglior pacchetto di capacità da richiedere all’industria, compatibilmente con i vincoli di tempo e di bilancio esistenti e nel contesto dei rischi accettabili. Tale attività decisionale deve perseguire un altro importante obiettivo connesso alla contrazione del periodo di transizione alla nuova capacità o sistema al fine di ridurre i costi derivanti dalla sovrapposizione del nuovo sistema d’arma e quello ormai obsoleto.

All’interno della fase di acquisizione, il Modelling & Simulation può fornire ausilio nell’attività di analisi e valutazione come pure supportare una varietà di altre attività volte a far entrare in servizio un sistema d’arma. La suindicata direttiva, pubblicata dall’Australian Defence Simulation Office, afferma espressamente che la simulazione può essere usata durante il processo di acquisizione per aiutare la Difesa a determinare e ad affinare i requisiti operativi, il progetto del sistema d’arma, la creazione dei prototipi e il sistema di Test and Evaluation per l’attività decisionale connesse al procurement. Numerosi progetti di una certa complessità hanno introdotto una significativa quantità di elementi di simulazione nella fase di acquisizione ma, ad oggi, la Difesa non è stata ancora capace di trasformare tali pratiche in un auspicato comprehensive approach della simulazione nei progetti di acquisizione. Ciò fa sì che c’è ancora un enorme potenziale che le Forze Armate possono sfruttare nell'impiego della simulazione, la quale può contribuire a conseguire benefici in termini di riduzione di costi e di rischi.

Figura 71

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L’output della guida in esame è il Simulation Support Plan for Acquisition che: - indica al project manager e al project staff gli ambiti nei quali le capacità della

simulazione sono in grado di supportare le attività progettuali e i loro risultati; - identifica le aree di potenziale alto rendimento della simulazione e dei meccanismi

per promuovere e guidare la sua inclusione come parte integrante del sistema d’arma;

- individua le risorse e le esigenze per il Modelling & Simulation orientato alle singole fasi del procurement.

La fase di acquisizione è suddivisa in sottofasi per le quali vengono esaminate le questioni e le problematiche che sorgono in ciascuna di esse e sono individuati i quesiti e i potenziali obiettivi per la simulazione in ogni singolo contesto. Le sottofasi più significative sono:

- Requirement Management : dall’inizio del processo di acquisizione è richiesto un alto standard di gestione dei requisiti volti a guidare lo sviluppo e la definizione delle capacità del sistema e a misurare le performance del progetto;

- Verification and Validation (Test & Evaluation ): questa fase, caratterizzata dall’impiego di avanzate tecnologie di simulazione, è fondamentale nella contrazione dei costi connessi alla progettazione e allo sviluppo di un sistema. Ad esempio, nel caso del test di un’arma la simulazione può drasticamente ridurre i rischi alla sicurezza del personale e i costi connessi alle prove a fuoco, per i quali è necessario impiegare munizionamento a volte molto costoso;

- Cost, Schedule and Performance Analysis : la simulazione può fornire supporto nell’analisi dei costi discendenti da variazioni effettuate in corso d’opera al fine di adeguare il progetto ai nuovi vincoli economici o di tempo che possono nascere;

- DMO support to first and second pass approval : in questa fase la simulazione ha lo scopo di supportare gli organi del Defence Materiel Office per le fasi di approvazione del progetto;

- Solicitation 18: questa sottofase inizia con lo sviluppo della documentazione di gara e la pianificazione del processo di valutazione delle offerte. La simulazione può essere utile in questa sottofase nell’individuare le aree più critiche della valutazione delle offerte per esempio nel comparare le soluzioni proposte in termini di costi e benefici, di supporto logistico per il ciclo di vita del prodotto ecc.;

- Contract Management : in questa sottofase si creano i rapporti commerciali con i produttori ed è quindi necessario controllare il rispetto delle condizioni contrattuali;

- Transition : in questa sottofase il ruolo della simulazione è quello di supportare il completamento dell’accettazione e dei test operativi volti a consentire l’entrata in servizio del sistema attraverso la condivisione dei dati e degli strumenti usati durante le precedenti fasi di acquisizione.

18 Gara d’appalto.

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6. LE TECNOLOGIE E L'INDUSTRIA

a. L’industria della Simulazione - Prospettive L’industria della simulazione può celebrare le sue capacità tecnologiche in un gran numero di campi. Tuttavia la simulazione è utilizzata solo in una piccola frazione dei casi in cui sarebbe applicabile. Tra i principali ricordiamo:

- Consulenza alla produzione; - Accademica; - Ricerca; - Militare; - Governativo.

I suggerimenti per il futuro della simulazione possono essere a volte provocatori. Nascono molti problemi, ma vengono proposte molte soluzioni per questi problemi. L’industria della simulazione dal punto di vista de gli utilizzatori Il futuro dell’industria della simulazione è sempre più “spaccato” dal punto di vista del mercato. Le due principali aree di sviluppo dell’industria della simulazione sono:

- gli strumenti di facile utilizzo per la simulazione della pianificazione; - le applicazioni verticali high-end strettamente correlate con altre discipline

ingegneristiche. Questi trend condurranno anche a dei cambiamenti nella comunità degli utilizzatori della simulazione. “L’utilizzatore” (simulation user) potrebbe essere “a tempo parziale”, “a tempo pieno” o uno specialista. Negli anni più recenti si è verificata l’introduzione e la diffusione di strumenti (sistemi) di simulazione a basso costo che possono essere diffusi in organizzazioni di dimensioni medie e grandi. Questa affluenza di utilizzatori ha permesso a tali tool di adattarsi alle necessità degli utilizzatori “a tempo parziale” con tool bar customizzate, interfacce innovative e modelli di template (struttura o modello). I tool a basso costo hanno anche avuto l’effetto di soffocare l’innovazione generica nei tool tradizionali ad alto prezzo. I venditori sono stati forzati a sviluppare nuovi mercati per la simulazione attraverso la creazione di applicazioni verticali con nuove funzionalità indirizzate a mercati di simulazione non tradizionali, come quello dell’emulazione di Controllori a Logica Programmabile (PLC) o alla pianificazione di processo. I trend del mercato e le offerte dalle principali ditte che vendono software suggeriscono che la crescita del settore 3D dell’industria sarà determinata da applicazioni sempre più differenziate. Mentre il mercato tradizionale, per giustificare il capitale, è sostanzialmente invariato, aree come l’emulazione dei PLC, la pianificazione di processo e la simulazione integrata stanno prendendo il ruolo centrale che in passato era riservato a soluzioni come la programmazione e il Business Process Engineering (BPR). Queste nuove applicazioni avranno un impatto positivo sull’immagine della simulazione. I manager cominceranno a rendersi conto che la simulazione può essere una parte integrante del processo ingegneristico, i cui costi sono giustificati dalla riduzione dei tempi di ingegnerizzazione. Questo è un compito molto più semplice rispetto a quello di quantificare l’annullamento dei costi.

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Per esempio, quando l’emulazione di un PLC è usata per verificare i codici di controllo prima dell’istallazione dell’apparato, il cliente può vedere i benefici per il programma derivanti da un minor tempo di debug19 e startup20. Questo può essere come un modo per ridurre i costi dovuti agli ingegneri che devono lavorare in straordinario nella fase di avvio. In questo esempio ci sarà anche un minor time to market, dal momento che la maggior parte del tempo di debug del sistema di controllo non è più un percorso critico per le tempistiche del progetto. Anche l’integrazione della simulazione con la pianificazione di processo, è una tendenza che consentirà di risparmiare denaro in modo facilmente quantificabile. Quando la pianificazione di processo è integrata con la simulazione, i progettisti e i pianificatori di produzione del prodotto inseriscono informazioni, come i tempi di ciclo e la logica di flusso dei materiali in un database comune a cui il tool di simulazione può accedere. Questo riduce in modo drammatico il tempo per sviluppare un nuovo modello, riduce gli errori di inserimento dei dati e fornisce uno strumento comune per comunicare i cambiamenti del prodotto, concetti di progetto e idee per incrementare l’efficienza. Anche la composizione della comunità degli utilizzatori della simulazione sta per cambiare. Il numero degli utilizzatori è destinato ad aumentare e sarà necessario metterli in rete tra loro; tuttavia molte persone, pur utilizzando la simulazione, non si considereranno utenti: saranno utilizzatori occasionali di uno strumento di simulazione di base. Poi ci saranno i “simulazionisti” che utilizzano qualunque strumento e portano avanti qualunque progetto, di cui i loro datori di lavoro hanno bisogno. Infine, si dovrà fare riferimento anche a specialisti che conoscono i principi fondamentali di simulazione e sono a conoscenza di come si integra la simulazione con un'altra tecnologia (caso dei PLC). In sintesi, il futuro vedrà la tecnologia di simulazione applicata in un numero sempre maggiore di campi. Simulazioni semplici saranno effettuate dagli utenti che non si considerano come professionisti della simulazione. Altri utenti inizieranno a vedere il loro ruolo più mirato. Saranno necessari degli specialisti per integrare i fondamenti della simulazione negli altri settori dell'ingegneria. Fattori che inibiscono la diffusione La tecnologia di simulazione promette di ridurre i costi, migliorare la qualità, e di abbreviare il time-to-market per i manufatti. Purtroppo, questa tecnologia rimane ancora in gran parte sottoutilizzata dall'industria. Un certo numero di fattori attualmente inibiscono la diffusione della tecnologia di simulazione.

- Gli standard di interfaccia Lo sviluppo di nuovi standard di interfaccia di simulazione potrebbero incrementare la diffusione della tecnologia, migliorando l'accessibilità alla stessa e contribuendo a ridurre le spese connesse con la sua acquisizione e distribuzione, riducendo al minimo i tempi di sviluppo e modellazione. Si potrebbe sostenere che il costo è il fattore primario che determina l’uso diffuso e pervasivo della tecnologia di simulazione nella produzione. Anche se ci sono una serie di questioni, potrebbero forse essere tutte ridotte a un fattore di costo.

- Il problema dell’interoperabilità L'interoperabilità tra le altre applicazioni software di produzione, cioè progettazione, ingegneria di produzione, gestione della produzione, e la simulazione è attualmente molto limitata. I software di simulazione utilizzati per modellare e prevedere il

19 Attività che consiste nell'individuazione, da parte del programmatore, della porzione di software affetta da

errore (bug) rilevata nei software a seguito dell'utilizzo del programma. 20 Processo di avvio di un computer, di un dispositivo o di un sistema.

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comportamento di fabbricazione dei sistemi non utilizzano gli stessi formati di dati dei sistemi utilizzati per progettare prodotti e ingegnerizzare la produzione. Attualmente non esistono specifiche di interfaccia che consentano l'integrazione rapida e semplice di software commercial-off-the-shelf (COTS).

• Il costo Il costo del trasferimento di dati tra simulazione e altre applicazioni software per la produzione è spesso molto elevato. Gli utenti devono re-inserire i dati quando utilizzano applicazioni software diverse o pagare costi elevati per gli integratori di sistema e per soluzioni personalizzate. In alcuni casi non è possibile integrare i "sistemi chiusi" con la simulazione. I sistemi chiusi sono quelli con formati proprietari dei dati.

• La fase di sviluppo Il processo di sviluppo del modello di simulazione richiede molte ore-uomo: ogni utente industriale deve costruire i suoi modelli di sistemi di produzione, processi e risorse. Questo accade anche se i modelli di simulazione rappresentano attrezzature di produzione commercial-off-the-shelf (COTS). Come se non bastasse se l'utente industriale ha diversi pacchetti software di simulazione i modelli sviluppati per un sistema di simulazione sono di scarsa o nessuna utilità per un altro. Il processo di sviluppo di una simulazione è molto più che un processo ad hoc. Esistono testi che forniscono linee guida di alto livello, ma lo sviluppo del modello è forse più un'arte che una scienza. Purtroppo, questo approccio lascia spesso notevole lavoro e forse troppa responsabilità creativa all'analista di simulazione.

- L’industria della simulazione: come migliorarla? • I modelli

Oggi gli analisti di simulazione tipicamente sono soliti codificare i loro modelli da zero e costruire convertitori personalizzati per importare i dati necessari. Una soluzione migliore sarebbe quella di semplificare il processo attraverso la creazione di blocchi riutilizzabili di modelli di simulazione. Le simulazioni sarebbero costruite assemblando blocchi modulari.

• I formati di interfaccia Allo stesso modo, sarebbero necessari anche formati di interfaccia tra simulazione e altre applicazioni di produzione che consentissero di importare le informazioni direttamente nei simulatori, senza traduzione, utilizzando formati di input dati standard.

• Possibili nuove tendenze del mercato Le librerie dei modelli potrebbero essere commercializzate come stand-alone o prodotti e distribuite come shareware. Formati standard per i modelli permetterebbero agli sviluppatori di simulazione di vendere librerie di modelli più o meno allo stesso modo in cui oggi le biblioteche di clip art sono vendute per i pacchetti software di grafica.

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b. Un possibile futuro del M&S Sono in molti a vedere il Modelling & Simulation come una tecnologia critica per il 21° secolo. Ci sono molti successi documentati della sua applicazione in aree che vanno dalla produzione, alla comunicazioni, call center, ambiti militari, supply chain e sistemi di servizio. Strumenti e metodologie sono stati migliorati e raffinati per un periodo di 40 anni e funzionano. Anche se siamo in grado di celebrare i progressi e successi applicativi, molti vedono la simulazione come una delusione. In realtà la simulazione viene usata in poche delle situazioni in cui potrebbe essere applicata: ci sono molte decisioni importanti prese dalle aziende senza il beneficio di un modello di simulazione. Perché ciò accade e che cosa si può fare per cambiare in futuro? Questa è la domanda centrale che la comunità della simulazione deve affrontare. Se si vuole che le tecniche di simulazione raggiungano il loro potenziale devono andare oltre il loro attuale ruolo di metodologie che vengono utilizzate esclusivamente da analisti altamente tecnici per un piccolo insieme di decisioni critiche di progettazione. La potenza della simulazione è che ci permette di vedere il futuro e l'impatto delle nostre decisioni sulle prestazioni del nostro sistema. Bisogna trovare il modo di utilizzare più ampiamente questo potere in tutta l'azienda. Guardando al futuro dell'industria della simulazione, una chiave è (come già osservato) di espandere notevolmente l'insieme di utenti che possono trarre beneficio dai modelli di simulazione. Finché la simulazione è riservata a tecnici altamente qualificati, le risorse umane a disposizione per lavorare con la tecnologia sono limitate. Una delle idee promettenti per l'espansione della simulazione a una più ampia gamma di utenti è il concetto di avere modelli pre-costituiti o componenti del modello che possono essere collegati insieme per formare un modello del sistema. L'idea è che si potrebbe semplicemente selezionare questi componenti in una libreria e utilizzarli direttamente. Ad esempio, si potrebbe costruire un modello di tutta la nostra catena di approvvigionamento collegando insieme modelli generici pre-costruiti dei nostri impianti, centri di distribuzione e centri di trasporto. L'obiettivo è quello di costruire ogni modello componente una volta, verificarne il funzionamento, e quindi renderlo disponibile in una libreria da utilizzare in diverse applicazioni. Questa non è un’idea nuova e molti software di simulazione dei fornitori hanno perseguito questo concetto negli ultimi dieci anni, però sussistono gravi problemi da affrontare per creare un quadro di simulazione pratica che consenta di comporre modelli partendo da modelli generici o componenti predefiniti. Il progresso in questo settore è la chiave per ampliare l'uso della simulazione. Oltre a rendere più facile la costruzione dei modelli, dobbiamo renderli universalmente accessibili e condivisibili. Il veicolo per questo è Internet. Tuttavia, per sfruttarlo come mezzo di consegna, c’è bisogno di un software specificamente progettato per consentire la visualizzazione, l'esecuzione e l'analisi di modelli di simulazione sulla rete. L'obiettivo non è quello di far funzionare in rete gli strumenti esistenti, ma piuttosto di progettare nuovi strumenti che sfruttino appieno la potenza di Internet. Un'altra chiave per espandere l'uso della simulazione è quella di ampliare il ruolo della simulazione nel processo decisionale. La simulazione è stata tradizionalmente utilizzata come strumento per prendere decisioni in fase di progettazione di un sistema e della sua supply-chain, tuttavia è troppo limitante. I modelli devono essere utilizzati come catalizzatori di tutti i tipi di decisioni, dalla progettazione alla realizzazione del sistema. In sintesi c’è ancora molto lavoro fare per portare il vero potere della simulazione al mondo.

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c. Una possibile via all’Open Source nel M&S Uno dei più importanti sviluppi nell'industria del computer negli ultimi anni è stato l'aumento del software open-source, come esemplificato principalmente dalla comparsa del Sistema operativo Linux. L'industria della simulazione si potrà evolvere in modo simile con le seguenti caratteristiche principali:

- La formulazione e la diffusa adozione di norme per lo scambio di dati tra i moduli di simulazione sviluppati per diversi tipi di simulazione e modellazione nonché per scambio di dati tra moduli di simulazione e di altri tipi di software per Enterprise Resource Planning (ERP), per applicazioni scientifiche e di ingegneria e per le operazioni gestione.

- Sviluppo basato su Internet di librerie di moduli di simulazione riutilizzabili open-source di alta qualità.

- Libero accesso a queste librerie open-source su Internet per consentire un intenso beta-testing e ottenere così proposte di miglioramento provenienti da tutta la comunità di simulazione mondiale.

Se il futuro del settore della simulazione si evolve secondo un paradigma Linux-like, allora ogni partecipante alla comunità internazionale della simulazione (fornitori, accademici, consulenti e utenti) diventerà effettivamente sviluppatore di codice di una piattaforma software di simulazione completa, che in modo "semiserio" potremo chiamare Simulux; in effetti non c'è nulla di particolarmente originale in queste idee. Tuttavia, non è affatto chiaro se le condizioni sono giuste per lo sviluppo di una simile piattaforma. In primo luogo, è discutibile se attualmente abbiamo tutto ciò che potrebbe essere identificato come nucleo per il suo sviluppo e non è chiaro come il coordinatore di un simile progetto emergerà e sarà in grado di coinvolgere l'intera comunità mondiale della simulazione.

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7. APPLICAZIONE M&S NELL’INDUSTRIA: IL CASO ELETTRO NICA SPA

Come caso di studio prendiamo a riferimento alcuni dei progetti realizzati negli ultimi anni dal reparto di Ricerca e Sviluppo dell’Azienda Elettronica S.p.a.. Elettronica si occupa da più di 60 anni di progettare e realizzare sistemi per la “Difesa Elettronica” sia passivi, ovvero capaci di rilevare la presenza nell’ambiente di onde elettromagnetiche emesse da RADAR potenzialmente ostili, che attivi, ovvero capaci di emettere delle onde elettromagnetiche appositamente studiate per disturbare la funzionalità dei RADAR ostili precedentemente individuati nell’ambiente. Negli ultimi anni Elettronica ha esteso il suo business con nuovi prodotti capaci di mettere in comunicazione e cooperazione più sensori appartenenti ad una stessa piattaforma (Platform Centric Electronic Warfare) o intere suite di sensori appartenenti ad una numerosità di piattaforme distribuite su un territorio e capaci di comunicare (Network Centric Electronic Warfare). Elettronica ha progettato e sviluppato i sistemi di comando e controllo che consentono agli operatori di :

- Conoscere e gestire lo stato di funzionamento corrente dei sensori a disposizione; - Visualizzare il singolo punto di vista dei sensori a disposizione ovvero la lista delle

entità da questo percepite. Questo tipo di dato è chiamato LOP ovvero Local Operational Picture e, nel caso dei sensori passivi in banda RADAR è caratterizzato dalla lista dei parametri sintetici (i.e. Radiofrequenza, Pulse Repetition Interval, Pulse Width, tipologia di Scansione, Potenza, etc.) delle emissioni individuate;

- Visualizzare il risultato della fusione (che avviene periodicamente in modo automatico) di questi dati atta a stabilire quando due o più sensori stanno individuando e misurando la stessa emissione. Questo tipo di visualizzazione è detta COP ovvero Common Operational Picture;

- Richiedere l’esecuzione di specifiche analisi da parte dei sensori coinvolti. Per la progettazione e sviluppo di simili sistemi l’Azienda ha deciso di avvalersi di un ambiente di simulazione distribuito basato su HLA che permettesse di ricreare complessi sistemi distribuiti senza dover disporre di apparati e piattaforme (ad esempio camion, ecc.) reali. L’ambiente di simulazione realizzato, descritto con maggiore dettaglio in seguito, consente di anticipare il test e la validazione delle funzionalità del sistema di comando e controllo fin dalle primissime fasi del suo sviluppo e senza dover ricorrere a complessi e costosi apparati reali le cui caratteristiche utili alla validazione del Comando e Controllo vengono invece modellate e simulate. Lo strumento costituisce inoltre un prodotto per se, dato che, permettendo la riproduzione di scenari tattici, costituisce un ambiente di training e post mission analysis per il personale. In figura è mostrata l’architettura di un sistema di simulazione distribuito che permette la stimolazione del prodotto di Comando e Controllo con dati rappresentativi di un reale contesto operativo.

Figura 72 - Architettura Sistema di Simulazione distribuito

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Vediamo come è realizzato l’ambiente di simulazione: - Un PC su cui è eseguito un gestore di scenario basato sulla piattaforma software

STAGE prodotta dall’azienda PRESAGIS. Stage è un software estensibile che permette di definire scenari in termini di un area geografica quadrata di 500Km di lato su cui vengono disposte piattaforme (ad esempio terrestri, navali, avioniche) con caratteristiche cinematiche ben definite e modelli di sensori attivi e passivi definiti attraverso i loro parametri fondamentali (ad esempio RF emessa, potenza, ecc.). Per le piattaforme coinvolte nello scenario è possibile definire dei profili di missione ovvero come queste piattaforme si comporteranno nel tempo, la traiettoria che seguiranno, gli istanti in cui attiveranno (o spegneranno) i sensori.

- Un PC su cui è eseguito il middleware HLA. L’ambiente STAGE utilizzato è stato modificato in modo tale da connettersi ad un ambiente HLA locale e, quando una simulazione è avviata, in modo tale da aggiornare una descrizione dello stato corrente dello scenario definendo:

• La posizione di ogni piattaforma presente nello scenario, il suo assetto e il suo vettore velocità;

• Le caratteristiche di ogni sensore installato sulle piattaforme coinvolte nello scenario simulato;

• Lo stato dei sensori (ad esempio acceso, operativo, ecc.); • Le caratteristiche elettromagnetiche delle forme d’onda emesse dai sensori

attivi. • STAGE aggiorna questi dati 30 volte al secondo.

- Una serie di PC ognuno dei quali esegue un SW di simulazione appositamente sviluppato per rappresentare il punto di vista di una piattaforma coinvolta nella simulazione. Alcune delle piattaforme presenti nello scenario infatti sono definite in modo da appartenere alla fazione amica e quindi saranno quelle entità che produrranno dati utili al Comando e Controllo sotto test dipendentemente dalle caratteristiche dello scenario. Questi software sono in grado di collegarsi ad HLA e recuperare periodicamente la descrizione dello stato corrente dello scenario fatta da STAGE 30 volte al secondo. Con i dati così ottenuti ogni modello di piattaforma è capace di stabilire quello che i suoi sensori sarebbero in grado di percepire se esposto allo scenario descritto. Infatti gli è nota la sua posizione nello scenario, la posizione delle altre piattaforme, le caratteristiche delle onde emesse dai sensori delle altre piattaforme, le caratteristiche orografiche e le caratteristiche dei sensori che essa stessa installa. Queste informazioni sono sufficienti, ad esempio ad un modello di sensore passivo in banda radar che opera a livello di traccia (non impulsi o campioni), di stabilire la perdita di potenza del segnale data la distanza tra le due piattaforme e, dipendentemente dalla sensibilità prevista dal sensore passivo, determinare se la rilevazione del segnale sarebbe possibile o meno. A valle di questo semplice calcolo il modello produce un “quadro tracce” ovvero una descrizione sintetica delle onde elettromagnetiche misurate dal sensore nell’ambiente. I dati ideali così ottenuti possono essere eventualmente resi più rappresentativi attraverso filtri che introducono dispersioni di misura coerenti con quelle caratteristiche del sensore simulato;

- Un PC su cui è eseguito QUALNET ovvero un ambiente di simulazione per reti di comunicazione. In QUALNET vengono modellati una serie di nodi, uno per ogni piattaforma amica (forza alleata) presente nello scenario definito in STAGE. Per queste piattaforme è definita una rete di comunicazione, con o senza infrastruttura, per la quale sono definiti i singoli protocolli dell’intero stack ISO/OSI. L’unica parte simulata è quella fisica (segnale analogico), mentre, a partire dallo strato MAC di accesso al mezzo in su, si ha una vera e propria emulazione ovvero i pacchetti di

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dati sono bit a bit gli stessi che verrebbero scambiati nel caso in cui quella rete fosse realmente utilizzabile. I singoli modelli di piattaforma che condividono lo scenario simulativo definito da STAGE in HLA comunicano tra di loro scambiando dati con il C2 non direttamente ma utilizzando (in modo a loro trasparente) Qualnet come proxy. In funzione della rete scelta e dai cambiamenti topologici causati da un cambiamento nella geometria dello scenario, QUALNET introduce latenze o perdita di pacchetti (PacketLoss) emulando le problematiche di comunicazione che si sperimenterebbero sul campo con quel sistema distribuito e quella rete di comunicazione in quel contesto orografico.

STAGE STAGE è un software di simulazione che permette di generare ed eseguire scenari operativi complessi per training e analisi. Attraverso STAGE è possibile definire un insieme di modelli rappresentativi delle classi di piattaforme che si intende coinvolgere in una simulazione. Queste possono essere di diverse tipologie (ad esempio aeree, navali, terrestri, ecc.) e possono installare diversi dispositivi come sensori (ad esempio Radar, Laser, ESM, LWS, MWS, ecc.), contromisure (ad esempio ECM, Chaff, Flare, ecc.), radio (ad esempio per le comunicazioni, ecc.) armi (ad esempio missili, artiglierie, ecc...).

Figura 73 - Impostazioni piattaforma in Stage

Fatto questo, è possibile disporre istanze delle piattaforme modellate in un contesto geografico scelto come teatro della simulazione e descrivere per ogni piattaforma un

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profilo di missione ovvero come si comporterà nel tempo e come reagirà a determinati eventi (ad esempio cinematica, accensione/spegnimento dei sensori, ecc.).

Figura 74 - Visualizzazione scenario in Stage

Terminata questa fase è possibile eseguire una simulazione. Durante l'esecuzione STAGE si collega allo spazio HLA attraverso una comunicazione di tipo TCP ed inizia a descrivere lo stato corrente dello scenario in HLA secondo il meta-modello di dati (FOM) descritto nel paragrafo HLA Federation Object Model. HLA ha infatti lo scopo di realizzare uno spazio di dati condiviso tra le diverse entità federate nell'ambito di una simulazione distribuita. Questo è fatto con l'obiettivo di disaccoppiare lo scenario generato da STAGE dai vari usi che possono esserne fatti. Nell’ambito dell’ambiente di simulazione distribuita descritto STAGE svolge il ruolo di gestore di scenario. In particolare, una volta avviata la simulazione, STAGE si occupa di aggiornare i dati cinematici di tutte le piattaforme coinvolte nello scenario stabilendo la loro posizione corrente nello spazio (ad esempio latitudine, longitudine, altezza dal suolo), l’assetto (ad esempio roll, pitch, yaw) e il vettore velocità. STAGE si occupa inoltre di valutare gli istanti di attivazione e spegnimento dei sensori. La descrizione dello stato corrente dello scenario viene aggiornata da STAGE in HLA con una frequenza di 40 Hz consentendo agli altri simulatori federati di condividere lo stesso ambiente di simulazione. HLA 1516 Utilizzando HLA, simulatori differenti e potenzialmente eseguiti su hardware distinti possono interagire Gran parte delle interazioni tra federati coinvolgono oggetti e interazioni che lavorano in un modello publish-subscribe. In questo paradigma entità federata può registrare un'istanza di un oggetto e quindi modificare gli attributi (publisher). Altri federati che si sono dichiarati interessati all'oggetto (subscriver) riceveranno gli aggiornamenti del valore modificato. Le notifiche ai subscriber vengono effettuate direttamente dal middleware HLA (ovvero dalla Run Time Infrastructure – RTI). Questa comunicazione indiretta permette un basso accoppiamento (loosecoupling) consentendo la realizzazione di ambienti facilmente estensibili.

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Per poter comunicare i federati devono condividere un meta-modello dei dati che utilizzeranno nella comunicazione ossia una tassonomia di concetti, descritti in termini di singole caratteristiche, con espresse le possibili relazioni che tra questi intercorrono. Nella progettazione del sistema è stato definito un FOM i cui concetti sono quelli mostrati nella seguente immagine. Le frecce vuote tra i concetti rappresentano relazioni di generalizzazione tra questi. I principali elementi utilizzati dai federati per condividere lo scenario simulato sono:

- Platform rappresenta il concetto di piattaforma nel modello di dominio. Una piattaforma è intesa come una entità in grado di “contenere” sensori, contromisure ed armi e di avere una autonomia in termini cinematici. Una piattaforma può svolgere delle “funzioni” avvalendosi di altre EW Entity (i.e. piattaforme, sensori, armi, contromisure). Per una piattaforma può quindi essere definito un insieme di comportamenti come una macchina a stati delle funzioni che la piattaforma è in grado di svolgere. Una piattaforma è caratterizzata dai seguenti attributi la cui applicabilità dipende dalla destinazione d'uso del meta-modello:

• name: identificativo univoco di una piattaforma; • type: Il campo type può assumere valori: FRIEND, per indicare una

piattaforma amica, HOSTILE, per indicare una piattaforma potenzialmente ostile, NEUTRAL per indicare una piattaforma neutrale;

• Assetto (Roll, Pitch Yaw) • Speed: vettore di tre elementi rappresentante il vettore velocità della

piattaforma • Latitude: dato di latitudine; • Longitude: dato di longitudine; • Altitude: dato di altitudine ; • Installed Sensors: La lista di sensori installati sulla piattaforma.

Un sensore è inteso come qualsiasi dispositivo che permetta ad una piattaforma di rilevare direttamente o indirettamente la presenza e le caratteristiche di una piattaforma target. Questo è definito attraverso le seguenti caratteristiche:

- name: stringa che identifica univocamente un tipo di sensore all'interno di un modello;

- angle Resolution: valore rappresentativo della dispersione di misura angolare del sensore;

- elevation Resolution: valore rappresentativo della dispersione di misura di elevazione del sensore;

- range Resolution: valore rappresentativo della dispersione di misura di range del sensore;

- installing Platform: riferimento alla piattaforma su cui il sensore è intallato.

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Figura 75 - Rappresentazione grafica del FOM HLA utilizzato dall’ambiente di simulazione distribuito

Esistono due tipologie di sensori: attivi (Active) e passivi (Passive). I sensori attivi emettono onde elettromagnetiche con lo scopo di individuare una piattaforma attraverso la loro riflessione. I Sensori passivi, viceversa, rilevano indirettamente la presenza di una piattaforma attraverso una rilevazione diretta delle onde emesse da lei (ad esempio calore), dai suoi sensori (ad esempio Radar, Laser, etc.) o da altri strumenti (ad esempio Radio). I sensori passivi possono quindi essere ulteriormente caratterizzati in termini di range di detezione in Mhz (RFmin ed RFMax). Le tipologie di sensori passivi previsti nelle simulazioni sono:

- Electronic Support Measure (ESM): rileva forme d'onda di tipo Radar; - Laser Warning Receiver (LWR): rileva forme d'onda di tipo Laser; - Missile Warning Receiver (MWR): rileva il calore emesso dai razzi dei missili; - Communication ESM (CESM): rileva i segnali emessi dalle radio di una piattaforma.

I sensori attivi sono modellati come contenitori di 1 o più forme d'onda, rappresentate dal concetto Waveform. Per la comunicazione HLA viene utilizzato il software Pitch RTI che permette di visualizzare i sistemi che usufruiscono dei dati di scenario prodotti da Stage. Nella seguente immagine è mostrata una tipica esecuzione del simulatore dal punto di vista HLA. La visualizzazione grafica mostra, in modo esemplificato, il middleware RTI come un rettangolo orizzontale e le entità federate come rettangoli collegati verticalmente. In questo caso oltre a STAGE, publisher responsabile della descrizione ed aggiornamento dello scenario simulato, sono presenti 4 piattaforme (RWR) che recuperano

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periodicamente i dati pubblicati da STAGE e producono output conformi a quello che sarebbe il loro punto di vista nello scenario simulato.

Figura 76 - Rappresentazione grafica del middleware HLA durante una simulazione

Figura 77 - Visualizzazione del FOM condiviso dai federati durante una simulazione

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DIS DIS può essere utilizzato da STAGE per la sincronizzazione dei dati delle piattaforme con altri software di simulazione. Nel caso mostrato è stato utilizzato con il simulatore di rete Qualnet. È stato necessario definire su ogni piattaforma da sincronizzare le seguenti informazioni:

- Marking (nome identificativo dell’entità); - DIS Kind tipologia entità (piattaforma, radio, sensore, ecc…); - DIS Domain dominio operativo dell’entità (aerea, terrestre, ecc…); - DIS Country nazionalità; - DIS Category identificativo categoria (0…255); - DIS Sub-Category identificativo sotto-categoria (0…255); - DIS Specific identificativo specifico (0…255); - DIS Extra identificativo extra (0…255).

Le informazioni DIS Kind, DIS Domain, DIS Country, DIS Category, DIS Sub-Category, DIS Specific, DIS Extra costituiscono il DIS Type. Questo, insieme al marking, saranno necessarie alla sincronizzazione con il simulatore Qualnet. La comunicazione DIS tra Stage e Qualnet consente a quest’ultimo di aggiornare periodicamente la posizione dei nodi comunicanti coerentemente con l’evoluzione dello scenario in Stage. Questo permette a Qualnet di introdurre latenze e packetloss coerenti con le distanze correnti tra le piattaforme nello scenario simulato. Qualnet Effettuare test e sviluppo su una rete ethernet non garantisce in alcun modo che il sistema rimanga affidabile in scenari di comunicazione più complessi. Il sistema reale deve necessariamente essere messo a confronto anche con modalità di comunicazione wireless e senza infrastruttura. A questo scopo viene utilizzato un simulatore di rete che permette di definire i protocolli di comunicazione fra i diversi nodi dal livello fisico a quello di trasporto. Il simulatore ha dunque il ruolo di caratterizzare la comunicazione fra gli altri nodi trasformando il traffico reale su rete ethernet in un traffico emulato seguendo una data configurazione. Alcune impostazioni possono riguardare:

- canale fisico di trasmissione; - interfacce di comunicazione (radio, ethernet); - topologia della rete; - tipo di interconnessione fra i nodi (wired, wireless); - algoritmi di routing.

Affinché Qualnet possa ottenere il pieno controllo dei flussi di dati di tutti i nodi reali utilizzati nell’emulazione è necessario che il sistema che esegue Qualnet sia il gateway di tutti i nodi. Per effettuare questa configurazione è disponibile un utility apposita (Connection Manager). Questa applicazione permetterebbe anche di associare un nodo virtuale con una singola applicazione eseguita su un nodo reale. È possibile definire uno scenario utilizzando coordinate geografiche e posizionando i nodi virtuali dove si desidera. Per avere una visione coerente con lo scenario definito su Stage la posizione dei nodi sulla superficie terrestre viene aggiornata periodicamente comunicando con STAGE attraverso il protocollo DIS. La sincronizzazione avviene grazie all’utilizzo di un file di configurazione che definisce un mapping tra i nodi presenti nello scenario Qualnet e quelli di STAGE. È quindi di fondamentale importanza che i nodi su STAGE e Qualnet utilizzino gli stessi marking (nome identificativo della piattaforma) e DISType (insieme di alcune caratteristiche della piattaforma).

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In un sistema di comunicazione wireless hanno un ruolo fondamentale i modelli di dispersione del segnale e tutto ciò che può compromettere la raggiungibilità dei nodi cooperanti. Sono stati quindi inseriti nello scenario di simulazione di rete i dati orografici della zona operativa coinvolta (formato DTED). È stato inoltre necessario impostare un modello di diffusione del segnale che tenesse conto della irregolarità della superficie.

Figura 78 - Comunicazione tra nodi

Sistema di Comando e Controllo sotto test L’ambiente di simulazione distribuita descritto costituisce un valido strumento per la validazione di sistemi di comando e controllo sin dalle prime fasi di progettazione e sviluppo. In particolare, mostriamo in queste immagini alcune delle funzionalità previste attraverso l’interfaccia uomo macchina del prodotto di comando e controllo collegato al simulatore di scenari. Nella seguente immagine è mostrato un esempio di triangolazione di diverse piattaforme (ad esempio ground1, ground1_2, ecc.) da parte di due piattaforme volanti cooperanti (elt_uav1, elt_uav2). La triangolazione è resa possibile come risultato di una condivisione dei dati delle singole piattaforme (LOP) con il comando e controllo che è quindi in grado di effettuare una fusione dei dati e generare una vista comune (COP). I dati cosi correlati sono oggetto di localizzazione a mezzo triangolazione. Il risultato della localizzazione è mostrato attraverso i rombi rossi proiettati sul territorio derivanti dall’intersezione delle misure angolari dei singoli sensori e relativi errori angolari.

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Figura 79 - Interfaccia Uomo Macchina del C2 durante una simulazione di scenario con triangolazione

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8. CONCLUSIONI Il settore della Difesa, sia dal punto di vista operativo/addestrativo, sia dal punto di vista tecnologico, è caratterizzato da estrema complessità ed elevati costi dei sistemi d’arma, nel corso di tutto il loro ciclo di vita. Le moderne tecniche di Modelling & Simulation possono essere uno strumento di importante ausilio nei settori di Analisi, Acquisizione, Addestramento e Supporto alle Operazioni, a condizione che si riesca a promuovere la massima integrazione fra i suddetti campi di applicazione e la massima interoperabilità fra le Forze Armate e fra i relativi sistemi d’arma. Allo stato attuale, le capacità computazionali sembrano consentire livelli di realismo e interoperabilità dei sistemi di simulazione in passato inimmaginabili, tuttavia la loro implementazione richiede grandi investimenti nel settore di ricerca & sviluppo e chiara unità d’intenti da parte di SMD, Segretariato Generale e Stati Maggiori di F.A., oltre che importanti sforzi da parte della comunità scientifica e dell’industria, anche in questo caso con la medesima unità d’intenti. La vision di un processo integrato di “Concept Development and Experimentation”, comprensivo di tutte le sopra citate fasi, potrebbe ripagare ampiamente gli sforzi richiesti per la sua attuazione, non solo per il netto miglioramento qualitativo dei sistemi d’arma, del loro utilizzo e delle capacità operative complessive, ma anche con risparmi economici di lungo periodo, riducendo sensibilmente i costi di sviluppo e di addestramento. Allo stato attuale, pur riconoscendo un avanzato sviluppo tecnologico dei sistemi di simulazione single service, appare necessario investire maggiori sforzi per l’integrazione dei sistemi, favorendo maggior dialogo fra gli utenti e con gli sviluppatori. In Italia è storicamente “non facile” riuscire a stabilire chiari rapporti istituzionali fra tutti i principali attori del triangolo Militari-Industria-Università, nelle attività di ricerca & sviluppo del settore Difesa. Al riguardo, le iniziative di coinvolgimento del mondo universitario nel settore della formazione della US Air Force, tramite i programmi di “floating researcher”, potrebbero essere un valido riferimento per migliorare tale criticità. Altra difficoltà peculiare del nostro sistema è la emanazione di precise linee di indirizzo nel settore del procurement, dove risulterà essenziale definire chiaramente i requisiti in termini di interoperabilità e standardizzazione dei protocolli di comunicazione fra i sistemi di simulazione, come per esempio possiamo osservare nelle Direttive dell’Australian Defence Simulation Office. Le attuali critiche disponibilità di fondi per la Difesa potrebbero scoraggiare gli investimenti, ma potrebbero anche essere uno sprone per la ricerca di approcci innovativi, che possano favorire una razionalizzazione delle spese destinate alla tutela degli interessi dello Stato e alla difesa della Patria.

BIBLIOGRAFIA 1. Libri

- Jerry Banks, “Handbook of Simulation: Principles, Methodology, Advances, Applications, and Practice”, EMP books and John Wiley & Sons, 1998.

2. Pubblicazioni e documenti

- Stato Maggiore dell’Aeronautica 3° Reparto, “Linee di indirizzo di Modelling & Simulation per l’Aeronautica Militare”, edizione 2008;

- Stato Maggiore dell’Aeronautica 3° Reparto, Reparto Sperimentale Volo (Ten. Col. Pellegrini Alessandro, Cap. Ambra Roberto, Ten. Argiolas Giulio), “Modelling & Simulation: enabling methodology to support development of Italian Air Force Missile and Air Defence capability”;

- Nato Research and Technology Organisation, “Conceptual Modeling for Military Modeling and Simulation”, edizione 2012;

- NATO Modeling and Simulation Standards Subgroup, “AMSP-01, Nato Modelling & Simulation Standards Profiles”, edizione 2012;

- United States Air Force Headquarters, “Air Force M&S Vision For 21 Century”, 6 luglio 2010;

- USAF Academy (Russell M. Cummings, Scott A. Morton, and Keith Bergeron), “Modeling and Simulation research and instruction at the U.S. Air Force Academy”, agosto 2004;

- US Department of Defense (AT&L), “Direttiva 5000.59”, 8 agosto 2007; - Australian Defence Simulation Office (Department of Defence), “Distributed

Simulation Guide”, edizione 2004; - Australian Defence Simulation Office (Department of Defence), “Capability Systems

Life Cycle Simulation Support: Acquisition Phase Guide”, edizione 2013; - Australian Department of Defence, “Defence Simulation Strategy and Roadmap”,

edizione 2011; - Stato Maggiore dell’Esercito, Progetto “Sistemi Integrati per l’Addestramento

Terrestre (SIAT)”, contratto n. 1227 del 19 luglio 2010. Approvazione dello strumento di Governance, dicembre 2013;

- Stato Maggiore della Difesa, Esigenza Operativa “Sistemi di Simulazione Constructive e Live” per l’addestramento in ambiente terrestre, ottobre 2007;

- US Department of NAVY, “Modelling & Simulation Handbook”, edizione 2004; - Orizzonte Sistemi Navali, studio autofinanziato 2013 (briefing); - Cristiano Montrucchio, “Modelling & Simulation in aerospace - Alenia Aeronautica’s

experiences and perspectives”, presentazione presso MIMOS, 14 febbraio 2007; - Bohemia Interactive, Type 45 (briefing); - Cubic, LCS Training Program (briefing); - Cubic, EST 3000 TM (briefing); - Selex ES, Presentazioni e documenti sviluppati per i corsi di Modelling & Simulation

tenuti presso il NATO M&S COE.

3. Articoli internet

- www.analisidifesa.it, articolo “L’Aeronautica acquista altri 3 M-346 per 120 milioni di Euro”, 23 dicembre 2014;

- www.da.mod.uk/dsc, “The DTEC Synthetic Natural Environment (SNE) Catalogue and Repository”;

- www.da.mod.uk/dsc, “The UK simulation and Enumeration Register”; - www.da.mod.uk/dsc, “Visual Models Catalogue of MAD owned models held in the

UK Defence Simulation Centre data Repository”; - www.wintersim.org, (Joseph C. Hugan, Charles Mclean, C. Dennis Pegden, Ernest

H. Page),“Procedings of the 2003 Winter Simulation Conference - The future of the simulation industry”;

- www.sisostds.org, “DIS for Dummies, SISO Discussion Forum”; - www.ms.army.mil/sp-div/fa57, “Simulation Operations Handbook”.

4. Altri siti

- www.afams.af.mil/index.asp (Air Force Agency for Modelling and Simulation); - www.ternion.com/usaf-aoc-training.

CENTRO ALTI STUDI PER LA DIFESA · 2015-07-03 · 17° CORSO SUPERIORE DI STATO MAGGIORE INTERFORZE...

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