Gerência de mudanças de requisitos: uma proposta de aplicação a um estudo de caso

As organizações desenvolvedoras de software, na sua maioria, têm grande dificuldade de identificar e adotar um processo adequado de gestão de mudanças de requisitos. Durante todo o ciclo de vida de desenvolvimento de um software existem inúmeras solicitações de mudanças de escopo e de requisitos (técnicos ou não). Isso provoca muitos transtornos aos projetos e aos envolvidos. Por isso, há uma necessidade determinante de que essas organizações utilizem um processo adequado de acompanhamento e de controle de requisitos. Com base nisso, este trabalho procura apresentar uma metodologia de gerenciamento de mudanças dos requisitos, desde a base conceitual, que envolve os requisitos ( tipos, problemas, técnicas de elicitação e visão geral sobre modelo de gerência de requisitos), até a aplicação da metodologia proposta em um estudo de caso. O desenvolvimento deste trabalho teve como objetivo principal desenvolver a estrutura de uma metodologia que fosse de fácil aplicação nas organizações, dando uma noção de como devem ser gerenciadas as mudanças de requisitos, sua documentação, os modelos de documentos a serem utilizados e um exemplo prático de aplicação da metodologia.

FRIDA: um método para elicitação e modelagem de RNFs

Os requisitos direcionam o desenvolvimento de software porque são cruciais para a sua qualidade. Como conseqüência tanto requisitos funcionais quanto não funcionais devem ser identificados o mais cedo possível e sua elicitação deve ser precisa e completa. Os requisitos funcionais exercem um papel importante uma vez que expressam os serviços esperados pela aplicação. Por outro lado, os requisitos não funcionais estão relacionados com as restrições e propriedades aplicadas ao software. Este trabalho descreve como identificar requisitos não funcionais e seu mapeamento para aspectos. O desenvolvimento de software orientado a aspectos é apontado como a solução para os problemas envolvidos na elicitação e modelagem dos requisitos não funcionais. No modelo orientado a aspectos, o aspecto é considerado o elemento de primeira ordem, onde o software pode ser modelado com classes e aspectos. As classes são comumente usadas para modelar e implementar os requisitos funcionais, já os aspectos são adotados para a modelagem e implementação dos requisitos não funcionais. Desse modo, é proposta a modelagem dos requisitos não funcionais através das fases do ciclo de vida do software, desde as primeiras etapas do processo de desenvolvimento. Este trabalho apresenta o método chamado FRIDA – From RequIrements to Design using Aspects, cujo objetivo é determinar uma forma sistemática para elicitar e modelar tanto os requisitos funcionais quanto os não funcionais, desde as fases iniciais do ciclo de desenvolvimento. Em FRIDA, a elicitação dos requisitos não funcionais é realizada usando-se checklists e léxicos, os quais auxiliam o desenvolvedor a descobrir os aspectos globais – utilizados por toda a aplicação – bem como, os aspectos parciais que podem ser empregados somente a algumas partes da aplicação. O próximo passo consiste na identificação dos possíveis conflitos gerados entre aspectos e como resolvê-los. No método FRIDA, a identificação e resolução de conflitos é tão importante quanto a elicitação de requisitos não funcionais, nas primeiras fases do ciclo de vida do software. Além disso, é descrito como usar a matriz de conflitos para automatizar esse processo sempre que possível. A extração dos aspectos e sua modelagem visual são características muito importantes, suportadas pelo método, porque elas possibilitam a criação de modelos que podem ser reutilizados no futuro. Em FRIDA, é demonstrado como transformar os requisitos em elementos da fase de projeto (classes e aspectos) e como traduzir esses elementos em código. Outra característica do método FRIDA é que a conexão entre diagramas, que pertencem a diferentes fases do processo de desenvolvimento do software, permite um alto nível de rastreabilidade. Em resumo, FRIDA requer que o desenvolvedor migre de uma visão puramente funcional para outra que contemple também os requisitos não funcionais.

OZJ : uma ferramenta para geração de óraculos para teste de software a partir de especificação formal

A literatura sobre Teste de Software apresenta diversas estratégias e metodologias que definem critérios eficazes e automatizáveis para selecionar casos de teste capazes de detectar erros em softwares. Embora eficientes na descoberta de erros, as técnicas de seleção de casos de teste exigem que uma quantidade relativamente grande de testes seja realizada para satisfazer os seus critérios. Essa característica acarreta, em parte, um alto custo na atividade de teste, uma vez que, ao fim de cada teste deve-se verificar se o comportamento do software está ou não de acordo com os seus requisitos. Oráculo para teste de software é um mecanismo capaz de determinar se o resultado de um teste está ou não de acordo com os valores esperados. Freqüentemente, assume-se que o próprio projetista de teste é o responsável por esta tarefa. A automatização da atividade dos oráculos deu origem a oráculos automáticos, os quais são capazes de determinar o bom ou mau funcionamento do software a partir de uma fonte de informação confiável. Ao longo dos anos, a especificação formal vêm sendo largamente utilizada como fonte de informação para oráculos automáticos. Diversas estratégias vêm propondo geradores de oráculos baseados em especificações formais. Dentre as características marcantes dessas estratégias, cita-se aquelas que são aplicáveis a implementações derivadas a partir da estrutura da especificação e aquelas que geram oráculos a partir de técnicas específicas de seleção de casos. Essas características, entretanto, limitam a aplicação abrangente dos oráculos por restringi-los tanto a implementações derivadas diretamente de especificações como ao uso de técnicas específicas de seleção de casos de teste. Este trabalho apresenta um estudo sobre os geradores de oráculos para teste de software, identifica aspectos fundamentais que regem seu processo de construção e propõe uma estratégia que permite a geração de oráculos semi-automaticamente, mesmo para implementações não derivadas diretamente da estrutura da especificação. A estratégia proposta é, também, aplicável aos casos de teste derivados de qualquer técnica de seleção de casos de teste.

Uma Metodologia para o desenvolvimento de aplicações de visão computacional utilizando um projeto conjunto de hardware e software

As tarefas de visão computacional incentivam uma significativa parte da pesquisa em todas as áreas científicas e industriais, entre as quais, cita-se a área voltada para o desenvolvimento de arquiteturas de computadores. A visão computacional é considerada um dos problemas mais desafiadores para a computação de alto desempenho, pois esta requer um grande desempenho, bem como um alto grau de flexibilidade. A flexibilidade é necessária pois a visão computacional abrange aplicações em que há diferentes tarefas a serem realizadas com diferentes necessidades de desempenho. Esta flexibilidade é particularmente importante em sistemas destinados a atuar como ambientes experimentais para novas técnicas de processamento visual ou para a prototipação de novas aplicações. Computação configurável tem demonstrado, por meio de exemplos implementados pela comunidade científica, fornecer uma boa relação entre alto desempenho e flexibilidade necessária para a implementação de diferentes técnicas utilizadas na área de visão computacional. Contudo, poucos esforços de pesquisa têm sido realizados na concepção de sistemas completos visando a solução de um problema de visão computacional, incluindo ambos os requisitos de software e de hardware. O principal objetivo deste trabalho é mostrar que as técnicas e tecnologias disponíveis na área de computação configurável podem ser empregadas para a concepção de um sistema capaz de implementar um grande número de aplicações da área de visão computacional na pesquisa e no ambiente industrial. Entretanto, não é escopo deste trabalho implementar um sistema de computação que seja suficiente para abordar os requerimentos necessários para todas as aplicações em visão computacional, mas os métodos aqui introduzidos podem ser utilizados como uma base geral de implementação de várias tarefas de visão computacional. Este trabalho utiliza ambientes que permitem implementações conjuntas de hardware e software, pois os mesmos facilitam a validação das técnicas aqui apresentadas, por meio da implementação de um estudo de caso, sendo parte deste estudo de caso implementado em software e outra parte em hardware.

Análise dos requisitos e planos de produção gerados por um sistema de planejamento fino de produção

O tema central deste trabalho é o Planejamento, Programação e Controle da Produção na indústria, com o auxílio de uma ferramenta computacional, do tipo Finite Capacity Schedule (FCS). No Brasil, essa categoria de software é denominada, genericamente, por Sistemas de Planejamento Fino de Produção ou de Capacidade Finita. Alinhado com as tendências mundiais e a vantagem de menores investimentos em hardware, o sistema escolhido é compatível com a operação em microcomputadores. Na primeira parte do trabalho, o assunto é tratado de forma geral, quando se pretende caraterizar amplamente o problema da programação da produção, as dificuldades na sua execução, as soluções existentes e suas limitações. A segunda parte do trabalho discute, detalhadamente, os métodos tradicionais de planejamento de materiais e capacidade. A revisão bibliográfica se encerra com uma apresentação dos sistemas FCS e sua classificação. A terceira parte trata da descrição, ensaios e avaliação da programação gerada por um software de Planejamento Fino de Produção determinístico, baseado na lógica de simulação computacional com regras de decisão. Embora a avaliação esteja limitada ao software utilizado, a análise ainda vai procurar identificar as diferenças fundamentais entre os resultados da programação de Capacidade Finita e a convencional, representada pelos sistemas da categoria MRPII ou Planejamento dos Recursos de Manufatura (Manufacturing Resources Planning). As lógicas dos sistemas MRPII e de Capacidade Finita são discutidas na revisão bibliográfica, enquanto que, para o software empregado no trabalho, ainda há um capítulo específico tratando da sua descrição, fundamentos, software house, hardware necessário e outras informações relevantes. Os ensaios serão implementados com o objetivo de analisar o sistema FCS como ferramenta de planejamento e de programação de produção. No caso, uma fração de um processo produtivo será modelada no sistema, através do qual serão gerados planos de produção que serão confrontados com a programação usual e com o comportamento real dos recursos envolvidos. Os ensaios serão realizados numa das unidades pertencentes a uma empresa transnacional de grande porte, que atua no ramo de pneumáticos. Por último, são apresentadas as conclusões gerais, recomendações na aplicação do sistema estudado e sugestões para futuras pesquisas relacionadas com o assunto.

ProTool : uma ferramenta de prototipação de software para o ambiente PROSOFT

Dentre as principais áreas que constituem a Ciência da Computação, uma das que mais influenciam o mundo atual é a Engenharia de Software, envolvida nos aspectos científicos e tecnológicos do desenvolvimento de software. No desenvolvimento de software, a fase de especificação dos requisitos é uma das mais importantes, visto que erros não detectados nesta são propagados para as fases posteriores. Quanto mais avançado estiver o desenvolvimento, mais caro custa reparar um erro introduzido nas fases iniciais, pois isto envolve reconsiderar vários estágios do desenvolvimento. A prototipação permite que os requisitos do software sejam validados logo no início do desenvolvimento, evitando assim a propagação de erros. Paralelamente, a utilização de métodos formais visa revelar inconsistências, ambigüidades e falhas na especificação do software, que podem caso contrário, não serem detectadas. Usar a prototipação de software juntamente com uma notação formal enfatiza a especificação do problema e expõe o usuário a um sistema “operante” o mais rápido possível, de modo que usuários e desenvolvedores possam executar e validar as especificações dos requisitos funcionais. O objetivo principal deste trabalho é instanciar uma técnica da área de Prototipação de Software que capacite o engenheiro de software gerar automaticamente protótipos executáveis a partir de especificações formais de tipos abstratos de dados, na notação PROSOFT-algébrico, visando a validação dos requisitos funcionais logo no início do desenvolvimento do software. Para tanto foi proposto um mapeamento da linguagem PROSOFT-algébrico para OBJ. Como OBJ possui um eficiente sistema de reescrita de termos implementado, a utilização deste propicia a prototipação de tipos abstratos de dados, especificados em PROSOFT-algébrico. Os componentes envolvidos na definição deste trabalho, assim como o mapeamento entre as linguagens, foram especificados algebricamente e implementados no ambiente de desenvolvimento de software PROSOFT. A implementação serviu para validar o mapeamento proposto através de dois estudos de caso. Por fim, são apresentadas as conclusões alcançadas e as atividades adicionais vislumbradas a partir do trabalho proposto.

Um Modelo de estruturação de requisitos para o método fusion

Uma definição confiável dos requisitos de um software depende diretamente da completa e correta compreensão sobre as necessidades do sistema e sua conseqüente representação de forma adequada ao processo de desenvolvimento. Uma proposta de modelagem de requisitos deve apresentar qualidades que colaborem para a compreensão mútua das necessidades entre os envolvidos no processo e que organizem os requisitos de forma a permitir o acompanhamento no desenvolvimento do software. O presente trabalho apresenta um modelo de estruturação de requisitos fundamentado em metodologias orientadas a objetivos com utilização de cenários e preceitos da Teoria da Atividade. O modelo tem sua argumentação nas premissas que cliente e usuários normalmente expressam suas necessidades através de objetivos almejados e que a ação humana deve ser analisada dentro de um contexto para que possa fazer sentido e ser compreendida. Inserido no contexto do Projeto FILM1, cujo objetivo é expandir o Método Fusion, agregando uma etapa de modelagem de requisitos, o trabalho estabeleceu a qualidade de usabilidade como motivadora da definição de um modelo de estruturação de requisitos. A usabilidade é uma qualidade que visa facilitar a utilização do modelo como uma ferramenta de representação dos requisitos de forma inteligível, atuando tanto na especificação dos requisitos como na validação dos mesmos entre os envolvidos. Os requisitos são estruturados segundo uma abordagem voltada aos clientes e usuários do sistema. O modelo definido tem por objetivo prover a construção gradual e incremental do entendimento compartilhado entre os envolvidos sobre os domínios do problema e da solução, na concepção e no desenvolvimento do software. Metodologias orientadas a objetivos, operacionalizadas através de cenários, conjugadas a princípios da atividade oferecem um suporte adequado a estruturação de requisitos provendo usabilidade ao modelo. A avaliação da aplicabilidade do modelo é realizada com a modelagem de requisitos em três estudos de casos. Em cada caso são aplicadas técnicas de elicitação no sentido da afinar a sintonia com a estrutura do modelo de requisitos. A concepção do modelo, embasada em conceitos da Teoria da Atividade, é bastante adequado às atividades de elicitação em uma abordagem voltada aos clientes e usuários.

APSEE-Monitor: um mecanismo de apoio a visualização de modelos de processos de software

A tecnologia de processos de desenvolvimento de software ´e uma importante área de estudo e pesquisas na Engenharia de Software que envolve a construção de ferramentas e ambientes para modelagem, execução, simulação e evolução de processos de desenvolvimento de software, conhecidos como PSEEs (do inglês: Process-Centered Software Engineering Environments). Um modelo de processo de software é uma estrutura complexa que relaciona elementos gerenciáveis (i.e. artefatos, agentes, e atividades) que constituem o processo de software. Esta complexidade, geralmente, dificulta a percepção e entendimento do processo por parte dos profissionais envolvidos, principalmente quando estes profissionais têm acesso apenas a uma visão geral do modelo. Desta forma, há necessidade de mecanismos para visualização e acompanhamento dos processos, fornecendo informações adequadas aos diferentes estados, abstraindo as informações relevantes tanto as fases presentes no processo de desenvolvimento quanto ao agente envolvido, além de facilitar a interação e o entendimento humano sobre os elementos do processo. Estudos afirmam que a maneira como são apresentadas as informações do modelo de processo pode influenciar no sucesso ou não do desenvolvimento do software, assim como facilitar a adoção da tecnologia pela indústria de software. Este trabalho visa contribuir nas pesquisas que buscam mecanismos e cientes para a visualização de processos de software apresentando a abordagem APSEE-Monitor destinada ao apoio a visualização de processos de software durante a sua execução. O principal objetivo desta pesquisa é apresentar um modelo formal de apoio a visualização de processos capaz de extrair dados de processos e organizá-los em sub-domínios de informações de interesse do gerente de processos. Neste trabalho aplica-se o conceito de múltiplas perspectivas como uma estratégia viável para a abstração e organização das informações presentes no modelo de processos. A solução proposta destaca-se por estender a definção original de perspectivas e fornecer uma estratégia de extração dos dados através de uma especificação formal utilizando o paradigma PROSOFT-Algébrico. Além disso, o trabalho apresenta um conjunto de requisitos relativos a interação entre gerentes de processos e PSEEs, a definição formal das perspectivas, uma gramática que define a linguagem de consulta aos processos, e um protótipo da aplicação.

Um Middleware reflexivo para apoiar o desenvolvimento de aplicações com requisitos de segurança

Muitos aplicativos atuais, envolvendo diversos domínios de conhecimento, são estruturados como arquiteturas de software que incorporam, além dos requisitos funcionais, requisitos não funcionais, como segurança, por exemplo. Tais requisitos podem constituir um domínio próprio, e, portanto, serem comuns a várias outras arquiteturas de software. Tecnologias como Programação Orientada a Aspectos, Reflexão Computacional e Padrões de Projeto colaboram no desenvolvimento de arquiteturas que provêem a separação de requisitos não funcionais. Porém, sua experimentação e adoção no domínio da segurança computacional ainda é incipiente. O foco deste trabalho é a elaboração de um padrão de projeto voltado à segurança, utilizando como arquitetura conceitual programação orientada a aspectos, e como arquitetura de implementação, reflexão computacional. A composição destas tecnologias resulta em um middleware orientado à segurança, voltado a aplicações desenvolvidas em Java. Estuda-se as tecnologias, seus relacionamentos com a área de segurança, seguido da proposta de uma arquitetura de referência, a partir da qual é extraído um protótipo do middleware de segurança. Este, por sua vez, provê mecanismos de segurança tão transparentes quanto possível para as aplicações que suporta. Com o objetivo de realizar a implementação do middleware de segurança, também são estudadas os mecanismos de segurança da plataforma Java, porém limitado ao escopo deste trabalho. Segue-se o estudo da base conceitual das tecnologias de Reflexão Computacional, o modelo de implementação, seguido de Programação Orientada a Aspectos, o modelo conceitual, e, por fim, têm-se os Padrões de Projeto, a arquitetura de referência. Integrando as três tecnologias apresentadas, propõe-se um modelo, que estabelece a composição de um Padrão Proxy, estruturado de acordo com a arquitetura reflexiva. Este modelo de arquitetura objetiva implementar o aspecto de segurança de acesso a componentes Java, de forma não intrusiva,. Baseado no modelo, descreve-se a implementação dos diversos elementos do middleware, estruturados de forma a ilustrar os conceitos propostos. Ao final, apresenta-se resultados obtidos durante a elaboração deste trabalho, bem como críticas e sugestões de trabalhos futuros.

Utilizando padrões organizacionais e avaliação de risco para adaptar a metodologia de desenvolvimento de software

Este trabalho descreve PMT – Pattern-based Methodology Tailoring, uma abordagem para a adaptação de metodologias de desenvolvimento de software, baseada em padrões e em critérios de risco. Seu principal objetivo é estabelecer meios de se adaptar uma linguagem de padrões organizacionais ao contexto de um projeto específico, o que é obtido através da seleção sistemática dos padrões organizacionais mais adequados aos requisitos do projeto. O trabalho é motivado pelo levantamento de que os arcabouços de processos de software existentes pouco fazem para compreender as necessidades de um projeto antes de definir a metodologia a ser aplicada. PMT utiliza uma análise dos riscos e do contexto de criticalidade para guiar o processo de adaptação. Padrões organizacionais que descrevem técnicas preventivas para os riscos identificados são selecionados por um mecanismo sistemático de seleção, o qual é suportado por uma ferramenta, chamada PMT-Tool.

Framework orientado a objetos para projeto de hardware e software embarcados para sistemas tempo-real

A crescente complexidade dos sistemas tempo-real embarcados demanda novas metodologias e ferramentas para gerenciar os problemas de projeto, análise, integração e validação de sistemas complexos. Este trabalho aborda o tema co-projeto de sistemas tempo-real embarcados, propondo estratégias para a integração das fases iniciais de modelagem de um sistema tempo-real embarcado com as fases subseqüentes do projeto, como a implementação do software e do hardware. É proposto um framework orientado a objetos que permite a criação de modelos orientados a objetos de sistemas tempo-real embarcados, utilizando conceitos temporais similares aos propostos em UML-RT (ou mais especificamente no UML Profile for Schedulability, Performance and Time). É proposta uma estratégia de mapeamento dos requisitos temporais dos diagramas UMLRT para uma interface de programação (API) baseada na “Especificação Tempo-Real para Java” (Real-Time Specification for Java ou RTSJ), a qual pode ser executada tanto em software – em programas RTSJ executando em máquinas virtuais Java (JVM) tempo-real – ou em hardware – em processadores Java Tempo-Real. Para permitir o mapeamento para hardware são propostas extensões tempo-real ao processador Java FemtoJava, desenvolvido no âmbito de dissertações de mestrado e projetos de pesquisa no PPGC, criando-se um novo processador tempo-real denominado de RT-FemtoJava. Dentre as extensões propostas ao processador FemtoJava destaca-se a inclusão de um relógio de tempo-real e o suporte a instruções para alocação e manipulação de objetos. Os conceitos propostos foram validados no âmbito de estudos de caso, sendo os resultados obtidos descritos na presente dissertação.