Visualização de informação em sistemas científicos

Este trabalho é um estudo sobre a aplicação de técnicas de visualização de informação em sistemas de software científico, i.e., sistemas de software voltados para matemática, ciências e engenharias. Enquanto sistemas dessa natureza normalmente fazem uso da visualização científica e figuram como caso de sucesso nessa área, nem sempre são projetados considerando os princípios de visualização de informação. Esse trabalho tem por objetivo avaliar a aplicação desse conceitos em alguns sistemas reais, desenvolvidos com diferentes níveis de entendimento nessa área de conhecimento e com base nessas experiências propor o desenvolvimento de componentes de software capazes de facilitar a criação de sistemas semelhantes e ao mesmo tempo promover a aplicação destes conceitos.

Desenvolvimento de um middleware para comunicação via web services e sua aplicação em sistemas de aquisição de dados industriais

The control of industrial processes has become increasingly complex due to variety of factory devices, quality requirement and market competition. Such complexity requires a large amount of data to be treated by the three levels of process control: field devices, control systems and management softwares. To use data effectively in each one of these levels is extremely important to industry. Many of today s industrial computer systems consist of distributed software systems written in a wide variety of programming languages and developed for specific platforms, so, even more companies apply a significant investment to maintain or even re-write their systems for different platforms. Furthermore, it is rare that a software system works in complete isolation. In industrial automation is common that, software had to interact with other systems on different machines and even written in different languages. Thus, interoperability is not just a long-term challenge, but also a current context requirement of industrial software production. This work aims to propose a middleware solution for communication over web service and presents an user case applying the solution developed to an integrated system for industrial data capture , allowing such data to be available simplified and platformindependent across the network

Uma abordagem anotativa para gerência de variabilidade em linhas de processos de software: concepção, implementação e avaliação

Nowadays, the importance of using software processes is already consolidated and is considered fundamental to the success of software development projects. Large and medium software projects demand the definition and continuous improvement of software processes in order to promote the productive development of high-quality software. Customizing and evolving existing software processes to address the variety of scenarios, technologies, culture and scale is a recurrent challenge required by the software industry. It involves the adaptation of software process models for the reality of their projects. Besides, it must also promote the reuse of past experiences in the definition and development of software processes for the new projects. The adequate management and execution of software processes can bring a better quality and productivity to the produced software systems. This work aimed to explore the use and adaptation of consolidated software product lines techniques to promote the management of the variabilities of software process families. In order to achieve this aim: (i) a systematic literature review is conducted to identify and characterize variability management approaches for software processes; (ii) an annotative approach for the variability management of software process lines is proposed and developed; and finally (iii) empirical studies and a controlled experiment assess and compare the proposed annotative approach against a compositional one. One study a comparative qualitative study analyzed the annotative and compositional approaches from different perspectives, such as: modularity, traceability, error detection, granularity, uniformity, adoption, and systematic variability management. Another study a comparative quantitative study has considered internal attributes of the specification of software process lines, such as modularity, size and complexity. Finally, the last study a controlled experiment evaluated the effort to use and the understandability of the investigated approaches when modeling and evolving specifications of software process lines. The studies bring evidences of several benefits of the annotative approach, and the potential of integration with the compositional approach, to assist the variability management of software process lines

Um framework de agentes de recomendação para sistemas Web

The World Wide Web has been consolidated over the last years as a standard platform to provide software systems in the Internet. Nowadays, a great variety of user applications are available on the Web, varying from corporate applications to the banking domain, or from electronic commerce to the governmental domain. Given the quantity of information available and the quantity of users dealing with their services, many Web systems have sought to present recommendations of use as part of their functionalities, in order to let the users to have a better usage of the services available, based on their profile, history navigation and system use. In this context, this dissertation proposes the development of an agent-based framework that offers recommendations for users of Web systems. It involves the conception, design and implementation of an object-oriented framework. The framework agents can be plugged or unplugged in a non-invasive way in existing Web applications using aspect-oriented techniques. The framework is evaluated through its instantiation to three different Web systems

Avaliação da contribuição de desenvolvedores para projetos de software usando mineração de repositórios de software e mineração de processos

Software Repository Mining (MSR) is a research area that analyses software repositories in order to derive relevant information for the research and practice of software engineering. The main goal of repository mining is to extract static information from repositories (e.g. code repository or change requisition system) into valuable information providing a way to support the decision making of software projects. On the other hand, another research area called Process Mining (PM) aims to find the characteristics of the underlying process of business organizations, supporting the process improvement and documentation. Recent works have been doing several analyses through MSR and PM techniques: (i) to investigate the evolution of software projects; (ii) to understand the real underlying process of a project; and (iii) create defect prediction models. However, few research works have been focusing on analyzing the contributions of software developers by means of MSR and PM techniques. In this context, this dissertation proposes the development of two empirical studies of assessment of the contribution of software developers to an open-source and a commercial project using those techniques. The contributions of developers are assessed through three different perspectives: (i) buggy commits; (ii) the size of commits; and (iii) the most important bugs. For the opensource project 12.827 commits and 8.410 bugs have been analyzed while 4.663 commits and 1.898 bugs have been analyzed for the commercial project. Our results indicate that, for the open source project, the developers classified as core developers have contributed with more buggy commits (although they have contributed with the majority of commits), more code to the project (commit size) and more important bugs solved while the results could not indicate differences with statistical significance between developer groups for the commercial project

Definição de requisitos de software baseada numa arquitetura de modelagem de negócios

Não é uma tarefa fácil definir requisitos para os sistemas de software que darão suporte a um negócio, dada a dinâmica de mudanças nos processos. O levantamento de requisitos tem sido feito de forma empírica, sem o apoio de métodos sistematizados que garantam o desenvolvimento baseado nos reais objetivos do negócio. A engenharia de software carece de métodos que tornem mais ordenadas e metódicas as etapas de modelagem de negócios e de levantamento de requisitos de um sistema. Neste artigo é apresentada uma metodologia de desenvolvimento de software resultante da incorporação de atividades propostas para modelagem de negócios e levantamento de requisitos, baseadas em uma arquitetura de modelagem de negócios. Essas atividades tornam o desenvolvimento de software mais sistemático e alinhado aos objetivos da organização, e podem ser incorporadas em qualquer metodologia de desenvolvimento baseada no UP (Unified Process - Processo Unificado).

Avaliação da ferramenta de visualização de software SoftVisOAH como apoio à depuração de programas: um experimento controlado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aquisição de serviços de TI como um processo de qualidade no fornecimento de software - estudo de caso de terceirização em medicina transfusional

Face às dimensões continentais do país, as organizações situadas em regiões carentes de fornecedores de desenvolvimento de sistemas de software especializado estão distribuindo suas operações de Information Technology Outsourcing (ITO), para outras regiões. Como consequência, a redução de custos e a melhoria da contratação de serviços em Tecnologia da Informação (TI) têm sido os dois grandes focos da atualidade, incentivando à noção de parceiros múltiplos em operações recíprocas e engajados tanto em relacionamentos formais quanto informais como a terceirização. Os serviços terceirizados são diversificados e entre eles está o desenvolvimento e manutenção de software através de contratos, realizados por organizações situadas em regiões onde existe demanda de software com características específicas. Sabe-se que a terceirização de Software e Serviços Correlatos (S&SC), que inclui as atividades de contratação e gestão do processo de aquisição é uma tarefa complexa e necessária para as organizações, principalmente no que diz respeito às condições envolvidas na contratação. Nesses casos, o exercício da governança tem sido um importante instrumento para, com a terceirização de TI, promover a gestão adequada do risco e o retorno do investimento. Sendo assim, o processo de compra ou venda de um produto de software nesse ambiente é uma atividade que envolve um grande número de conceitos subjetivos, referentes principalmente a características dos produtos. Torna-se maior o desafio quando se trata de software de prateleira modificável (Modified Off-The-Shelf - MOTS) que sofrem modificações e adições de requisitos a cada novo cliente. Neste contexto, buscando adequar as exigências do mercado com as necessidades de métodos e diretrizes para melhoria dos processos de aquisição e fornecimento de software, este trabalho procura explorar as principais características acerca do contrato, do controle de qualidade, e os resultados dos relacionamentos adotados na implementação de projetos de terceirização desenvolvidos á distância. São apresentados os resultados obtidos de um estudo de caso conduzido em uma empresa pública de Medicina Transfusional situada no norte do Brasil que adotou este processo. Por fim, este texto apresenta uma discussão sobre os diferenciais e limitações deste trabalho, e apresenta direcionamentos para investigações futuras neste campo de estudo.

Desenvolvimento de framework para análise e simulação dinâmica de sistemas elétricos de potência

Esta tese apresenta uma metodologia flexível orientada a objetos (OO) para a aplicação no projeto e implementação de sistemas de software utilizados na realização de estudos dinâmicos de sistemas elétricos de grande porte. A metodologia OO proposta objetiva tornar mais simples o desenvolvimento, a atualização e a manutenção de complexos sistemas de software para estudos de transitórios eletromecânicos em sistemas elétricos de potência. Os requisitos de usuário são mapeados para um conjunto de classes básicas, as quais são usadas para efetuar a modelagem de dispositivos dinâmicos tais como geradores elétricos. Para avaliação da metodologia foram realizados dois estudos de casos. No primeiro estudo caso o Framework foi aplicado na simulação das unidades geradoras da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. Os resultados da simulação foram comparados com medições obtidos em ensaios no campo e mostrou a boa performance do Framework na reprodução dos fenômenos eletromecânicos desta usina de grande porte. No segundo estudo de caso, por outro lado, o Framework foi aplicado na modelagem de um sistema de geração fotovoltaico (PV) com seu sistema de Rastreamento da Potência Máxima (MPPT). O controle MPPT foi implementado usando técnicas digitais. Os resultados das simulações demonstram a performance do Framework na modelagem do sistema de controle de corrente, assim como no controle MPPT, dos sistemas de geração PV.

Uma abordagem usando visualização de software como apoio à refatoração para aspectos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estrategia guiada por modelos para incluir aspectos de seguridad en sistemas empotrados basados en servicios web

En los sistemas distribuidos modernos, como la Internet o Web de las Cosas, la seguridad juega un papel preponderante. Debe prestarse especial atención a la consideración de estos aspectos en las primeras etapas de desarrollo. En este contexto, el desarrollo guiado por modelos de requisitos no funcionales (NF) presenta especial interés, ya que aborda dichas características NF en la etapa de diseño, cuando todavía se pueden realizar análisis, y aun hay margen para modificaciones antes de que estas sean muy costosas. El uso de estas metodologías guiadas por modelos ofrece beneficios tales como el aumento de la productividad, una mayor reutilización de los elementos de diseño, o una mejor mantenibilidad del sistema. Este artículo presenta una estrategia de desarrollo que permite integrar aspectos NF de seguridad (confidencialidad, integridad, y control de acceso) en los sistemas de software empotrado.

Desarrollo Riguroso de Sistemas Tolerantes a Fallas

Los sistemas críticos son aquellos utilizados en áreas en las cuales las fallas, o los eventos inesperados, pueden ocasionar grandes perdidas de dinero; o quizás peor aún, daños a vidas humanas. Esta clase de sistemas juegan un rol importante en actividades esenciales de la sociedad tales como la medicina y las comunicaciones. Los sistemas críticos, cada vez son más usuales en la vida real, algunos ejemplos de estos son los sistemas de aviones, sistemas para automóviles y sistemas utilizados en telefonia móvil. Para minimizar las fallas, y las perdidas materiales o humanas ocasionadas por el funcionamiento incorrecto de dichos sistemas, se utilizan técnicas de tolerancia a fallas. Estas técnicas permiten que los sistemas continúen funcionando aún bajo la ocurrencia de fallas, o eventos inesperados. Existen diversas técnicas para lograr tolerancia a fallas utilizando, por ejemplo, redundancia a diferentes niveles de abstracción, como, por ejemplo, al nivel de hardware. Sin embargo, estas técnicas dependen fuertemente del sistema, y del contexto en las que se utilizan. Más aún, la mayoría de la técnicas de tolerancia a fallas son usadas a bajo nivel (código fuente o hardware), estimamos que el uso de formalismos rigurosos (con fundamentos matemáticos) pueden llevar al diseño de sistemas tolerantes a fallas y robustos a un nivel de abstracción más alto, a la vez que la utilización de técnicas de verificación que han sido exitosas en la práctica tales como model checking, o la síntesis de controladores, pueden llevar a una verificación y producción automática de sistemas robustos. El objetivo del presente proyecto es estudiar tanto marcos teóricos, que permitan la construcción de sistemas más robustos, como también herramientas automáticas que hagan posible la utilización de estos formalismos en escenarios complejos. Para lograr estos objetivos, será necesario considerar casos de estudios de diferente complejidad, y además que sean relevantes en la práctica. Por ejemplo: bombas de insulina, protocolos de comunicación, sistemas de vuelo y sistemas utilizados con fines médicos. Planeamos obtener prototipos de algunos de estos casos de estudio para evaluar los marcos teóricos propuestos. En los últimos años diferentes formalismos han sido utilizados para razonar sobre sistemas tolerantes a fallas de una forma rigurosa, sin embargo, la mayoría de estos son ad hoc, por lo cual sólo son aplicables a contextos específicos. Planeamos utilizar ciertas lógicas modales, en conjunto con nociones probabilísticas, para obtener un conjunto de herramientas suficientemente generales para que puedan ser utilizadas en diferentes contextos y aplicaciones. Los materiales a utilizar son equipos informáticos, en particular computadoras portátiles para el equipo de trabajo y computadoras más potentes para el testeo y desarrollo del software necesario para lograr los objetivos del proyecto. Para construir los prototipos mencionados se utilizarán equipos de computación estándar (el equipo investigación cuenta con computadoras intel y mac) en conjunto con lenguajes de programación modernos como JAVA o C#. En el caso de que los sistemas de software sean sistemas embebidos; se piensa desarrollar un motor de simulación que permita evaluar el desempeño del software cuando es ejecutado en el dispositivo mencionado. Se espera desarrollar, e investigar, las propiedades de formalismos matemáticos que permitan el desarrollo de sistemas tolerantes a fallas. Además, se desarrollarán herramientas de software para que estos sistemas tolerantes a fallas puedan verificarse, o obtenerse automáticamente. Los resultados obtenidos serán difundidos por medio de publicaciones en revistas del área. El desarrollo de sistemas tolerantes a fallas por medio de técnicas rigurosas, a diferentes niveles de abstracción (captura de requisitos, diseño, implementación y validación), permitirá minimizar los riesgos inherentes en actividades críticas.

iSalud: uma arquitetura para publicação e distribuição de sistemas de informação para o SUS

The Brazil Telehealth Networks Program was established by the Ministry of Health in 2007. Its main objective is to support professionals in Primary Health Care (PHC) by offering educational qualification, resulting in more favorable conditions to fixate the professional in remote areas. The formulation and management of telehealth services are performed by scientific and technical centers that are operated by public institutions of higher education and responsible for providing tools and services in the context of the regions where they are. However, one of the problems generated by this decentralization is the development of various tools with different types of language, architecture and without any regulation and integration of information with the Ministry of Health. Aiming to solve the above problem, we propose the specification, implementation and validation of an architectural model in the development and distribution of the Unified Health System software tools. This proposed architecture enables tools developed in telehealth center to be shared among the other centers, thereby preventing the unnecessary use of resources.

An automated approach for performance deviation analysis of evolving software systems

A manutenção e evolução de sistemas de software tornou-se uma tarefa bastante crítica ao longo dos últimos anos devido à diversidade e alta demanda de funcionalidades, dispositivos e usuários. Entender e analisar como novas mudanças impactam os atributos de qualidade da arquitetura de tais sistemas é um pré-requisito essencial para evitar a deterioração de sua qualidade durante sua evolução. Esta tese propõe uma abordagem automatizada para a análise de variação do atributo de qualidade de desempenho em termos de tempo de execução (tempo de resposta). Ela é implementada por um framework que adota técnicas de análise dinâmica e mineração de repositório de software para fornecer uma forma automatizada de revelar fontes potenciais – commits e issues – de variação de desempenho em cenários durante a evolução de sistemas de software. A abordagem define quatro fases: (i) preparação – escolher os cenários e preparar os releases alvos; (ii) análise dinâmica – determinar o desempenho de cenários e métodos calculando seus tempos de execução; (iii) análise de variação – processar e comparar os resultados da análise dinâmica para releases diferentes; e (iv) mineração de repositório – identificar issues e commits associados com a variação de desempenho detectada. Estudos empíricos foram realizados para avaliar a abordagem de diferentes perspectivas. Um estudo exploratório analisou a viabilidade de se aplicar a abordagem em sistemas de diferentes domínios para identificar automaticamente elementos de código fonte com variação de desempenho e as mudanças que afetaram tais elementos durante uma evolução. Esse estudo analisou três sistemas: (i) SIGAA – um sistema web para gerência acadêmica; (ii) ArgoUML – uma ferramenta de modelagem UML; e (iii) Netty – um framework para aplicações de rede. Outro estudo realizou uma análise evolucionária ao aplicar a abordagem em múltiplos releases do Netty, e dos frameworks web Wicket e Jetty. Nesse estudo foram analisados 21 releases (sete de cada sistema), totalizando 57 cenários. Em resumo, foram encontrados 14 cenários com variação significante de desempenho para Netty, 13 para Wicket e 9 para Jetty. Adicionalmente, foi obtido feedback de oito desenvolvedores desses sistemas através de um formulário online. Finalmente, no último estudo, um modelo de regressão para desempenho foi desenvolvido visando indicar propriedades de commits que são mais prováveis a causar degradação de desempenho. No geral, 997 commits foram minerados, sendo 103 recuperados de elementos de código fonte degradados e 19 de otimizados, enquanto 875 não tiveram impacto no tempo de execução. O número de dias antes de disponibilizar o release e o dia da semana se mostraram como as variáveis mais relevantes dos commits que degradam desempenho no nosso modelo. A área de característica de operação do receptor (ROC – Receiver Operating Characteristic) do modelo de regressão é 60%, o que significa que usar o modelo para decidir se um commit causará degradação ou não é 10% melhor do que uma decisão aleatória.

An automated approach for performance deviation analysis of evolving software systems

A manutenção e evolução de sistemas de software tornou-se uma tarefa bastante crítica ao longo dos últimos anos devido à diversidade e alta demanda de funcionalidades, dispositivos e usuários. Entender e analisar como novas mudanças impactam os atributos de qualidade da arquitetura de tais sistemas é um pré-requisito essencial para evitar a deterioração de sua qualidade durante sua evolução. Esta tese propõe uma abordagem automatizada para a análise de variação do atributo de qualidade de desempenho em termos de tempo de execução (tempo de resposta). Ela é implementada por um framework que adota técnicas de análise dinâmica e mineração de repositório de software para fornecer uma forma automatizada de revelar fontes potenciais – commits e issues – de variação de desempenho em cenários durante a evolução de sistemas de software. A abordagem define quatro fases: (i) preparação – escolher os cenários e preparar os releases alvos; (ii) análise dinâmica – determinar o desempenho de cenários e métodos calculando seus tempos de execução; (iii) análise de variação – processar e comparar os resultados da análise dinâmica para releases diferentes; e (iv) mineração de repositório – identificar issues e commits associados com a variação de desempenho detectada. Estudos empíricos foram realizados para avaliar a abordagem de diferentes perspectivas. Um estudo exploratório analisou a viabilidade de se aplicar a abordagem em sistemas de diferentes domínios para identificar automaticamente elementos de código fonte com variação de desempenho e as mudanças que afetaram tais elementos durante uma evolução. Esse estudo analisou três sistemas: (i) SIGAA – um sistema web para gerência acadêmica; (ii) ArgoUML – uma ferramenta de modelagem UML; e (iii) Netty – um framework para aplicações de rede. Outro estudo realizou uma análise evolucionária ao aplicar a abordagem em múltiplos releases do Netty, e dos frameworks web Wicket e Jetty. Nesse estudo foram analisados 21 releases (sete de cada sistema), totalizando 57 cenários. Em resumo, foram encontrados 14 cenários com variação significante de desempenho para Netty, 13 para Wicket e 9 para Jetty. Adicionalmente, foi obtido feedback de oito desenvolvedores desses sistemas através de um formulário online. Finalmente, no último estudo, um modelo de regressão para desempenho foi desenvolvido visando indicar propriedades de commits que são mais prováveis a causar degradação de desempenho. No geral, 997 commits foram minerados, sendo 103 recuperados de elementos de código fonte degradados e 19 de otimizados, enquanto 875 não tiveram impacto no tempo de execução. O número de dias antes de disponibilizar o release e o dia da semana se mostraram como as variáveis mais relevantes dos commits que degradam desempenho no nosso modelo. A área de característica de operação do receptor (ROC – Receiver Operating Characteristic) do modelo de regressão é 60%, o que significa que usar o modelo para decidir se um commit causará degradação ou não é 10% melhor do que uma decisão aleatória.