Modelagem e Simulação de Processos de Software Mariane M. Souza ([email protected])[email protected] Centro de Informática Universidade Federal de Pernambuco

Modelagem e Simulação de Processos de Software

Mariane M. Souza([email protected])Centro de InformáticaUniversidade Federal de Pernambuco

mailto:[email protected]

Roteiro da Apresentação

Contextualização Modelagem de Processos de Software SPEM - Software Process Engineering Meta

Model Simulação de Processos de Software SPEM x Simulação Conclusões Referências e Bibliografia

Contextualização (1/3)

Cerca de 70% de investimentos na área de Engenharia de Software são realizados para manter softwares existentes [Pressman 2002]

Qualidade do Produto X Qualidade do Processo

Surgimento de normas para qualidade do processo: ISO/IEC 12207, CMM, ISO 9001...

Surgimento de abordagens com o objetivo de disciplinar o processo de desenvolvimento de software (mecanismo de controle) visando sua qualidade e melhoria contínua.

Contextualização (2/3) Ferramentas CASE (Computer Aided Software Engineering)...

Ambientes ADS: Ambientes Integrados de Desenvolvimento de Software

Ambientes PSEE (Process-centred Software Engineering Environment): ADS orientados ao processo que permitem:

Controle do projeto durante sua execução Gerência da comunicação entre desenvolvedores Controle de atividades realizadas Controle de recursos e prazos Automação de atividades Coleta de dados de métricas automaticamente Guiar os usuários do processo ...

Contextualização (3/3) Ambientes para Implementação de Processos de

Software: PSEEs que fornecem ferramentas que

automatizam as fases do ciclo de vida do processo de software: Definição (Modelagem) Simulação Execução Avaliação

Modelagem de Processos de Software (1/9)

A modelagem auxilia principalmente na fase de definição (análise de requisitos, projeto e instanciação) do ciclo de vida do processo de software

A modelagem de processos de software não é uma tarefa simples, mas pode ser simplificada pela utilização de ontologias (ambientes ODE – Ontology-based software Development Environment)

Ontologias são representações do vocabulário de algum domínio ou problema [Bertollo,2002].

Vantagens: conceitos bem definidos que auxiliam na integração de ferramentas em ADS.


Processo de Software: Conjunto de todas as atividades necessárias para transformar os requisitos do usuário em software.

Elementos básicos para modelagem de processos de software: Ator: entidade que executa o processo Papel: conjunto de responsabilidades necessárias para a

execução de atividades Atividade: estágio do processo que produz mudanças

visíveis no estado do produto sendo desenvolvido Artefato: matéria-prima e/ou (sub)produto de uma

atividade relacionada ao processo


Modelo básico do domínio de processos de software

Modelagem de Processos de Software (4/9) Um modelo de processo de software é uma

representação abstrata da arquitetura, projeto ou definição do processo de software [Acuña,2001]

Define os elementos que compõem o processo e o inter-relacionamento entre os mesmos.

Pode ser: Gráfico ou Textual Executável (definido formalmente e passível de

ser simulado e validado) ou Não-Executável (guias)

Modelagem de Processos de Software (5/9) Um modelo de processo deve possuir um

formalismo de representação Pode ser orientado a linguagens (PMLs) ou

diagramático Exemplos:

Máquinas de Estado ou Redes de Petri (SPADE, Memphis e ProSoft): enfatizam modelagem gráfica, mas... acoplamento entre dados do processo e de sua execução

Baseado em Agentes, Regras ou Scripts (HyperCode e CAGIS): flexibilidade de construção, mas... Dificuldade de entendimento


Não existe um formalismo ideal Alguns ambientes combinam múltiplos formalismos

EPOS, Merlin, ProNet/ProSim, Dynamite, APEL e Mokassin:

Ambientes propícios para modelagem além de permitir o mapeamento de workflows modelados, em regras para execução do processo

Tentativa de Padronização: SPEM


Uma visão é uma projeção de um modelo de processo descrito em um dado formalismo com certo nível de detalhes.

Um modelo de processo pode ser projetado em diferentes visões (perspectivas): Funcional: representa os elementos de

processo em execução no momento Comportamental: representa quando e sob que

condições os elementos do processo estão sendo executados


Perspectivas para Modelagem (Cont.): Organizacional: representa onde e por quem

na organização os elementos do processo são executados

Informativa: representa as informações relacionadas aos elementos de processo executados no momento.


Vantagens da utilização de Modelagem: Possibilita maior entendimento e seguimento do

processo Facilita a gerência do processo Facilita a adaptação do processo já definido

(redefinição) Permite a definição de pontos de medição Permite o compartilhamento de experiências e

aprendizados na organização

Meta-modelo criado para suprir a necessidade de um padrão para as técnicas de modelagem de processo

Em Novembro de 2002 foi oficializado como um padrão da OMG (Object Management Group) e encontra-se atualmente na sua versão 1.1

Abordagem orientada a objetos e define estereótipos UML para modelagem de processos de software

A execução do processo não está no escopo da linguagem

SPEM – Software Process Engineering MetaModel (1/23)

O SPEM foi criado a partir do esforço conjunto de vários pesquisadores e empresas tais como: IBM Rational Toshiba Siemens ...

Pesquisadores: Philippe Kruntchen, Craig Lairman, etc.



Arquitetura de modelagem OMG:

A especificação do SPEM é baseada em um UML Profile que é baseado no meta-modelo MOF.

Um UML Profile é um conjunto de extensões UML criados com o objetivo de customizá-la para determinado domínio (processos de software)


SPEM – Software Process Engineering MetaModel (5/23) O SPEM é formado por dois pacotes principais:

SPEM_Foundation: definido por um subconjunto da UML 1.4

SPEM_Extensions: adiciona a forma de construir e a semântica necessária em um processo de engenharia de software.

SPEM – Software Process Engineering MetaModel (6/23) Estrutura de Pacotes:

A modelagem é feita através do uso de estereótipos Os principais estereótipos definidos pelo SPEM são:

WorkProduct WorkDefinition ProcessPerformer ProcessRole ProcessPackage Phase Process Document UMLModel Activity Guidance



WorkProduct: classe de produto de trabalho produzido em um processo e está associado a um tipo de produto. Ex: documento, código fonte, etc. Artefato

Notação:

WorkDefinition: é um tipo de operação que descreve o trabalho realizado no processo. É a representação para atividades compostas por outras sub-atividades.

Notação:


ProcessPerformer: define o “realizador” de um conjunto de WorkDefinitions do processo.

Notação:

ProcessRole: define responsabilidades em relação a WorkProducts específicos e define papéis que realizam e auxiliam atividades específicas.

Notação:


ProcessPackage: notação especial para pacotes no contexto SPEM

Notação:

Phase: é uma especialização de um WorkDefinition em que sua pré-condição define a fase de critérios de entrada e seus objetivos definem a fase de critérios de saída

Notação:


Process: representa um processo completo, em toda sua

extensão. Notação:

Document: notação específica para diferentes tipos de WorkProducts

Notação:


UMLModel: notação específica para diferentes tipos de WorkProducts

Notação:

Activity: descreve uma parte do trabalho realizado por um ProcessRole: suas tarefas, operações e ações executadas por um papel ou de que forma o papel deve auxiliar

Notação:


Guidance: Informação mais detalhada sobre o elemento associado fornecida aos praticantes Ex:Guidelines, Metrics, Tools, Checklists e Templates.

Notação:


Um Exemplo Simples:


Estudo de Caso: Ambiente e-WebProject:

Ambiente integrado para o desenvolvimento e gerência de projetos de software

Pertence ao SESIS: Sistemas de Engenharia de Software

SPEM: estudo de modelagem para definição de processos de Gerência de Configuração e Gerência da Qualidade para posterior implantação


Características do e-WebProject: Trabalho cooperativo centrado no processo Ambiente ativo com o objetivo de forçar o fluxo

de trabalho Agentes Autônomos Conjunto de serviços oferecidos via WEB para

os participantes do processo Categorias de Gerenciamento: Configuração e

Qualidade


Pontos de Partida: Adoção de padrões de qualidade:

ISO/IEC 12207: estrutura para processo de desenvolvimento e manutenção de software

ISO/IEC 15504: estrutura para avaliação e melhoria de processo de software

Mais especificamente... Padrões na categoria de processos de

suporte (SUP): “atividades guarda-chuva”

SPEM – Software Process Engineering MetaModel (18/23) Exemplo de Modelagem: (Gerência das Modificações e

Configurações)


Sub-Atividades (WorkDefinition Controlar Modificação (SUP 2.BP5)): Sub-Atividade 1: Criar Registro de Evento de ModificaçãoSub-Atividade 2: Analisar Impacto da ModificaçãoSub-Atividade 3: Avaliar ModificaçãoSub-Atividade 4: Implantar ModificaçãoSub-Atividade 5: Verificar o Produto de TrabalhoSub-Atividade 6: Concluir Modificação

SPEM – Software Process Engineering MetaModel (20/23) Modelagem (Diagrama de Atividades): Controlar

Modificação


Exemplo de Modelagem (Gerência da Qualidade):


Sub-Atividades (WorkDefinition Realizar Verificações (SUP 4.BP1)):

Sub-Atividade 1: Abertura da Verificação Sub-Atividade 2: Definição de Critérios de

Verificação Sub-Atividade 3: Conduzir a Verificação Sub-Atividade 4: Fechamento da Verificação

SPEM – Software Process Engineering MetaModel (23/23) Modelagem (Diagrama de Atividades): Realizar Verificações

Simulação de Processos de Software (1/10) Um modelo de processo pode conter falhas e

inconsistências

Após a definição do modelo de processo, o próximo passo seria “simular” o seu comportamento

Simulação: “processo de desenvolver um modelo matemático ou lógico de um sistema real e então conduzir experimentos baseados em computador, usando o modelo para descrever, explicar e predizer o comportamento de um sistema real.” [Hoover,1989]

Envolve geralmente sistemas de comportamento dinâmico, incertos ou estocásticos. Exige modelos executáveis

Simulação de Processos de Software (2/10)

Para que simular? Prever comportamento futuro dos sistemas usando

modelos Economia de tempo e recursos financeiros Ganhos de produtividade e qualidade Percepção do sistema real

Tipos de Modelos de Simulação: Voltados à Previsão Voltados à Investigação: informações e hipóteses Voltados à Comparação: mudanças em variáveis de

controle

Simulação de Processos de Software (3/10) Simulação de Processos de Software:

Validação do processo antevendo resultados que só seriam vistos durante a execução do mesmo

Detecção de possíveis deficiências no modelo definido

Auxílio no refinamento de processos de software

Principais motivações para pesquisa na área: Dificuldade de pesquisa de campo na área de

processos de software Menor tempo para validação do processo


Algumas aplicações... Gerência de estratégias: “Seria melhor realizar

este serviço ou terceirizá-lo?” Planejamento: “O processo A ou o processo B

deve ser utilizado em nosso novo projeto?” Entendimento (simulações gráficas e

animadas) Treinamento e aprendizagem

Alguns benefícios... Melhoria na tomada de decisões

organizacionais Justificativa para iniciativas de melhoria no

processo Predição dos impactos causados por

mudanças no processo antes da execução Predição do nível de performance do processo Suporte à análises “What if...” acessando

múltiplas alternativas de processos sob diferentes condições e cenários


O que se pode simular com relação à: Modelo de escopo: porção do ciclo de vida ou

todo o ciclo de um produto Parâmetros de entrada: número de linhas de

código, esforço de projeto (tamanho), taxa de contratação e demissão, capacidade e motivação pessoal ao longo do tempo, afinidades entre desenvolvedores, freqüência da produção de releases, etc.

Variáveis de resultado: esforço/custo, tempo de duração, nível de defeito, custo/benefício, produtividade, etc.



Principais tipos de simulação: Discreta:

Variáveis inalteradas ao longo de intervalos de tempo e mudam seus valores somente em momentos bem definidos

Mais utilizada para verificação de escalonamento de processos


Principais tipos de simulação (Cont.): Contínua:

Valores das variáveis podem mudar continuamente ao longo do tempo


Principais tipos de simulação (Cont.): Baseada em conhecimento:

Raciocínio de acordo com padrões armazenados

Suprir com a maior quantidade possível de informação sobre o domínio

Agentes Inteligentes simulam comportamento dos desenvolvedores

Simulação baseada em experiências, lições aprendidas, habilidades, etc.


Requisitos importantes para ferramentas de simulação de processos de software: Suporte à prévia avaliação do processo instanciado Configurável para diferentes processos e escopos Simulação visual, animada e interativa Informações textuais complementares Reportagem simultânea de resultados Suporte à simulação realizada de forma progressiva

e dinâmica Simulação baseada em conhecimento (experiências,

lições aprendidas, habilidades, etc)

Simulação X SPEM (1/3)

SPEM é uma linguagem com bastante recursos, padrão, porém, trata-se de uma notação gráfica não-executável

SPEM representa graficamente os componentes do processo, mas não existe lógica definindo o relacionamento entre os mesmos.

A Simulação de processos pode ser realizada somente em modelos executáveis

Solução: criação de mecanismos de mapeamento...


APES2: Ferramenta free e open-source criada

por estudantes na IUP ISI –Universidade de Toulouse, França, 2003

Validação e Automação do modelo definido na linguagem SPEM

Geração de XML correspondente ao modelo gráfico definido

Vasta documentação


APES2 define todos os relacionamentos entre os componentes do processo. Ex: composição de atividades, ordem de execução de atividades, etc.

Cada componente possui um estado (esperando, pronto, ativo, parado, completo) utilizado pelo simulador para controle do processo

SPEM + APES2: modelo de processo facilmente entendível e executável

Conclusões (1/2)

Qualidade do produto de software está ligada ao processo de geração do mesmo.

Ambientes PSEE são de fundamental importância para o cenário de definição, acompanhamento e aperfeiçoamento de processos

A Modelagem de processos é um recurso valioso, que deve ser utilizado pois: “Força” a documentação do processo Facilita a visualização do processo e sua

“divulgação” e entendimento pelos membros da organização

Conclusões (2/2)

A linguagem SPEM define um padrão de fácil utilização e visualização (familiarizados com UML)

A simulação de processos de software é um grande recurso para análise e validação do modelo proposto antes de sua institucionalização na organização, permitindo:

Entendimento, aprendizado e treinamento do processo Aperfeiçoamento dos modelos construídos

O modelo deve refletir a realidade... Muitos ambientes não se preocupam com a

definição de características específicas da organização

Referências (1/1)

[Acuña, 2001]: ACUÑA, S. T.; FERRÉ, X. Software Process Modelling. In: WORLD MULTICONFERENCE ON SYSTEMICS, CIBERNETICS AND INFORMATICS, 5., 2001, Orlando, EUA. Proceedings... Orlando, EUA: 2001. p. 1-6. Disponível em: <http://is.ls.fi.upm.es/udis/miembros/xavier/papers/processmodelling.pdf>. Acesso em: 11 Out. 2005.

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http://www.ide.bth.se/~pdv/Papers/MABS2002.pdf

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