Definição de Processo de Software através da Composição de Atributos de Casos Similares

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1 Definição de Processo de Software através da Composição de Atributos de Casos Similares Márcia Maria A. Brasil 1, Mariela Inês Cortés 1 1 Departamento de Estatística e Computação Universidade Estadual do Ceará (UECE) Av. Paranjana, 1700 Campus do Itaperi Fortaleza CE Brasil Abstract. Increasingly, software companies have invested in their development processes in order to increase productivity and product quality. In this context, the reuse of software processes presents itself as an appropriate strategy to allow the processes definition based on the reuse of previous knowledge. This paper presents an approach for establishing software process from the maximization of the similarity of attributes of similar cases. Through the recovery of cases already tested and documented, it is intended to use the most similar attributes to the definition of the process being used by the organization. Resumo. Cada vez mais, empresas de software têm investido em seus processos de desenvolvimento, com o propósito de aumentar a produtividade e a qualidade final dos produtos entregues. Nesse contexto, o reuso de processos de software apresenta-se como uma estratégia adequada por permitir a definição de processos com base na reutilização de conhecimento obtido anteriormente. Este trabalho apresenta uma abordagem para a definição de processos de software a partir da maximização da similaridade de atributos de casos semelhantes. Através da recuperação de casos já experimentados e documentados, pretende-se utilizar os atributos mais similares para a definição do processo a ser utilizado pela organização. 1. Introdução Atingir um alto nível de qualidade de um produto ou serviço é o objetivo da maioria das organizações. Atualmente, não é mais aceitável entregar produtos com baixa qualidade e reparar os problemas e as deficiências depois que os produtos foram entregues ao cliente. A esse respeito, o software é igual a qualquer outro produto manufaturado (SOMMERVILLE, 2005). De forma clássica, a noção de qualidade tem sido a de que o produto desenvolvido deve cumprir com a sua especificação. No entanto, a qualidade de software é um conceito mais complexo. Existe uma forte relação entre a qualidade do produto de software desenvolvido e a qualidade do processo de software utilizado para criar esse produto. Um processo de software pode ser compreendido como o conjunto de todas as atividades necessárias para transformar os requisitos do usuário em software. É formado por um conjunto de passos de processo parcialmente ordenados, relacionados com

2 conjuntos de artefatos, pessoas, recursos, estruturas organizacionais e restrições tendo como objetivo produzir e manter os produtos de software finais requeridos (REIS, 2002). O reuso de software é uma importante área na Engenharia de Software relacionada ao reuso de código produzido durante projetos anteriores de desenvolvimento de software. Com relação ao reuso de processo de software, pode-se ter ganhos na produtividade e na qualidade à medida em que a solução de projetos anteriores é continuamente armazenada e recuperada para adaptação e aplicação na solução de novos problemas. Os modelos de processos de software descrevem o conhecimento de uma organização e, portanto, modelos que descrevem experiências bem sucedidas devem ser continuamente disseminados para reutilização em diferentes projetos. No trabalho desenvolvido por (SANTOS, 2008), a técnica de Raciocínio Baseado em Casos é utilizada para o reuso de processos de software. Esta técnica fornece apoio ao gerenciamento dinâmico do conhecimento organizacional para a definição e aprimoramento contínuo do processo de desenvolvimento de software. Os processos principais que fazem parte desta abordagem incluem a classificação, recuperação, adaptação e reuso de ativos de processos, a partir de um repositório continuamente atualizado pela experiência e pelo aprendizado. No presente trabalho, é apresentada uma abordagem para a definição de um novo processo a ser utilizado pela organização, baseado na maximização da similaridade local de atributos de casos semelhantes, recuperados através do mecanismo proposto em (SANTOS, 2008). Nesse sentido, pretende-se que um novo processo possa ser modelado, utilizando-se os atributos dos casos recuperados que possuam maior grau de similaridade com as características necessárias ao novo processo, respeitando-se as dependências e restrições entre atributos que possam existir. Além desta seção introdutória, o trabalho é composto pela seguinte estrutura: Seção 2, na qual é apresentado o Reuso de Processo de Software utilizando a heurística de Raciocínio Baseado em Casos; Seção 3, onde é discutida a abordagem para a definição de processos de software com base na maximização da similaridade de atributos de casos semelhantes; e, Seção 4, onde são apresentadas as considerações finais do trabalho. 2. Reuso de Processo através da técnica de Raciocínio Baseado em Casos 2.1. Raciocínio Baseado em Casos Raciocínio Baseado em Casos é um enfoque para a solução de problemas e para o aprendizado baseado em experiência passada. RBC resolve problemas ao recuperar e adaptar experiências passadas chamadas casos armazenadas em um repositório de casos. Um novo problema é resolvido com base na adaptação de soluções de problemas similares já conhecidas (WANGENHEIM AND WANGENHEIM, 2003). Um sistema RBC é composto pelos seguintes elementos: Representação do Conhecimento o conhecimento é representado principalmente sob a forma de casos, descrevendo experiências concretas.

3 Medida de Similaridade define como será calculada a similaridade entre a situação atual e um determinado caso da base. Adaptação caso necessário, a solução recuperada pode ser adaptada para satisfazer em sua totalidade as exigências da situação atual. Aprendizado o repositório deve ser mantido atualizado e evoluir continuamente; assim, todo caso resolvido deve passar a fazer parte do repositório. Um caso representa tipicamente a descrição de uma situação (problema) conjuntamente com as experiências adquiridas (solução) durante a sua resolução, sendo visto como essa associação dos dois conjuntos de informações: descrição do problema e respectiva solução (WANGENHEIM AND WANGENHEIM, 2003). O modelo mais aceito para o processo de RBC é o Ciclo de RBC proposto por (AAMONDT AND PLAZA, 1994), o qual engloba um ciclo de raciocínio contínuo composto por quatro atividades principais: Recuperação do(s) caso(s) mais similares da base de casos; Reutilização deste(s) caso para resolver o problema; Revisão da solução proposta; Retenção da experiência representando o caso atual (ou partes desta experiência) para reutilização futura Reuso de processo utilizando RBC Em (SANTOS, 2008), a técnica de Raciocínio Baseado em Casos é aplicada ao reuso de processos de software, conforme esquematizado na Figura 1. Figura 1. Abordagem de reuso de processos apresentada por (SANTOS, 2008) O Repositório de Ativos de Processos contém os ativos de modelos reutilizáveis e suas representações atributo-valor, a partir das quais possível determinar a utilidade de um modelo do repositório em relação ao caso atual. A Máquina de Busca utiliza então o mecanismo de RBC para a recuperação de casos similares realizando um cálculo de similaridade com base em requisitos relativos ao problema atual da organização. A similaridade global do caso pesquisado (em relação ao caso atual) é obtida através da soma ponderada (levando em consideração o peso ou

4 importância que cada atributo tem no caso atual) das similaridades locais, estabelecidas para cada um de seus atributos. Para que a comparação possa ser realizada, os atributos foram definidos e organizados de acordo com o escopo em atributos de Projeto e de Processo (SANTOS, 2008). Assim, para o escopo Projeto, têm-se os seguintes atributos: Modelo de Ciclo de Vida, Complexidade, Tamanho Projeto, Tamanho Equipe, Prazo, Conhecimento em Engenharia de Software e Paradigma de Desenvolvimento; e, para o escopo Processo, tem-se: Modelo de Desenvolvimento, Modelo de Maturidade, Nível de Maturidade, Complexidade, Processo, Experiência no uso de processos e Nível de Sucesso. Uma vez estabelecida a similaridade global dos modelos armazenados no repositório em relação ao caso atual, o sistema define o ranking dos casos mais similares para avaliação e posterior adaptação por parte do usuário. 3. Abordagem proposta para maximização da similaridade global A partir do ranking de modelos mais similares (denominados Casos-Base) retornado pelo sistema, cabe ao usuário a escolha pelo modelo a ser reutilizado e a sua adaptação para utilização no novo caso (ou caso atual). No entanto, a escolha e adaptação do processo a ser reutilizado podem se tornar tarefas complexas quando nenhum dos modelos recuperados preenche de forma satisfatória os requisitos estabelecidos para o novo caso. Desta forma, a similaridade global entre casos pode ser um indicador insuficiente para a escolha do modelo. Neste sentido, os valores de similaridade local obtidos por atributo nos diversos modelos recuperados podem ser utilizados na busca de um novo modelo que seja mais aderente às necessidades do novo caso. O novo modelo, definido a partir da composição dos atributos com maior valor de similaridade local, implica na maximização da similaridade global. A Figura 2 mostra de forma genérica os casos retornados com seus atributos e respectivos valores de similaridade local em relação ao caso atual. Figura 2. Valor de Similaridade dos atributos dos Casos-Base em relação ao valor dos atributos do caso atual

5 Assim, a similaridade global do novo processo (denotada por SIMGlobal) é calculada através da maximização da similaridade local (siml) de cada atributo dos casos recuperados, conforme abaixo: N SIMGlobal = max ( siml( Ai1 ), siml( Ai2), siml( Ai3),..., siml( AiM )) i= 1 Onde N representa a quantidade de atributos e M o total de casos recuperados. Através do processo de recuperação (SANTOS, 2008), uma determinada quantidade de casos mais similares ao caso atual é recuperada do repositório de ativos. Para cada atributo do caso atual, toma-se o caso de maior valor de similaridade local deste atributo em relação a todos os casos recuperados. Uma vez determinados os atributos com maior grau de similaridade local, os seus respectivos valores são atribuídos aos correspondentes atributos no novo processo a ser adotado na organização. Para esta abordagem, é necessário um entendimento profundo das atividades envolvidas no processo e na sua gestão. É preciso observar também e considerar as dependências e restrições que possam existir entre os atributos. Para os atributos pertencentes aos escopos de Processo e de Projeto definidos, foram identificadas as seguintes dependências e restrições: Modelo de Desenvolvimento e Modelo de Maturidade; Modelo de Maturidade e Nível de Maturidade; Por exemplo, se o valor do atributo modelo de maturidade for SW-CMM ou CMMI, o valor do atributo nível de maturidade somente poderá ter os valores 1, 2, 3, 4 ou 5; da mesma forma, se Modelo de Desenvolvimento for igual a XP, não poderemos ter Modelo de Maturidade igual a CMMI. Assim, na tentativa de maximização da similaridade local do atributo, a abordagem deve ser capaz de identificar e resolver a seleção de atributos com valores conflitantes ou incompatíveis, recuperando o próximo com maior valor de similaridade local. Uma versão preliminar e simplificada do algoritmo é apresentada na Figura 3:

6 Figura 3. Algoritmo para maximização da similaridade global Desta forma, a similaridade global do novo processo será o somatório das similaridades locais identificadas e o novo processo poderá ser instanciado a partir dos ativos de processo correspondentes à composição das características (atributos) selecionadas. Através da utilização do processo (e da sua adaptação) bem como da avaliação de seu uso nos projetos de software da organização, é desejável o aprimoramento contínuo do mesmo de modo que possa vir a se tornar o processo padrão da organização Exemplo de aplicação da abordagem O exemplo utilizado para aplicação da abordagem proposta é desenvolvido a partir do estudo de caso apresentado em (SANTOS, 2008). Neste estudo de caso, os projetos considerados como casos-base do repositório foram baseados em três modelos de processo bem sucedidos, bastante utilizados e mais adequados a organizações de pequeno porte. São eles: ProGer (ROUILLER, 2001), RUP para Pequenas Equipes (RUP-PE) (POLLICE ET. AL., 2004) (KRUCHTEN AND KROLL, 2003) e Dynamic CMM (D-CMM) (ORCI AND LARYD, 2000). Dada a existência de poucos casos no repositório, os três casos podem ser considerados mais similares ao caso atual. Figura 4. Exemplo para aplicação da abordagem proposta Assim, aplicando o algoritmo definido acima ao exemplo da Figura 4 (onde estão destacados os valores das máximas similaridades locais em cada atributo), o novo processo teria uma similaridade global maximizada no valor de 383,6; ao passo que o modelo mais similar (ProGer) recuperado pelo método anterior atingiu o valor de 368,6

7 (Figura 4). Desta forma, o novo modelo de processo construído através da abordagem proposta se mostra mais aderente ao caso atual sob consulta e, conseqüentemente, irá envolver um esforço menor para a sua adaptação e reuso. Neste exemplo, não foram encontradas dependências entre os valores dos atributos. O novo processo seria então composto a partir dos atributos selecionados, conforme a seguir: Figura 5. Atributos do novo processo Para os atributos em que todos os casos possuem o mesmo valor de similaridade local, adotou-se, a princípio, a seleção do atributo do primeiro caso encontrado; no entanto, ainda é necessária uma melhor investigação para avaliar se isto é o mais adequado. Da mesma forma, os atributos que não possuíam valores para o caso atual foram inicialmente desconsiderados; não influenciando, assim, no cálculo da similaridade. Contudo, pretende-se verificar posteriormente se a inclusão destes atributos não poderia influenciar de forma positiva a composição do novo processo. 4. Considerações Finais O Reuso de Processo de Software define uma ampla área de pesquisa e práticas relacionadas a diferentes aspectos do reuso de conhecimento obtido a partir de projetos de sucesso anteriores (REIS, 2002). Com o objetivo de elevar a qualidade e a produtividade e baseado em melhores práticas e normas ou modelos amplamente difundidos, o reuso na área de processo de software é capaz de promover a reutilização de ativos de processos como ponto de partida para se obter um processo customizado às necessidades da organização (SANTOS, 2008). No trabalho de (SANTOS, 2008), é apresentada uma abordagem de reuso de processo de software através do formalismo de Raciocínio Baseado em Casos, visando auxiliar a definição e instanciação de processos de software. Neste formalismo, a recuperação de casos do repositório acontece a partir do cálculo de similaridade entre o caso atual e os casos armazenados, que são modelos de experiências concretas classificados conforme um conjunto de atributos.

8 Neste trabalho, foi apresentada uma abordagem para a modelagem de um novo processo (ainda inexistente no repositório de casos), a partir da maximização da similaridade local de atributos de casos semelhantes recuperados (observando dependências e restrições entre atributos); maximizando, assim, a similaridade global do novo processo. Desta forma, o novo modelo de processo se tornaria o mais aderente à situação atual, diminuindo os esforços na adaptação e reuso no novo contexto. Os cálculos realizados e apresentados foram efetuados de forma manual; contudo, pretende-se desenvolver uma ferramenta que possibilite a definição e a modelagem de novos processos para a organização utilizando a abordagem de maximização da similaridade de forma automatizada. Referências Aamondt, A. and Plaza, E. (1994) Case-Based Reasoning: Foundational Issues, Methodological Variations, and System Approaches, AICON, Kruchten, P. and Kroll, P. (2003) The Rational Unified Process Made Easy, Addison- Wesley. Orci, T. and Laryd, A. (2000) Dynamic CMM for small organizations, Proceedings of the First Argentine Symposium on Software Engineering (ASSE). Pages 133 to 149. Argentina, Pollice, G., Augustine, L., Lowe, C., and Madhur, J. (2004) Software development for small teams - a rup centric approach. Addison-Wesley. Reis, R. Q. (2002) APSEE Reuse: um Meta-Modelo para Apoiar a Reutilização de Processos de Software. Porto Alegre, UFRGS, p. Tese (Doutorado em Ciência da Computação). Instituto de Informática, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rouiller, A. C. (2001) Gerenciamento de Projetos de Software para Empresas de Pequeno Porte, Tese de Doutorado, Universidade Federal de Pernambuco. Santos, V. A., Cortés, M. I. (2008) Software Process Reuse Using Case-Based Reasoning Em processo de submissão Sommerville, I. (2005) Engenharia de Software, 6.ed., São Paulo: Addison Wesley, 2005 Wangenheim, C. G. v., Wangenheim, A.v. (2003) Raciocínio Baseado em Casos, 1.ed., São Paulo: Manole, 2003

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