Ferramenta para instanciação de processos de software que permite o gerenciamento de projetos de desenvolvimento distribuído

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1 Ferramenta para instanciação de processos de software que permite o gerenciamento de projetos de desenvolvimento distribuído Ana Paula Chaves 1, Jocimara Segantini Ferranti 1, Alexandre L Erário 1, Rogério Santos Pozza 1 utfpr.edu.br, 1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Avenida Alberto Carazzai, 1640, , Cornélio Procópio Paraná, Brasil Resumo: Este artigo apresenta uma ferramenta de apoio ao desenvolvimento distribuído de software e ao gerenciamento de projetos baseada em uma arquitetura que possibilita a especificação e execução de processos de software. A ferramenta utiliza o formalismo de redes de Petri na modelagem do processo possibilitando que suas atividades sejam distribuídas entre equipes de desenvolvimento geograficamente distantes. O gerenciamento dos projetos permite o acompanhamento do fluxo de execução do processo fornecendo uma macro visão ao gerente de projeto. Palavras-chave: gerenciamento de projetos; desenvolvimento distribuído de software; workflow; redes de petri; modelagem e execução de processos. 1. Introdução Desenvolver software utilizando um processo de desenvolvimento bem definido não é uma tarefa simples. Ao contrário, ao longo dos anos tem se tornado cada vez mais complexo, na exata medida em que as demandas de software das empresas aumentam em tamanho, complexidade, distribuição e importância estratégica para suas operações (Kruchten, 2003). A tecnologia de workflow apresenta-se como uma alternativa diante da necessidade de aplicação de conceitos, técnicas e ferramentas que auxiliem na realização das tarefas do desenvolvimento, já que permite a definição, execução e monitoramento de processos. Além de favorecer a reengenharia, automação e acompanhamento de processos que envolvem pessoas e sistemas de informação, auxilia na obtenção da qualidade e produtividade desejadas (WfMC, 1995).

2 Um processo de software consiste de um conjunto ordenado de tarefas, que além de contemplar um grande número de atividades com um grande índice de repetição, possui intensa distribuição de tarefas (Tanaka, 2000). Diante de tais características, do contexto de globalização e do evidente progresso tecnológico vivenciado pela sociedade, a distribuição do processo entre equipes de desenvolvimento geograficamente distantes tem se tornado cada vez mais significativa, buscando obter vantagens competitivas em termos de ganho de produtividade, melhoria de qualidade, flexibilidade de desenvolvimento, redução de custos e diluição de riscos (Prikladnicki, 2004). Por meio da descrição formal de um processo de software é possível que o mesmo seja analisado, amadurecido, compreendido e automatizado (Reis, 2000). Uma rede de Petri (PN) é uma ferramenta de modelagem aplicável a uma série de sistemas, especialmente àqueles em que a topologia da rede descreve a relação de precedência entre os eventos, expressando a concorrência e o paralelismo das operações de uma maneira mais natural (Raposo, 2000). Gerenciar um projeto consiste na tomada de decisões sobre o uso de recursos, sejam eles humanos ou materiais. Dessa forma, no gerenciamento de projetos de software, planejar e executar atividades de um processo de desenvolvimento são tarefas importantes para que um resultado de qualidade seja obtido (Huzita, 2006). A automatização desses processos facilita sua gerência, controlando o comportamento do processo definido, coletando métricas e reforçando as regras que garantem sua integridade. Além de melhorar a comunicação entre as pessoas envolvidas e a consistência do que está sendo feito, provê informações que orientam o desenvolvedor na realização do seu trabalho, possibilita a reutilização das definições e a medição do progresso, resultando na economia de recursos. Diante desse contexto, este trabalho apresenta uma ferramenta de auxílio à execução de processos de software que possibilita a distribuição das atividades entre equipes de desenvolvimento geograficamente distantes, visando melhorias na gerência do desenvolvimento e no produto final obtido. A Seção 2 descreve alguns trabalhos encontrados na literatura. As Seções 3 e 4 detalham, respectivamente, a arquitetura em que a ferramenta se baseia e suas principais características. Já a Seção 5 apresenta as conclusões do trabalho e uma sugestão de trabalho futuro. 2. Trabalhos Relacionados Um Ambiente de Desenvolvimento de Software (ADS) auxilia no desenvolvimento de produtos de software por meio da integração de um conjunto de ferramentas que suportam métodos de desenvolvimento e são apoiadas por uma estrutura que permite a comunicação e cooperação entre elas (Brown, 1992). Além de oferecer apoio às atividades individuais e em grupo, gerenciamento do projeto e aumento da qualidade geral dos produtos, permite ao engenheiro de software acompanhar e

3 medir, por informações obtidas ao longo do desenvolvimento, a evolução do trabalho (Travassos, 1994). A seguir são apresentadas algumas ferramentas encontradas na literatura, destacando as soluções empregadas na definição e execução de processos, que embasaram o desenvolvimento deste trabalho. A Estação TABA consiste em um conjunto de ferramentas integradas que permite a organização de atividades por meio do seqüenciamento e composição das mesmas. Essas atividades podem ser modificadas durante a execução do processo, desde que não afetem atividades já concluídas. Um repositório central armazena as informações relativas ao processo, mapeando sua definição e seu acompanhamento para um modelo de objetos. Uma máquina de processos executa as especificações de maneira independente do ambiente e permite sua monitoração durante toda a execução de cada atividade (Taba, 2006). O ambiente PROSOFT auxilia o desenvolvimento desde a especificação dos requisitos até a implementação do sistema, fornecendo integração de dados, controle e apresentação entre suas ferramentas. Sua arquitetura provê mecanismos que permitem sua utilização por vários usuários simultaneamente, possibilitando o compartilhamento de informações e auxílio inteligente ao desenvolvimento. O Gerenciador de Processos faz o papel de interpretador de modelos, permitindo a execução dos processos de acordo com um modelo (Lima, 1998). O SPADE é baseado em uma linguagem de modelagem de processo de software apoiada pelo formalismo de PN que oferece recursos para modelagem, execução e evolução de processos, além de permitir a descrição da interação com pessoas e ferramentas. Utiliza o conceito de atividades para estruturar os modelos de processo, permitindo que essas atividades sejam manipuladas dinamicamente, e armazenando-as em um banco de dados orientado a objetos (Bardinelli, 1993). Visual Simnet é uma ferramenta capaz de modelar e analisar PNs convencionais e estocásticas. Possui um editor gráfico e diversos recursos para análise de PNs, incluindo simulação animada, árvore de cobertura e análise estrutural e de desempenho. Além disso, define um formato textual bastante simples para descrição de PNs e permite sua exportação para outras ferramentas (Garbe, 1997). Diante dos aspectos das ferramentas apresentadas e de algumas características consideradas importantes acerca do controle e execução de processos (Christie, 1995), algumas comparações entre os trabalhos citados acima e a ferramenta proposta neste trabalho são apresentadas na Seção Arquitetura Proposta Com o objetivo de apoiar a utilização de processos de software no desenvolvimento distribuído, esta seção propõe uma arquitetura que permite desde a especificação e modelagem de um processo até a sua execução.

4 A arquitetura proposta, ilustrada na Figura 1, é divida em três camadas Modelagem, Engine e Execução que são apresentadas nas subseções a seguir. Figura 1 Arquitetura proposta Camada de Modelagem O objetivo da camada de Modelagem é gerar uma especificação de um processo de software a partir da definição e modelagem de um processo de desenvolvimento. Tal definição consiste em descrever suas atividades e artefatos que devem ser produzidos e/ou consumidos em cada uma delas, enquanto na modelagem, os artefatos resultantes de cada atividade são agrupados de acordo com suas dependências e distribuídos em um workflow representativo do processo que está sendo criado. Esses grupos de artefatos representam a unidade atômica do processo e são tratados pelo modelo como uma tarefa indivisível Camada Engine A Engine é a camada responsável por interpretar a especificação do processo e transformá-la em um processo passível de execução. A Engine cria uma instância do processo especificado adicionando a ela informações específicas de um projeto, como metas e prazos a serem cumpridos. Além disso, essa camada permite a distribuição dos grupos de artefatos modelados entre diversas equipes de desenvolvimento, e possibilita a atribuição dos artefatos de cada grupo aos membros dessas equipes Camada de Execução A camada de Execução auxilia no gerenciamento do processo instanciado manipulando informações referentes ao andamento do projeto, como datas de início e fim das atividades e artefatos. O acompanhamento do estado de execução dos artefatos possibilita uma visão geral acerca da execução do projeto,

5 possibilitando a tomada de decisões quanto a mudanças no fluxo de execução durante o desenvolvimento. A Figura 2 apresenta um diagrama de gráficos de estados que ilustra os estados de execução de um projeto, de uma atividade e um artefato que são descritos a seguir: Figura 2 Estados de execução. Instanciado: projeto, atividade ou artefato criado, atribuído aos responsáveis pelo desenvolvimento e pronto para ser executado; Executando: projeto, atividade ou artefato em execução; Suspenso: projeto, atividade ou artefato que teve sua execução suspensa temporariamente, podendo ser retomado posteriormente; Cancelado: projeto que foi encerrado sem ser concluído, e não pode ser retomado, resultando no cancelamento das atividades e artefatos que o compõem; Concluído: projeto, atividade ou artefato que teve sua execução concluída. A conclusão de um projeto só é possível se todas as atividades e artefatos que o compõem se encontrarem concluídos. Mudanças dinâmicas durante a execução de processos são bastante comuns e difíceis de serem tratadas, pois, além de afetar a execução e a continuação de um projeto, podem requerer modificações compensatórias na realização do processo, a fim de minimizar possíveis efeitos colaterais como, por exemplo, apagar informações, desfazer operações e alterar a lista de tarefas dos usuários. Diante desses impactos, a arquitetura proposta não permite que atividades e artefatos sejam cancelados durante a execução de um projeto, já que esse cancelamento resulta na mudança da definição do processo. 4. Ferramenta Desenvolvida A ferramenta descrita nesta seção, baseada na arquitetura apresentada na Seção 3, tem como principal objetivo permitir que, embora os processos modelados sejam

6 executados por equipes de desenvolvimento geograficamente distantes, essa característica seja transparente ao usuário e o gerenciamento de cada projeto ocorra de forma virtualmente centralizada. A Figura 3 apresenta a arquitetura descrita na seção anterior e a correspondência de suas camadas com os módulos da ferramenta desenvolvida Edição, Gerenciamento e Monitoramento que serão detalhados nas subseções a seguir. Figura 3 Arquitetura e ferramenta. De acordo com a Figura 3, a camada de Modelagem equivale ao módulo Edição. A Engine está incluída no módulo Gerenciamento, que combinada com o módulo Monitoramento, forma a camada de Execução. A Figura 4 descreve o funcionamento da ferramenta como um todo e a forma pela qual os usuários interagem com as suas funcionalidades, destacando as funcionalidades de cada um dos três módulos que a compõe. Figura 4 Funcionamento da ferramenta.

7 O gerente de processo é o responsável pela modelagem do processo de desenvolvimento. A instanciação de um processo é realizada pelo gerente de projeto com base em um processo modelado. Essa instanciação resulta em um novo projeto pronto para ser executado que contém, além do processo que será executado, informações particulares sobre o trabalho que deve ser realizado. A ferramenta de apoio à execução auxilia no controle do comportamento de processo e reforça as regras de integridade do mesmo. Além disso, provê orientação e suporte para as equipes de desenvolvimento responsáveis pela realização do projeto, e armazena informações acerca do andamento, obtidas como feedback dos desenvolvedores. Essas informações possibilitam ao gerente de projeto acompanhar o desempenho do desenvolvimento, auxiliando na tomada de decisões quanto ao fluxo de execução do projeto. 4.1.Módulo Edição O módulo Edição possui dois objetivos: gerar a especificação de um processo a partir da definição de suas características e modelar o workflow que define seu fluxo de execução. A especificação de um processo consiste em apontar quais atividades devem ser executadas e quais artefatos devem ser produzidos em cada uma delas. Deve conter, ainda, um nome e uma descrição breve, para facilitar a sua identificação entre os demais processos já definidos. A modelagem é baseada na especificação e representa as partes que compõem o processo e os relacionamentos existentes entre elas. Para isso, o módulo permite a criação de um workflow que denota o fluxo de execução do processo, cuja representação é realizada utilizando o formalismo das PNs. A Figura 5 mostra uma das interfaces gráficas do módulo Edição, onde cada elemento lugar da PN modelada, representado por um círculo, possui propriedades que indicam um grupo de artefatos que deverá conter, devendo estes artefatos pertencer a uma mesma atividade. Assim, uma atividade pode ser vista como um conjunto de um ou mais agrupamentos de artefatos. As transições, representadas por quadrados, são habilitadas quando cada um de seus lugares de entrada conclui a produção de seus artefatos, que poderão ser utilizados como matéria-prima para a produção dos artefatos das atividades posteriores. Os arcos, representados pelas setas, indicam a direção do fluxo de execução. O gerente de processo é o usuário responsável por realizar a especificação e modelagem do processo. O objetivo de modelar um sistema com PNs é analisar suas propriedades e seus problemas, possibilitando verificar, por exemplo, se o sistema possui deadlock, se é possível reverter estados, se existe algum estado que nunca será alcançado ou até mesmo análise de desempenho. Para esta ferramenta, entretanto, o principal benefício da utilização das PNs consiste em permitir a construção de modelos que

8 contenham execuções paralelas, favorecendo a distribuição das atividades entre equipes de desenvolvimento geograficamente distantes, já que os artefatos produzidos paralelamente não possuem dependências entre si. Figura 5 Módulo Edição. A modelagem do processo, combinada com a sua especificação, é armazenada, podendo ser posteriormente utilizada pelo módulo Gerenciamento para a instanciação de um projeto Módulo Gerenciamento O módulo Gerenciamento tem por objetivo auxiliar na execução de processos de desenvolvimento de software, apoiando gerentes de projeto na realização do seu trabalho e auxiliando desenvolvedores durante o desenvolvimento. Para possibilitar o gerenciamento dos processos modelados, o módulo Gerenciamento fornece funcionalidades que auxiliam na instanciação do processo, no controle da execução do projeto e na construção dos artefatos que o compõem, possibilitando a instanciação, estimativa, distribuição, execução, suspensão, retomada, cancelamento e conclusão de projetos e dos artefatos de um processo. A instanciação de um processo, ilustrada na Figura 6, permite a criação de um projeto passível de execução. Ao instanciar um processo, um novo projeto é criado contendo, além de informações específicas, como descrição e metas a cumprir, o modelo do processo escolhido. A especificação é relacionada ao projeto e todas as suas atividades e artefatos são instanciados. A estimativa do projeto determina os prazos de início e conclusão do projeto, atividades e artefatos que o compõem, e as regras de trasição dos grupos de artefatos modelados, que auxiliam na garantia de que os mesmos

9 serão construídos de forma correta, utilizando os insumos necessários. A distribuição dos lugares da PN permite que o gerente de projeto atribua a uma equipe de desenvolvimento (site) a responsabilidade pela construção de um grupo de artefatos, cabendo ao gerente do site distribuí-los entre seus membros. Figura 6 Instanciação de um processo. Instanciado o processo, o novo projeto está pronto para ser executado. O gerente de projeto inicia a execução do projeto que é seguida de acordo com as regras de transição definidas na estimativa do mesmo e com os estados apresentados pela Figura 2. Todos os projetos criados permanecem armazenados formando um histórico de execuções que serve para auxiliar outros gerentes na escolha de um processo de desenvolvimento ou mesmo durante a execução de outros projetos. O fluxo de execução dos artefatos ocorre de forma semelhante ao do processo, porém, quem o controla é o desenvolvedor para o qual o artefato foi atribuído Módulo Monitoramento O módulo Monitoramento simula um gerenciador de execução, cujo objetivo é permitir ao gerente realizar o acompanhamento de um projeto em execução. Seu objetivo é recuperar as informações referentes a um determinado projeto e exibir os estados de execução de cada um dos artefatos e das atividades, de acordo com o processo que utiliza. Como esse módulo ainda não foi implementado, atualmente essa visualização é disponibilizada no próprio gerenciador do projeto, dentro do módulo Gerenciamento, conforme representado na Figura Conclusão Este artigo teve por objetivo apresentar uma ferramenta de apoio ao desenvolvimento distribuído de software que, além de permitir que as atividades especificadas sejam distribuídas entre equipes de desenvolvimento geograficamente distantes, auxilia no gerenciamento de projetos.

10 Figura 7 Módulo Gerenciamento.

11 A partir das características dos trabalhos apresentados na Seção 2, algumas comparações acerca de aspectos relacionados à modelagem e execução de processos podem ser apontadas. Aspectos como documentação, controle de versões e gerência de configurações não são abordados nesta comparação, já que não estão diretamente relacionados com o enfoque deste trabalho. O escopo da Estação TABA permite a especificação e instanciação de ADSs a partir de um processo de software e da definição de um domínio de aplicação específicos, enquanto que a ferramenta apresentada neste trablaho auxilia na especificação e execução de processos de desenvolvimento a partir de atividades e artefatos. Enquanto o PROSOFT utiliza um mecanismo de comunicação baseado em mensagens para possibilitar a interação entre os omponentes de um processo, o trabalho apresentado utiliza de um modelo de objetos onde os componentes interagem por meio dos relacionamentos existentes entre eles. Ao contrário do SPADE, que utiliza uma linguagem interpretada para especificação dos modelos de processo, a ferramenta apresentada neste trabalho oferece uma interface gráfica que possibilita a definição dos relacionamentos temporais e de dependências entre atividades e artefatos. Além disso, o SPADE trata os participantes como um conjunto de usuários em uma rede de estações de trabalho locais, não prevendo a distribuição geográfica global dos participantes, característica central da aplicação deste trabalho. Ao passo que os arquivos textos do Visual Simnet permitem uma descrição genérica que abrange diversos processos de negócio, no módulo Edição essa descrição é específica para modelagem de processos de software. É possível ainda concluir que a utilização das PNs para a modelagem do workflow dos processos possibilitou que os modelos produzidos pelo módulo Edição sejam definidos possuindo grupos de artefatos paralelos, favorecendo a distribuição destes grupos entre equipes geograficamente distantes, de forma independente. Além de permitir a realização do projeto por equipes geograficamente distantes, outras contribuições da ferramenta podem ser apontadas, como: a possibilidade de instanciar um processo de software, resultando em uma maior flexibilidade de desenvolvimento; a associação de desenvolvedores aos artefatos, responsabilizando-os pela sua construção; o registro de informações sobre a execução de projetos, possibilitando a existência de um histórico de execuções capaz de auxiliar gerentes em futuras tomadas de decisões; e, principalmente, possibilitar que as equipes de desenvolvimento geograficamente distantes tenham seus projetos gerenciados de forma virtualmente centralizada. Como proposta de melhoria para o trabalho apresentado, a implementação do módulo Monitoramento deve possibilitar a exibição gráfica, utilizando PN, do modelo de processo instanciado, contendo as informações relativas a cada grupo de artefatos e seus respectivos estados, facilitando a tomada de decisões acerca dos

12 riscos e benefícios e possibilitando a extração de informações que poderão servir como experiência para projetos futuros. Referências Bandinelli, S. & Fuggetta, A. (1993). Computational Reection in Software Process Modeling: the SLANG Approach. In Proceedings of the 15th. International Conference on Software Engineering, Baltimore, Maryland, USA. Brown A. et al (1992). Software Engineering Environments: Automated Support for Software Engineering. McGraw-Hill, London. Christie, A. M. (1995). Software Process Automation. Springer-Verlag Berlin Heidelbert. Garbe, W. (1997). Visual Simnet V.1.37 Stochastic Petri-Net Simulator. Technical University of Moldova, Computer Science Department. Huzita, E. H. M. & Tait, T. F. C. (2006). Gerência de projetos de software. XII Escola Regional de Informática da SBC. Kruchten, P. (2003) The Rational Unified Process An Introduction. 3 Ed. Boston: Addison-Wesley. Lima, C. A. G. (1998). Gerenciamento do processo de desenvolvimento cooperativo de software no ambiente PROSOFT. Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software. Prikladnicki, R. & Audy, J. L. N. (2004). Munddos: Um modelo de referência para desenvolvimento distribuído de software. In: XVIII Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software. Raposo, A. B. (2000). Coordenação em Ambientes Colaborativos Usando Redes de Petri. PhD thesis, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP. Reis, C. A. L. (2000). Gerenciador de processos de software para o ambiente PROSOFT. Dissertação de Mestrado, UFRGS, Porto Alegre, RS. Taba. (2006). Estação TABA. Tanaka, S. A. & Gimenes, I. M. S. (2000). An object oriented framework for task scheduling. Mont St. Michel: IEEE Computer Society Press. Travassos, G. H. (1994). O Modelo de Integração de Ferramentas da Estação TABA. Tese de Doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasil. WfMC (1995). The workflow management coalition - the workflow reference model.

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