DEFINIÇÃO DE MÉTRICAS DE PRODUTOS DE SOFTWARE PARA UMA FERREMENTA DE WORKFLOW

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1 DEFINIÇÃO DE MÉTRICAS DE PRODUTOS DE SOFTWARE PARA UMA FERREMENTA DE WORKFLOW RESUMO Para melhorar ou tornar os processos mais eficazes, precisamos de métodos mais efetivos para a modelagem dos mesmos. Este artigo introduz o modelo Produto/processo para a modelagem de processos de software e apresenta a construção de uma ferramenta (P/pTool) para coleta e avaliação de métricas de software segundo este modelo, além de apresentar conceitos e resultados sobre métricas de produtos de software. A P/pTool é composta por três módulos: o módulo principal, o módulo de simulação (P/pSim) e o módulo de assistência inteligente à derivação de processos (P/pDerive). Palavras-chave: Métricas de Software, Processo de Software. ABSTRACT In order to improve or to make the processes more efficient, we need more effective methods for process modeling. This paper introduces the Product/process model for the modeling of software processes and presents the construction of a tool (P/pTool) to collection and evaluation software metrics according to this model, also presenting concepts and results about the software products metrics. The P/pTool is composed of three modules: the main module, the simulation module (P/pSim) and the intelligent assistant for process derivation module (P/pDerive). Keywords: Software Metrics, Software Process. 1. Introdução A concorrência de mercado, juntamente com a busca pela qualidade, tiveram uma grande influência na mentalidade de produção das empresas. A engenharia de produção concentrava grande parte da atenção no produto final. Esta mentalidade vem mudando ao longo do tempo, fazendo com que as empresas acompanhem essa transição. O maior enfoque passa a ser a atividade de como fazer, denominada Processo. Essa mudança de enfoque de produção teve como conseqüência a reengenharia, que se preocupa com a otimização e o refinamento dos processos de produção, e que também busca a almejada qualidade. Para nos auxiliar nesta busca constante por qualidade, existem técnicas que visam apoiar a representação de processos, buscando atingir e aumentar o desempenho e a qualidade dos mesmos. Essas técnicas incluem: a modelagem, a metrificação de processos e a simulação. Este artigo apresenta a construção de uma ferramenta para apoiar a aquisição, modelagem e simulação de processos, baseando-se no modelo Produto/processo (P/p) [1]. Este modelo é utilizado devido a:

2 oferecer precisão na representação e definição dos modelos; possuir uma representação matemática rigorosa; ser de fácil compreensão; possuir linearidade através do tempo; possuir uma estrutura hierárquica; possibilitar a associação de mecanismos de análise aos processos modelados. A Seção 2 apresenta o modelo P/p. Na Seção 3 são apresentadas as características da P/pTool, enquanto que na Seção 4 são apresentadas as métricas definidas para produtos e processos de software e, finalmente, uma conclusão é apresentada na Seção O modelo Produto/processo (P/p) O modelo P/p [1] pode ser usado na definição de métricas de software mais precisas. Esse modelo é apropriado para ser usado em vários campos, do técnico ao gerencial ou organizacional, possuindo fundamentação na teoria geral dos sistemas. O modelo P/p é muito simples, seus fundamentos enfatizam a definição explícita de procedimentos, decisões e fluxos. Na Figura 1, podemos ver os principais componentes do modelo P/p, que são: produtos, representados por setas indicadoras de fluxo; processos, representados por retângulos; e processos virtuais, denominados composição e decomposição, representados por elipses. Dentre as características principais da modelagem utilizando o modelo P/p, temos: os produtos são instantâneos e entre seus atributos fundamentais está o seu tempo escalar; os processos atuam em produtos sobre um determinado intervalo de tempo ( t), que também é um dos atributos fundamentais dos processos; tanto os atributos dos produtos quanto dos processos são definidos sem ambigüidade e de forma que possam ser mensuráveis; as transformações sofridas por um produto em um processo se caracterizam por uma função sobre os atributos dos produtos; a representação gráfica de uma rede hierárquica P/p 1, conforme apresentado na Figura 1, auxilia na compreensão do modelo e é extremamente fácil de ser desenhada; cada processo possui um único produto de entrada e um único produto de saída. Estes produtos, tanto o de entrada quanto o de saída, possuem tempos escalares diferentes; 1 Rede hierárquica P/p também denominada de Rede P/p, é uma representação gráfica dos fluxos de produtos e processos através do modelo P/p [1].

3 dois ou mais produtos de entrada em um mesmo processo são transformados em um único produto de entrada por meio do processo virtual composição, exemplificado na Figura 1 através da união dos produtos 1.1 e 1.2 gerando o produto 1; um único produto pode ser transformado em vários produtos derivados por meio do processo virtual decomposição, exemplificado na Figura 1 pelo produto 2 gerando os produtos 2.1 e 2.2. Figura 1: Exemplo de representação gráfica do modelo Produto/processo. Um modelo P/p bem representado é de fundamental importância na compreensão e derivação precisa de processos em uma organização, sem falar na melhoria e qualidade dos produtos devido à fácil compreensão através das redes hierárquicas P/p produzidas. 3. P/pTool: uma ferramenta para coleta e avaliação de métricas A P/pTool é uma ferramenta que tem como finalidade principal apoiar a coleta e avaliação de métricas baseadas no modelo P/p. Como a P/pTool se baseia no modelo P/p e este por sua vez tem fundamentação na teoria geral dos sistemas, podemos representar qualquer tipo de processo, contudo este trabalho se concentra no processo de software. Dentre as funcionalidades que a ferramenta apresenta, podemos destacar: gerenciamento de dados de projetos; apoio visual à manipulação e derivação de processos; controle da estrutura e hierarquia dos processos; representação de modelos de processos e árvores de tomadas de decisão; coleta de atributos que possam determinar métricas mais precisas; derivação com assistência inteligente para processos que não estejam de acordo com o modelo P/p; simulação de processos.

4 Apesar da modelagem P/p ser simples, normalmente os processos encontrados no mundo real não estão de acordo com este modelo. Porém, a precisão do modelo faz com que regras bem definidas possam ser estabelecidas para permitir a transformação assistida de processos genéricos para processos que seguem o modelo P/p. Dessa forma, a P/pTool auxilia o usuário na aquisição de processos, na derivação de processos com assistência inteligente segundo o modelo P/p, além de permitir a simulação desses processos. Além disso, a P/pTool oferece uma representação gráfica de grande apelo visual para representar os processos e o fluxo de produtos baseado na rede P/p. A P/pTool é composta por três módulos, que implementam as funcionalidades já citadas. Estes módulos, como visto na Figura 2, são: o módulo principal, em que os processos são derivados e manipulados através dos módulos de coleta de dados sobre produtos e processos reais, e análise de produtos e processos; o módulo de simulação de processos (P/pSim); e o módulo de assistência inteligente à derivação de processos (P/pDerive). Além desses módulos, existem ainda módulos auxiliares como a Interface gráfica e a Base de dados. Figura 2: Arquitetura da P/pTool. O P/pDerive [2], é o módulo da P/pTool que permite auxílio à derivação e modelagem de processos de software. Consiste em um sistema especialista para auxiliar ao usuário normalizar os processos genéricos para processos que estão de acordo com o modelo P/p. 3.1 P/pTool: Módulo principal O módulo principal da P/pTool visa a aquisição e visualização de processos. Sua interface, como mostrado na Figura 3, é composta pelo painel de derivação de processos (direita), o painel de propriedades (esquerda inferior), a estrutura do modelo hierárquico (esquerda superior) e o cadastro de responsáveis (menu ferramentas).

5 Figura 3: Interface do módulo principal da P/pTool. A P/pTool está sendo desenvolvida em Java na plataforma Windows NT 4. O projeto e implementação do painel de representação de processos, que permite a derivação e manipulação de produtos e processos de acordo com o modelo P/p, foi uma das tarefas que demandou um maior esforço em termos de implementação. Como este modelo não é tão simples de ser implementado em Java, houve a necessidade de construir um framework gráfico, o VeryHot [3], baseado no HotDraw [4] adaptado e melhorado. Além disso, o VeryHot pode ser instanciado e reutilizado em qualquer projeto futuro que faça uso da linguagem Java para implementação de interfaces gráficas. O VeryHot é um framework que utiliza algumas classes da Java 2D API para implementar e manipular seus objetos gráficos. Dentre as classes do VeryHot, existem duas principais, que possibilitam a adaptação deste framework para outros projetos. Tais classes são: Line e RectangleFigure. Além destas classes, existe ainda uma outra e também importante, a DrawingPanel. Esta classe permite que os objetos gráficos instanciados sejam visualizados e manipulados. O painel de derivação, implementado por objetos da classe DrawingPanel, possui uma barra de ferramentas, que contém todos os elementos necessários para a modelagem de acordo com o modelo P/p. O painel de propriedades permite a configuração de todos os atributos do modelo selecionado no painel de derivação de processos.

6 O modelo hierárquico permite a visualização da estrutura hierárquica dos processos modelados e suas relações, além de permitir criar níveis hierárquicos para cada processo derivado. O cadastro de responsáveis por processos, uma característica particular do modelo P/p exigindo que cada processo possua um responsável, contém todos os responsáveis cadastrados para um determinado projeto. Como todas essas estruturas do módulo principal estão interligadas, quaisquer alterações em uma delas refletirá nas demais. Exemplificando, quando o usuário modifica o nome de um processo no painel de atributos, o modelo hierárquico é atualizado imediatamente. Uma característica importante deste módulo é a facilidade com que o usuário trabalha com os modelos, uma vez que eles são dinâmicos e configuráveis de diversas maneiras como, por exemplo, através do painel de atributos ou pelo modelo hierárquico. 3.2 P/pSim: módulo de simulação de processos A simulação de sistemas é uma técnica muito utilizada por cientistas e pesquisadores, e é caracterizada como uma tentativa indispensável de resolução de problemas existentes no mundo real. Além disso, ela possibilita a geração de instrumentação estatística e de relatórios que indicam o comportamento do sistema que está sendo simulado [5]. Podemos definir simulação como a imitação de uma operação de um processo do mundo real ou sistema sobre o tempo [5]. A simulação é utilizada para descrever e analisar o comportamento de um sistema, questionar o sistema real e auxiliar no projeto dos mesmos, sendo uma importante ferramenta de auxílio à tomada de decisões e análise analítica do problema. Tanto sistemas existentes quanto sistemas conceituais podem ser modelados com a simulação [5]. No caso do processo de software, a simulação é importante para evitar riscos de projetos mal estruturados que venham a não cumprir o cronograma ou superam o orçamento previsto. Dessa forma, a simulação provê um meio de estabelecer algumas margens durante o processo de software. O módulo P/pSim [3] está sendo desenvolvido com sistemas que se alteram com o passar do tempo (dinâmicos), cujas alterações não podem ser previstas (estocásticos) e cujo fluxo do tempo se caracteriza por intervalos discretos (eventos discretos). A abordagem de simulação adotada no desenvolvimento do P/pSim é a simulação discreta a eventos, uma vez que os atributos não são modificados continuamente com relação ao tempo, pois os eventos que modificam estes atributos ocorrem em pontos isolados do tempo, discretamente. O mecanismo de funcionamento do P/pSim está vinculado a um algoritmo que

7 faz o controle da simulação, junto com um Monitor responsável pelo controle do relógio na simulação - e relacionado ao método das três fases [5], que são: avanço do relógio, acionar eventos que terminam uma atividade e executar eventos condicionais. Algumas funcionalidades disponíveis no P/pSim são [9]: execução, representação dos procedimentos que um processo deve seguir; gerenciamento do tempo pelo Monitor; lista de controle de eventos pendentes; execução das rotinas dos eventos definidos para o modelo. Além destas funcionalidades disponíveis, existem ainda outras em fase de implementação como: geração de instrumentação estatística e relatórios; e representação gráfica do fluxo dos modelos do painel de derivação de processos (produtos e processos). 4. Métricas de Software Definidas para a P/pTool A metrificação de software tem se tornado essencial para um bom processo de software. Medir o software pode auxiliar desenvolvedores e gerentes de produção a ter noção das características do software nas diversas fases do ciclo de vida como: se os requisitos estão consistentes, se o projeto é de boa qualidade, e se o código está pronto para ser testado. Gerentes de produção utilizam as métricas de software para medir atributos de produtos e processos visando estarem aptos a tomarem decisões, tais como: quando o software estará pronto para ser entregue ao cliente ou se o orçamento está adequado. Segundo Fenton [6], Medir é o processo pelo qual números ou símbolos são associados a atributos do mundo real do mesmo modo como os descrevemos de acordo com regras claramente definidas. De acordo com este conceito podemos notar que o modelo P/p possui atributos que são definidos baseados em regras que caracterizam o modelo. Por essa razão foram introduzidas métricas de software orientadas a objeto na forma de atributos dos principais componentes do modelo, que são produtos e processos. As métricas de produtos de software definidas para a P/pTool tiveram como base dois conjuntos de métricas orientadas a objeto propostas pelos autores Lorenz e Kidd [7] e Chidamber e Kemerer [8]. As métricas de Chidamber e Kemerer (The CK Metrics Suite) têm a função de analisar e descrever as classes de sistemas orientados a objetos. Segundo os autores, o projeto das classes do sistema é o foco essencial já que a classe é a unidade principal em sistemas orientados a objeto [8]. Lorenz e Kidd dividem as métricas em duas categorias [7]: métricas de projeto, que visam predizer o esforço acerca do projeto como, por exemplo, o quanto já foi

8 desenvolvido; e métricas de desenho, que visam medir a qualidade do produto final através de seus componentes produtos gerados durante as etapas do ciclo de vida. Baseando-se nos estudos e publicações destes autores, foi definido, então, um conjunto de 29 métricas divididas em quatro categorias [9]: métricas de projeto, métricas de documentação, métricas de código e métricas de diagrama. A Tabela 1 apresenta as métricas definidas para os produtos de software da P/pTool. Tabela 1: Métricas definidas para produtos de software. Método Código Classe Documentação Diagrama Projeto Número de Mensagens Enviadas (NME) Número de Declarações no Método (NDM) Linhas de Código do Método (LCM) Número Total de Mensagens Enviadas (NTME) Número Total de Declarações dos Métodos (NTDM) Linhas de Código da Classe (LCC) Número de Atributos da Classe (NAC) Profundidade na Árvore de Herança (PAH) Número de Filhos (NF) Número de Classes Acopladas (NCA) Número de Métodos Sobrepostos (NMS) Número de Métodos Adicionados (NMA) Índice de Especialização (IE) Número de Métodos Herdados (NMH) Número Total de Métodos da Classe (NTMC) Linhas de Código Comentadas da Classe (LCCC) Número de Linhas Úteis (NLU) Número de Parágrafos (NP) Número de Páginas Úteis (NPU) Número Total de Figuras (NTF) Número Total de Tabelas (NTT) Número de Objetos Atômicos (NOA) Número de Relacionamentos no Diagrama (NRD) Número Total de Classes (NTC) Número Total de Linhas de Código (NTLC) Número Total de Métodos (NTM) Número Médio de Linhas de Código por Classe (NMLCC) Número Total de Arquivos (NTA) Número Total de Linhas de Código Comentadas (NTLCC)

9 A seguir são descritas as métricas de processos de software definidas para os processos modelados pela P/pTool [2]: Tempo Total ( t total ), definida levando-se em consideração as normas da modelagem P/p. Se dois conjuntos 2 de processos ocorrem paralelamente, e a entrada de um outro processo qualquer depende das saídas destes conjuntos, estes necessariamente devem ter a mesma duração t (o mesmo valor para a métrica tempo); Custo Total (C total ), baseado nos valores dos custos individuais dos processos que compõem o processo de software, e estes são calculados baseados nos salários das pessoas que os realizam. O valor médio do custo total de um único processo pode ser obtido dividindo-se a soma dos custos pelo número de processos que ocorrem em um dado período de tempo como, por exemplo, mensalmente. 5. Conclusão A P/pTool possui várias funcionalidades para auxiliar gerentes de projeto e desenvolvedores de software a tornar seu processo de desenvolvimento mais preciso, previsível e mensurável. A P/pTool permite a representação explícita dos processos e produtos de software com seus respectivos atributos. Isto faz com que os processos e as métricas de software provenientes desta possam ser analisadas para que decisões possam ser tomadas durante a execução do projeto. A P/pTool conta com vários recursos, capazes de guiar o usuário a um melhor desenvolvimento como suporte a modelagem de processos normalizados, métricas de software, simulação de processos e geração de relatórios e estatísticas. Com todos esses recursos acreditamos que a ferramenta é de fundamental importância para um melhor controle do processo de desenvolvimento, melhoria da qualidade do processo de software além de reduzir os custos com o processo. A P/pTool tem sido testada utilizando-se processos base. Dessa forma, é possível melhor compreender os processos e produtos que estão sendo derivados e trabalhar de maneira melhor com as métricas definidas. Os processos utilizados pela P/pTool são compostos por várias classes de produtos, como: código-fonte, diagramas de projeto modelados de acordo com a UML (Unified Modeling Language) e documentações. Estes tipos de produtos que compõem os processos base são de extrema importância para que as métricas de software definidas para a P/pTool sejam melhor analisadas, sem falar nas informações geradas trabalhando-se com os valores destas métricas, tornando de certa forma o processo de desenvolvimento mais preciso. 2 Conjunto de processos: composto por um ou mais processos, podendo possuir composição do tipo serial, paralela ou serie/paralela.

10 A linguagem Java tem sido bastante consistente ao longo do desenvolvimento tanto da P/pTool quanto do P/pSim, contando com a existência de uma API própria para manipulação de objetos gráficos, a Java 2D API e a biblioteca Swing proporcionando maior dinamismo e interação. A implementação do P/pDerive contou com o auxílio de uma ferramenta muito útil e consistente para o seu desenvolvimento, o Visual Prolog. Sendo assim, este ambiente mostrou-se adequado para o desenvolvimento de um Sistema Especialista. Até o presente momento encontra-se em desenvolvimento: o P/pSim, mais precisamente a geração de relatórios estatísticos e a animação do módulo; algumas melhorias na interface do módulo principal da P/pTool; e a avaliação de usabilidade da P/pTool, o que permitirá um melhor desempenho das funcionalidades da ferramenta e maior interação com o usuário. 6. Referências Bibliográficas [1] Kaposi, A., Myers, M. Systems for Computer Systems Professionals. LSI, [2] Calvo, R. A., Gimenes, I. M. S., Implementação do Módulo de Assistência Inteligente à Derivação de Processos (P/pDerive) de uma Ferramenta para Coleta e Avaliação de Métricas Baseadas em Modelos para Processos de Software (P/pTool), Projeto de Iniciação Científica, PPG/UEM, Agosto [3] Yanaga, E., Gimenes, I. M. S., Implementação do Protótipo do Módulo de Simulação de Processos (P/pSim) de uma Ferramenta para Coleta e Avaliação de Métricas Baseadas em Modelos para Processos de Software (P/pTool), Relatório Semestral de Iniciação Científica, PPG/UEM, Março de [4] Hot Draw for Java. Knowledge Systems Corporation. [5] Banks, J. Handbook of Simulation. John Wiley & Sons, Inc., [6] Fenton, Norman E., Software Metrics: A Rigorous and Practical Approach, PWS Publishing Company, [7] Lorenz, M., Jeff, K. Object-oriented software metrics: a practical guide. Prentice Hall object-oriented series, [8] Chidamber, Shyam R., Kemerer, Chris F., A metrics suite for object-oriented design. IEEE Transaction on Software Engineering, [9] Oliveira Junior, Edson A., Gimenes, Itana M. S., Introdução de Métricas de Produtos de Software em uma Ferramenta de Workflow, Relatório Final de Iniciação Científica, PPG/UEM, Julho de 2000.

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