Métodos e Técnicas de Desenvolvimento de Linha de Produto de Software para Sistemas E-Commerce: uma Revisão Sistemática

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1 Métodos e Técnicas de Desenvolvimento de Linha de Produto de Software para Sistemas E-Commerce: uma Revisão Sistemática Joyce Milani Mathias 1, Edson A. Oliveira Junior 2 Resumo. A abordagem de linh a de produto de software (LP) tem como objetivo principal promover a geração de produtos específicos com base no reuso de um núcleo de artefatos. Tal núcleo contém elementos similares e características que variam de acordo com cada produto específico. Este artigo apresenta o estado da arte com base em métodos e técnicas de desenvolvimento de linha de produto para sistemas e-commerce, pois se acredita que esse seja um domínio interessante do ponto de vista de variabilidades. Palavras-chave: Gerenciamento de Variabilidade, Linha de Produto de Software, Sistemas E-Commerce, UML. Abstract. The software product line (PL) approach aims at promoting the generation of specific products based on the reusing of its core assets. Such core assets contain similar elements as well as features which vary according to specific products. This paper presents the state of the art based on software product line development methods and techniques for e-commerce systems as it is an interesting domain from the variability viewpoint. Keywords: E-Commerce Systems, Software Product Line, Variability Management, UML. 1. Introdução O crescente aumento do comércio eletrônico por meio de sistemas de software acessados por uma rede, internet ou intranet, vem motivando o desenvolvimento de novas tecnologias e padrões. Metodologias e técnicas de desenvolvimento de sistemas de software para e-commerce têm sido propostas pela literatura e aplicadas na prática por empresas de grande porte como IBM, Google e Microsoft (ALBERTIN, 2004). Sistemas e-commerce se caracterizam por fornecer serviços, muitas vezes distribuídos fisicamente em diferentes computadores (ALBERTIN, 2004). Esses serviços vão desde o armazenamento e a recuperação de dados dos clientes e suas compras até movimentação financeira. Tais serviços caracterizam grande parte dos sistemas e- commerce, formando uma infraestrutura comum de serviços. Com base nisso, entendese que seja possível gerenciar tais serviços, similaridades ou variabilidades, por meio da abordagem de Linha de Produto de Software (LPS). Assim, vários sistemas podem ser desenvolvidos por meio da instanciação de tal infraestrutura comum para o domínio de sistemas e-commerce. 1 Aluno do curso de Especialização em Desenvolvimento de Sistemas para Web Universidade Estadual de Maringá (UEM) - Av. Colombo, 5790 Bloco C56 Maringá PR Brasil 2 Departamento de Informática Universidade Estadual de Maringá (UEM) - Av. Colombo, 5790 Bloco C56 Maringá PR Brasil - 1

2 Nos últimos anos a abordagem de LPS vem se destacando com uma forma sistemática de reutilização de software, sendo aplicados por meio de técnicas similares a partir de um conjunto de especificações de softwares comuns a determinado domínio, assim tornando-se um meio de se atingir a customização em massa (LINDEN et al., 2007). Uma LPS é um conjunto de sistemas de software que compartilham funcionalidades em comum e gerenciáveis que satisfazem as necessidades específicas de um determinado segmento do mercado (LINDEN et al., 2007). Esse conjunto de sistemas também é chamado de família de produtos e seus membros são desenvolvidos especificamente a partir de uma infraestrutura comum de LPS, o núcleo de artefatos. O núcleo de artefatos forma a base de uma LPS e, normalmente, inclui a arquitetura de LPS, componentes reutilizáveis, modelos de domínios, requisitos da LPS, planos de teste e modelos de características e de variabilidades (OLIVEIRA JUNIOR et al., 2010). Este artigo apresenta uma revisão sistemática de literatura com o objetivo de apresentar o estado da arte sobre metodologias e técnicas de desenvolvimento de LPS para sistemas e-commerce. Para tanto, foram abordadas as seguintes questões: (i) identificação de quais são os métodos específicos utilizados no desenvolvimento de LPS para sistemas e-commerce; e (ii) identificação de técnicas específicas aplicadas à abordagem de LPS desenvolvimento de sistemas e-commerce. Este artigo está organizado da seguinte forma: a Seção 2 apresenta os procedimentos de coleta dos dados e resultados, incluindo o planejamento e a condução da revisão sistemática; a Seção 3 apresenta uma análise e discussão sobre os resultados obtidos com a revisão sistemática em termos de técnicas e métodos para o desenvolvimento de sistemas e-commerce; a Seção 4 apresenta uma síntese dos trabalhos selecionados para leitura na íntegra e que efetivamente contribuem com o estado da arte sobre o tema abordado; e a Seção 5 apresenta a conclusão e possíveis trabalhos futuros. 2. Coleta de Dados Uma revisão sistemática de literatura é uma abordagem rigorosa e bem definida para identificar, avaliar e interpretar todas as pesquisas disponíveis com relação a um tema específico de interesse (KITCHENHAM, 2004). Os elementos que fornecem evidências de pesquisa sobre um tema especifico são classificados como estudos primários. Na realização desta revisão sistemática foram focados dois pontos principais: (i) identificar quais os métodos específicos utilizados no desenvolvimento de uma LPS para sistemas e-commerce; e (ii) identificar técnicas específicas aplicadas à LPS para sistemas e-commerce. Com base nesses pontos, foi possível definir uma questão de pesquisa primária (QP1) e uma questão secundária (QP2), sendo elas: QP1 estudos que relacionam a abordagem de LPS com o desenvolvimento de sistemas e-commerce; e QP2 - estudos que apresentam metodologias e/ou técnicas específicas de desenvolvimento de sistemas e-commerce com base na abordagem de LPS. Tais questões de pesquisa norteiam a definição de uma string de busca que é fundamental para a realização de uma revisão sistemática de literatura. Essa definição depende essencialmente da experiência dos pesquisadores envolvidos no processo de revisão sistemática para permitir que a string englobe o maior número possível de estudos relacionados ao tema em questão. Para tanto, foi definida uma string de busca 2

3 com base em dois termos principais e suas variações - software product line e e- commerce: Software AND ("product-line" OR product line" OR "system family" OR "family of products" OR "family of systems" OR "production line") AND ("e-commerce" OR electronic commerce" OR "B2C" OR "business to consumer" OR "B2B" OR "business to business") AND (method OR approach OR methodology OR process OR principle OR technique) As fontes de dados eletrônicas indexadas selecionadas para o levantamento dos dados foram: IEEE, ACM, ScienceDirect e Compendex. As máquinas de busca eletrônica Scirus (Elsevier) e Google Scholar também foram consideradas. Além da definição da string de busca e das fontes de dados, critérios de inclusão e exclusão são extremamente importantes, pois guiam a leitura na íntegra dos trabalhos mais relevantes. Assim, os critérios de inclusão estabelecidos para atender a cada uma das questões de pesquisa são: estudos que relacionam desenvolvimentos de produtos e-commerce com LPS; estudos que apresentam princípios, metodologias e técnicas utilizadas para o desenvolvimento de LPS para sistemas e-commerce. Já os critérios de exclusão definidos foram: estudos que não relacionam de forma alguma desenvolvimento de sistemas e- commerce com LPS; estudos que não apresentam princípios, metodologias e técnicas relacionadas ao desenvolvimento de sistemas e-commerce por meio da abordagem de LPS; estudos que não estejam publicados em língua inglesa; estudos recuperados de meios eletrônicos que não estejam no formato PDF (Portable Document Format), DOC (Processador de Texto Microsoft Word) ou ODT (Processador de Texto do Open Office), sendo esses os meios mais comuns de divulgação de estudos; estudos duplicados, encontrados anteriormente em outra(s) fonte(s); estudos que não puderam ser recuperados (não-disponíveis). Uma vez recuperados os estudos por meio da aplicação da string de busca às fontes de dados selecionadas, deve-se realizar um processo de seleção preliminar por meio da verificação dos critérios de inclusão e exclusão definidos, bem como da leitura dos títulos e dos resumos de cada estudo recuperado. Dessa forma, eliminam-se trabalhos que não satisfazem tais critérios de inclusão e exclusão. Se algum critério de exclusão referente à QP1 for identificado, o trabalho será descartado para leitura na íntegra. Se houver falta de consenso entre os revisores, esse trabalho é colocado em espera, e sua inclusão ou exclusão é definida em reuniões posteriores entre os revisores. 3

4 Os trabalhos remanescentes da seleção preliminar são lidos por pelo menos um dos revisores, responsável por elaborar um resumo, destacando a abordagem apresentada e os conceitos envolvidos no trabalho. No decorrer do processo todos os passos realizados no levantamento de dados são documentados, a fim de permitir auditabilidade e replicabilidade, que são dois requisitos básicos para a revisão sistemática. 3. Análise dos Resultados e Discussão A revisão sistemática foi conduzida por um período de cinco meses (Junho/2011 a Novembro/2011). IEEE Na IEEE a string de busca foi aplicada com o parâmetro Metadata Only, onde indica a busca em todos os campos possíveis dos trabalhos publicados na IEEE. Foram obtidos 08 artigos relacionados, todos eles disponíveis no formato PDF, representando 7% do total de trabalhos recuperados. ACM Na ACM a busca foi realizada no resumo (abstract) dos trabalhos, as demais opções ficaram preenchidas com o padrão (default) do mecanismo de busca. Foram obtidos 32 artigos relacionados, todos eles disponíveis no formato PDF, representando 30% do total de trabalhos recuperados. ScienceDirect Na ScienceDirect foi possível realizar a busca por expressões booleanas e ano da publicação. Foi obtido 01 artigo relacionado todo ele disponíveis no formato PDF, representando 1% do total de trabalhos recuperados. Scirus (Elsevier) Na Scirus foi possível realizar a busca de trabalhos disponíveis na íntegra. Além disso, é foi possivel definir em que local do trabalho a seqüência de consulta será avaliada como, por exemplo, o ano de publicação e o formato dos trabalhos (pdf, html, doc ou qualquer formato). Foram obtidos 26 artigos relacionados todos eles disponíveis no formato PDF, representando 24% do total de trabalhos recuperados. Google Scholar A busca em Google Scholar foi possível realizar a busca de trabalhos disponíveis na íntegra, onde foi possível definir em que local do trabalho a string será avaliada como, por exemplo, o título ou a URL dos trabalhos. Foram obtidos 26 artigos relacionados todos eles disponíveis no formato PDF, representando 24% do total de trabalhos recuperados. Compendex 4

5 A busca na Compedex foi realizada por meio da aplicação da string de consulta onde permitiu fazer a busca por expressões booleanas e ano da publicação. Foram obtidos no total 15 trabalhos. Com a finalização das buscas por estudos nas fontes citadas anteriormente, é possível ilustrar os números obtidos por meio do gráfico da Figura 1. Figura 1: Número total de trabalhos obtidos por fonte de busca. Para a realização da seleção preliminar foram lidos os títulos e os resumos de todos os 108 estudos recuperados. Desse total, 13 estudos foram selecionados para a leitura na íntegra (Tabela 1). Após a leitura completas dos 13 estudos selecionados, foi possível avaliar a qualidade efetiva de cada um deles com relação aos critérios de inclusão e exclusão. Sendo assim, dos 13 estudos lidos na íntegra, 10 foram rejeitados por não estarem de acordo com as expectativas e objetivos em questão, enquanto 3 trabalhos foram considerados, sendo eles os de número 02, 03 e 07 (Tabela 1). Pode-se notar o número reduzido de trabalhos relevantes a este artigo. Acredita-se que isso se deve ao fato de o domínio de sistemas e-commerce possuir um número grande de variabilidades, além da diversificação de tecnologias e padrões existentes para o desenvolvimento de produtos para tal domínio. Tal justificativa pode ser explorada com o objetivo de utilizar sistemas e-commerce para a validação experimental de abordagens existentes de gerenciamento de variabilidade. 4. Síntese dos Trabalhos Selecionados Nesta seção são apresentados os estudos efetivamente selecionados durante a revisão sistemática, ressaltando as técnicas e métodos aplicados em cada um. O título das subseções é o título do artigo para melhor identificação dos estudos. 5

6 Tabela 1: Estudos Pré-Selecionados. Ref. Título Autor(es) Ano A Template based Approach for Mass Customization of Service-oriented E-business Applications Best Practices of RUP in Software Product Line Development A Software Product Line Approach for E-Commerce Systems E-commerce and Supply Chain Management: Fitting the Pieces Together E-business cases assessment: from business value to system feasibility Activity-Based Management for Electronic Commerce: A Structured Implementation Procedure Towards Automatic Derivation of a Product Performance Model from a UML Software Product Line Model Seamless Development of Software Product Lines Feature Models to UML Traceability A Framework for Handling Variants of Software Models Survey of Product-Line Verification and Validation Techniques Product Model Derivation by Model Transformation in Software Product Lines E-commerce and Supply Chain Management: Fitting the Pieces Together A customizable Approach to full Lifecycle Variability Management Xiyong Zhu Xingwang heng Ahmed, F. Capretz, L. F. Laguna, M.A. Hernández, C. Kwanwoo Lee Kyo C.; Kang Jaejoon Lee Ziv aida,; Hans de Bruin,; Jaap Gordijn Narcyz oztocki 2010 Tawhid, R. Petriu, D. C. Miguel A. Laguna Bruno González-Baixauli Christian Pichler 2010 Lutz, Robyn 2007 Rasha Tawhid Dorina C. Petriu 2011 Toral Mehta 2008 Klaus Schmid Isabel John Best Practices of RUP in Software Product Line Development Ahmed e Capretz (2008) discutem o Rational Unified Process (RUP) em que são apresentadas as seis melhores práticas para o desenvolvimento de LPS para obter melhores projetos em termos de reutilização, qualidade, custo e cronograma. Tais melhores práticas de LPS com base no RUP são (Figura 2): Desenvolver iterativamente LPS de forma que o esforço seja reduzido para a produção de produtos similares; Arquitetura baseada em componentes é essencial do ponto de vista da arquitetura de LPS e o reuso de componentes pré-existentes; Verificar qualidade é uma prática já realizada no RUP em estágios iniciais e que contribui com a abordagem de LPS no que tange a verificação dos artefatos que formam a infraestrutura central de uma LPS. A qualidade de tais artefatos reflete na qualidade dos produtos específicos gerados a partir de tal infraestrutura; 6

7 Mudança ou alteração de controle as flechas dos círculos rotacionais da Figura 2 indicam que as atividades essenciais de LPS fornecem e recebem artefatos de outras atividades. Mudanças em requisitos existentes de uma LPS devem ser controladas e refletem diretamente no plano de produção dos produtos da LPS; Gerenciar os requisitos é uma prática extremamente importante, pois uma LPS tende a evoluir com o passar do tempo e novos requisitos são introduzidos. Tal mudança exige um rastreamento intenso das variabilidades de uma LPS, bem como dos artefatos onde ocorrem tais variações; Modelagem visual permite facilitar a construção e fornecer representação visual dos produtos que estão sendo gerados a partir da LPS. Figura 2: RUP e as suas Melhores Práticas de LPS (AHMED E CAPRETZ, 2008). Assim, as melhores práticas do RUP aliadas à abordagem de LPS permitem desempenhar um papel considerável no sentido de reforçar o processo de desenvolvimento de produtos a partir de uma LPS. Práticas de alterações de controle podem fornecer uma forma sistemática para acomodar as mudanças necessárias na LPS. Gerenciar os requisitos pode aumentar a produtividade da infraestrutura central da LPS e o gerenciamento de variabilidades. A modelagem visual contribui na identificação de possíveis produtos a serem gerados a partir da LPS. A arquitetura baseada em componentes pode resultar em aumento dos principais ativos da infraestrutura e das chances de reutilização. 7

8 4.2 - A Software Product Line Approach for E-Commerce Systems Laguna e Hernández (2010) apresentam uma abordagem de desenvolvimento de LPS para sistemas e-commerce. Com base em tal abordagem, o modelo de arquitetura da LPS é construído a partir de um pacote base que reúne os aspectos comuns de uma LPS. Cada variabilidade é mapeada no modelo original como um pacote, conectados por meio de uma dependência com o estereótipo <<merge>>. A ferramenta Feature Modeling Tool (FMT), Figura 3, permite a modelagem de características de uma LPS, além de poder ser integrada ao Visual Studio e gerar a estrutura de pacotes para uma LPS. Uma vez modelada a LPS e os seus produtos específicos, a FMT gera automaticamente todos os pacotes que representam os produtos específicos. Esse processo pode ser visto na Figura 4. Figura 3: Modelagem de Características de LPS com a FMT (LAGUNA E HERNÁNDEZ (2010). 8

9 Figura 4: Funções Manuais e Automatizadas da FMT para LPS (LAGUNA E HERNÁNDEZ (2010). O desenvolvimento da LPS para e-commerce começa com a definição do modelo de características. O modelo de características para e-commerce modelado na FMT é apresentado na Figura 5. 9

10 Figura 5: Detalhes do Modelo de Características para Sistemas E-Commerce usando a FMT (LAGUNA E HERNÁNDEZ (2010). Definido o modelo de características na FMT, são gerados os pacotes que correspondem às características da LPS. Elementos de projeto relacionados às 10

11 características obrigatórias são incluídos em pacotes já existentes, por isso o número de características selecionadas é menor que o número de pacotes gerados. A Figura 6 apresenta a estrutura interna dos quatro primeiros pacotes de projeto, o que reflete a estrutura do modelo de características. O mecanismo de package merging (OMG, 2011) é utilizado para resolver as variabilidades em nível de pacotes e gerar os pacotes específicos a cada produto. Figura 6: Pacotes Básicos e Opcionais da LPS para Sistemas E-Commerce (LAGUNA E HERNÁNDEZ (2010). Para gerar código, a abordagem proposta usa o conceito de classe parcial fornecida em algumas linguagens de programação como C#, por exemplo Towards Automatic Derivation of a Product Performance Model from a UML Software Product Line Model Tawhid e Petriu (2008) apresentam uma abordagem para a transformação de modelos UML de LPS para gerar modelos de desempenho para produtos específicos. A entrada para a abordagem proposta é o modelo de origem (source model) que é um modelo UML com anotações de desempenho usando o perfil MARTE. A transformação 11

12 consistem em duas etapas: (i) transformação do modelo de origem com anotações de desempenho em um modelo para um produto específico, e (ii) a transformação da saída da etapa anterior em um modelo de desempenho. Tal abordagem é ilustrada com uma LPS para sistemas e-commerce. O modelo de origem para sistemas e-commerce consiste em: modelo de características representado como pacotes de casos de uso, modelo de casos de uso, modelo de classes e modelo de implantação. A Figura 7 apresenta o modelo de características para sistemas e-commerce. É possível notar características comuns <<common feature>> e <<kernel>>, alternativas inclusivas <<alternative feature>> e <<alternative>> e opcionais <<optional>>. Por exemplo, Browse Catalog e Confirm Shipment são obrigatórias, enquanto Pay by CredicC e Pay by Check são opcionais. Figura 7: Características da LPS para Sistemas E-Commerce como Pacotes de Casos de Uso (TAWHID E PETRIU, 2008). A Figura 8 apresenta o modelo de casos de uso que reflete o modelo de características em pacotes da Figura 7. Os mesmos estereótipos são usados para representar variabilidade em casos de uso. Por exemplo, os casos de uso Process Delivery Order e Make Purchase Order são obrigatórios <<kernel>>. 12

13 Figura 8: Modelo de Casos de Uso para Sistemas E-Commerce (TAWHID E PETRIU, 2008). A Figura 9 apresenta o modelo de classes para sistemas e-commerce. Novos estereótipos são usados para representar variabilidade em classes como, por exemplo, <<variant>> e <<kernel_abstract_vp>>. Assim, classes como CustomerInterface são consideradas pontos de variação, sendo dias variantes as classes B2CInterface e B2BInterface. Figura 9: Modelo de Classes para Sistemas E-Commerce (TAWHID E PETRIU, 2008). 13

14 A Figura 10 apresenta o modelo de implantação em que variabilidades não são identificadas. Figura 10: Modelo de Implantação para Sistemas E-Commerce (TAWHID E PETRIU, 2008). O trabalho dos autores Tawhid e Petriu (2008) não se mostra relevante para o desenvolvimento de sistemas e-commerce. Porém, sua contribuição está na proposta de modelagem de variabilidade em modelos UML para uma LPS de sistemas e-commerce. Várias anotações sugerem o uso de estereótipos para a representação de variabilidade em LPS, o que pode ser promissor para os trabalhos em andamento. 5. Conclusão e Trabalhos Futuros Este artigo apresentou os resultados de uma revisão sistemática sobre métodos e técnicas aplicadas no processo de desenvolvimento de um software para sistema e- commerce. Os resultados foram analisados a partir de duas questões primarias: QP1 - estudos que relacionam a abordagem de linha de produto de software com o desenvolvimento de sistemas e-commerce; e QP2 - estudos que apresentam metodologias e/ou técnicas específicas de desenvolvimentos de sistemas e-commerce com base na abordagem de linha de produtos software. Foram identificadas abordagens interessantes e que de fato contribuem para compreender o estado da arte em questão, além de vislumbrar possíveis extensões em projetos futuros. 14

15 Em um dos estudos recuperados foi possível identificar as melhores práticas para o desenvolvimento de LPS ilustradas com uma LPS para sistemas e-commerce. Em outro estudo recuperado foi identificada da customização, onde é possível a redução de rotinas, permitindo a personalização da interface conforme solicitação do usuário/cliente. No terceiro estudo foi utilizada a UML, em que é possível modelar o processo de desenvolvimento de LPS permitindo a utilização de uma ferramenta para definição de modelos de características e a geração de código fonte parcial. Como possíveis trabalhos futuros pode-se citar: (i) a extensão do uso do mecanismo de package merginig e a sua incorporação à abordagem SMarty (Oliveira Junior et al., 2010) para gerenciar variabilidades em LPS baseadas em UML; (ii) a aplicação da LPS de sistemas e-commerce dos estudos recuperados para a validação experimental da abordagem SMarty (Oliveira Junior et al., 2010) e o método SystEM-PLA (Oliveira Junior, 2010); e (iii) o estudo e proposta de uma abordagem específica para o desenvolvimento de LPS para sistemas e-commerce tomando como base os estudos relacionados a este artigo. Referências Bibliográficas AHMED, F.; CAPRETZ, L. F. Best Practices of RUP in Software Product Line Development. In: International Conference on Computer and Communication Engineering, 2008, p ALBERTIN, A. L. Comércio Eletrônico: Modelo, Aspectos, e Contribuições de sua Aplicação. Editora Atlas, 5a. edição, KITCHENHAM, B. Procedures for Performing Systematic Reviews. Joint Technical Report, Software Engineering Group, Department of Computer Science, Keele University, Empirical Software Engineering, National ICT Australia Ltd., Australia, LAGUNA, M. A.; HERNÁNDEZ, C. A Software Product Line Approach for E-Commerce Systems. In: International Conference on e-business Engineering, GIRO Res. Group, Univ. of Valladolid, Valladolid, Spain, 2010, p LINDEN, F. J. D.; SCHMID, K.; ROMMES, E. Software Product Lines in Action: The Best Industrial Practice in Product Line Engineering. Secaucus, NJ, USA, Springer-Verlag New York, Inc., OLIVEIRA JUNIOR, E. A. SystEM-PLA: um método sistemático para avaliação de arquitetura de linha de produto de software baseada em UML Tese (Doutorado em Ciências de Computação e Matemática Computacional) - Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação, Universidade de São Paulo, São Carlos, OLIVEIRA JUNIOR, E. A.; GIMENES, I. M. S.; MALDONADO, J. C. Systematic Management of Variability in UML-based Software Product Lines. Journal of Universal Computer Science, v. 16, p , OMG. Unified Modeling Language (OMG UML), Superstructure Disponível em: <http://www.omg.org/spec/uml/2.4.1/superstructure/pdf/>. Acesso em: TAWHID, R.; PETRIU, D. C. Towards Automatic Derivation of a Product Performance Model from a UML Software Product Line Model. In: International Workshop on Software and Performance, 2008, p

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