Métricas de Software. Sistemas de Informação

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1 Métricas de Software Sistemas de Informação

2 Objetivos Entender porque medição é importante para avaliação e garantia da qualidade de software Entender as abordagens principais de métricas e como elas são utilizadas Conhecer algumas métricas e suas aplicações Entender o que é um Plano de Métricas e como escrever um

3 Motivação Um dos objetivos básicos da Engenharia de Software é: a transformação da criação de sistemas software de uma maneira artística, indisciplinada e pouco entendível para uma forma devidamente controlada, quantificada e previsível Métricas de Software é um assunto discutido há mais de 20 anos na engenharia de software... e no entanto não é verificada sua utilização, na prática, pela grande maioria dos projetos de construção de software Pesquisas realizadas em empresas de software indicam que mais da metade de grandes projetos de software se deparam com algum tipo de atraso, excesso de custo ou prazo ou algum fracasso na execução quando implantado Falta de controle dos projetos

4 Motivação Não se pode gerenciar o que não se pode medir. Tom De Marco Se você não sabe para onde você quer ir, qualquer caminho você pode seguir. Se você não sabe onde você está, um mapa não vai ajudar!. Roger Pressman

5 O que são métricas de software? Uma métrica é a medição de um atributo (propriedades ou características ) de uma determinada entidade (produto, processo ou recursos). Exemplos: Tamanho do produto de software (ex: Número de Linhas de código) Número de pessoas necessárias para implementar um caso de uso Número de defeitos encontrados por fase de desenvolvimento Esforço para a realização de uma tarefa Tempo para a realização de uma tarefa Custo para a realização de uma tarefa Grau de satisfação do cliente (ex: adequação do produto ao propósito, conformidade do produto com a especificação)

6 Por que medir software? Entender e aperfeiçoar o processo de desenvolvimento Melhorar a gerência de projetos e o relacionamento com clientes Reduzir frustrações e pressões de cronograma Gerenciar contratos de software Indicar a qualidade de um produto de software Avaliar a produtividade do processo Avaliar os benefícios (em termos de produtividade e qualidade) de novos métodos e ferramentas de engenharia de software Avaliar retorno de investimento

7 Por que medir software? Identificar as melhores práticas de desenvolvimento de software Embasar solicitações de novas ferramentas e treinamento Avaliar o impacto da variação de um ou mais atributos do produto ou do processo na qualidade e/ou produtividade Formar uma baseline para estimativas Melhorar a exatidão das estimativas Oferecer dados qualitativos e quantitativos ao gerenciamento de desenvolvimento de software, de forma a realizar melhorias em todo o processo de desenvolvimento de software

8 Propriedades desejáveis de uma métrica Facilmente calculada, entendida e testada Passível de estudos estatísticos Expressa em alguma unidade Obtida o mais cedo possível no ciclo de vida do software Passível de automação Repetível e independente do observador Sugere uma estratégia de melhoria

9 Em resumo... Uma métrica deve ser: Válida: quantifica o que queremos medir Confiável: produz os mesmos resultados dadas as mesmas condições Prática: barata, fácil de computar e fácil de interpretar Dois contextos para medição de software Processo: ex. produtividade Produto: ex. qualidade

10 Categorização de Métricas Métricas diretas (fundamentais ou básicas) Medida realizada em termos de atributos observados (usualmente determinada pela contagem) Ex.: custo, esforço, no. linhas de código, capacidade de memória, no. páginas, no. diagramas, etc. Métricas indiretas (derivadas) Medidas obtidas a partir de outras métricas Ex.: complexidade, eficiência, confiabilidade, facilidade de manutenção

11 Categorização de Métricas Métricas orientadas a tamanho São medidas diretas do tamanho dos artefatos de software associados ao processo por meio do qual o software é desenvolvido. Ex.: esforço, custo, no. KLOC, no. páginas de documentação, no. erros Métricas orientadas por função Consiste em um método para medição de software do ponto de vista do usuário, determinando de forma consistente o tamanho e a complexidade de um software.

12 Categorização de Métricas Métricas de produtividade Concentram-se na saída do processo de engenharia de software. Ex.: no. de casos de uso/iteração. Métricas de qualidade Oferecem uma indicação de quanto o software se adequa às exigências implícitas e explícitas do cliente. Ex.: erros/fase Métricas técnicas Concentram-se nas características do software e não no processo por meio do qual o software foi desenvolvido. Ex.: complexidade lógica e possibilidade de manutenção

13 Possíveis problemas com métricas Ex: Comparar a produtividade de engenheiros em termos de linha de código Está sendo utilizado a mesma unidade de medida? O que é uma linha de código válida? O contexto considerado é o mesmo? Todos os engenheiros são familiarizados com a linguagem de programação? O que se quer realmente é o tamanho do código? E a qualidade do código? Como o resultado será interpretado? Produtividade média de um engenheiro? O que se quer com o resultado? Comparar a produtividade do processo de software?

14 Teoria da Medição Teoria sobre métricas pode ajudar a resolver estes problemas.

15 Relações Empíricas Ajudam a observar as relações do tipo verdadeiro/falso entre entidades do mundo real Ex. Relações empíricas entre o atributo altura das pessoas Binária: O Super-homem é mais alto do que papai Noel Unária: O Super-homem é alto Ternária: O Super-homem é mais alto do que papai Noel e mamãe Noel

16 Medida Medida é uma função de mapeamento Super-homem Papai Noel Mamãe Noel Atributos do mundo real (domínio) 2.10m 1.65m 1.50m Um símbolo em um conjunto com relações matématicas conhecidas

17 Medição É a atribuição de uma medida (através de um símbolo) a um atributo do mundo real Propósito: manipular símbolos na faixa => determinar conclusões sobre os atributos do domínio Para ser precisa, a medição deve especificar Domínio: Será medido a largura ou altura das pessoas? Faixa: A medida da altura foi feita em m ou cm? Regras de mapeamento: Será permitido medir altura considerando pessoas calçadas?

18 Escala Representa os símbolos na faixa de uma medida mais as manipulações permitidas Ex. de manipulações: Mapeamento: transformar símbolos em um conjunto em outros símbolos em outro conjunto. {verdadeiro, falso} {1, 0}

19 Tipos de Escala Nome Nominal Características Símbolos não ordenados Exemplos {verdadeiro, falso} Ordinal Intervalar Ratio (razão) Símbolos ordenados Diferença entre qualquer par consecutivo de valores é preservada Diferença entre qualquer par consecutivo de valores é preservada. Possui 0 absoluto. {simples, médio, complexo} Celsius e Fahrenheit Kelvin, tamanho, largura

20 Os Quatros papéis de Medição Segundo Humphrey, são quatro os principais papéis de Medições de Software: Entender Controlar Processos, Produtos e Serviços de Software Avaliar Prever

21 Os Quatros papéis de Medição Entender Métricas ajudam a entender o comportamento e funcionamento de processos, produtos e serviços de software Avaliar Métricas podem ser utilizadas para tomar decisões e determinar o estabelecimento de padrões, metas e critérios de aceitação Controlar Métricas podem ser utilizadas para controlar processos, produtos e serviços de software Prever Métricas podem ser utilizadas para prever valores de atributos

22 O Paradigma Goal Question Metrics (GQM) Usado para definir o conjunto de métricas a ser coletado Proposto por: Basili and Rombach s, Goal-Question-Metrics Paradigm, IEEE Transactions on Software Engineering, Baseia-se no fato de que deve existir uma necessidade clara associada a cada métrica

23 O Paradigma Goal Question Metrics (GQM) Inicia-se com a identificação dos interessados na medição. Com base nos interessados, estabelecem-se os principais objetivos da medição para a organização, o projeto ou uma tarefa específica. Ex: reduzir defeitos, aumentar produtividade, etc. A partir dos objetivos, geram-se perguntas cujas respostas dirão se os objetivos foram ou não alcançados (ex: Qual a taxa de defeito atual? Qual a taxa de defeito após a implantação do novo processo?) A partir das perguntas, definem-se métricas: que dados serão necessários? Quais os formatos? Como coletar (fórmula e processo)? Onde armazenar e como utilizar?

24 O Paradigma Goal Question Metrics (GQM) Goal 1 Goal 2 Questão 1 Questão 2 Questão 3 Questão 4 Métrica 1 Métrica 2 Métrica 3 Métrica 4 Métrica 5

25 Exemplo do uso do GQM Objetivo: Assegurar que todos os defeitos são corrigidos antes do software ser liberado para uso. Perguntas: Quantos defeitos temos atualmente? Qual o status de cada defeito? Qual a cobertura dos testes? Métricas: Número de defeitos Número de defeitos por status Número de casos de testes planejados x executados Número de requisitos testados

26 Selecionando Objetivos Devem estar associados a um período de tempo Aumentar a produtividade em 20% no prazo de 12 meses Facilita o acompanhamento e a tomada de ações para viabilizar objetivo pois existe um prazo!!! Estudos indicam que objetivos muito complexos e de longo prazo podem causar impacto na motivação Objetivos menores, a curto prazo, permitem que as pessoas visualizem o progresso e alcancem sucessos Com o tempo e com a maturidade da organização, os objetivos devem se tornar mais complexos e mais desafiadores

27 Selecionando Métricas Seja realista e prático Considere o processo e o ambiente de desenvolvimento atual Não selecione métricas em que os dados sejam difíceis de serem coletados na sua realidade Comece com o que for possível A equipe não deve ser muito impactada Utilize a abordagem incremental Com o tempo, com os benefícios, mais dados estarão disponíveis...

28 Selecionando Métricas Objetivo: Aumentar satisfação do cliente Que atributos dos nossos produtos e serviços são mais importantes para os nossos clientes? Aspectos Relevantes de Produto e Serviço para Clientes Clientes que Consideram o Aspecto Qualidade Custo Prazo Visibilidade do Progresso Flexbilidade p/ mudanças # Clientes Aspectos Relevantes Para os Clientes

29 O processo de medição É um processo cíclico que envolve: Planejar Medir Analisar os dados Tomar decisões baseadas na análise Implementar as decisões Voltar a planejar e medir

30 Princípios de um Processo de Medição Um processo de medição deve: Fornecer uma base para melhoria contínua do processo Quantificar a qualidade e produtividade Estar integrado com o ciclo de vida de desenvolvimento Medir o impacto de vários métodos, ferramentas, e técnicas de melhorias

31 Princípios de um Processo de Medição Medições devem ser usadas para medir processos, não pessoas O processo de medição deve ter objetivos claros e bem-definidos O processo de medição deve ser fortemente acoplado com o processo de gerência da qualidade e integrado dentro de planos e orçamentos

32 Princípios de um Processo de Medição O processo de coleta de dados deve ser simples, e ferramentas automáticas para extração de dados devem ser usadas O processo de medição é contínuo e sujeito a melhoria

33 Características de um programa efetivo de medição Escolha um conjunto adequado de métricas Relacione as métricas ao processo de tomada de decisão (suportado pela alta administração) Avalie processos e não pessoas (explique os objetivos da medição) Não use as métricas para punir Envolva várias pessoas na seleção e formulação das métricas Estabeleça alta prioridade (recursos, ferramentas, etc.) Integre o programa ao desenvolvimento de software Alinhe aos objetivos de negócio Padronize e documente Compartilhe as métricas obtidas Institucionalize como parte da cultura da organização Integre com o programa de melhorias (ilustre o progresso e as melhorias obtidos a partir do programa) Ofereça planos de ação

34 Plano de Métricas Para cada objetivo técnico o plano contém informação sobre: POR QUE as métricas satisfazem o objetivo QUE métricas serão coletadas, como elas serão definidas, e como serão analisadas QUEM fará a coleta, quem fará a análise, e quem verá os resultados COMO será feito: que ferramentas, técnicas e práticas serão usadas para apoiar a coleta e análise das métricas QUANDO no processo e com que freqüência as métricas serão coletadas e analisadas ONDE os dados serão armazenados

35 Especificando as Medições Definições Operacionais Definir e documentar para cada métrica : Objetivos Público alvo da métrica Quem precisa da informação? Quem irá usar as informações fornecidas pela métrica? Uma métrica útil sempre tem um cliente Procedimento de coleta e armazenamento Quando o dado deve ser coletado? Periodicamente ou por eventos? Quem é o responsável pela coleta e armazenamento? Como o dado deve ser coletado? A partir de que ferramentas e produtos de trabalho do projeto / organização? Onde ele será armazenado? Quando o dado deve ser armazenado? Avaliar métricas que podem acarretar em muito esforço e pouco valor Buscar automatizar a coleta dos dados sempre que possível Ferramentas para controle de tempo, bugtracking, helpdesk, controle de versão, gestão de requisitos

36 Especificando as Medições Definições Operacionais Procedimentos de Análise Necessários para Entendimento da métrica Avaliação (critério para tomada de decisão) A análise dos dados deve endereçar os objetivos das medições Seleção dos métodos e ferramentas de análise: Como a métrica será visualmente apresentada? Gráficos de barras, linhas, colunas, pizza, histogramas, diagramas de scatter, tabelas... Ferramentas de Ishikawa A equipe de desenvolvimento deve ser envolvida sempre que necessário Para métricas de controle: Estabelecimento de limites de controle Estabelecimento de thresholds (limiar) Padrões ou requisitos de mercado de performance Média de mercado para custo da baixa qualidade = 4% Temos que correr atrás dessa meta!!!

37 Após todo o planejamento... Executar as atividades com base no planejamento realizado Utilizar o plano de medição como base!! Comunicar os resultados ao público alvo de cada métrica Tomar ações com base nos resultados Acompanhar os itens de ação Ajustar o processo com melhorias a partir dos resultados de sua execução: Inicialmente vai ser difícil definir todos esses procedimentos da melhor forma Eles devem ser melhorados a medida em que o processo é executado Novos objetivos e métricas surgem... Melhores forma de coleta são identificadas As orientações para realização da análise vão sendo refinadas a medida que conhecemos melhor os dados

38 Após todo o planejamento... (2) Armazenar os resultados Tanto os dados, como os resultados, as ações tomadas, tudo que for relevante Toda informação que contextualize a métrica ou que forneça alguma informação adicional Dados históricos não são apenas números

39 Cuidado com... Elaborar um política de controle de acesso Apenas pessoas autorizadas devem ter acesso a certos tipos de dados Evitar o uso indevido dos dados Avaliação de pessoas Comparação entre projetos, grupos ou áreas da empresa de forma indevida Publicação de informações que foram fornecidas de forma confidencial Atenção: O uso indevido dos dados impacta fortemente e negativamente um programa de medições

40 Estimativas de Software

41 Porque é difícil estimar É difícil conhecer se é possível desenvolver o produto desejado pelo cliente antes de conhecer os detalhes do projeto.

42 Por que é tão difícil estimar? Desenvolvimento é um processo gradual de refinamento Incerteza da natureza do produto contribui para a incerteza da estimativa Requisitos e escopo mudam Defeitos são encontrados e demandam retrabalho Produtividade varia

43 O Processo de Estimativas 1. Estimar o tamanho do produto 2. Estimar o esforço 3. Estimar o prazo 4. Fornecer estimativas dentro de uma faixa permitida e refinar essa faixa à medida que o projeto progride

44 Tipos de Estimativas Tamanho Quantidade de software a ser produzida Ex. no. linhas de código, no. pontos de função, n.o de requisitos, pontos de casos de uso Esforço Derivado da estimativa de tamanho Ex. dividindo a estimativa de tamanho por produtividade produz-se o esforço

45 Tipos de Estimativas Prazo Geralmente são dirigidos a datas fornecidas pelo Cliente Qualidade Medidas de resultados Ex. defeitos por fase, esforço de mudanças

46 Evolução Histórica & Tendências

47 A Década de 70: Medição do Código Fonte Caracterizada por Métricas para código fonte propostas por Halstead (ex: número de operadores distintos, número de operandos distintos, etc.) Métricas de Complexidade Ciclomática de McCabe Medida do número de caminhos linearmente independentes num módulo Influenciada por: Aceitação crescente da programação estruturada Primeiras noções de complexidade cognitiva

48 A Década de 80: Medição no início do ciclo de vida Estimativas de medição: esforço e custo Medidas na etapa de projeto Medidas na etapa de especificação

49 A Década de 90: Um perspectiva mais ampla Surgimento de relatórios sobre programas de métricas aplicados em empresas Benchmarking Impacto do modelo CMM Surgimento de ferramentas para medição Surgimento de uma teoria de medição como um framework unificado Surgimento de padrões internacionais de medição de software (ex: Análise de pontos de função)

50 Tendências: Procura por métricas mais específicas Medidas que: capturem a complexidade cognitiva capturem a complexidade estrutural capturem a complexidade funcional sejam independentes de linguagem possam ser extraídas nas etapas iniciais do ciclo de vida

51 ISBSG International Software Benchmarking Standards Group Organização sem fins lucrativos Mantém um banco de dados de métricas de projetos de software para auxiliar na melhoria gerência de recursos de TI

52 Métricas de Software: Resumo As atividades de medição devem ser guiadas por objetivos Plano de Métricas detalham como criar programas de medição para atender a objetivos técnicos específicos Tendências recentes evolução de métricas ou modelos específicos para amplos programas organizacionais de métricas

53 Principais Barreiras Falta de comprometimento da alta gerência Medir custa caro Os maiores benefícios vêm a longo prazo Má utilização das métricas Grande mudança cultural necessária Dificuldade de estabelecer medições apropriadas e úteis Interpretações dos dados realizadas de forma incorreta Obter o comprometimento de todos os envolvidos e impactados Estabelecer um programa de medições é fácil, o difícil é manter!!

54 Mas podemos contornar... Foco desde os estágios iniciais da melhoria de processo Medição faz parte do TODO Começar Pequeno Selecionar um conjunto coerente É importante definir cada detalhe da métrica Descartar o que não estiver sendo útil Fornecer as informações corretas, para as pessoas certas Agregar valor, ao invés de gerar apenas dados

55 Mas podemos contornar... Incentivar a equipe de desenvolvimento a fazer uso das métricas Envolvimento de todos os impactados Estabelecer as expectativas Educação e Treinamento Ganhar Confiança Adotar uma Abordagem Evolucionária Compreender que a Adoção leva Tempo

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