Uma Abordagem para o Planejamento, Monitoramento e Controle de Processos de Software Auxiliado por Agentes Inteligentes

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1 Uma Abordagem para o Planejamento, Monitoramento e Controle de Processos de Software Auxiliado por Agentes Inteligentes Leandro Leocádio Coelho de Souza Centro de Ciências e Tecnologia, Av. Paranjana, 1700 leocadiodesouza@gmail.com Mariela Inés Cortés Centro de Ciências e Tecnologia, Av. Paranjana, 1700 mariela@larces.uece.br Gustavo Augusto Lima de Campos Emmanuel Sávio Silva Freire Centro de Ciências e Tecnologia, Av. Paranjana, 1700 Centro de Ciências e Tecnologia, Av. Paranjana, 1700 Campus do Itaperi, Fortaleza CE Brasil gustavo@larces.uece.br savio.essf@gmail.com Abstract This paper presents an agent-based approach to realize the monitoring and control of software process from the perception of information about the planning, cost and time associated with the project. The methodology combines the notion of intelligent agents and Earned Value Management in order to assist the management team to evaluate and measure the performance and progress of the project, and deal with deviations, notably those that occur the execution of activities in regards to what was planned. Resumo Este artigo apresenta uma abordagem baseada em agentes destinados a realizar o monitoramento e controle de processos de software a partir da percepção de informações relativas ao planejamento, custo e tempo associadas ao projeto. A metodologia utilizada combina a noção de agentes inteligentes e o Gerenciamento do Valor Agregado com o objetivo de auxiliar a equipe de gerenciamento a avaliar e medir o desempenho e progresso do projeto, e a lidar com desvios, em especial, os que ocorrem durante a execução das atividades em relação ao que foi planejado. Index Terms Intelligent Agents; Monitoring; Control; Cost; Planning; Earned Value Management; Software Process. A I. INTRODUÇÃO ideia de auxiliar os gerentes de projetos nos processos de desenvolvimento de software surgiu da necessidade de um acompanhamento mais efetivo em relação ao cumprimento de metas: custo, tempo e qualidade. Essa variáveis consistem de estimativas para o projeto, onde gerentes possuem informações sobre o valor gasto e o tempo para a realização das atividades. A qualidade mede o grau de conformidade desses gastos e tempo baseado no que foi planejado. Assim, para que esse auxílio aos gerentes de projetos fosse possível, este trabalho foi buscar na disciplina de Engenharia de Software, o modelo de gerenciamento responsável por dar suporte a esta abordagem: o Project Management Body of Knowledge (PMBoK) [1]. A estrutura desse modelo compreende 44 processos, os quais são divididos entre 9 áreas do conhecimento: Escopo, Tempo, Custo, Qualidade, Risco, Aquisição, Comunicação, Recursos Humanos e Integração; e 5 grupos de processos: Iniciação, Planejamento, Monitoramento e Controle, Execução e Finalização [1]. Dentre esses 5 grupos de processo, a abordagem proposta tem como foco o planejamento, o monitoramento e o controle. Esses dois últimos grupos de processos tem como base a técnica do Gerenciamento do Valor Agregado (GVA) [2]. Recomendada pelo PMBoK para o monitoramento e controle do tempo e custo, o GVA é integrado no presente trabalho a estrutura de dois agentes inteligentes, contribuindo assim, para a definição da metodologia proposta. As principais vantagens dessa interação estão na possibilidade de alertar os gerentes de projetos sobre desvios durante o processo de desenvolvimento e auxílio nas tomadas de decisões. Segundo [3], um agente inteligente é uma entidade autônoma que percebe seu ambiente através de sensores e age sobre o mesmo utilizando atuadores. Os agentes são usados para apoiar o desenvolvimento de sistemas de software em que os dados, controle, conhecimentos e/ou recursos são distribuídos. Além disso, os agentes fornecem uma metáfora natural para apoio em ambientes de equipe, onde esses agentes podem monitorar e coordenar mudanças e opiniões dentro da equipe de desenvolvimento [4].

2 Partindo deste princípio, esta abordagem propõe a utilização de agentes inteligentes no processo de monitoramento e controle do desenvolvimento do projeto. Os agentes propostos foram concebidos empregando-se a arquitetura do agente reativo baseado em modelos (estado interno) e regras heurísticas [3]. A utilização de agentes nos processos de desenvolvimento de software tem como vantagem fornecer possibilidades para o gerenciamento. Esses agentes serão capazes de monitorar desvios em relação à linha de base do projeto (informações de custo e tempo originais do projeto), classificar estes desvios, propor ações de controle e, se possível, um novo plano de atividades. II. ABORDAGEM Um projeto de desenvolvimento de software ocorre, geralmente, guiado por um processo definido pela organização. Quando um processo é bem definido, ele terá subdivisões que permitam avaliar o progresso de um projeto e corrigir seus resultados quando ocorrerem problemas (desvios). Essas subdivisões são chamadas de fases, atividades ou iterações [5]. Com base nesse princípio, essas subdivisões terão papel fundamental no processo de monitoramento e controle. Na medida em que as fases, as atividades ou iterações do projeto forem sendo concluídos, os processos em execução, juntamente com a técnica do GVA, serão capazes de realizar a medição do desempenho e progresso do projeto. Como as variáveis do GVA estão condicionadas a essas subdivisões, o gerente pode realizar o monitoramento e controle a qualquer momento ao longo do processo de desenvolvimento. Para que isso aconteça, é preciso que essas variáveis sejam atualizadas. Os processos de planejamento, monitoramento e controle utilizados para a realização deste trabalho seguem os princípios previstos pelo Guia PMBoK, os quais indicam o encadeamento e a ordem de aplicação de cada técnica e ferramenta de suporte. Com isso, a abordagem aqui proposta está condicionada a realização dos seguintes processos: 1. Identificar o Escopo do Projeto: Envolve a definição do escopo e a criação da Estrutura Analítica do Projeto (EAP); 2. Estimar Esforço e Duração: Compreende estimar os custos e duração das atividades. A ferramenta COCOMO II [6] pode ser utilizada para este processo. 3. Monitorar o Processo de desenvolvimento: Envolve a criação de um Agente de Monitoramento (AMon) integrado a técnica do GVA. Esse agente é responsável por informar sobre possíveis desvios no decorrer da execução do projeto. 4. Controlar o Processo de desenvolvimento: Envolve a criação de um Agente de Controle (ACon) integrado a técnica do GVA. Esse agente é responsável por gerar alternativas ao gerente de projeto com base em desvios (negativos ou positivos) durante a execução do projeto. III. MÉTODO A Estrutura Analítica do Projeto (EAP) consiste da decomposição hierárquica das entregas do trabalho a ser executado pela equipe para atingir os objetivos do projeto e criar as entregas requisitadas [1]. A EAP, junto com o dicionário correspondente e a declaração dos requisitos compõe a linha de base do escopo do projeto. Esse escopo contém informações, por exemplo, de descrições mais detalhadas dos pacotes de trabalho e contas de controle. Essas descrições envolvem dados como: estimativa de custo, requisitos de qualidade, lista de marcos de cronograma, entre outros. A abordagem proposta considera que no início do processo, a EAP tenha sido gerada e que o agente monitor (AMon) e o agente de controle (ACon) percebem estas informações. A seguir, os itens de A a D apresentam os processos que dão suporte a esta abordagem. E por último, o item IV, apresenta um resumo da abordagem com base num diagrama, o qual permite observar o fluxo contínuo do processo. Esse fluxo representa o caminho de preparação para se realizar o monitoramento e o controle do processo de desenvolvimento. A. Definindo o Escopo e a EAP A definição do escopo é o processo de desenvolvimento de uma descrição detalhada do projeto e do produto. Essa descrição detalhada é de grande importância para o sucesso do projeto, pois baseia-se em entregas principais, premissas e restrições que são documentadas durante a iniciação do projeto [1]. A Estrutura Analítica do Projeto (EAP) consiste do processo de subdivisão das entregas e do trabalho do projeto em pacotes menores com o objetivo de facilitar o gerenciamento. Para a sua criação, é utilizada a técnica de decomposição. Essa técnica é responsável por dividir as entregas do projeto, as quais devem ser definidas no nível de pacote de trabalho. Esse nível de pacote deve ser o mais baixo na estrutura da EAP, pois consiste no ponto em que o custo e a duração das atividades para o trabalho podem ser estimados e gerenciados com confiança [1]. A técnica de decomposição é importante porque ela é capaz de representar todo o produto e trabalho do projeto, inclusive o trabalho de gerenciamento. Logo, os trabalhos que se encontram nos níveis mais baixos da estrutura, devem escalar os níveis mais altos para que nada possa ser omitido e que não ocorra a execução de nenhum tipo de trabalho extra. B. Estimando esforço e duração das atividades Para o cálculo das estimativas de atividades e esforço podemos utilizar uma técnica de estimativa conhecida como Constructive Cost Model II (COCOMO II). O COCOMO II consiste de uma métrica, desenvolvida por Barry Boehm em 1981, e tem como objetivo estimar o esforço, os custos e o cronograma para projetos de desenvolvimento de software. Por ser capaz de estimar os custos e os cronogramas das atividades do projeto, esse modelo é responsável por alimentar

3 algumas variáveis do GVA, proporcionando o suporte a realização dos processos de monitoramento e controle. Para o cálculo do esforço (PM = Pessoa-Mês) o COCOMO II utiliza da seguinte fórmula matemática: PM = A * (Size E ) * Produtório (i = 1 até n, EM(i)), eq. 01 onde E = B + 0,001 * Somatório (j = 1 até 5, SF(j)) eq. 02 Na eq. 01, PM é Pessoa-Mês. A é uma constante. Size é a quantidade de linhas do código-fonte. EM i é o multiplicador do esforço. O número de fatores (n) pode ser concebido até no máximo 17 (recomendado pela técnica). Essa quantidade de fatores utilizados dependerá do momento no qual será feita a estimativa. No início do projeto e até o final da fase de elaboração essa técnica utiliza o Early Design Model, com apenas 7 multiplicadores. Entretanto, após a definição da arquitetura deve ser utilizado o Post-Architecture Model, com 16 multiplicadores [6]. Na eq. 02, E é o expoente do esforço. B é uma constante que deve ser calibrada a partir de dados históricos da organização. SF j é o fator escalar. São um total de 5 (j) fatores que irão ajustar o expoente do esforço. Geralmente, esses fatores são gerados a partir de um questionário utilizado para cada projeto. O prazo, por sua vez, é calculado a partir da seguinte expressão: TDEV = C * (PM) F, eq. 03 onde F = D + 0,2 * (E B) eq. 04 Na eq. 03, TDEV é expresso em mês. C é uma constante. PM é o tempo estimado pessoa-mês e F é definido na eq. 04, na qual D corresponde a uma constante, E ao expoente do esforço e B ao fator escalar da base do expoente calibrado. A partir das equações de 1 a 4 definidas acima, é possível determinar a quantidade de pessoas-mês que serão necessárias para a realização do projeto, bem como o prazo. Com base no esforço calculado, juntamente com a técnica do valor agregado, é possível determinar também os custos que envolvem o projeto. C. Calculando os Variáveis de Refêrencia utilizando o GVA O Gerenciamento do Valor Agregado consiste de uma ferramenta de gerenciamento que compara as informações planejadas e realizadas de escopo, tempo e custo para medir o desempenho e a tendência do projeto [7]. Essa técnica requer as informações de uma linha de base integrada a partir da qual, o desempenho possa ser medido durante o desenvolvimento do projeto. Essa linha de base nada mais é do que o planejamento ou replanejamento aprovado para todos os itens que compõem o projeto. Na abordagem aqui proposta, o Escopo, o Custo e o Tempo formam o conjunto de itens do projeto. A partir desses itens, é possível determinar um conjunto de informações precisas para medir o desempenho e o progresso do projeto. Para que isso aconteça, o GVA apresenta algumas expressões matemáticas capazes de informar o gerente sobre o andamento do processo de desenvolvimento. Algumas dessas expressões e variáveis são definidas da seguinte maneira: i) Orçamento no Término (ONT): informa o valor do custo total destinado ao projeto. ii) Custo Real (CR): informa o valor total gasto em um certo momento do projeto. iii) VP = ONT * % Planejada completa eq. 05 Na eq. 05, o VP (Valor Planejado) calcula qual o valor que seu plano define que deveria ter entregado até um momento do processo. ONT indica o orçamento no término do projeto. iv) VA = ONT * % Real Completa eq. 06 Na eq. 06, o VA (Valor Agregado) indica quanto do valor do projeto a equipe realmente recebeu até um certo momento do processo. v) IDP = VA / VP eq. 07 O IDP (Índice de desempenho de prazo) da eq. 07 indica se o projeto está atrasado ou adiantado no cronograma. Se o IDP > 1, indica que está adiantada no cronograma. Caso o IDP < 1, o projeto está atrasado. O VA é o valor agregado, calculado na eq. 06 e o VP é o valor planejado, calculado na eq. 05. Como podemos observar, a técnica do GVA permite ao gerente de projeto obter informações a qualquer momento do andamento do projeto. Logo, para que decisões sejam tomadas e desvios sejam corrigidos, os agentes monitor e de controle serão responsáveis por observar esse comportamento e sugerir alternativas de apoio à decisão aos gerentes de projeto. D. Agente de Monitoramento (AMon) e Agente de Controle (ACon) Monitorar significa verificar ou regulamentar o desempenho de um processo, de uma máquina, ou até mesmo de um sistema [8]. De uma forma geral, o processo de monitoramento consiste do registro contínuo dos estados (situações) de um processo ou de um objeto, e da emissão de mensagens adequadas quando são detectados casos extremos. Para esta abordagem, o processo de monitoramento é representado por meio de loops, ou seja, à medida que as variáveis relativas ao tempo e ao custo vão sendo atualizadas, comparações entre o planejado e o realizado vão acontecendo até o término das atividades do projeto. Partindo desse princípio, esta abordagem propõe o Agente Monitor (AMon) que é capaz de perceber e inferir informações do planejamento e as situações correntes em termos de custo e tempo associados ao projeto. Mais especificamente, o agente AMon foi projetado para utilizar as informações provindas da EAP e linhas de base do orçamento e do cronograma, e detectar diferenças entre as situações correntes e as situações desejadas (metas), que foram estabelecidas previamente no projeto. Sempre que necessário, o agente AMon se encarrega de enviar mensagens para o gerente.

4 Essas mensagens visam indicar a presença de riscos ao cumprimento das metas. Diferentemente do monitoramento, o processo de controle consiste na aquisição contínua de informações a respeito dos estados correntes de um objeto ou de um processo, e da emissão de sinais (ações) de controle que busquem manter o objeto ou o processo, em seus estados desejados. Para que isso aconteça, esta abordagem propõe um Agente de Controle (ACon) que, por sua vez, depende de informações (mensagens) provenientes do agente AMon para perceber o ambiente e emitir as ações de controle. Mais especificamente, o controle de projeto de software compreende (i) a comparação do planejado com o realizado, através do acompanhamento do progresso do projeto; (ii) encontrando problemas na execução dos projetos, contorná-los por meio de buscas de alternativas; (iii) informar da necessidade de um replanejamento do projeto na medida do possível, o que implicará em renegociar os compromissos assumidos entre todas as partes interessadas. Considerando que do ponto de vista genérico os problemas de monitoramento e controle são semelhantes, os agentes AMon e ACon foram concebidos tomando-se como base uma mesma arquitetura de agentes, ou seja, do agente reativo baseado em modelos (estado interno) e regras heurísticas [3]. A principal diferença entre os agentes está no formato das regras e nas informações que cada agente emprega para selecionar uma ação racional, ou seja, uma mensagem de alerta, no caso do monitoramento, ou um sinal de controle, no caso do processo de controle. A Figura 1 ilustra a arquitetura empregada na concepção dos agentes. Figura 1. Arquitetura dos Agentes. Retirado de [3]. Os símbolos P, E, EI e A representam respectivamente os conjunto que contém: (a) as informações a respeito das percepções Percepção possíveis para os agentes, e (b) de informações que são representações das percepções em estados correntes Estado obtidos por meio de uma função sensor ver; (c) as informações a respeito dos estados internos Ei mantidos pelo agente e atualizados a partir de uma função próximo e de outras informações que foram executadas nos agente sobre: (c.1) o efeito de ações e/ou (c.2) sobre como o ambiente evolui; e (d) as informações a respeito das ações Ação que são possíveis para os agentes e são obtidas por meio de uma função tomada de decisão ação. Considerando as informações em (a)-(d), de uma maneira geral, o comportamento dos agentes pode ser esboçado em cinco passos principais [3]: (1) o agente parte de um estado interno inicial Ei 0 ; (2) percebe o estado do ambiente Percepção 1, e gera uma descrição de estado corrente do ambiente Estado 1 = ver(p 1 ); (3) em seguida, o estado interno é então atualizado por meio da função próximo tornando-se Ei 1 = próximo(ei 0, Estado 1 ); (4) considerando o novo estado interno, o agente seleciona uma ação Ação 1 = ação(ei 1 ); (5) a ação Ação 1 é então executada e, em seguida, o agente inicia outro ciclo, percebendo o mundo por meio de ver, adaptando seu estado por meio de próximo, e escolhendo uma ação para ser executada via ação. As informações que são processadas pelos agentes devem ser instanciadas de acordo com as informações que estão disponíveis (Percepção, Estado e Ação), ou podem ser inferidas (Ei) nos domínios dos problemas de monitoramento e controle de processos de desenvolvimento de software. Por exemplo, o agente AMon é capaz de utilizar aspectos da técnica de gerenciamento (GVA) e informações obtidas do planejamento e do monitoramento corrente na concepção da função atualização de estado interno próximo. As Regras Heurísticas consistem em informações suplementares envolvidas na tomada de decisão dos agentes. Conforme indicado acima nas descrições dos agentes, os conteúdos dos antecedentes e conseqüentes destas regras são diferentes nos dois agentes. No caso do agente AMon, estas regras consistem de um conjunto de associações comuns observadas entre certas condições extremas, estabelecidas a partir das descrições em Ei e certas mensagens e suas consequências descritas em Ações: se condição_extrema(ei) então reportar_mensagem(a). No caso do agente ACon, as regras associam diferenças calculadas a partir das descrições de estado corrente interno e de estados desejados (metas) oriundos do planejamento e incorporados em Ei, e certas ações de controle em Ação que prometem eliminar as diferenças: se diferenças(ei) então enviar_sinal(a). Vale ressaltar que o processo de controle depende fortemente do processo de monitoramento e do gerente do projeto. As mensagens emitidas pelo agente AMon contendo informações de alerta relacionadas às linhas de base de orçamento e cronograma, consiste de um feed-back para o agente ACon. Este, por sua vez, processa essas informações e envia um feed-back para o gerente de projeto indicando meios de eliminar ou reduzir as diferenças negativas e de se beneficiar de diferenças positivas. IV. FLUXO CONTÍNUO DO PROCESSO Como observado ao longo deste trabalho, os processos de identificação de escopo, estimativas, monitoramento e controle representam, na verdade, um fluxo contínuo de trabalho. Uma forma resumida do processo que envolve esta abordagem é apresentada na figura 2. Esse diagrama apresenta as etapas que devem ser seguidas para se realizar o

5 monitoramento e controle do processo de desenvolvimento de software. Figura 2. Fluxo contínuo do trabalho. Esse fluxo é constituído de 7 funcionalidades. Essas funcionalidades são os passos principais que dão suporte a abordagem apresentada na seção II. Os agentes AMon e ACon estão envolvidos na última etapa (destacada na figura 2) do processo. Como foi mencionado na seção III item D, esses agentes são representados por meio de loops, ou seja, as variáveis são calculadas através da técnica do GVA e atualizadas à medida que ocorre o processo de desenvolvimento do projeto. Assim, é através desse fluxo contínuo de trabalho que os três grupos de processos (planejamento, controle e monitoramento) operam e dão suporte a esta abordagem. V. CONCLUSÃO O papel do gerente de projeto é de fundamental importância para que os objetivos da gerência de projeto sejam alcançados. Para que esse papel seja desempenhado da melhor maneira possível, esta abordagem buscou na tecnologia de agentes e na técnica do GVA uma saída para auxiliar os gerentes de projeto no processo de monitoramento e controle. Os agentes propostos, juntamente com a técnica do GVA, foram esboçados neste artigo como uma forma encontrada para detectar desvios, medir o desempenho do projeto e informar, em tempo real, a situação corrente do processo de desenvolvimento. Conforme apresentado na seção III item C, o GVA consiste de variáveis com funções matemáticas capazes de calcular a qualquer momento do desenvolvimento os custos e prazos reais baseados no planejamento. As diferenças entre essas variáveis nos proporciona uma visão geral de tudo que está acontecendo no desenvolvimento relacionado a custo e tempo. Em suma, este trabalho apresentou uma abordagem baseada em agentes inteligentes para auxiliar esses gerentes e suas equipes no processo de monitoramento e controle dos custos, da qualidade e duração dos projetos. A abordagem está em desenvolvimento e os resultados preliminares, ainda envolvendo casos bastante simplificados, são motivadores indicando que este trabalho é relevante e deve ser continuado. Como pode ser visto, a ideia aqui apresentada promete minimizar custos e tempo, e serve como porta de entrada para que outros problemas característicos do processo de desenvolvimento de software possam ser abordados de maneiras semelhantes. AGRADECIMENTOS Os autores deste trabalho gostariam de agradecer a equipe do Laboratório de Qualidade e Padrões de Software (LAPAQ) da pelas discussões que ajudaram na construção deste material. Gostaríamos de agradecer também, a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio dado às pesquisas. REFERÊNCIAS [1] Project Management Institute (PMI), Um Guia do Conhecimento em Gerenciamento de Projetos (Guia PMBoK), 14 Campus Boulevard Newtown Square, Pennsylvania , Estados Unidos, 4º Edição, [2] Project Management Institute (PMI), Practice Standart for Earned Value Management. 1º Edição. USA: Project Management Institute, Inc., [3] S. Russel e P. Norvig, Artificial Intelligent: A modern approach, Nova Jersey, Estados Unidos, 2º Edição, [4] S. Balasubramanian, R. W. Brennan e D. H. Norrie, An architecture for metamorphic control of holonic manufacturing systems, Computer in Industry, vol. 46, pp , [5] W. P. Paula Filho, Engenharia de software: fundamentos, métodos e padrões, Rio de Janeiro, Editora LTC, 3ª Edição, [6] B. Boehm, C. Abts, A. W. Brown, S. Chulani, B. K. Clark, E. Horowitz, R. Madachy, D. J. Reifer, B. Steece, Software cost estimation with COCOMO II, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, [7] O. Pedra, GVA Gerenciamento do Valor Agregado Conceitos e Exercícios, 2010, Em [8] A. Celikyilmaz e I. B. Turksen, Modeling Uncertainty with Fuzzy Logic: With Recent Theory and Applications, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Chennai, India, 2009.