Definição de Fábrica de Software a Partir de Processos

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1 Definição de Fábrica de Software a Partir de Processos José Eduardo Guidini 1, André Luis Storolli 2, Gislaine Zanolla 3, Beatriz Terezinha Borsoi 4 1,2,3,4 UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná GETIC Grupo de Estudos e Pesquisa em Tecnologias de Informação e Comunicação Via do Conhecimento, Km 01 Caixa Postal CEP Pato Branco, PR guidinipr@terra.com.br, andre@tokefinal.com.br, gislaine_zanolla@hotmail.com, beatriz@utfpr.edu.br Resumo. As definições de fábrica de software encontradas na literatura, quer estejam voltadas para conceitos ou modelos, abrangem aspectos e escopo variados, desde unicamente o desenvolvimento de código até todas as atividades da empresa. Independentemente da abrangência, uma fábrica de software desenvolve projetos de software, sejam para atender demandas específicas de clientes ou oportunidades de mercado com produtos denominados software de prateleira. Para atender a essa diversidade de projetos, neste trabalho propõe-se a definição de uma fábrica de software tendo processos como a base da estrutura organizacional. A partir dos processos são agregados outros elementos que definem a fábrica de software, como as pessoas, os produtos, os recursos e a qualidade. 1. Introdução Uma fábrica de software, como o ambiente de realização de atividades relacionadas ao desenvolvimento de software, pode ser vista sob abrangência e perspectivas diversas, desde um projeto completo até somente a produção de código ou realização de testes. Fernandes e Teixeira [1] apresentam uma classificação para fábricas de software tendo como critério o escopo de sua atuação. Essa classificação, juntamente com a denominação fábrica, conduz a características e interesses distintos para uma fábrica de software. E, assim, o seu conceito e definição também são distintos. Os ambientes e as linguagens de programação configuráveis, que visam agilizar a produção de software, têm contribuído para vincular o conceito de fábrica de software às linguagens de domínio específico e às linhas de produto [2], [3] e [4]. Apesar dos benefícios que podem estar vinculados ao uso de linguagens de domínio específico e as linhas de produto, acredita-se que o conceito e a definição de uma fábrica de software tendo processo como base pode fornecer uma estrutura mais estável para uma fábrica de software. Isso porque, cada fábrica pode definir os seus modelos de processo padrão e especializá-los para produzir produtos de software de domínio específico, aos processos podem ser aplicados modelos e padrões de qualidade e os processos definidos permitem um controle melhor das suas atividades e dos seus 61

2 resultados. Os dados obtidos com o acompanhamento do processo podem ser utilizados para auxiliar na melhoria do próprio processo e dos seus resultados. Desta forma, fundamenta-se a proposta deste trabalho que é definir uma fábrica de software com base em processos. Nessa abordagem as linhas de produto não são desconsideradas, mas vistas sob a perspectiva de processos que se adaptam de acordo com características específicas de cada projeto. Na definição de fábrica de software proposta neste trabalho ao processo estão vinculados outros elementos como os atores, os recursos e os produtos (resultados do processo), os quais definem uma fábrica de software como um ambiente de desenvolvimento de software baseado em processo. Este trabalho está organizado em seções, das quais esta é a primeira e apresenta o trabalho. Na Seção 2 estão conceitos de fábrica de software provenientes da literatura. Na Seção 3 está a definição proposta para fábrica de software. Por fim, está a conclusão. 2. Conceitos de Fábrica de Software A produção de software, ainda que seja denominada indústria, possui diferenças fundamentais com a produção industrial de bens tangíveis, como a indústria de automóveis e de eletrodomésticos. Essas indústrias produzem em série, permitem a realização de atividades repetitivas e de atividades que não necessitam de conhecimento especializado para realizá-las. Software é um bem intangível e muito do seu valor está no conhecimento empregado para desenvolvê-lo. Sua produção é, basicamente, realizada por pessoas e requer conhecimento de linguagens, metodologias e tecnologias específicas e do domínio do negócio. Essas duas formas de produção têm como diferenças básicas: os produtos de software não são produzidos em série e o vínculo das suas atividades à criatividade, ao conhecimento e à experiência humanos. As propostas na literatura para industrializar a produção de software abrangem desde uma estreita associação às linhas de montagem da indústria tradicional até o vínculo somente com as metas desse estilo de produção. Há, ainda, referências à impossibilidade de uma fábrica de software, devido ao uso intensivo de conhecimento humano e da necessidade de incremento na quantidade de pessoas para uma produção em escala [5]. Apesar das diferenças, é possível encontrar similaridades entre as propostas e as definições de fábrica de software, destacam-se: linhas de produto, reuso e processos. Dentre os objetivos, referenciados explícita ou implicitamente, são comuns, a produção de software com qualidade e o atendimento ao cronograma e ao orçamento. Linhas de produtos são consideradas por vários autores, como: [1], [2], [3], [4] e [6]. Para SEI [7] uma linha de produtos de software é um conjunto de sistemas intensivos em software que compartilham um conjunto gerenciado de características comuns, desenvolvidas a partir de bens essenciais comuns e de forma prescrita. Esse conceito é considerado por [1] e [6], que acrescentando aspectos de negócio, definem uma linha de produto como um grupo de produtos com características comuns que satisfaz necessidades de um mercado ou de uma missão específicos. 62

3 As famílias de produtos [2] e os produtos de domínio específico estão associados às linhas de produtos. Ambos definem um conjunto de sistemas e aplicações para um segmento de mercado. Esses sistemas são classificados por funções e, desta forma, as aplicações em um determinado segmento resolvem problemas relacionados [8]. Com base em linha de produto, [2] definem fábrica de software como uma linha de produtos que permite configurar ferramentas extensíveis, processos e conteúdo, por meio de um modelo baseado em um esquema. O esquema é utilizado para automatizar o desenvolvimento e a manutenção das variações de um produto, pela adaptação, montagem e configuração de um framework baseado em componentes. Essas definições levam à compreensão que o princípio básico da prática de linha de produto é acumular bens principais e específicos, sejam artefatos de código ou de modelagem, permitindo um alto grau de reuso pelo desenvolvimento de artefatos semelhantes. A produção de um novo membro de uma família de produtos compreende desenvolver variantes de um membro específico, já existente. Para isso utiliza conceitos de modelagem e linguagens de domínio específico. Frankel [4] ressalta que a integração dos conceitos de linguagens de modelagem de domínio específico e de linha de produtos é uma das contribuições mais importantes das fábricas de software. Referindo-se a linguagens de domínio específico e a linhas de produtos, Demir [3] conceitua fábrica de software como um paradigma completo de desenvolvimento de software, que faz uso de linguagens de modelagem de domínio específico para o desenvolvimento de um conjunto de produtos similares, porém distintos. Esse autor se refere a uma fábrica de software como uma das abordagens da metodologia de desenvolvimento guiado por modelo, a outra é a arquitetura guiada por modelos. O reuso tem sido basicamente considerado sob duas perspectivas: produzir componentes visando reuso e produzir software reusando componentes, próprios ou de terceiros. Para Cusumano [9] uma fábrica de software deve ter foco intensivo no gerenciamento de projetos, na promoção de reuso e em atividades de garantia da qualidade. Com ênfase em processo e considerando linhas de produtos, Li, Li e Li [6] propuseram um modelo geral de fábrica de software composto de uma visão estática que abrange as especificações de gerenciamento e de linhas de produtos e uma visão dinâmica que é composta por processos, pessoas e técnicas, com o suporte de ferramentas. Fernandes e Teixeira [1] também se referem às linhas de produtos, mas definem fábrica de software como um processo estruturado, controlado e melhorado continuamente. Esse processo considera a abordagem da engenharia industrial, é orientado para o atendimento a múltiplas demandas distintas e visa produção de software conforme requisitos, da forma mais produtiva e econômica possível. Um conceito mais amplo para fábrica de software, considerando-a como o ambiente onde os processos são realizados, é proveniente de Fabri et al. [10]. Esses autores a conceituam como uma organização estruturada, voltada para a produção de software alicerçada na engenharia e com forte caracterização pela organização do trabalho e na capacidade de modularização de componentes e de escalabilidade produtiva. Nesta 63

4 concepção a engenharia fornece suporte à produção e ao reuso de componentes; há, ainda, a existência de um processo ágil, flexível e de rápida progressão. Tendo como base as propostas desses autores é possível estabelecer vínculos entre a produção de software e a produção industrial, que estão na possibilidade de usar princípios da produção de bens tangíveis para produtos intensivos em conhecimento e dependentes de customização, como ocorre com o software. Esses princípios são: basear-se em processos definidos de maneira que possam flexibilizar-se e ajustar-se aos projetos, atender a padrões e a normas de qualidade e reusar. Assim, apesar da associação com a manufatura tradicional, a essência de abordagem de uma fábrica de software está na ampliação do foco técnico e de gerenciamento e ênfase em qualidade e reuso, tendo como base a padronização fornecida por processos definidos e flexíveis. Os aspectos técnicos destinam-se a endereçar uma infra-estrutura básica de comunicação, possibilitando a integração de ferramentas. O gerenciamento visa extrapolar modelos fixos do ciclo de vida de projeto pelo reuso de experiências e de artefatos e da qualidade e do controle aplicados ao processo. 3 Fábrica de Software Baseada em Processos Um processo é uma rede de atividades relacionadas, com critérios para indicar o seu início e fim e informações sobre as atividades realizadas, os envolvidos e as tecnologias de informação e os dados vinculados [11]. Nessa definição de processo são identificados componentes ou elementos relacionados ao processo, como atividades, atores que realizam as atividades, recursos utilizados, resultados produzidos e políticas. Mangan e Sadiq [12] definem quatro componentes primários para um processo: objetos, tarefas, executores e restrições. Objetos se referem ao que é manipulado pelas tarefas. Executores realizam tarefas produzindo e utilizando objetos. Restrições são políticas que restringem as ações dos executores das atividades. Neste trabalho, processo é considerado o elemento central de uma fábrica de software e a ele estão agregados: a qualidade do processo e do produto; a estrutura organizacional, incluindo as pessoas; os recursos, como tecnologias e procedimentos; e os produtos resultantes dos processos. Esses elementos auxiliam a definir e a organizar os modelos de processo que em conjunto definem uma fábrica de software. Conceitua-se, assim, fábrica de software como um ambiente de desenvolvimento de software, constituído por processos. Esses processos interagem entre si, são definidos de acordo com princípios e técnicas da Engenharia de Software e correspondem a modelos de qualidade. Esses processos estão relacionados ao ciclo de vida de software. A Engenharia de Software possibilita a aplicação de uma abordagem sistêmica, disciplinada e prática de técnicas às atividades dos processos de software. Ela busca controle sobre o processo de software [13] e sobre o software como produto [14]. Em uma fábrica de software há pessoas envolvidas com interesses distintos, como, por exemplo, na qualidade do processo e nos seus resultados e na sequência em que as 64

5 atividades são realizadas. Assim, existem visões distintas para uma fábrica de software. Uma visão representa uma abstração de um determinado domínio de acordo com objetivos e interesses específicos. Essas abstrações são representadas por modelos. Neste trabalho, a definição de quais são as visões de uma fábrica de software foi baseada no conceito de fábrica de software proposto com auxílio de [15], [16] e [17]. Para Taylor [15] organização, processo e recurso são objetos que representam os elementos básicos de negócio. Shah e Kourdi [16] definem um modelo de arquitetura de empresa composta pelos níveis: aplicação (dados, infra-estrutura e sistemas); negócio e tecnologias; e estratégico. Zacarias et al. [17] propõem uma arquitetura de empresa composta pelas visões organização, negócio, informação, aplicação e tecnologia. A Figura 1 apresenta as visões propostas neste trabalho para uma fábrica de software. A organização está colocada nesta figura para indicar que a fábrica de software faz parte de uma organização de negócio composta por setores ou divisões, quer o desenvolvimento de software seja sua atividade exclusiva ou não.... Fábrica de software representada por representada por representada por. Visão organização Visão qualidade Figura 1. O ambiente de desenvolvimento de software Visão processos A visão organização contém a representação estrutural ou hierárquica dos papéis e a distribuição dos processos na estrutura organizacional da fábrica de software. A visão processos contém os processos que definem a fábrica de software, incluindo as suas atividades, produtos, recursos e atores que instanciam os papéis. A visão qualidade abrange os modelos e os padrões de qualidade aplicados aos processos e aos produtos e, portanto, está relacionada com modelos que representam as visões organização e processo. Assim, a qualidade do processo e dos artefatos de software passa a ser um aspecto sistêmico e organizacional. Considerando essas visões, o processo é o elemento central na definição proposta de fábrica de software. Isso porque, a visão organização é baseada em processo e a visão qualidade é aplicada aos processos e aos seus modelos. 65

6 A existência de processos bem definidos pode contribuir para a flexibilidade e a melhoria contínua. Neste sentido, uma perspectiva para solução de problemas na produção de software, como a falta de qualidade [18], pode ser encontrada na melhoria da efetividade dos processos, na redução de re-trabalho [19] e no reuso [9]. Assim, processo se torna recorrente: tanto a produção de artefatos para reuso quanto produção com reuso de artefatos são dependentes de um processo bem definido e com qualidade. A seguir estão modelos propostos para representar as visões da Figura 1. Os modelos precisam ser definidos de acordo com um domínio e contexto. O domínio se refere à abrangência das atividades realizadas pela fábrica de software. O contexto se refere às condições, à situação, de realização das atividades. Os modelos apresentados a seguir se referem a uma fábrica de software de pequeno porte que desenvolve projetos completos de software, utilizando a NBR ISO/IEC [20] como padrão de qualidade. A visão organização é representada pelos modelos de distribuição dos processos na organização (Figura 2) e pelo modelo da estrutura hierárquica dos papéis (Figura 3). Nível estratégico Gerência de negócio e organizacional Definição e melhoria de processo Gerência estratégica de integração Nível gerencial Gerência de integração Gerência de projeto Revisão conjunta Gerência de reuso Garantia da qualidade Resolução de problemas Gerência de configuração Nível operacional Produção Software Produção Componentes Verificação Repositório: padrões e componentes especificação de requisitos componente componente padrão de artefato padrão de artefato componente de software Treinamento Integração técnica Suporte de infraestrutura 66

7 Figura 2. Modelo padrão de distribuição dos processos na organização O modelo representado na Figura 2 fornece uma visão geral dos processos de uma fábrica de software, a distribuição desses processos e os principais relacionamentos entre eles. Os retângulos com cantos arredondados representam processos; as setas, interações entre os processos; e os retângulos pontilhados e com cantos retos, representam agrupamentos de processos. As setas que interligam os processos e a sequência das atividades nos processos Produção de software, Produção de componentes, Verificação de componentes e Repositório visam exemplificar a interação entre os processos. A Figura 3 contém um modelo da estrutura hierárquica que representa os papéis da fábrica de software e o relacionamento entre eles. Os níveis estratégico, gerencial e operacional foram utilizados para categorizar os papéis de acordo com o escopo de decisão e o acesso à informação. Nessa figura, os retângulos representam papéis e os traços ligações entre eles. Um papel é instanciado por um ator que é quem realiza as atividades. O papel programador, por exemplo, pode ser realizado por várias pessoas de equipe de programação e por ferramentas que automatizam a produção de código. Figura 3. Modelo da estrutura hierárquica dos papéis A visão processos possui modelos que representam o processo em termos operacionais, que são as suas atividades, os atores, os artefatos produzidos e os recursos utilizados. Como um processo é composto por um conjunto de atividades, é, também, necessário representar a integração e o sequenciamento entre essas atividades. A Figura 4 apresenta um modelo de fluxo de sequência de atividades e de mensagem entre processos. Os fluxos entre as atividades - e quais são os processos e os padrões para os artefatos, são as políticas que habilitam ou desabilitam esses fluxos e os controles que determinam o tipo de acesso a cada artefato - são determinados pela visão qualidade. As políticas também determinam as permissões, as proibições e as restrições em relação aos atores, atividades, artefatos, recursos e processos. Na Figura 4, em equipes de desenvolvimento estão os responsáveis pelas atividades (ou 67

8 processos) fundamentais do ciclo de vida de software. Essas atividades estão integradas com atividades de outros processos. Essa integração é representada na parte inferior da figura pelas setas pontilhadas, como, por exemplo, Integração técnica e Equipes de desenvolvimento. Entre os processos ocorrem interações pela troca de artefatos (documentos, componentes de software) e informações. Gerência estratégica da integração Integração técnica Gerência da integração Garantia da qualidade Revisão conjunta Resolução de problemas Equipes de desenvolvimento Figura 4. Modelo padrão de fluxo de sequência e de mensagem entre atividades A visão qualidade é aplicada aos modelos das demais visões. Na Figura 4, por exemplo, o processo de garantia de qualidade é definido de acordo com a visão qualidade e atua na execução e nos resultados dos demais processos. 4. Conclusão O uso de processos para definir uma fábrica de software, de certa forma, a aproxima das concepções da manufatura flexível, no sentido de ser composta por processos que podem ser adaptados para o desenvolvimento de projetos de software distintos. Assim, ao invés de associar fábrica de software com a produção industrial em massa, o conceito e o modelo de fábrica de software propostos neste trabalho sugerem uma maneira de organizar as atividades por meio de processos que se flexibilizam e se adaptam às necessidades de cada projeto e da própria evolução da fábrica. A definição de fábrica de software proposta neste trabalho permite sugerir que aos 68

9 processos é possível agregar outros elementos, como atores, produtos, recursos e qualidade, que em conjunto a definem e a estruturam. Neste sentido, uma fábrica de software pode ser vista como um ambiente que contém processos que propiciam o desenvolvimento de software com qualidade, de maneira previsível e controlada. O uso de visões permite endereçar interesses distintos, auxiliando os diversos envolvidos a visualizar e a compreender a fábrica de software de maneiras distintas e de acordo com os seus interesses específicos. De maneira geral, os modelos e padrões de qualidade, estão baseados em processos. Assim, definir uma fábrica de software a partir de processos facilita a aplicação desses modelos e mornas. Os processos definem uma estrutura base da fábrica de software que é especializada e adaptada de acordo com as características de cada projeto de software desenvolvido e da própria fábrica. As linhas de produtos e as linguagens de domínio específico apresentam a possibilidade de uma fábrica especializar-se em segmentos específicos de mercado, propiciando reuso mais efetivo e a melhoria da qualidade. Contudo, esses aspectos podem estar vinculados aos processos. Neste trabalho, a linha de produto não é desconsiderada, mas vista sob a perspectiva de processos. Mesmo porque, em uma fábrica haverá uma linha de produtos seja bem definida ou não, mais restrita ou mais abrangente - porque uma fábrica precisa delimitar a sua atuação. Os limites de atuação podem ser definidos pela competência estabelecida ou planejada, ser decorrente de necessidades de mercado identificadas, do uso e do domínio de tecnologias e da cultura organizacional. Referências [1] Fernandes, A.A.; Teixeira, D.S., Fábrica de software: implantação e gestão de operações, Atlas, São Paulo, 2004, p [2] Greenfield, J.; Short, K. Software factories assembling applications with patterns, models, frameworks and tools, Conference on Object Oriented Programming Systems Languages and Applications, 2003, p [3] Demir, A., Comparison of model-driven architecture and software factories in the context of model-driven development, Fourth and Third International Workshop on Model-Based Development of Computer-Based Systems and Model-Based Methodologies for Pervasive and Embedded Software (MBD/MOMPES 2006), 2006, p [4] Frankel, D.S., Business process platforms and software factories, Object-Oriented Programming, Systems, Languages and Applications (OOPSLA 05), International Workshop on Software Factories, 2005, p [5] Armour, P.G., The business of software: the organism and the mechanism of projects, Communications of the ACM, ACM Press, Vol. 45, Num. 5, maio 2002, p

10 [6] Li, C.; Li, H.; Li, M., A software factory model based on ISO9000 and CMM for Chinese small organizations, Proceedings Second Asia-Pacific Conference on Quality Software, 2001, p [7] SEI, Carnegie-Mellon Software Engineering Institute, Software product lines, disponível em: < acesso em 18 de abr. de [8] Albin, S.T., The art of software architecture: design methods and techniques, John Wiley & Sons, 2003, p.312. [9] Cusumano, M.A., The puzzle of Japanese software, Communications of the ACM, Vol. 48, Num. 7, jul. 2005, p [10] Fabri, J.A. et al., Desenvolvimento e replicação de uma fábrica de software, VI Simpósio Internacional de Melhoria de Processos de Software, 2004, p [11] WFMC TC-1011, Workflow management coalition. Terminology and glossary, Document Number WFMC-TC-1011, version 2.0, 1996, p [12] Mangan P.; Sadiq, S., On building workflow models for flexible processes, Thirteenth Australasian Database Conference (ADC2002), Melbourne, Australia, Vol.5, 2002, p [13] Condori-Fernándes, N.; Abrahão, S.; Pastor. O., Towards a functional size measure for object-oriented systems from requirements specifications, Fourth International Conference on Software Quality, 2004, p [14] Li, W. Software product metrics, IEEE Potentials. Vol. 18, Num. 5, dez jan. 2000, p [15] Taylor, D. A., Engenharia de negócios com tecnologia de objetos, Axcel Books, Rio de Janeiro, 2003, p [16] Shah, H.; El Kourdi, M., Frameworks for enterprise architecture, IT Professional, v. 9, n. 5, set./out. 2007, p [17] Zacarias, M. et al., Adding a human perspective to enterprise architectures, 18th International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA '07), 2007, p [18] Lycett, M. et al., Migrating agile methods to standardized development practice, IEEE Computer Society, jun. 2003, p [19] Evermann, J.; Wand, Y., Toward Formalizing Domain Modeling Semantics in Language Syntax, IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 31, Num. 1, jan. 2005, p [20] ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR ISO/IEC 12207: tecnologia de informação - processos de ciclo de vida de software, ABNT, Rio de Janeiro, 1998, 35 p. 70