Uma Arquitetura de Referência para o Apoio Automatizado do Processo de Medição para Organizações de Desenvolvimento de Software de Alta Maturidade

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1 Uma Arquitetura de Referência para o Apoio Automatizado do Processo de Medição para Organizações de Desenvolvimento de Software de Alta Maturidade Liken Iu M. C. Lima, Rodrigo Quites Reis Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PPGCC) Universidade Federal do Pará (UFPA) Av. Augusto Correa, 1 Guamá, Belém/PA CEP liken.iu@gmail.com, quites@ufpa.br Abstract. The measurement process has a critical role for organizations to achieve higher levels of maturity models for software process, since it enables the quantitative management of projects. However, there is a lack of tools and reference architectures in the field of measurement processes for high maturity. This paper describes a Master Dissertation project, which aims to define a reference architecture to assist in developing tools that allow automated support for the various activities of the measurement process. Resumo. O processo de medição possui um papel fundamental para que as organizações alcancem níveis mais altos nos modelos de maturidade de processo de software, possibilitando o gerenciamento quantitativo dos projetos. Entretanto, existe uma carência de ferramentas e arquiteturas de referência no domínio de processos de medição para alta maturidade. Este artigo descreve uma proposta de dissertação de mestrado cujo objetivo é definir uma arquitetura de referência para auxiliar no desenvolvimento de ferramentas que possibilitem um apoio automatizado para as várias atividades do processo de medição. 1. Introdução A crescente exigência do mercado por produtos e serviços de software com maior qualidade tem aumentado o interesse das organizações pela melhoria de seus processos [Barcellos 2009]. Tal interesse é devido à qualidade do software poder estar diretamente relacionada com a qualidade do processo de desenvolvimento utilizado para a produção do mesmo [Fuggetta 2000]. Uma das principais ferramentas da gerência e melhoria de processos e produtos de software é medição de software, uma vez que auxilia na definição de planos de projetos e na monitoração da aderência das atividades destes projetos em relação ao planejado [ISO/IEC 2002]. Segundo SOFTEX (2009), o objetivo do processo de medição é apoiar os objetivos organizacionais através da coleta, armazenamento, análise e relato dos dados relativos aos produtos desenvolvidos e aos processos implementados na organização e em seus projetos. No entanto, Fenton et al.(2004) afirma que os métodos de gerência tradicional que incluem análises de medidas e a comparação destas com os valores que foram

2 planejados, não são suficientes para determinar o desempenho de execuções anteriores dos processos ou para predizer o desempenho dos processos nos projetos correntes e futuros. De modo a obter esse entendimento, a utilização da gerência quantitativa em projetos pode fornecer, por meio da análise de dados obtidos em medições, uma visão objetiva do projeto e dos processos nele utilizados. Dessa forma, a gerência quantitativa oferece meios para estabelecer e manter estável os níveis de variação dos processos, permitindo prever resultados futuros [Florac e Carleton 1999]. Existem vários modelos de processos e normas que definem o processo de medição, entre eles estão: MR-MPS Modelo de Referência para Melhoria do Processo de Software Brasileiro [SOFTEX 2009], o CMMI - Capability Maturity Model Integration [Chrissis et al. 2011], e as normas ISO/IEC Systems and Software Engineering Software Life Cycle Process [ISO/IEC 2008], IEEE Standard for a Software Quality Metrics Methodology [IEEE 2002], ISO/IEC Software Engineering Software measurement process [ISO/IEC 1998] e PSM Practical Software and Systems Measurement [Mcgarry et al. 2002]. O MR-MPS e o CMMI são modelos de melhoria de processo de software baseados em níveis de maturidade. O MR-MPS possui sete níveis (nível G ao nível A, sendo o A o nível mais alto) e o CMMI possui cinco níveis (do 1 ao 5, sendo o 5 o nível mais alto), de modo que, a maturidade e a capacidade do processo utilizado evolui conforme o processo adquire aderência aos níveis mais altos. Com o objetivo de alcançar os níveis mais altos de maturidade, o processo de medição tradicional, estabelecido no nível F do MR-MPS e nível 2 do CMMI, possui um papel fundamental. Pois nos mais altos níveis de maturidade visam-se gerenciar quantitativamente os processos (nível B do MR-MPS e nível 4 do CMMI), de modo a permitir que seja possível predizer o comportamento e o desempenho do processo em execução [Barcellos 2009]. Entretanto, as tarefas de medição são difíceis e complexas de serem realizadas. Por isso, diversos trabalhos têm sido desenvolvidos para apoiar o processo de medição, tais como [Selby et al. 1991], [Greese e Rodrigues 2000], [Schnaider et al. 2004] e [Nascimento 2007]. Contudo, para desenvolver tais ferramentas de apoio, devido à complexidade das funcionalidades das mesmas, é importante que a arquitetura de software destas ferramentas sejam projetadas antes de serem codificadas. Segundo Shaw e Garlan (1996), conforme o tamanho e a complexidade dos sistemas de software aumentam, o projeto e a especificação de toda a estrutura do sistema se tornam mais importante do que a escolha de algoritmos e estruturas de dados. Segundo Mendes (2002), as arquiteturas de referências servem de base para o desenvolvimento de novas arquiteturas e ferramentas de um dado domínio de aplicação. Tais arquiteturas de referência são importantes para o sucesso de produtos de um domínio de aplicação, haja vista que o sucesso de uma determinada linha de produto depende de uma arquitetura adequada [Garlan e Perry 1995]. Uma arquitetura de referência pode ser definida como um modelo de referência mapeado para elementos de software e os fluxos de dados entre eles, ou seja, a arquitetura de referência mapeia as funcionalidades em componentes de software [Bass et al 2003].

3 Este trabalho visa propor uma arquitetura de referência para o domínio de medição de software, estabelecendo todas as funcionalidades e os componentes necessários para apoiar o processo de medição em alta maturidade. De modo a servir de base para o desenvolvimento de mecanismos de automação no domínio de medição em alta maturidade. Além disso, esta dissertação está inserida no contexto do projeto Desafios do Aumento da Maturidade em Organizações de Desenvolvimento de Software: Integração de Soluções para Avanços em Qualidade de Software, que foi aprovado pelo edital Nº 017/ GRUPOS DE PESQUISA da FAPESPA (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Pará). Uma das atividades atuais deste projeto é o desenvolvimento de um modelo consensual para o processo de medição. Tal atividade está sendo realizada pelos membros do Laboratório de Engenharia de Software da Universidade Federal do Pará e dos pesquisadores do Núcleo de Estudos em Modelagem Conceitual e Ontologias da Universidade Federal do Espírito Santo envolvidos no projeto. Esse modelo consensual tem por objetivo definir um consenso entre as normas (ISO/IEC 15939, ISO/IEC 12207, e IEEE 1061), modelos (CMMI, MR-MPS e PSM) e uma ontologia de medição [Barcellos 2009], de modo a encontrar quais práticas e/ou atividades são comuns e quais são específicas de cada modelo ou norma. As atividades encontradas no modelo consensual servirão de insumo para a elicitação de requisitos desta dissertação, de modo a auxiliar na definição das funcionalidades necessárias para o atendimento adequado à medição em alta maturidade. As seções a seguir apresentam: A caracterização do problema na seção 2; A metodologia e estado atual do trabalho na seção 3; Os trabalhos relacionados na seção 4; Os resultados esperados na seção 5; e por fim agradecimentos na seção Caracterização do Problema Segundo Barcellos (2009), a medição de software é um dos pilares para o controle estatístico de processo, necessário para a realização da gerência quantitativa. Entretanto, realizar o processo de medição e/ou a gerência quantitativa de forma manual é uma tarefa bastante onerosa. Por mais que sejam utilizadas as ferramentas existentes, que apoiem o processo de medição ou o controle estatístico de processo, estas ferramentas não possuem tais funcionalidades de forma integrada. Deste modo é necessária a utilização de dois ou mais ambientes para realizar a gerência quantitativa e assim tornar o processo aderente à alta maturidade. Card (2006) cita que para os níveis mais altos de maturidade é necessário elaborar métodos e ferramentas que apoiem a execução das atividades desses níveis e, assim, auxiliem as organizações de software a obter alta qualidade dos seus produtos de software. Além disso, apesar de existirem diversas arquiteturas de referência de escopo geral, elas não têm o objetivo de estabelecer as funcionalidades e os componentes de um determinado domínio específico, fornecendo assim um arcabouço genérico para que sirva como base, principalmente, para a definição de outras arquiteturas de referência. Deste modo, o problema que motiva este trabalho é a composição da carência de arquiteturas de referência para ambientes de engenharia de software [Nakagawa 2006], importantes para a evolução do domínio de aplicação e para apoiar a construção de

4 mecanismos/ferramentas, no contexto deste trabalho, domínio de medição em alta maturidade; e a carência de um apoio ferramental adequada que apoie a implantação do processo de medição e a gerência quantitativa de processos de forma integrada, considerando que estas atividades são difíceis e onerosas para serem realizadas pelos seus responsáveis sem um apoio automatizado. 3. Metodologia e Estado Atual do Trabalho O método utilizado para estruturação do estudo e o desenvolvimento deste trabalho é o método de abordagem dedutivo. Devido à busca pela validação da proposta definida a partir de uma revisão bibliográfica (livros, artigos, periódicos, normas e outros) das áreas relacionadas, principalmente nos contextos de medição, alta maturidade, processo de software e arquiteturas de referência. As principais atividades para a realização deste trabalho são: (1) Realizar uma revisão bibliográfica das áreas relacionadas para obtenção de requisitos para a arquitetura de referência, incluindo estudo de ontologias, ferramentas e arquiteturas relacionadas; (2) Definir os requisitos, os quais serão derivados do modelo consensual proposto e da revisão bibliográfica; (3) Definir a arquitetura de referência para automação do processo de medição para alta maturidade; (4) Avaliar a aderência e completude da arquitetura de referência com os requisitos obtidos da literatura; e (5) Implementar parte da arquitetura de referência no ambiente de processos de software WebAPSEE 1 para verificar se a arquitetura é implementável. A atividade 1 é em conjunto com os membros do LABES-UFPA participantes do projeto maio r ao qual esta dissertação esta inserida, em específico na revisão bibliográfica relacionada à medição de software. Atualmente o trabalho se encontra nas atividades de revisão bibliográfica e dos requisitos da arquitetura. 4. Trabalhos Relacionados Dentre os trabalhos relacionados a este projeto de dissertação, os principais são: RefASSET [Nakagawa 2006] Reference Architecture for Software Engineering Tool é uma arquitetura de referência definida a partir de um estudo dos ambientes de engenharia de software atuais, na norma ISO/IEC e em ontologias relacionadas ao processo de software; Ontologia de Medição de Software [Barcellos 2009] tem por objetivo representar o conhecimento e fornecer um vocabulário consistente relativo ao domínio de medição de software, abordando tanto aspectos da medição tradicional quanto em alta maturidade; Arquitetura Conceitual para Medição de Software [Garcia et al 2007] é uma arquitetura conceitual baseada em MDE (Model Driven Engineering) onde é fornecido um metamodelo para definição de modelos de medição de software, e que define também os conceitos referentes a medição de software. 1 O WebAPSEE é um Ambiente de Engenharia de Software Centrado em Processos desenvolvido no contexto do Laboratório de Engenharia de Software da Universidade Federal do Pará (LABES-UFPA).

5 As principais diferenças ou relacionamentos entre este projeto de dissertação e estes trabalhos relacionados são: (i) o trabalho apresentado em [Nakagawa 2006] tem por principal foco fornecer uma arquitetura de referência para ambientes de engenharia de software de uma forma mais geral, não tendo como foco a medição de software, entretanto pode ser utilizado como ponto de partida para a definição de outras arquiteturas de referências; (ii) a ontologia apresentada em [Barcellos 2009] tem por objetivo fornecer um arcabouço conceitual a cerca do domínio de medição de software em alta maturidade, servindo de insumo para o desenvolvimento desta dissertação; e (iii) o trabalho apresentado por [Garcia et al. 2007] é o principal trabalho correlato a este projeto de dissertação, e a principal diferença é que a arquitetura conceitual apresentada não visa apoiar a medição em alta maturidade. 5. Resultados Esperados O principal resultado esperado do desenvolvimento deste projeto é fornecer uma arquitetura de referência para medição de software, abrangendo tanto a abordagem tradicional quanto para a alta maturidade. De modo a servir de base para o desenvolvimento de mecanismos de apoio automatizado para o processo de medição, visando facilitar a implantação deste processo. Outro resultado esperado é a evolução do ambiente WebAPSEE através da instanciação e implementação de parte da arquitetura de referência proposta. Resultado este obtido como parte da avaliação da arquitetura, de modo a mostrar que esta é implementável. 6. Agradecimento À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CAPES pela bolsa de mestrado para o desenvolvimento deste trabalho. E à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Pará FAPESPA pelo apoio ao projeto ao qual esta dissertação está inserida. Referências Barcellos, M. P. (2009) Uma Estratégia para Medição de Software e Avaliação de Bases de Medidas para Controle Estatístico de Processos de Software em Organizações de Alta Maturidade. Tese de Doutorado Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE. Bass, L., Clements, P., Kazman, R. (2003) Software Architecture in Practice, Addison-Wesley Publising Company, 2 nd edition. Card, D. N. (2006). Myths and Strategies of Defect Causal Analysis. Pacific Northwest Software Quality Conference, Oregon, Estados Unidos. Chrissis, M. B, Konrad, M., Shrum, S. (2011). CMMI for Development: Guidelines for Process Integration and Product Improvement, Addison Wesley, 3 rd edition. Fenton, N., Marsh, W., Cates, P., Forey, S., Taylor, M. (2004) Making Resource Decisions for Software Projects, 26th International Conference on Software Engineering, Escócia.

6 Florac, W.A., Carleton,A.D. (1999) Measuring the Software Process: Statistical Process Control for Software Process Improvement, Addison Wesley. Fuggeta, A. (2000) Software Process: A Roadmap. 22nd International Conference on Software Engineering, Limerick, Ireland. Garlan, D., Perry, D. (1995) Introduction to the Special Issue On Software Architecture. IEEE Transactions on Software Engineering, v.21, n. 4. Garcia, F., Serrano, M., Cruz-Lemus, J., Ruiz F., Piattini, M. (2007) Managing software process measurement: A metamodel-based approach. Information Sciences p. Greese Von Wangenheim, C., Rodrigues, M. R. (2000) Planejamento de programas de mensuração baseados em reutilização. XI Conferência Internacional de Qualidade de Software. Curitiba, Brasil. IEEE. (1998) IEEE Std IEEE Standard for a Software Quality Metrics Methodology. Software Engineering Standards Committee of the IEEE Computer Society. ISO/IEC, (2002) ISO/IEC 15939: Software Engineering - Software measurement process, International Standard. ISO/IEC, (2008) ISO/IEC 12207: Systems and Software Engineering - Software Life Cycle Process. International Organization for Standardization and the International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland. McGarry, J., Card, D., Jones, C., Layman, B., Clark, E., Dean, J., Hall, F., (2002) Practical Software Measurement Objective Information for Decision Makers, Addison-Wesley. Mendes, A. (2002) Arquitetura de Software: Desenvolvimento Orientado Para Arquitetura. Campus. Nakagawa, E. Y. (2006) Uma Contribuição ao Projeto Arquitetural de Ambientes de Engenharia de Software, Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo. Nascimento, L. M. A. (2007) Uma Abordagem Automatizada de Medição em Processos de Software, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Pará. Schnaider, L., Santos, G., Montoni, M., Rocha, A. R. (2004) Uma abordagem para Medição e Análise em Projetos de Desenvolvimento de Software. III Simpósio Brasileiro de Qualidade de Software. Brasília, Brasil. Selby, R. W., Porter, A. A., Schmidt, D. C., Berney, J. (1991) Metric-Driven Analysis and Feedback Systems for Enabling Empirically Guided Software Development. 13 th International Conference on Software Engineering. Austin, Estados Unidos. Shaw M., Garlan, D. (1996) Software Architecture: Perspectives on an Emerging Discipline. Prentice Hall. SOFTEX. (2009) MPS.BR - Melhoria de Processo do Software Brasileiro, Guia Geral. Disponível em: < Acesso em: março de 2011.