Leitura: Cap3 – Sommerville / Cap1: Pressman - Ariadne

Auxiliadora Freire Fonte: Engenharia de Software 6º Edição / ©Ian Sommerville 2000 Slide 1Engenharia de Softawre 3º Edição / Roger PressmanEngenharia de Software 1º Edição / Ariadne Carvalho

Processos de software

Leitura:Cap3 – Sommerville / Cap1: Pressman - Ariadne


Processos de software

� Atividades para especificar, projetar, implementar e testar sistemas de software


Objetivos

� Compreender o conceito de um processo de software

� Descrever vários modelos de processo diferentes e quando eles podem ser usados

� Descrever modelos de processo para a engenharia de requisitos de software, desenvolvimento de software, teste e evolução.

� Conhecer a tecnologia de CASE para apoio ao processo de software.


Processo de software

� “Um processo de software é um método para desenvolver ou produzir software.

� A pesquisa em processo de software lida com métodos e tecnologias estimativas, suporte e melhoria das atividades de desenvolvimento de software.

� Define quem faz o que, quando e como.


Modelagem

� Modelagem é uma técnica de engenharia aprovada e bem aceita• modelos de arquitetura de casas e de grandes

prédios• modelos matemáticos a fim de analisar os efeitos

de ventos e tremores de terra --> causas

� O que é um MODELO?


Modelos� Um modelo é uma simplificação da realidade.

• Planos de detalhes, podem ser estruturais (organização do sistema) ou comportamentais (dinâmica do sistema)

� Modelos são construídos para permitir um melhor entendimento sobre o sistema que estásendo construído.• especificar a estrutura e comportamento• guia para construção do sistema• documentam as decisões tomadas


Modelos• Modelos de sistemas complexos são

importantes porque não temos capacidade de compreendê-los inteiramente

� Os melhores modelos estão relacionados àrealidade (modelos simplificam a realidade)

� Nenhum modelo único é suficiente. Conjunto de modelos independentes


Modelagem na Engenharia Civil


Objetivos da Modelagem

� Auxiliar no processo de produção � produtos de alta qualidade, produzidos mais rapidamente e a um custo cada vez menor.

� Atributos: abstração, visibilidade, especificação, construção, confiabilidade, manutenibilidade, segurança, documentação.



� Possibilitam:• Ao gerente: controlar o processo de

desenvolvimento de sistemas de software.

• Ao desenvolvedor: obter a base para produzir, de maneira eficiente, software que satisfaça os requisitos pré-estabelecidos.


Objetivos da Modelagem� Abstração

– Melhor entendimento e maior compreensão

� Visualização– Visualização antecipada antes da implementação– Visões complementares do software

� Especificação– Descrição precisa do que deve ser feito



� Construção– Geração automática com ferramentas baseadas em

modelos

� Documentação– Comunicação entre equipes na diferentes fases do

ciclo de vida


Modelo X Processo

� Um modelo é algo teórico, um conjunto de possíveis ações.

� O processo deve determinar ações práticas a serem realizadas pela equipe como prazos definidos e métricas para se avaliar como elas estão sendo realizadas

Modelo + Planejamento = Processo


Modelos de processo de software

� Um conjunto de atividades fundamentais exigida para desenvolver um sistema de software• Especificação. • Projeto e implementação.• Validação. • Evolução.

� Um modelo de processo de software é uma representação abstrata de um processo. Representa uma descrição de um processo a partir de uma perspectiva particular.


As exigências que criam processo

Estudo de viabilidade

Relatóriode viabilidade

Levantamento e análise de requisitos

Especificação de requisitos

Validação de requisitos

Modelosde sistemas

Requisitos dousuário e do sistema

Documentaçãode requisitos



� Processo de Engenharia de Requisitos– Estudo de viabilidade

» Econômica – relação custo/benefício;» Técnica – tecnologia e capacitação;» Jurídica – aspectos legais.

– Levantamento e análise de requisitos» Entrevista, observação, reuniões

– Especificação de requisitos» Documento contendo os requisitos do usuário e do sistema –

funcionais e não-funcionais

– Validação de requisitos» Avaliação do documento de requisitos – pertinência, consistência

e integralidade.


� Uma representação simplificada de um processo de software, apresentada de uma perspectiva específica

� Exemplos de modelos de processo são: • Workflow - sucessão de atividades • Fluxo de Dados - fluxo de informação • Papel/ação – representa os papéis das pessoas

e as atividades pelas quais elas são responsáveis.



Uma estratégia de desenvolvimento que englobe processos, métodos e

ferramentas, e as fases de desenvolvimento...

Modelos de processo de software - paradigmas


1.1. Modelo SeqModelo Seqüüencial (ciclo de vida clencial (ciclo de vida cláássico)ssico)

2.2. Modelo de Modelo de PrototipaPrototipaççãoão

3.3. Modelos EvolutivosModelos Evolutivos

1.1. Modelo Incremental e EspiralModelo Incremental e Espiral

4.4. TTéécnicas de 4a geracnicas de 4a geraççãoão

5.5. Modelo de MModelo de Méétodos Formaistodos Formais

6.6. Orientado a reusoOrientado a reuso

7.7. etcetc



� O modelo de cascata • Separa em fases distintas as atividades de

especificação, projeto, implementação, testes e manutenção.

� Desenvolvimento evolucionário (prototipação) • Especificação e desenvolvimento são intercalados

� Modelo espiral• O desenvolvimento do sistema evolui a partir de um

esboço inicial, em direção ao sistema final desenvolvido.



� Desenvolvimento de sistemas formal • Um modelo de sistema matemático é transformado

formalmente em uma implementação

� Desenvolvimento orientado a reuso • O sistema é composto de componentes existentes



Modelos cascata

� Método sistemático e seqüencial

� O resultado de uma fase se constitui na entrada da outra.

� Cada fase é estruturada como um conjunto de atividades que podem ser executadas por pessoas diferentes, simultaneamente.


Modelo de cascataDefinição de

requisitos

Análise / projeto de sistema e de

software

Implementação e teste

Integração e teste

Operação e manutenção


Ciclo de vida� Fase de definição

– Análise e Especificação– Estudo de Viabilidade– Estimativas Planejamento

� Fase de desenvolvimento– Projeto– Implementação e integração– Verificação e Validação

� Fase de operação– Atividades que mantém o sistema funcionando– Manutenção – atividades executadas depois que o produto é

entregue aos usuários.


Fase de definição� Deve-se analisar os requisitos, recursos e

restrições para:• apresentar soluções,• estudar a viabilidade,• planejar e gerenciar o desenvolvimento a partir

de estimativas e análise de riscos que se utilizam de métricas

• Definir quais os requisitos do produto de software, sem especificar como esses requisitos serão obtidos.


Fase de definição� Esta fase encerra-se com o contrato de

desenvolvimento.»Analisado e confirmado pelo usuário

para verificar se ele satisfaz todas as suas expectativas.

»Deve ser usado pelos desenvolvedoresde software para obter um produto que satisfaça os requisitos.


Fase de desenvolvimentoProjeto de Software

� É definida a solução do problema:• Decomposição do produto ( sub-sistema,

componentes etc).• Representação das funções do sistema em uma

forma que possa ser transformada em um ou mais programas executáveis.

• Definição de “como” o produto deve ser implementado.

• Dividido em:� Projeto de alto nível – decomposição lógica� Projeto detalhado – decomposição física.


Fase de desenvolvimentoProjeto de Software

� Projeto conceitual, projeto da interface de usuário, projeto da arquitetura de software, projeto de algoritmos e estruturas e dados.

� Resultado – documentação de especificação de projeto


Fase de desenvolvimento Implementação

� O projeto é transformado em um programa, ou unidades de programa.• Teste unitário � cada unidade satisfaz suas

especificações ( plano e casos de teste pré-estabelecidos)

� Resultado �� coleção de programas implementados e testados.


Fase de desenvolvimento Integração

� Programas ou unidades de programas são integrados e testados como sistema.• Integração incremental � programas ou

unidades são integradas à medida em que forem sendo desenvolvidos.

� Resultado � produto pronto para ser entregue ao cliente.


Fase de Operação / Manutenção

� Operação• Instalação e configuração• Utilização – inicialmente operado por um grupo de

usuário

� Manutenção– Corretiva: correção de erros remanescentes– Adaptativa: adaptação dos produtos às mudanças

» novas versões» novas situações de operação – hardware, sistemas operacionais

– Evolutiva: alteração dos requisitos e manutenção da qualidade.


Atividades complementares� Estudo de viabilidade

• Analisar o problema em nível global• Identificar soluções alternativas (custos / benefícios)• Simulação do futuro processo de desenvolvimento

� Resultado – documentação contendo:• Definição do problema• Soluções alternativas, com os benefícios esperados• Fontes necessárias, custos e datas de entrega para cada

solução proposta.


Atividades complementares� Gerenciamento

• Adaptação do ciclo de vida ao processo• Definição de políticas:

» Como produtos ou resultados intermediários vão ser armazenados acessados e modificados.

» Como versões diferentes de sistemas são construídos.» Quais autorizações são necessárias para acessar os

componentes de entrada/saída do banco de dados do sistema.

» Recursos que afetam o processo de produção, particularmente com os recursos humanos.


Contribuições e problemas do ciclo de vida clássico

� Contribuições• Processo de desenvolvimento de software deve

ser sujeito à disciplina, planejamento e gerenciamento.

• A implementação do produto deve ser postergada até que os objetivos tenham sido completamente entendidos.

• Deve ser utilizado quando os requisitos estão bem claros no inicio do desenvolvimento.



� Problema• Rigidez• Qualquer desvio é desencorajado• Todo o planejamento é orientado para a entrega

do produto de software em uma data única.• Processo de desenvolvimento pode ser longo e

a aplicação pode ser entregue quando as necessidades do usuário já tiverem sido alteradas.



� Problema (cont.)• Projetos reais raramente seguem o fluxo

seqüencial que o modelo propõe.• Logo no início é difícil estabelecer

explicitamente todos os requisitos. No começo dos projetos sempre existe uma incerteza natural.

• O cliente deve ter paciência. Uma versão executável do software só fica disponível numa etapa avançada do desenvolvimento


Ciclo de Vida Clássico/O Modelo Cascata

ETAPA PERGUNTAS-CHAVES CRITÉRIOS DE SAÍDA

Definição doproblema

Qual é o problema

Estudo deviabilidade

Há uma solução viável

Análise O que terá de ser feitopara resolver o problema?

Declaração da delimitação e objetivos.

Análise geral de custo/benefícioAlcance e objetivos do sistema.

Modelo lógico do sistema:

Diagrama de Fluxo de Dados;Diagrama de Entidade e RelacionamentoDiagrama de Transição de Estado;Dicionário de Dados;Especificação de Processos.


Ciclo de Vida Clássico/O Modelo Cascata

ETAPA PERGUNTAS-CHAVES CRITÉRIOS DE SAÍDAProjeto Como o problema deve ser

resolvido?Como o sistema deve serimplementado?

Soluções AlternativasEspecificação de hard/soft;Plano de implementação;Plano de teste preliminares;Procedimento de segurança;Procedimento de auditoria.

Implementação Faça Programas;Plano de testes;Procedimento de segurança;Procedimento de auditoria.

Teste Verificar o sistema Testes do geral do sistema.

Manutenção Modificar o sistema conformenecessidade.

Apoio continuado.


� Abordagem baseada na idéia de desenvolver uma implementação inicial, expor o resultado ao comentário do usuário e fazer seu aprimoramento por meio de muitas versões.

� As atividade de desenvolvimento e validação são desempenhadas paralelamente, com um rápido feedback entre elas.

Modelo Evolucionário


� Tipos:• Desenvolvimento exploratório• Protótipo descartável

Modelo Evolucionário


� Trabalhar junto com o cliente, a fim de explorar seus requisitos e entregar um sistema final.

� O desenvolvimento se inicia com as partes do sistema que são mais bem compreendidas.

Modelo evolucionário (Desenvolvimento exploratório )


� O sistema evolui com o acréscimo de novas características à medida que elas são propostas pelo cliente.

� Importante quando é difícil, ou mesmo impossível, estabelecer uma especificação detalhada dos requisitos do sistema a priori.



Atividades concorrentes

Validação

Desenvolvimento

Especificação Versão inicial

Descrição do esboço

Versão intermediárias

Versãofinal



� Obter os requisitos do cliente e, a partir disso, desenvolver uma melhor definição de requisitos para o sistema.

� Concentra em fazer experimentos com partes dos requisitos que estejam mal entendidos.

Modelo evolucionário (Protótipo descartável)


� Usuário define uma série de objetos para o produto de software, mas não consegue identificar detalhes de entrada, processamento ou requisitos de saída.

� O desenvolvedor está incerto sobre a eficiência de um algoritmo, a adaptação de um sistema operacional ou ainda sobre a forma da interação homem-máquina.

Modelo evolucionário (Protótipo descartável)


Modelo evolucionário (prototipação)

Conversar como Cliente

Construir/Revisarprotótipo

Revisão e Testepelo Cliente


Coleta e refinamento dos

requisitos

Refinamento do protótipo

Engenharia do produto Projeto

rápido

Construção do protótipo

Avaliação do protótipo pelo

cliente

Fim

Início

Modelo evolucionário (prototipação)


Atividades da Prototipação�� COLETA DOS REQUISITOSCOLETA DOS REQUISITOS::

• desenvolvedor e cliente definem os objetivos gerais do software, identificam quais requisitos são conhecidos e as áreas que necessitam de definições adicionais

�� PROJETO RPROJETO RÁÁPIDO:PIDO:

• representação dos aspectos do software que são visíveis ao usuário (abordagens de entrada e formatos de saída)


Atividades da Prototipação�� CONSTRUCONSTRUÇÇÃO PROTÃO PROTÓÓTIPO:TIPO:

• Implementação do projeto rápido serve como o “primeiro sistema” - recomendado que se jogue fora futuramente

�� AVALIAAVALIAÇÇÃO DO PROTÃO DO PROTÓÓTIPO:TIPO:

• Cliente e desenvolvedor avaliam o protótipo


Atividades da Prototipação�� REFINAMENTO DOS REQUISITOS:REFINAMENTO DOS REQUISITOS:

• Cliente e desenvolvedor refinam os requisitos do software a ser desenvolvido.

• Ocorre neste ponto um processo de iteraiteraççãoão que pode conduzir a atividade 1 até que as necessidades do cliente sejam satisfeitas e o desenvolvedor compreenda o que precisa ser feito


Atividades da Prototipação

�� CONSTRUCONSTRUÇÇÃO PRODUTO:ÃO PRODUTO:• identificados os requisitos, o protótipo deve ser

descartado e a versão de produção deve ser construída considerando os critérios de qualidade


Contribuições e problemas do modelo evolutivo

� Contribuições• Sistemas pequenos • Útil quando os requisitos estão obscuros• Especificação é construída gradativamente• Possibilitam um rápido desenvolvimento da

aplicação• Testes podem ser mais efetivos.



� Problema• O processo não é visível • Os sistemas são freqüentemente mal-

estruturados e mal-documentados• Pode exigir ferramentas e técnicas especiais.• Processo não é claro, dificuldade de

planejamento e gerenciamento


� Problema (cont)

• Cliente não sabe que o software que ele vê não considerou, durante o desenvolvimento, a qualidade global e a manutenibilidade a longo prazo

» Não aceita bem a idéia que a versão final do software vai ser construída e “força” a utilização do protótipo como produto final.



� Problema (cont)

• Desenvolvedor freqüentemente faz uma implementação comprometida (utilizando o que está disponível) com o objetivo de produzir rapidamente um protótipo.

» Depois de um tempo ele familiariza com essas escolhas, e esquece que elas não são apropriadas para o produto final.



Modelo espiral(Boehm)

� Desenvolvido pala englobar as melhores características do ciclo de vida clássico e do paradigma evolutivo.

� São avaliados riscos explicitamente e são solucionados ao longo do processo.

� Processo é representado como uma espiral em lugar de ser representado como uma seqüência de atividades



� Cada loop na espiral representa uma fase do processo de software.

� Não existem fases fixas.

� Engloba as melhores características do ciclo de vida Clássico como o da Prototipação, adicionando um novo elemento: a ANÁLISE DOS RISCOS



� Segue a abordagem de passos sistemáticos do Ciclo de Vida Clássico incorporando-os numa estrutura iterativa que reflete mais realisticamente o mundo real

� Usa a Prototipação, em qualquer etapa da evolução do produto, como mecanismo de redução de riscos


Planejamento

Engenharia

Análise derisco

Avaliação do cliente

Coleta inicial dos requisitos e planejamento do projeto

Planejamento baseado nos comentários do cliente

Avaliação do cliente

Decisão de prosseguir/não prosseguirNa direção de um sistema concluído

Protótipo de software inicial

Sistema construído pela engenharia

Modelo espiral

Para cada risco do projeto identificado em P élevada a cabo uma análise detalhada.


Modelo espirais (Funcionamento)

� À medida que a volta na espiral acontece, versões mais completas do software vão sendo progressivamente construída.

� Durante a primeira volta, são definidos objetivos, alternativas e restrições.

� Se a análise de risco indicar que há incerteza nos requisitos, a prototipação pode ser usada para auxiliar o desenvolvedor e o usuário.

� O usuário avalia o produto e faz sugestões de modificações.


Modelo espirais(Planejamento )

� São identificados objetivos específicos, tais como desempenho e funcionalidade.

� São determinadas alternativas para atingir estes objetivos.

� São identificadas restrições do processo e do produto e é elaborado um relatório de gestão detalhado.

� Estratégias alternativas, dependendo dos riscos detectados, podem ser planejados.


� Avaliação do cliente • O projeto é revisado e a próxima fase da

espiral é planejada.

• Toma-se decisão sobre avançar para mais uma volta na espiral.

• Se for para avançar são desenhados os planos para a próxima fase do projeto.

Modelo espirais(Ánalise de risco )


� Escolher um modelo de desenvolvimento para o sistema

• Riscos significativos na interface com o utilizador �desenvolvimento evolutivo.

• Riscos de segurança � Desenvolvimento Formal

• Riscos na integração dos sub-sistemas � Modelo Cascata

Modelo espirais(Ánalise de risco )


� Concentra-se na capacidade de se especificar o software a uma máquina em um nível que esteja próximo à linguagem natural.

� Engloba um conjunto de ferramentas de software que possibilitam que:� o sistema seja especificado em uma linguagem de sistema seja especificado em uma linguagem de

alto nalto níívelvel e � o ccóódigo fonte seja gerado automaticamentedigo fonte seja gerado automaticamente a partir

dessas especificações

Técnicas de 4a Geração


� O ambiente de desenvolvimento inclui as ferramentas:• linguagens não procedimentais para consulta de

banco de dados• geração de relatórios• manipulação de dados• interação e definição de telas• geração de códigos• capacidade gráfica de alto nível• capacidade de planilhas eletrônicas




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�� OBTENOBTENÇÇÃO DOS REQUISITOS:ÃO DOS REQUISITOS: o cliente descreve os requisitos os quais são traduzidos para um protótipo operacional• O cliente pode estar inseguro quanto aos requisitos

• O cliente pode ser incapaz de especificar as informações de um modo que uma ferramenta 4GL possa consumir

• As 4GLs atuais não são sofisticadas suficientemente para acomodar a verdadeira "linguagem natural“.



�� ESTRATESTRATÉÉGIA DE "PROJETO":GIA DE "PROJETO": para pequenas aplicações é possível mover-se do passo de Obtenção dos Requisitos para o passo de Implementação • Para grandes projetos é necessário desenvolver

uma estratégia de projeto. De outro modo ocorrerão os mesmos problemas encontrados quando se usa abordagem convencional (baixa qualidade, manutenibilidade ruim, má aceitação do cliente)



�� IMPLEMENTAIMPLEMENTAÇÇÃO USANDO 4GL:ÃO USANDO 4GL:• os resultados desejados são representados de

modo que haja geração automática de código .

�� TESTE:TESTE:• o desenvolvedor deve efetuar testes e desenvolver

uma documentação significativa. O software desenvolvido deve ser construído de maneira que a manutenção possa ser efetuada prontamente.



Combinando Paradigmas

obtenção preliminar dos requisitos

modelo espiraltécnicas 4G

prototipaçãoanálise dos requisitos

projeto

codificação

testes

manutenção

técnicas 4G

técnicas 4G

modelo espiral:enésima interação

prototipaçãoenésima interação

Sistema completo


� Métodos Ágeis - Movimento iniciado por programadores experientes e consultores em desenvolvimento de software.

� Objetivo: satisfazer o cliente entregando, rapidamente e com freqüência, sistemas com algum valor.

Métodos Ágeis


� SCRUM SCRUM -- é um processo para construir software incrementalmenteem ambientes complexos, onde os requisitos não são claros ou mudam com muita freqüência. http://www.dcc.unicamp.br/~ra022247/Arquivos/scrum.pdf

� Crystal/Clear ( ( Cockburn ) - é permitir que cada organização implemente as atividades que lhe parecem adequadas, fornecendo um mínimo de suporte útil do ponto de vista de comunicação e documentos

� http://alistair.cockburn.us

Métodos Ágeis


�� Dynamic Systems Development MethodDynamic Systems Development Method -- DSDMDSDM --((MMéétodo Dinâmico de Desenvolvimento de Sistemas)todo Dinâmico de Desenvolvimento de Sistemas)

• Progenitor do XP. Suporta mudanças nos requisitos durante o ciclo de vida

� Extreme Programming - é uma metodologia ágil para equipes pequenas e médias desenvolvendo software com requisitos vagos e em constante mudança [Kent Beck ]

Métodos Ágeis


�� Feature Driven DevelopmentFeature Driven Development –– FDD FDD (Desenvolvimento orientado a funcionalidades)(Desenvolvimento orientado a funcionalidades)

• Suporta desenvolvimento ágil com rápidas adaptações às mudanças de requisitos e necessidades do mercado. Foco nas fases de desenho e construção.

�� AdaptiveAdaptive Software Software DevelopmentDevelopment -- ASDASD(Desenvolvimento Adapt(Desenvolvimento Adaptáável de Software)vel de Software)

• Sistemas grandes e complexos. Iterativo e incremental. Cliente sempre presente

Métodos Ágeis


Prática

� Considerando os sistemas em funcionamento da sua empresa, responda:

� Qual o modelo adotado;� Qual o paradigma que você escolheria?

Leitura: Cap3 – Sommerville / Cap1: Pressman - Ariadne

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