A reutilização de modelos de requisitos de sistemas por analogia : experimentação e conclusões

Abstract

A exemplo de qualquer outra atividade que se destine a produzir um produto, a engenharia de software necessariamente passa por um fase inicial, onde necessário definir o que será produzido. A análise de requisitos é esta fase inicial, e o produto dela resultante é a especificação do sistema a ser construído. As duas atividades básicas durante a analise de requisitos são a eliciação (busca ou descoberta das características do sistema) e a modelagem. Uma especificação completa e consistente é condição indispensável para o adequado desenvolvimento de um sistema. Muitos tem sido, entretanto, os problemas enfrentados pelos analistas na execução desta tarefa. A variedade e complexidade dos requisitos, as limitações humanas e a dificuldade de comunicação entre usuários e analistas são as principais causas destas dificuldades. Ao considerarmos o ciclo de vida de um sistema de informação, verificamos que a atividade principal dos profissionais em computação é a transformação de uma determinada porção do ambiente do usuário, em um conjunto de modelos. Inicialmente, através de um modelo descritivo representamos a realidade. A partir dele derivamos um modelo das necessidades (especificação dos requisitos), transformando-o a seguir num modelo conceitual. Finalizando o ciclo de transformações, derivamos o modelo programado (software), que ira se constituir no sistema automatizado requerido. Apesar da reconhecida importância da analise dos requisitos e da conseqüente representação destes requisitos em modelos, muito pouco se havia inovado nesta área ate o final dos anos 80. Com a evolução do conceito de reutilização de software para reutilização de especificações ou reutilização de modelos de requisitos, finalmente surge não apenas um novo método, mas um novo paradigma: a reutilização sistemática (sempre que possível) de modelos integrantes de especificações de sistemas semelhantes ao que se pretende desenvolver. Muito se tem dito sobre esta nova forma de modelagem e um grande número de pesquisadores tem se dedicado a tornar mais simples e eficientes várias etapas do novo processo. Entretanto, para que a reutilização de modelos assuma seu papel como uma metodologia de use geral e de plena aceitação, resta comprovar se, de fato, ele produz software de melhor quantidade e confiabilidade, de forma mais produtiva. A pesquisa descrita neste trabalho tem por objetivo investigar um dos aspectos envolvido nesta comprovação. A experimentação viabilizou a comparação entre modelos de problemas construídos com reutilização, a partir dos modelos de problemas similares previamente construídos e postos a disposição dos analistas, e os modelos dos mesmos problemas elaborados sem nenhuma reutilização. A comparação entre os dois conjuntos de modelos permitiu concluir, nas condições propostas na pesquisa, serem os modelos construídos com reutilização mais completos e corretos do que os que foram construídos sem reutilização. A apropriação dos tempos gastos pelos analistas durante as diversas etapas da modelagem, permitiu considerações sobre o esforço necessário em cada um dos dois tipos de modelagem. 0 protocolo experimental e a estratégia definida para a pesquisa possibilitaram também que medidas pudessem ser realizadas com duas series de modelos, onde a principal diferença era o grau de similaridade entre os modelos do problema reutilizado e os modelos do problema alvo. A variação da qualidade e completude dos dois conjuntos de modelos, bem como do esforço necessário para produzi-los, evidenciou uma questão fundamental do processo: a reutilização só terá efeitos realmente produtivos se realizada apenas com aplicações integrantes de domínios específicos e bem definidos, compartilhando, em alto grau, dados e procedimentos. De acordo com as diretrizes da pesquisa, o processo de reutilização de modelos de requisitos foi investigado em duas metodologias de desenvolvimento: na metodologia estruturada a modelagem foi realizada com Diagramas de Fluxo de Dados (DFD's) e na metodologia orientada a objeto com Diagramas de Objetos. A pesquisa contou com a participação de 114 alunos/analistas, tendo sido construídos 175 conjuntos de modelos com diagramas de fluxo de dados e 23 modelos com diagramas de objeto. Sobre estas amostras foram realizadas as analises estatísticas pertinentes, buscando-se responder a um considerável número de questões existentes sobre o assunto. Os resultados finais mostram a existência de uma série de benefícios na análise de requisitos com modelagem baseada na reutilização de modelos análogos. Mas, a pesquisa em seu todo mostra, também, as restrições e cuidados necessários para que estes benefícios de fato ocorram.

System Engineering, as well as any other product oriented activity, starts by a clear definition of the product to be obtained. This initial activity is called Requirement Analysis and the resulting product consists of a system specification. The Requirement Analysis is divided in two separated phases: elicitation and modeling. An appropriate system development definition relies in a complete, and consistent system specification phase. However, many problems have been faced by system analysts in the performance of such task, as a result of requirements complexity, and diversity, human limitations, and communication gap between users and developers. If we think of a system life cycle, we'll find out that the main activity performed by software engineers consists in the generation of models corresponding to specific parts of the users environment. This modeling activity starts by a descriptive model of the portion of reality from which the requirement model is derived, resulting in the system conceptual model. The last phase of this evolving modeling activity is the software required for the system implementation. In spite of the importance of requirement analysis and modeling, very little research effort was put in these activities and none significant improvement in available methodologies were presented until the late 80s. Nevertheless, when the concepts applied in software reuse were also applied to system specification and requirements modeling, then a new paradigm was introduced, consisting in the specification of new systems based on systematic reuse of similar available system models. Research effort have been put in this new modeling technique in the aim of make it usable and reliable. However, only after this methodology is proved to produce better and reliable software in a more productive way, it would be world wide accepted by the scientific and technical community. The present work provides a critical analysis about the use of such requirement modeling technique. Experimental modeling techniques based on the reuse of similar existing models are analyzed. Systems models were developed by system analyst with similar skills, with and without reusing previously existing models. The resulting models were compared in terms of correction, consumed time in each modeling phase, effort, etc. An experimental protocol and a special strategy were defined in order to compare and to measure results obtained from the use of two different groups of models. The main difference between the two selected groups were the similarity level between the model available for reuse and the model to be developed. The diversity of resulting models in terms of quality and completeness, as well in the modeling effort, was a corroboration to the hypothesis that reuse effectiveness is related to similarity between domains, data and procedures of pre-existing models and applications being developed. In this work, the reuse of requirements models is investigated in two different methodologies: in the first one, the modeling process is based on the use of Data Flow Diagrams, as in the structured methodology; in the second methodology, based on Object Orientation, Object Diagrams are used for modeling purposes. The research was achieved with the cooperation of 114 students/analysts, resulting in 175 series of Data Flow Diagrams and 23 series of Object Diagrams. Proper statistical analysis were conducted with these samples, in order to clarify questions about requirements reuse. According to the final results, modeling techniques based on the reuse of analogous models provide an improvement in requirement analysis, without disregarding restrictions resulting from differences in domain, data and procedures.