RE-Tools: Ferramenta para elicita��o de requisitos

Uma das �reas da Engenharia de Software mais desafiadoras de se trabalhar chama-se Engenharia de Requisitos. Tudo isto porque trata-se de uma �rea bastante subjetiva em termos de aquisiç�o, estruturaç�o e an�lise de informaç�es o que, de uma certa forma, pode ocasionar ambiguidade. Assim, modelar problemas do mundo real para serem solucionados por sistemas de computaç�o em geral torna-se uma tarefa dif�cil, uma vez que � preciso verificar qual parcela do mundo real e seus problemas ser�o tratados e que, muitas vezes, constitui-se uma tarefa �rdua quando s�o problemas de grande complexidade.

O objetivo geral da �rea de Engenharia de Software � modelar problemas do mundo real para serem tratados por sistemas computacionais por meio da Elicitaç�o de Requisitos. Esse processo consiste em capturar os Requisitos dos clientes que desejam a soluç�o computacional para resoluç�o dos seus problemas. Os Requisitos s�o caracter�sticas desejadas para o sistema computacional resolver os seus problemas no mundo real. Estes s�o divididos, no geral, em Requisitos Funcionais - que correspondem as funç�es que o sistema de software deve executar para solucionar problemas do mundo real - e Requisitos N�o Funcionais - que corresponde as estruturas em termos de recursos, ambientes e demais informaç�es referentes a como o sistema de software ir� executar suas funç�es para resoluç�o dos problemas do usu�rio. � no processo de Elicitaç�o de Requisitos que deve ser verificado o contexto de mundo real onde est� alocado o usu�rio, ambiente dos problemas, caracter�sticas dos problemas, ambiente de execuç�o do sistema de software e demais informaç�es necess�rias.

Mesmo diante de um contexto t�o subjetivo e informal acerca das informaç�es, existe a necessidade de um certo formalismo que visa modelar o mundo real para o mundo computacional para tratar com objetividade os problemas do mundo real. Assim, surgiu a necessidade de elaborar metodologias, m�todos, processos, notaç�es aplicadas dentro do contexto da Engenharia de Requisitos para dar suporte aos Analistas de Requisitos. No mais estas ferramentas CASE (Computer-Aided Software Engineering � Engenharia de Software Assistida por Computaç�o) constituem um aux�lio automatizado para Elicitaç�o de Requisitos.

Ferramenta CASE RE-Tools

Uma das ferramentas disponibilizadas no universo web para aux�lio na fase de Engenharia de Requisitos chama-se RE-Tools. A RE-Tools constitui-se de um kit de ferramentas, open source, para modelagem de Requisitos em m�ltiplas notaç�es. Atualmente a ferramenta d� suporte as seguintes notaç�es:

NFR Framework: para modelagem de Requisitos N�o-Funcionais;
I* Framework: para modelagem softwares Orientada a Agentes;
KAOS: para modelagem formal de objetivos;
Problem Frames: para modelagem de especificaç�es e requisitos de neg�cios e de sistemas;
UML: para modelagem de softwares Orientados a Objetos;
BMPN: para modelagem de processos de neg�cios.

Estas notaç�es podem ser modeladas separadamente ou em conjunto, de forma integrada. Diagramas criado pela ferramenta s�o representados na mem�ria com base em uma meta-modelo e armazenados em arquivos de texto com base em um formato XML/XMI. Este kit ferramental consiste em um plugin do aplicativo StarUML. A ferramenta RE-Tools em geral da suporte aos processo de modelagem, racioc�nio e implementaç�o.

A StarUML � uma ferramenta open source, para modelagem de sistemas de software. A ferramenta da suporte a notaç�es como UML e MDA (Model Driven Architecture � Modelagem Dirigida a Arquitetura. A ferramenta tem suporte a 11 dos diagramas da notaç�o UML, sendo eles: Diagrama de Classes, Objeto, Casos de Uso, Componentes, Implantaç�o, Composiç�o, Sequ�ncia, Comunicaç�o, Atividade, Perfil e M�quina de Estados. Atualmente a ferramenta est� na vers�o 2.0 e pode ser obtida no site principal (veja o link no final do artigo). Contudo, esta nova vers�o da StarUML ainda n�o possui suporte a plugins por se tratar de uma vers�o beta e de avaliaç�o. A vers�o mais est�vel e que d� suporte a ferramenta RE-Tools � a vers�o 1.0 (veja o link no final do artigo). A seguir ser�o abordados brevemente os tipos de notaç�o que s�o suportados pela RE-Tools.

Modelagem de Requisitos pelo Framework NFR

A RE-Tools suporta o Framework NFR para a modelagem de Requisitos N�o Funcionais (NFRs), conforme definido neste em (BRITO; MOREIRA, 2004), com uma extens�o para apoiar ambas suposiç�es de mundo abertas e fechadas para satisfaç�o da an�lise de camadas de objetivos. O framework NFR consiste em uma framework para modelagem de Requisitos N�o Funcionais, auxiliando na identificaç�o e especificaç�o destes interesses. Este framework � composto pelo conceito de execuç�o de quatro principais tarefas:

Identificaç�o de interesses: fazendo uso de um template para descriç�o dos Requisitos;
Especificaç�o de interesses: onde se especifica os Requisitos fazendo uso da melhor abordagem, identificaç�o das contribuiç�es, identificaç�o de prioridades e identificaç�o de recursos;
Identificaç�o dos Requisitos Cruzados;
Composiç�o dos Requisitos (BRITO; MOREIRA, 2004).

A ferramenta tem suporte a Gr�fico de Interdepend�ncia de MetaObjetivos (Softgoal Interdependency Graph - SIG) que modela contas de segurança, junto com as suas definiç�es e medidas de segurança correspondente (Figura 1). Tamb�m existe o suporte para o Gr�fico de Interdepend�ncia de MetaProblemas (Problem Interdependency Graph - PIG) para a modelagem de metaproblemas ou obst�culos para cumprimento dos MetaObjetivos, como mostra a Figura 2.

Figura 1. Ilustraç�o do Gr�fico de Interdepend�ncia de MetaObjetivos (�RE-Tools: A Multi-notational Requirements Modeling Toolkit�, [s.d.]).

Figura 2. Ilustraç�o do Gr�fico de Interdepend�ncia de MetaProblemas.

Modelagem de Requisitos pelo Framework I*

O Framework I* trata-se de uma modelagem dirigida a Requisitos no contexto da Engenharia de Software Orientada a Agentes, modelando os stakeholders ou conceitos sociais como atores e suas intenç�es como metas que, por sua vez, s�o desempenhadas por atores, o que pode ocorrer diversas cardinalidades como um ator cumpre uma meta ou v�rias metas, meta cumprida por um ator ou v�rios atores e v�rias metas desempenhadas por v�rios atores. Por isto que o sistema de software � projetado como uma estrutura organizacional de atores que na depend�ncia de atores cumprem as suas metas. Assim, o framework tem como principais objetivos:

Obter uma melhor compreens�o sobre os relacionamentos da organizaç�o;
Entender as raz�es envolvidas nos processos de decis�es;
Descrever potenciais alternativas do sistema pretendido.

O framework I* � estruturado em dois modelos: modelo de Depend�ncia Estrat�gica (DE) e modelo de Raz�o Estrat�gica (RE). O modelo de Depend�ncia Estrat�gica � utilizado para descriç�o das intenç�es de processos em termos de relacionamentos de depend�ncia entre atores. J� o modelo de Raz�o Estrat�gica fornece a descriç�o estrat�gica de processos, levando em consideraç�o elementos processuais e an�lise de metas que dever�o ser cumpridas pelos atores. Para mais informaç�es sobre o Framework I* e sobre Engenharia de Software respectivamente, pode-se consultar os posts Introduç�o a Metodologia TroposeEngenharia de Software Orientada a Agentes.

A ferramenta suporta a modelagem dos diagramas de Depend�ncia Estrat�gica (DE) e Raz�o Estrat�gica (RE) do Framework I*. A seguir, s�o exemplos de diagramas Depend�ncia Estrat�gica (Figura 3) e Raz�o Estrat�gico Diagramas (Figura 4), respectivamente.

Figura 3. Ilustraç�o de Diagrama de Depend�ncia Estrat�gia.

Figura 4. Ilustraç�o de Diagrama de Raz�o Estrat�gica.

Modelagem de Requisitos pela notaç�o KAOS

A notaç�o KAOS (Knowledge Acquisition in automated Specification - Especificaç�o Automatizada em Aquisiç�o de Conhecimento) � um M�todo Formal. Estes s�o m�todos utilizados para elaboraç�o de sistemas computacionais dando prioridade a sua coes�o, isto porque estes m�todos s�o desenvolvidos a partir de princ�pios matem�ticos o que garantem a sua exatid�o na capacidade de express�o das ideias vinculadas ao projeto de software. Estes m�todos foram desenvolvidos para auxiliar todas as etapas de desenvolvimento de software, sendo elas:

especificaç�o formal para definiç�o de requisitos;
refinamento para concepç�o de projeto;
s�ntese para implementaç�o;
prototipagem para a validaç�o
e prova para a verificaç�o.

Al�m disso, o uso de M�todos Formais pode ser aplicado durante todas as etapas de desenvolvimento do software ou somente em algumas etapas ou partes do projeto de desenvolvimento. As principais caracter�sticas desta abordagem s�o a reutilizaç�o de conhecimento de dom�nio e na aplicaç�o da tecnologia de aprendizagem de m�quina. Duas estrat�gias de aprendizagem foram adaptadas ao contexto de aquisiç�o requisitos: aprendizado por instruç�o, onde o aluno realiza o processo de aquisiç�o, utilizando meta conhecimento sobre o tipo de conhecimento a ser adquirido, e aprendizado por analogia, onde o aluno obt�m conhecimento sobre algum sistema "similar" para mape�-lo para o sistema que est� sendo aprendido. A abordagem geral de KAOS possui tr�s componentes:

Um modelo conceitual para a aquisiç�o e estruturaç�o de modelos de requisitos, com uma linguagem de aquisiç�o de conhecimento associada;
Um conjunto de estrat�gias para a elaboraç�o de modelos de requisitos;
Um assistente automatizado para fornecer orientaç�o no processo de aquisiç�o de acordo com tais estrat�gias.

A Figura 5 e a Figura 6 ilustram modelos da notaç�o KAOS. A ferramenta RE-Tools suporta um subconjunto dos conceitos definidos sobre a notaç�o KAOS, com as seguintes extens�es:

Diferentes �cones para objetivos de "Requisitos" e "Expectativa";
�cones diferentes para as pessoas, hardware, software alvo (software em desenvolvimento), e software externo;
Capacidade de vincular MetaObjetivos NFR � elementos do modelo KAOS.

Figura 5. Ilustraç�o do Modelo de Objetivos da notaç�o KAOS.

Figura 6. Ilustraç�o do Modelo de Obst�culos da notaç�o KAOS.

Modelagem de Requisitos pela notaç�o Problem Frames

A abordagem Problem Frames n�o � considerada um m�todo de desenvolvimento, mas sim considerada como uma perspectiva e um quadro conceitual, modelando uma certa maneira de olhar para um importante grupo de classes de problemas e de estruturaç�o dos processos intelectuais de desenvolvimento de boas soluç�es. Destina-se a ser usado de v�rias maneiras:

De forma construtiva: para orientar o desenvolvimento de software;
Analiticamente: para ajudar a compreens�o do desenvolvimento de software;
e Metodologicamente: para ajudar na compreens�o das abordagens existentes e propostas para Engenharia de Software (JACKSON, 2005).

O Problem Frames � uma abordagem para a decomposiç�o de problemas. Dada uma boa decomposiç�o de um problema em sub-problemas, uma gama de benef�cios surgem se o analista for capaz de fornecer uma soluç�o, resolvendo os sub-problemas de forma isolada, e depois, compor as soluç�es parciais para resultar em um sistema completo. Os benef�cios incluem: escalabilidade (devido ao trabalho a n�vel de sub-problemas mais simples), rastreabilidade (os sub-problemas s�o mapeados diretamente para suas soluç�es), e mais f�cil quanto � evoluç�o do sistema (alteraç�es ao sub-problemas podem ser resolvidos pela modificaç�o das soluç�es ou composiç�es correspondente). A Figura 7 ilustra um exemplo do Diagrama de Problemas da notaç�o Problem Frames.

A RE-Tools suporta Problem Frames, como descrito em (LANEY et al., 2004) e (JACKSON, 2005), com as seguintes extens�es:

Flechas nos enlaces de Interface e Refer�ncia de Requisitos para indicar o destino do fen�meno prim�rio;
Capacidade de vincular MetaObjetivos NFR para elementos do modelo Problem Frames.

Figura 7. Ilustraç�o do Diagrama de Problema da notaç�o Problem Frame.

Modelagem de Requisitos pela notaç�o UML

Por padr�o, devido a ferramenta StarUML, a ferramenta RE-Tools tem suporte a modelagem de Requisitos pela notaç�o UML. Devido a notaç�o UML ser muito conhecida ela n�o ser� descrita neste post. Usando StarUML, o usu�rio � capaz de modelar todos os diagramas UML suportados pela ferramenta. AFigura 8 ilustra um digrama UML com notaç�es utilizadas na RE-Tools, que estende a notaç�o UML com a capacidade de vincular MetaObjetivos para elementos do modelo UML nos seguintes diagramas, incluindo:

Diagrama de Classes;
Diagrama de Casos de Uso;
Diagrama de Componentes;
Diagrama de Implantaç�o.

Figura 8. Ilustraç�o de Diagrama de UML com NFR.

Modelagem de Requisitos pela notaç�o BMPN

A Iniciativa de Gerenciamento de Processos de Neg�cios (BPMI - Business Process Management Initiative) desenvolveu um padr�o chamado Notaç�o Modelagem de Processos de Neg�cios (BPMN - Business Process Modeling Notation). A especificaç�o BPMN 1.0 foi lançada ao p�blico em Maio de 2004 e representa mais de dois anos de esforço por parte do BPMI Notation Working Group. O principal objetivo do esforço BPMN foi providenciar uma notaç�o que seja facilmente compreens�vel por todos os usu�rios de neg�cios, desde os analistas de neg�cios que criam os rascunhos iniciais dos processos, para os desenvolvedores t�cnicos respons�veis pela implementaç�o da tecnologia que ir� executar esses processos, e, finalmente, �s pessoas de neg�cios que ir�o gerenciar e monitorar esses processos. BPMN tamb�m cont�m suporte a um modelo interno que permite a geraç�o de execut�veis BPEL4WS. Assim, a BPMN cria uma ponte padronizada para a lacuna entre o desenho de processos de neg�cios e implementaç�o de processos. Al�m disso, define um Diagrama de Processos de Neg�cios (BPD - Business Process Diagram), que � baseado em uma t�cnica de fluxograma adaptado a para a criaç�o de modelos gr�ficos de operaç�es de processos de neg�cios. Um modelo de processo de neg�cio, ent�o, � uma rede de objetos gr�ficos, que s�o atividades (ou seja, trabalho) e os controles de fluxo que definem a ordem de desempenho (WHITE, 2004).

A Figura 9 ilustra um Diagrama BPMN. RE-Tools suporta modelagem de processos de neg�cio utilizando a notaç�o BPMN. Apoio BPMN est� atualmente em fase experimental e ainda n�o foi totalmente integrado com o pacote principal RE-Tools. A vers�o atual (v0.1) suporta os seguintes conceitos de modelagem:

Pilha de Processos;
Tarefa (enviar, receber, usu�rio, manual, regras de neg�cio, serviços e Script);
In�cio de Evento (padr�o, mensagem, temporizador, erros e Regras de Neg�cio);
Eventos Intermedi�rios (padr�o, mensagem, temporizador, erros e Regras de Neg�cio e enlaces);
Finalizar eventos (finalizar e Mensagens);
Fluxo de Sequ�ncia (Padr�o, Condicional);
Gateway (exclusivo, inclusivo, baseado em eventos, paralelo, baseado em evento exclusivo, baseado em evento paralelo, complexidade);
Armazenamento de dados, Objetos de dados, Associaç�o de dados.

Figura 9. Ilustraç�o de um Digrama BPMN.

Suporte a Racioc�nio

A ferramenta RE-Tools faz uso de duas formas de Racioc�nio: Racioc�nio Qualitativo e Racioc�nio Quantitativo. A RE-Tools usa o Racioc�nio Qualitativo para avaliar a realizaç�o do objetivo em Gr�ficos de Interdepend�ncia de MetaObjetivos (SIG) baseada em Label Propagation Procedure (Propagaç�o de Procedimentos em Camadas), com uma extens�o para apoiar tanto modelagem de mundo fechado e os pressupostos de mundo aberto. O Racioc�nio Qualitativo foi estendido para suportar todas as quatro notaç�es, incluindo o notaç�o NFR, o Framework I*, M�todo Formal KAOS e Problem Frames.

A RE-Tools usa o Racioc�nio Quantitativo para recomendar uma alternativa desej�vel para se alcançar um MetaObjetivo. A recomendaç�o alternativa quantitativa baseia-se em seleç�o com base em pesos.

Instalaç�o e Configuraç�o da ferramenta RE-Tools

A ferramenta RE-Tools s� est� dispon�vel para plataformas Windows j� que a ferramenta StarUML � uma ferramenta de modelagem com suporte somente para Sistemas Operacionais Windows. A ferramenta para download e demais informaç�es sobre RE-Tools est�o dispon�veis no site (ver link no final do artigo).

O �nico requisito para instalaç�o da ferramenta RE-Tools � estar instalado no computador a ferramenta StarUML. Primeiro se faz o download e instalaç�o da ferramenta StarUML. Ap�s isto, se faz o download e instalaç�o da ferramenta RE-Tools tamb�m obtida no site da ferramenta citado anteriormente.

Espero que tenham gostado de mais um dos meus posts, agradeço a atenç�o de todos e at� a pr�xima.

Refer�ncias

AMBIEL, L. M. B. T�picos de Engenharia de Software Orientada a Agentes. p. 6, 2010.

JACKSON, M. Problem frames and software engineering. Information and Software Technology, v. 47, n. 14, p. 903 � 912, 2005.

LANEY, R. et al. Composing requirements using problem framesRequirements Engineering Conference, 2004. Proceedings. 12th IEEE International. Anais...set. 2004

RE-Tools: A Multi-notational Requirements Modeling Toolkit. Dispon�vel em: . Acesso em: 16 dez. 2014.

SUPAKKUL, S. et al. An NFR Pattern Approach to Dealing with NFRsRequirements Engineering Conference (RE), 2010 18th IEEE International. Anais...set. 2010

WHITE, S. A. Introduction to BPMN. IBM Cooperation, v. 2, n. 0, p. 0, 2004.

StarUml:http://staruml.io/

Ferramenta ReTools:http://www.utdallas.edu/~supakkul/tools/RE-Tools/download-installation.html

SIG:http://utdallas.edu/~supakkul/NFR-modeling/label%20evaluation%20and%20world%20assumptions/label-propagation.htm