Engenharia de software

A engenharia de software é a área responsável pelo estabelecimento de técnicas e práticas para o desenvolvimento de software cobrindo uma ampla área de aplicações e diferentes tipos de dispositivos.1
Engenharia de software é uma área da computação voltada à especificação, desenvolvimento e manutenção de sistemas de software, com aplicação de tecnologias e práticas de gerência de projetos e outras disciplinas, visando organização, produtividade e qualidade.2

Atualmente, essas tecnologias e práticas englobam linguagens de programação, banco de dados, ferramentas, plataformas, bibliotecas, padrões, processos e a questão da Qualidade de Software.

Os fundamentos científicos para a engenharia de software envolvem o uso de modelos abstratos e precisos que permitem ao engenheiro especificar, projetar, implementar e manter sistemas de software, avaliando e garantindo suas qualidades. Além disso, a engenharia de software deve oferecer mecanismos para se planejar e gerenciar o processo de desenvolvimento de um sistema computacional.

Índice

1 Definição
2 Áreas de conhecimento
3 Processo de software
3.1 Modelos de processo de software
3.2 Modelos de maturidade
4 Metodologias e métodos
4.1 Modelagem
5 Ferramentas, tecnologias e práticas
5.1 Ferramentas
6 Gerência de projetos
6.1 Planejamento
6.2 Análise de requisitos
6.3 Gestão
7 Histórico
8 ES no presente e tendências

Definição

Friedrich Ludwig Bauer foi o primeiro dizendo: “Engenharia de Software é a criação e a utilização de sólidos princípios de engenharia a fim de obter software de maneira econômica, que seja confiável e que trabalhe em máquinas reais”. O próprio significado de engenharia já traz os conceitos de criação, construção, análise, desenvolvimento e manutenção.

A Engenharia de Software se concentra nos aspectos práticos da produção de um sistema de software, enquanto a ciência da computação estuda os fundamentos teóricos dos aspectos computacionais.

O termo foi criado na década de 1960 e utilizado oficialmente em 1968 na NATO Science Committee. Sua criação surgiu numa tentativa de contornar a crise do software e dar um tratamento de engenharia (mais sistemático e controlado) ao desenvolvimento de sistemas de software complexos. Um sistema de software complexo se caracteriza por um conjunto de componentes abstratos de software (estruturas de dados e algoritmos) encapsulados na forma de procedimentos, funções, módulos, objetos ou agentes e interconectados entre si, compondo a arquitetura do software, que deverão ser executados em sistemas computacionais.

Os fundamentos científicos envolvem o uso de modelos abstratos e precisos que permitem ao engenheiro especificar, projetar, implementar e manter sistemas de software, avaliando e garantindo suas qualidades. Além disto, deve oferecer mecanismos para se planejar e gerenciar o processo de desenvolvimento. Empresas desenvolvedoras de software passaram a empregar esses conceitos sobretudo para orientar suas áreas de desenvolvimento, muitas delas organizadas sob a forma de Fábrica de Software.

A Engenharia de Sistemas é uma área mais ampla por tratar de todos os aspectos de sistemas baseados em computadores, incluindo hardware e engenharia de processos além do software.

A Universidade Federal de Goiás foi a primeira instituição no país a criar o curso de graduação em Engenharia de Software, tendo em constante evolução de sua grade curricular.

Áreas de conhecimento

Segundo o SWEBOK (Corpo de Conhecimento da Engenharia de Software), versão 2004, as áreas de conhecimento da Engenharia de Software são:

Requisitos (Requirements) de Software
Projeto (Design) de Software
Construção (Construction) de Software
Teste (Testing) de Software
Manutenção (Maintenance) de software
Gerência de Configuração de Software
Gerência de Engenharia de Software
Processos de Engenharia de Software
Ferramentas e Métodos de Engenharia de Software
Qualidade (Quality) de Software
Conforme Pressman, a Engenharia de Software (ES) é uma tecnologia em camadas. E a base de todas essas camadas é o foco na qualidade do software desenvolvido. Portanto, inclusive do ponto de vista didático, é interessante estudarmos a ES em suas camadas de Processo, Métodos e Ferramentas.

Processo de software

Processo de software, ou processo de engenharia de software, é uma seqüência coerente de práticas que objetiva o desenvolvimento ou evolução de sistemas de software. Estas práticas englobam as atividades de especificação, projeto, implementação, testes e caracterizam-se pela interação de ferramentas, pessoas e métodos.

SEE e PSEE são os ambientes voltados ao desenvolvimento e manutenção de processos. O projeto ExPSEE é uma continuação dos estudos de processos, principalmente do ambiente PSEE.

Devido ao uso da palavra projeto em muitos contextos, por questões de clareza, há vezes em que se prefira usar o original em inglês design.

Modelos de processo de software

Um modelo de processo de desenvolvimento de software, ou simplesmente modelo de processo, pode ser visto como uma representação, ou abstração dos objetos e atividades envolvidas no processo de software. Além disso, oferece uma forma mais abrangente e fácil de representar o gerenciamento de processo de software e consequentemente o progresso do projeto.

Exemplos de alguns modelos de processo de software;

Modelos ciclo de vida
Sequencial ou Cascata (do inglês waterfall) – com fases distintas de especificação, projeto e desenvolvimento.
Desenvolvimento iterativo e incremental – desenvolvimento é iniciado com um subconjunto simples de Requisitos de Software e iterativamente alcança evoluções subsequentes das versões até o sistema todo estar implementado
Evolucional ou Prototipação – especificação, projeto e desenvolvimento de protótipos.
V-Model – Parecido com o modelo cascata, mas com uma organização melhor, que permite que se compare com outros modelos mais modernos.
Espiral – evolução através de vários ciclos completos de especificação, projeto e desenvolvimento.
Componentizado – reuso através de montagem de componentes já existentes.
Formal – implementação a partir de modelo matemático formal.
Ágil
RAD
Quarta geração.
Modelos de maturidade

Os modelos de maturidade são um metamodelo de processo. Eles surgiram para avaliar a qualidade dos processos de software aplicados em uma organização (empresa ou instituição). O mais conhecido é o Capability Maturity Model Integration (CMMi), do Software Engineering Institute – SEI.

O CMMi pode ser organizado através de duas formas: Contínua e estagiada. Pelo modelo estagiado, mais tradicional e mantendo compatibilidade com o CMM, uma organização pode ter sua maturidade medida em 5 níveis:

Nível 1 – Caótico;
Nível 2 – Capacidade de repetir sucessos anteriores pelo acompanhamento de custos, cronogramas e funcionalidades;
Nível 3 – O processo de software é bem definido, documentado e padronizado;
Nível 4 – Realiza uma gerência quantitativa do processo de software e do produto;
Nível 5 – Usa a informação quantitativa para melhorar continuamente e gerenciar o processo de software. Até março/2012, no Brasil, há somente 13 empresas neste nível.3
O CMMi é um modelo de maturidade recentemente criado com o fim de agrupar as diferentes formas de utilização que foram dadas ao seu predecessor, o CMM.

O (MPS.BR), ou Melhoria de Processos do Software Brasileiro, é simultaneamente um movimento para a melhoria e um modelo de qualidade de processo voltada para a realidade do mercado de pequenas e médias empresas de desenvolvimento de software no Brasil. O MPS.BR contempla 7 níveis de maturidade, de A a G, sendo a primeira o mais maduro. Até agosto/2012, no Brasil, há somente 2 empresas neste nível.4

Metodologias e métodos

O termo metodologia é bastante controverso nas ciências em geral e na Engenharia de Software em particular. Muitos autores parecem tratar metodologia e método como sinônimos, porém seria mais adequado dizer que uma metodologia envolve princípios filosóficos que guiam uma gama de métodos que utilizam ferramentas e práticas diferenciadas para realizar algo.5

Assim teríamos, por exemplo, a Metodologia Estruturada, na qual existem vários métodos, como Análise Estruturada e Projeto Estruturado (muitas vezes denominados SA/SD, e Análise Essencial). Dessa forma, tanto a Análise Estruturada quanto a Análise Essencial utilizam a ferramenta Diagrama de Fluxos de Dados para modelar o funcionamento do sistema.

Segue abaixo as principais Metodologias e Métodos correspondentes no desenvolvimento de software:

Metodologia Estruturada
Análise Estruturada
Projeto Estruturado
Programação Estruturada
Análise Essencial
SADT
DFD – Diagrama de Fluxo de Dados
MER – Modelo de Entidades e Relacionamentos
Metodologia Orientada a Objetos
Orientação a Objetos
Rational Unified Process ( RUP )
Desenvolvimento ágil de software
Feature Driven Development ( FDD )
Enterprise Unified Process (EUP)
Scrum (Scrum)
Crystal (Crystal Clear, Crystal Orange, Crystal Orange Web)
Programação extrema ( XP )
Outras Metodologias
Microsoft Solution Framework ( MSF )
Modelagem

A abstração do sistema de software através de modelos que o descrevem é um poderoso instrumento para o entendimento e comunicação do produto final que será desenvolvido.

A maior dificuldade nesta atividade está no equilíbrio (tradeoff) entre simplicidade (favorecendo a comunicação) e a complexidade (favorecendo a precisão) do modelo.

Para a modelagem podemos citar 3 métodos:

Análise estruturada, criada por Gane & Searson;
Análise Essencial, criada por Palmer & McMenamin e Ed. Yourdon;
UML, criada por Grady Booch, Ivar Jacobson & Jaimes Rumbaugh. É hoje o método mais comum para o paradigma orientado a objetos.
Ferramentas, tecnologias e práticas

A engenharia de software aborda uma série de práticas e tecnologias, principalmente estudadas pela ciência da computação, enfocando seu impacto na produtividade e qualidade de software.

Destacam-se o estudo de linguagem de programação, banco de dados e paradigmas de programação, como:

Programação estruturada
Programação funcional
Programação orientada a objetos
Componentes de Software
Programação orientada a aspecto
Ferramentas

Outro ponto importante é o uso de ferramentas CASE (do inglês Computer-Aided Software Engineering). Essa classificação abrange toda ferramenta baseada em computadores que auxiliam atividades de engenharia de software, desde a análise de requisitos e modelagem até programação e testes.

Os ambientes de desenvolvimento integrado (IDEs) têm maior destaque e suportam, entre outras coisas:

Editor
Compilador
Debug
Geração de código
Modelagem
Deploy
Testes não automatizados
Testes automatizados
Refatoração (Refactoring)
Gestão de Riscos nos projectos de Software
Uso da Prototipagem na Eng. de Requisitos
Gerência de projetos

A gerência de projetos se preocupa em entregar o sistema de software no prazo e de acordo com os requisitos estabelecidos, levando em conta sempre as limitações de orçamento e tempo.

A gerência de projetos de software se caracteriza por tratar sobre um produto intangível, muito flexível e com processo de desenvolvimento com baixa padronização.

Planejamento

O planejamento de um projeto de desenvolvimento de software inclui:

Análise Econômica de Sistemas de Informações
organização do projeto (incluindo equipes e responsabilidades)
estruturação das tarefas (do inglês WBS – work breakdown structure)
cronograma do projeto (do inglês project schedule)
análise e gestão de risco
estimativa de custos
Essas atividades sofrem com dificuldades típicas de desenvolvimento de software. A produtividade não é linear em relação ao tamanho da equipe e o aumento de produtividade não é imediato devido aos custos de aprendizado de novos membros. A diminuição de qualidade para acelerar o desenvolvimento constantemente prejudica futuramente a produtividade.

A estimativa de dificuldades e custos de desenvolvimentos são muito difíceis, além do surgimento de problemas técnicos. Esses fatores requerem uma análise de riscos cuidadosa.

Além da própria identificação dos riscos, há que ter em conta a sua gestão. Seja evitando, seja resolvendo, os riscos necessitam ser identificados (estimando o seu impacto) e devem ser criados planos para resolução de problemas.

Análise de requisitos

As atividades de análise concentram-se na identificação, especificação e descrição dos requisitos do sistema de software. Em resumo, requisito é uma necessidade que o software deve cumprir.

Há várias interpretações e classificações sobre requisitos, entre elas:

funcional
não funcional
de usuário
de sistema
É comum que o cliente não saiba o que ele realmente deseja, que haja problemas na comunicação e ainda que haja mudança constante de requisitos. Todos esses fatores são recrudescidos pela intangibilidade sobre características de sistemas de software, principalmente sobre o custo de cada requisito.

Estudo de Viabilidade (Levantamento de Requisitos)
A Engenharia de requisitos é um processo que envolve todas as atividades exigidas para criar e manter o documento de requisitos de sistema (SOMMERVILLE). Segundo RUMBAUGH, alguns analistas consideram a engenharia de Requisitos como um processo de aplicação de um método estrutura como a análise orientada a objetos. No entanto, a Engenharia de requisitos possui muito mais aspectos do que os que estão abordados por esses métodos.

Abaixo um pequeno Processo de Engenharia de Requisitos (SOMMERVILLE).

Estudo da viabilidade → “Relatório de Viabilidade” Obtenção e Análise de Requisitos → “Modelos de Sistema” Especificação de Requisitos → “Requisitos de Usuário e de Sistema” Validação de Requisitos → “Documento de Requisitos”

O primeiro processo a ser realizado num Sistema novo é o Estudo de Viabilidade. Os resultados deste processo devem ser um relatório com as recomendações da viabilidade técnica ou não da continuidade no desenvolvimento do Sistema proposto. Basicamente um estudo de viabilidade, embora seja normalmente rápido, deverá abordar fundamentalmente as seguintes questões:

O Sistema proposto contribui para os objetivos gerais da organização?
O Sistema poderá ser implementado com as tecnologias dominadas pela equipe dentro das restrições de custo e de prazo? Ou precisa de treinamentos adicionais?
O Sistema pode ser integrado, e é compatível com os outros sistemas já em operação?
Gestão

Existem cinco tipo de gestões: pessoal, produto, processo, projeto e material.

Histórico

A Engenharia de Software (ES) surgiu em meados dos anos 1970 numa tentativa de contornar a crise do software e dar um tratamento de engenharia (mais sistemático e controlado) ao desenvolvimento de sistemas de software complexos. Um sistema de software complexo se caracteriza por um conjunto de componentes abstratos de software (estruturas de dados e algoritmos) encapsulados na forma de procedimentos, funções, módulos, objetos ou agentes interconectados entre si, compondo a arquitetura do software, que deverão ser executados em sistemas computacionais.

ES no presente e tendências

Atualmente existe um destaque todo especial para a Engenharia de Software na Web. Também utilizado por Presmann a sigla WebE, é o processo usado para criar WebApps (aplicações baseadas na Web) de alta qualidade. Embora os princípios básicos da WebE sejam muito próximos da Engenharia de Software clássica, existem peculiaridades específicas e próprias.

Com o advento do B2B (e-business) e do B2C (e-commerce), e ainda mais com aplicações para a Web 2.0, maior importância ficou sendo esse tipo de engenharia. Normalmente adotam no desenvolvimento a arquitetura MVC (Model-View-Controller).

Outra área de tendência em Engenharia de Software trata da aplicação de técnicas otimização matemática para a resolução de diversos problemas da área. A área, denominada Search-based software engineering, ou Otimização em engenharia de software em Português, apresenta vários resultados interessantes.6 Para mais detalhes em Português, ver texto com aplicações da otimização em engenharia de software.7

O Brasil atualmente conta com seis cursos de nível superior em Engenharia de Software nas seguintes instituições reconhecidas pelo MEC: UnB, UFRN, Universidade Federal do Ceará, Universidade Federal de Goiás, Universidade de Rio Verde e Unipampa.8

Referências

↑ Engenharia de Software. http://www.dimap.ufrn.br. Página visitada em 26 de julho de 2012.
http://www.inf.ufes.br/~falbo/download/aulas/es-g/2005-1/NotasDeAula.pdf Notas de aula sobre engenharia de software, proferias pelo professor Ricardo de Almeida Falbo, 2005 – UFES
↑ Washington Souza, Lista de empresas CMMI no brasil (2012), Site brasileiro BlogCMMI.
↑ Washington Souza, Lista de empresas MPS.BR no Brasil (atualizado: ago-12), Site BlogCMMI.
↑ Veja mais detalhes em Metodologia (engenharia de software)
↑ HARMAN, M., JONES, B.F., Search-based software engineering, Information and Software Technology, 2001, pp. 833-839.
↑ FREITAS, F.G., MAIA, C.L.B., COUTINHO, D.P., CAMPOS, G.A.L., SOUZA, J.T., Aplicação de Metaheurísticas em Problemas da Engenharia de Software: Revisão de Literatura, II Congresso Tecnológico Infobrasil, 2009,
↑ emec.mec.gov.br
Bibliografia

MAGELA, Rogerio. Engenharia de Software Aplicada: Princípios (volume 1). Alta Books. 2006.
MAGELA, Rogerio. Engenharia de Software Aplicada: Fundamentos (volume 2). Alta Books. 2006.
MOLINARI, Leonardo. Gerência de Configuração – Técnicas e Práticas no Desenvolvimento do Software. Florianópolis: Visual Books, 2007. 85-7502-210-5
PRESSMAN, Roger. Software Engineering: A Practitioner’s Approach, 6ªedição, Mc Graw Hill, 2005.
ANÁLISE ECONÔMICA DE SISTEMAS DE INFORMAÇÕES. (ISBN 978-85-909374-7-0) Editora Ixtlan. Autor : Sergio Kaminski. Comentário: Mostra todas as etapas de desenvolvimento do software, relacionando ao lucro,receita e custo.

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