Controlo da Evolul!;;:8o de Sistemas Legados|I FemdoBto AbreuResume MiguelGoulão FernandoBrito InescAbreu SilvaAntónio AlbertoMonteiro Bigotte AlmeidaDamag Encontm Nacional Darn Qualidade Has Tecnologlas de Inform&o e Camunical Universidade da Minho
6 de Novembro 1998
Controlo da Evolul!;;:8o de Sistemas Legados|I 22B1792CCF2C68013837F8CA2D920987 GROBID - A machine learning software for extracting information from scholarly documents

No aito de u inz"cz.ativa de reorganiza80 do processo de desenvolvz mento de soare na Man`nha Portuguesa, desenvolveu"se um sistema de rastreio de aco-es de enolu5o implementado sobre a intranet da organz.zado, com vista a melhor controlar a evolu.a-o de sistemas Le&ados. A arquz.tectura desse sz`stema e o modo como os dados relatinos a` evoLuBo de um conjunto de sistemas legados sa-o utilz Zados para melhor compreender o processo sera-o abordados. Uma ana lise detalhada sobre a definza-o de um modelo de estimaVa-o de eoro com base na complexidade envolvida na execudo de acVo-es de manutenao serd aqui apresentada. A evolua-o das soluo-es de desenho utz"Iz"zadas hd uma de"cada na organz.zado, face `as adoptadas correntemente serd tambe m objecto de eso. Palavras Chane: me tricas de soare, rastrez.o de aco-es de evoludo, modeLos de

motivao de desenvolver mtodos de trabalho Que mimrnizem Estes problemas.

Um estudo recente acerca da avahao da qualidade do software na Europa [Punter98], quer ao nfvel do processo de desenvolvimento, quer ao Ilivel do produto em si, revelava Que uma percentagem elevada (superior a 75%) das organizaJes produtoras de software estavam envolvidas em iniciativas de avaliao da qualidade do software e do sen processo de desenvolvimento, procurando encontrar formas de melhorar este l:iItimo. A amostra foi constituida com base em dois inquritos realizados em 1997 aos quais responderam um total de 55 organizaJes, cerca de I/6 das organizJes contactadas. Um dos dados retirados deste estudo era a necessidade Que as organizaJes sentiam em ganhar confianVa no software e sen processo de desenvolvimento. Enquanto consumidoras, para poderem escolher as melhores altemativas entre produtos concorrentes. Enquanto produtoras, para melhor gerirem os riscos inerentes aos projectos e para ganhar aceitao entre potenciais clientes.

Ao m vel de organiza6es estatais portuguesas, so poucos os casos conhecidos em Que Se esto a desenvolver projectos de melhoria do processo de software suportados For iniciativas de recolha de dados quantitativos sobre o mesmo. _____________________________________________________________________

ConclusSes e trabalho futuro

Apresentou"-se nesta comunicao uma experincia Que tern vindo a decorrer na Marinha Portuguesa em Que a utiliza&o de mtodos quantitativos est a contribuir para uma melhor compreenso do processo de desenvolvimento. As indica6es fomecidas pelas mtricas de software recolhidas potenciam a adopo de medidas informadas no sendo da melhoa do processo de soe. posteriormente ser emiquecido com informa8o acerca da complexidade das altersJes p um estudo sobre a atribuio de pesos diferentes para diferentes programadores, com base na sua produtividade em ac5es anteriores, para reflectir a discrepcia proveniente, por exemplo, da experi8ncia de cada um tanto como programador como em reinko ao sistema em causa.

Finalmente, apresentou-se ainda uma utilizo das mtricas de complexidade do produto para uma melhor compreenso sobre a evoluo das solu5es de desenho utilizadas num sistema desennolvido cerca de uma dcada, em relao as que esto a ser usadas nos sistemas correntemente em desenvolvimento. Esta anise revelou um aumento do 1mowhow dentro da orgamzao, traduzido por uma utilizao mais reduzida de solu6es Que contribuem para uma m estruturao do c6digo, como sejam Os. SaltoS incondicionais.

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Figura 2 -Figura 4 -Figura 2 -Esforo previsto vs esforo restado
30 Encontro Naclonal para a Qualidade nas Tecnolegias de Informa9go e ComunicaCl6es Universidade do Minhoprocesso de software. Este projecto 0 SofTrack 6 tarnbm usado no acompanhamento da evoluo realizado com a colaboraodo Grupo de do software,atrav6s da anse do c6digo foute ao longo de diferentes vers5es. Estaise inclui aSC)" extracode mtricas de complexidade do software e a produoautomatizada deNesta fe de esdo e desenvolvimento, forseleccionados 4 sistem deinforrnao de pessoal desenvolvidos internamente pela DAMAG utilizando COBOL eSQL-DS nnm sistema proprienirio, dos quais se apresentam aqui alguns dados, na TabelaSistemade Node ADO de enadaem FeOOEste documento est orgzadodo Seinte modo:Na seco 2, ser descrita brevemente a arquitectura do Softrack. A terceiraesforo com base na complexidade das ac6es de evoluo. So apresentadas limita6esA abordagem a esta evoluo do processo assenta, em primeiro Ingar, na criao do modelo, hem como ac6es possiveis para as erradicar. Segue-Se um estudode uma cultura diferente na organiza8o. F dado particular relevo a necessidade de comparativo dos sistemas analisados, na quarts seco, com base nas m6tricas deregistar, de forma fidedigna e suficientemente detalhada as acJes de evoluo dos complexidade recolhidas, em Que Se identificam mudanas na forma como Os sistemassistemas e o respectivo esforo envolvido na sua realizao. E neste contexto que surge o for desenvolvidos, apes de tecnologias usad serem semetes.Sorack (Soe Finalmente, apresentam"se algumas conclus6es sobre o trabalho efectuado e Deft Repo d System Tracng), um sistema desenvolvido nesteperspectivSe as lias de evoluo do projecto.246 de Novembro 1998
projecto a fim de suportar o rastreio de acJes de evolu3o. Um requisito para o SofTrack era a sua disponibilizao atravs da Intranet da Marinha Portnguesa dada a disperso___ 3 30 Enconbo Nacional para a Qualidade mas Tecnologias de Informsq;;do e Comunicaes Universidade do Minho 6 de Nonembro 1998 A anSe das m6tricas de complexidade extraidas permite urns comparao entre as prdticas de programso utilizadas em diferentes sistemas, apesar das tecnologias de base serem as mesmas. A combinao entre a variao das mtricas de complexidade e o esforo registado para as ac6es Que as originam 6 a base para a proposta de um modelo Os relat6rios produzidos com base nos dados recolhidos com o SofTrack constituem assim uma fonte de informao valiosa, no planeamento de acBes de evoluo. Fornecem informao quantitativa Que visa reduzir a subjectividade com Que o planeamento seria tradicionalmente efectuado, ajudam a manter o processo controlado econtribuem para a deteco de oportunidades de evoluo no processo de software.
30 Encontro Nacionai para a Qualidade nas Tecnologias de /nformago e Comunica96es Unlversidade do Minho 46 de Novembro 1998 2. Arquitectura do SofTrackTodo o processo de recolha de dados assenta num sistema de rastreio de acJes deevoluo desenvolvido nobito deste projecto, o SofTrack. Este sistema, descrito em" ";,[Monteiro99], pretende dar uma resposta necessidade de implementar um mecanismode rastreio de acHe de evolu5o num ambiente geograficamente distribuido.O SofTrack est implementado sobre a Intranet da Marimba Portuguesa. Assenta numservidor Web com o sistema operativo Windows NT 4.0 e o Internet Information Server4.0 (TIS). As potencialidades do HS so extendidas atravs de um componente queperrnite o suporte a serv/etsl em Java (ServeltExec for Windows).L!SCOPE
PRODUCT S UC RE REPOS DRY Figura 1 -Arquitectura do SofTrackOs flcheiros de c6digo-route, residentes no SCR (Source Code Repost-to), sosubmetidos s ferramentas Logiscope [Verilog93l e Samaritan instaladas numaWorkstation Unix.I Servlet -Aplicao independence da plataforma, escrita de acordo com a Java SeletI Que petmiteextender um Set.vidor H,implementando Set.viOs.
, ,
5 3o Encontm Nacional para a Qualidade Has Tecnologias de Informao e ComunicaCSes Universidade do Minho 63.1..IntmduoIntmtivamente, 6 expectvel Que a complexidade de uma deterrninada acodeevoluV:o se reflicta no esforo necessario para a executar" Nesta seco sera descrita aabordazem metodol6case ida nobito deste Proiecto Dara a verificaco desta
de Novembro 1998 componentes (grafos de controlo), hem como a obteno de m6tricas de complexidade do produto, incluindo a complexidade textual[Halstead77] e estrutnral[McCabe76]. 0 Samaritan 6 uma ferromanta qua permite a gerao de documentao acmizada acerca dos sistemas em anise, com base nos ficheiros de c6digo-fonte. A document&o gerada 6 organizada no PSR (Product Structure Repost.to) e apresentada em pginas HTML, Permitindo uma fcil navegao entre alas. A inform&o disponibilisada contempla a estrntura e implement&o do sistema, incluindo informa8o acerca das opera6es de Os dados associados ao processo so recolhidos atrav6s do RAPE (Registo e Anise de Pedidos de Evoluo), o sub-'"sistema que suporta .o registo dos pedidos de evoluo dos sistemas de informao[Goulo98]. 0 SofTrack permite ao utilizador seleccionar os pedidos, verificar o sen estado de atendimento, e submeter monos pedidos de evoluo-Adicionalmente, para a equip& de manuteno, dado acesso inform&o sociada evoluo e seguimento do pedido, at ao sen enceento.A ferramenta SPSS 6 usada na anise estatistica das mtricas do processo e de produto. disponibilizada inform&o de controlo dos projectos, atrav6s de relat6riosAarquitectura clienteeidor do Somck implementada recoendo a um servlet, responsvel pela gesto da interacVo entre o utilizador e o SofTrack. Este 6 resPonsvel pela implementa5o da politic& de segurana do SofTrack, associando previl6gios de utilizaVo aos grupos de pginas HTML a qua o utilizador dever tar ____________________________________________________________________ 3o Encontro Naa`onal para 6 a Qualidade nos Tecnologias de Informao e Comunicai!;:5es Universidade do Minho 6 de Novembro 1998 3. Modelo de estima(!;;do de esforo do Modelo Se a escolha da variavel dependente trivial (afinal, pretende-Se estimar precisamente o esforo), j a seleco de um conjunto de estimadores adequado envolve uma reflexo As mtricas de complexidade recolhidas reflectem diversos aspectos da complexidade do software. No entanto, veriflca-Se que esses aspectos no so completamente independentes entre si, isto 6, algumas das mtricas de complexidade apresentam uma 3o Encontro
Nacional para 7 a Qualidade mas Tecnologias de Informao e ComunicaCSes universidade do MinhoUm Segundo problema no conjunto de m6tricas 6 o do sen elevado numero.Avaliar a complexidade de uma alterao com base em algumas dezenas de indicadoresuma tarefa semelbantetomada de decis5es com base em mdltiplos critrios.Tipicamente, de acordo com alguns critrios, um m6dulo A mais complexo do que umm6dulo B, acontecendo precisamente o controse considerarmos outro grupo decritrios.accesso estabelecer uma forma de pesar Os diversos crit6rios em jogo.
4-6 de Novembro 1998 30 Enconm.o Nacional para a Qualidade mas Tecnologias de Informscdo e ComunicocSos Universidade do Minho 4-6 de Novemb 1998 Cantrolo da '.., O terceiro problema Que de certo modo deriva do Segundo, o de Que diferentes m6tricas de complexidade utilizam diferentes escalas para Os respectivos valores, o Que obriga a uma operao de transforma&o dos mesmos, neste caso uma padronizao, de modo a Que todos possam ser utilizados na construo de um 6nico modelo. A flrn de dar resposta a estas quest5es, decidiu'-se utilizar uma tcnica estatistica denominada Anise Factorial em Componentes Principais sobre os valores padronizados "^. . -_______________________________________________________________________ 3o ]
Emennbo Nacianal para 9 a Qualidade nas Tecnalagias de Informao e CamunicaBes Universidade da Minnamtrica contempla. Tal resulta essencialmente, da elevada correlao entre as mtricas e signiflcativos e posifivos. Isto reflecte Que um aumento de qualquer dos factores dea dimenso do m6dulo respecno-complexidade Se traduz For um aumento no esforo estimado. O erro padrAo (e) permite oPostas estabelecimento de intervalos de confianVa do tipo ]bi -ei; bi + ei[, com um grau de teores considem5es, pode-se ento apresent o seinte modelo,certeza de 95%. O teste de significciaestatistica dos valores dos coeficientes dedestes modelos pode ser encontrada em [Arroja39} e [Ban92]) regresso individuais, atrav6s do cculo dos valores da estatfstica t e o teste bicaudal de e considerando 41significcia indicam uma baixa probabilidade de os coeficientes serem igDais a O, naEsforOi = bo + bl * Fl i + b2 * F2i +Os coeficientes bj foram estimados pelo mtodo dos mjuimos quadrados Que nos82 s&o os coeficientes de estimao apresenta um R2 de cerca de 85.1%, sendo o sen valor ajustado (R2Ajusmdo) de 84.390. 0 para as variveis independentes. E o erro aleat6rio,tarnb6m conbecido como termo estocstico, Que explica o facto de uma determinada valor ajustado d uma ideia m&is pr6xima da variao explicada do esforo, por entrar emproporo da variao na varivel no ser explicada no modelo. A excluso de F3 do , . , cont& com o numero de vanavels mdependentes (o valor de R-tende a ser mflacclonadomodelo resultou do facto de a sua contribuio para a explicao da variao do esforo pelo ntimero de varieis independentes). Tomando o valor ajustado, temos Que apenasser aproximadamente nul isto b3 = 0. 15.7% (100% -84.3%) da variao do esforo no explicada pelas variveis da equaoNeste caso, o modelo pode ser instanciado com os paretros (Fl e F2).apresentados naTabela 3.Coeficient Estimativ Erro Padro Estatisticat Significciea(5%)abo6,6820.44.2210.000bl3.1041.0602.9280.006b28.5220.58714.5080.000Tabela 3 -Pmeosdo modelo^.
4-6 de Novembro 1998 garante estimadores com todas as propriedades desejadas, isto , lineares, centrados, eficientes e consistentes (convergentes), de manor varicia. `bo representa o valor do esforVo previsto pelo modelo quando os Factores Fl e F2 s&o nulos (note-se Que estes factores esto padronizados, podendo assim assumir valores positivos e negativos). bl e ______________________________________________________________________ 3o Encontro Naciona) para 10 a Qualidade nas Tecnologias de Informa(!;;;do e Comunica9Ses Universidade do Minho 6 de Novembro 1998 ' Na Figura 2 o eixo horizontal do grco represent& a complexidade da alter&o e no vertical o respectivo esforo, em homens.bola. As etiquetas junto aos casos contEm o Para saber at6 Que ponto o colectivo das varivets independentes exphcam a varivel" dependente, pode-Se calcular o coeficiente de determinao (R2)" Este modelo
30 Encontro Nacional para a Qualidade nas Tecnologias de Informao e ComunicaBes Universidade do Mlnho 46 de Novembro 1998 16Saltos Incondicionais 1393. .000ansde 610.2.000Complexidade412.4 .000EssenciQuebrasna 103.5 ,000sequnciaTabela 4 Anede varicia de m6tricas de produtoEm qualquer dos casos, a anse de varicia permite nos afirmar Que existe umaelevada probabilidade de associao entre o sistema considerado e a diferena de m6diasdos valores destas m6tricas.'Na Tabela 4, pode-Se observar para cada m6trica, o valor da estatistica F e o nfvelde sigufficcia do teste. Sabendo Que F representa a razo entre a varicia estimadaentre gmpos (explicada) e a varicia dentro dos pr6prios grupos (erro), sendo os gruposo sistema implementado h uma d6cada e os mais recentes, isso significa Que 6 poucoprovvel Que as diferenas encontradas sejam devidas ac acaso, para as m6tricas aquiapresentadas. A amostra continha 2071 m6dulos.Uma aniUise variao da mdin destas mtricas veio confirmar que as evolu5esregistadas vo de encontro a uma maior qualidade no desenho e facilidade demanuteno. A ideia dominante 6 a de que a complexidade dos m6dulos criados 6 menornos sistemas mais recentes. Tal no implica que os sistemas em si sejam menoscomplexos, mas apenas tuna redestribui&o da complexidade entre os vos m6dulos.Uma leitura dos valores m6dios das mtricas para o sistema mais antigo facem6diaspara Os mais recentes permitiu register como factor positivo o quase desaparecimento dos
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Encontro Nacional para a Qualidade nas Tecnologias de Inform@o e Comunica9Ses Universidade do Minho 46 de Novembro 1998deveser evitadosto quto possfvel.
30 Encontro NacionaE para a QuaEidade mas TecnoEogias de Informao e Comum!ce(;;aes Umiversidade do Minho 46:APE com as mtricas de complexidade de produto, a fim de encontrar a relao entre a complexidade de uma aco de evoluo e o esforo Dela envolvido.Essa relao fol explorada no modelo de estimao do esforo aqui apresentado, modelo esse Que continuar a ser ajustado a medida Que forem sendo registadas novas ac5es de evoluVo, de modo a tomSe cada vez ms fivel. O modelo deverDescreveue brevemente o Sorack, sistema Que tern vindo a ser desenvolvido eutilizado nobito deste projecto para dar suporte computacional a esta iniciativa. Apr6pria concepo e desenvolvimento do SofTrack apresentam um desafio em Si, dada ada implement&o de meios formals para o registo de ac5es de evoluo, um Corieimportante com a inexistncia de um formalismo Que permitisse de forma eficienterecuperar inform&o relativaevoluo dos sistemas, no tocante ao Que foi feito,quando, porqu, por quern e com quanto ,esforo, na evoluodos sistemas. Estamodiflcao tern como reflexo a possibilidade de cruzar a informorecoIhida com o
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Mtodos Economtricos PArroja 1993 ISEGI The Mythical Man"Month -Essays on Software Engineering FBrooks 1975 Addison-Wesley Publishing Company Anise de Dados em Ci8ncias Sociais ABryman DCramer 1992 Celta Editora A Software Evolution Experiment MGoulo AMonteiro JMartins ABigotte De Almeida FBrito E Abreu PSousa 1998 ESCOM-ENCRESS98 Roma Elements of Software Science MHalstead 1977 Elsevier North-Holland New York JJohnston Econometric Methods", 3a Edio
New York
 McGraw-Hill; Economics Series 1984 The Varimax Criterion for Analytic Rotation in Factor Analysis H-F-Kaiser 1958 Pshycometrica A Complexity Measure TMccabe IEEE Transactions on Software Engineering 2 1976 Software Defect Report and Tracking System in the Internet: Controlling the Evolution of Legacy Systems AMonteiro M-,Goulo FAbreu A"Almeida PSousa submetido 6~ European Conference on Software Quality
Viena
 1999 Factors of Software Cost Evaluation -Results of Two European Surveys TPunter IAmi G ESCOM' 98
Roma
 1998 Anise Factorial das Componentes Principais: Um Mtodo de Reduzil Sem Perder Informao ElisabethRois Giesta ISCTE 1993 2a Ed Exploratory Studies Comparing Online and Offline Programming Performance HSackman JErikson EGrant CACM 11 1 11 1968 Encontm NacJonal para a Qualidade nas Tecnologias de InformaSgo e Comunica Novembro 1998 46 Universidade do Minho