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|title=Proposta de uma Arquitetura para o Gerenciamento de Regras de Negócio em LPS com Base na MDA
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==Proposta de uma Arquitetura para o Gerenciamento de Regras de Negócio em LPS com Base na MDA==
https://ceur-ws.org/Vol-776/ontobras-most2011_paper8.pdf
Proposta de uma Arquitetura para o Gerenciamento de
Regras de Negócio em LPS com Base na MDA
Jaguaraci Batista Silva
Laboratório de Sistemas Distribuídos – Universidade Federal da Bahia – Salvador, BA
jaguarac@ufba.br
Abstract. Are upheld in the SPL domain all business rules that define
semantics links between entities for its completeness. By any change in
business needs implies to keep of these rules up-to-date and is necessary to fix
several application code to realize manually the necessary repair, making it a
hard work for developers. The purpose of this works to create a new boarding
to support software products in front of constant changes of business rules in
this scenario, with thought at the reference architecture to manage them.
Resumo. Fazem parte do domínio de um uma LPS todas as regras de negócio
que definem os laços semânticos entre entidades para a sua completude.
Qualquer mudança nos requisitos de negócio implica na manutenção dessas
regras e é preciso percorrer todo o código para realizar as mudanças
necessárias manualmente, tornando esse trabalho árduo para os
desenvolvedores. A proposta deste trabalho é criar uma nova forma de manter
produtos de software frente às trocas constantes de regras de negócio neste
cenário, com o suporte de uma arquitetura para gerenciá-las.
1. Introdução
Há tempos, pessoas envolvidas com a fabricação de software vêm criando consciência
de que para a satisfação dos clientes, é necessário construir produtos com qualidade.
Porém não basta ter uma boa qualidade, se não for economicamente viável [Travassos et
al, 2002]. A engenharia de domínio, bem como, outras técnicas visa à reutilização e está
entre as técnicas mais relevantes para que se possa construir um software em menor
tempo, maior confiabilidade e tendo como conseqüência um menor custo.
A Arquitetura Orientada a Modelos ou MDA (Model-Driven Architecture)
[OMG, 2009] é uma abordagem de desenvolvimento de software dirigido por modelos
(MDD ou Model-Driven Development) [Bragança e Machado, 2007] que utiliza
modelos em diferentes níveis de abstração visando separar a arquitetura conceitual do
sistema do seu modelo específico de plataforma. A definição de mecanismos de
transformação permite a tradução dos modelos em código de linguagem de alto nível
que, por sua vez, são compilados para geração do código executável da aplicação,
facilitando o reuso e a manutenção das aplicações. Tais vantagens têm propiciado a
crescente adoção da MDA como framework de desenvolvimento em diversos domínios
de aplicação nos últimos anos.
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Apesar dos avanços da comunidade científica na área de construção e reuso de
modelos MDA [OMG, 2009] as empresas que trabalham utilizando linhas de produtos
de software precisam construir um domínio de aplicação contendo as mesmas regras de
negócio em várias plataformas, muitas vezes para prover funcionalidades similares em
plataformas específicas. Qualquer mudança nos requisitos de negócio implica em
esforço e custo de manutenção dos modelos específicos e independentes de plataforma.
Para garantir que as regras de negócio ou propriedades específicas do domínio sejam
atendidas pelo modelo gerado é comum aos desenvolvedores inserir o código que
representa cada regra diretamente no modelo específico de plataforma (PSM) [OMG,
2009], o que tende a ser fastiento e sujeito a erros. Assim, a falta de mecanismos
facilitadores que permitam a garantia de atendimento a essas regras, frente às constantes
trocas de requisitos de negócio, torna-se um empecilho para a construção de aplicações
confiáveis e de fácil reuso e manutenção.
Este trabalho propõe uma arquitetura para o gerenciamento eficiente de regras
de negócio a partir de uma abordagem top-down usando a arquitetura orientada a
modelos (MDA). A seção 2 e 3 apresenta os trabalhos relacionados, as pesquisas
realizadas até o momento e os seus resultados. A seção 4 aduzi a respeito da arquitetura
proposta. Por fim, as conclusões, contribuições e referências estão na parte final deste
artigo.
2. Trabalhos Relacionados
A aproximação da MDA com uma família de LPS é um tema relevante e emergente
onde se busca reduzir os custos de produção de software [Braga et al, 2007]. Em 4SRS
ou Four Step Rule Set, foi concebido um framework utilizado pela Universidade do
Minho. A sua finalidade é integrar partes de diferentes trabalhos na área de MDA e LPS
visando à obtenção de regras de negócio a partir dos diagramas de casos de uso e
derivando-as para diagramas de classe da UML [Braga et al, 2007].
Da aplicação conjunta da MDA em uma LPS também pode se beneficiar do
melhoramento da gerência das variabilidades do domínio, sendo possível uma solução
para o problema de sincronia entre os modelos específicos e independentes de
plataforma. Um dos possíveis resultados seria a evolução das propriedades do domínio:
conceitos, relações e restrições dentro de uma família de LPS de forma independente da
arquitetura de implementação [Deelstra et al, 2003]. Em um dos trabalhos pesquisados,
foi criada uma ontologia de domínio para modelar variabilidades de um software de
apoio à configuração que inclui: componentes e features com suporte as estruturas de
composição e seus atributos, interfaces, conexões e restrições. A ontologia utilizou a
linguagem natural e um perfil UML com o suporte às inferências sobre o domínio para
fornecer verificação semântica formal dos componentes [Asikainen et al, 2006].
Outra questão relevante é a necessidade de se prover técnicas e ferramentas para
que se possa ter agilidade na tradução da lógica de negócios. Alguns trabalhos permitem
a integração com ferramentas existentes no mercado, o que facilita o uso dessas técnicas
nas empresas. Joukhadar (2008) criou um framework baseado em perfis da linguagem
UML e utiliza diagramas de classes para capturar os conceitos, suas propriedades e
relações e provê a especificação de regras de negócios em linguagem natural, de forma
automática sem a ajuda do programador. Em uma pesquisa recente foi criada a
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plataforma SMICE [Wu et al, 2010] baseada na MDA com objetivo de envolver tanto o
cliente como os desenvolvedores na construção de softwares para a WEB. A plataforma
oferece uma ferramenta para desenho dos componentes básicos dos processos, suas
integrações e regras de negócio. O cliente define todo processo utilizando qualquer
software específico para BPM [Santos et al, 2011] e a ferramenta converte o processo e
suas regras de negócio do formato BPMN para WS-BPEL, simplificando a criação e
manutenção de serviços na Web.
3. Resultados
Durante a construção de uma linha de produtos é preciso também ter um processo
conciso para construir e verificar os pontos de variabilidade do domínio e a falta de um
conjunto detalhado de atividades e ferramentas para apoiar esse processo foi um dos
principais problemas enfrentados na pesquisa. Em um trabalho anterior Silva e Saba
(2008) propuseram a criação de um processo de integração de componentes com base no
guia CMMI [SEI, 2002] e uma metodologia de Business Process Management (BPM),
que mescla a padronização de documentos, diagramas e representação de atividades
junto com técnicas de modelagem de requisitos baseadas em casos de usos. A técnica de
extração de requisitos com base em casos de uso foi utilizada por ser bastante difundida
nas empresas desenvolvedoras de software. Aproveitando essa padronização foi criada
uma aproximação com ontologias para a concepção de um processo a fim de guiar a
construção, verificação e validação de domínios de aplicação [Silva, 2010].
A transformação de modelos MDA com base em ontologias de domínios
requereu aprofundar os estudos sobre quais ferramentas e técnicas poderiam ser
utilizadas para permitir a sua construção e verificação semântica. Silva e Pezzin (2007)
definiram um toolkit utilizando ferramentas do mercado combinando o uso de modelos
nas linguagens OWL e UML. Esse trabalho possibilitou a transformação do modelo
conceitual ou ontologia de domínio no formato OWL (PIM) em um modelo para banco
de dados (PSM). Realizando uma verificação e validação semântica do domínio antes da
transformação dos modelos através de raciocínio automático, usando lógica de descrição
sobre o arquivo OWL gerado a partir da ontologia [Haarslev, 2004].
Durante as inspeções de código foi constatado que os axiomas ou regras de
negócios provocavam um alto grau de acoplamento, dificultando a sincronia, evolução e
manutenção dos modelos. Por serem convertidas normalmente para estruturas de
controle de uma linguagem de programação (e.g. IF-Then-Else), tornavam-se muitas
vezes repetitivas. A proliferação de muitos pontos de controle de regras de negócio,
frente às constantes trocas de requisitos, tornou-se um trabalho árduo para os
desenvolvedores. Uma solução para este problema foi criar um processo para separação
e validação de regras de negócio [Silva e Barreto, 2008] e a ferramenta OWLtoASPECTJ
para realizar esta tarefa de forma automática [Silva, 2008]. A ferramenta transforma os
axiomas, após serem verificados e validados semanticamente, em um novo modelo
específico de plataforma (PSM) contendo apenas as regras de negócio. Através da
programação orientada a aspectos [Laddad, 2003], as regras encontram dinamicamente e
em tempo de execução, os métodos a serem interceptados, tornando possível a
verificação da mesma regra em vários pontos da aplicação. Além disso, as regras
geradas na linguagem AspectJ podem ser reutilizadas em outras plataformas que
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utilizam a linguagem Java [Soares et al, 2002] agregando valor ao uso da MDA em uma
família de LPS.
4. Proposta para o Gerenciamento de Regras de Negócio MDA em LPS
A Figura 1 apresenta a proposta em forma de diagrama de componentes da UML para
facilitar a compreensão. A arquitetura ou ambiente de construção e verificação de
modelos MDA será composto por 4 componentes: 1 - Ferramenta de Construção de
Domínio, 2 - Ferramenta de Verificação Semântica de Regras de Negócio, 3 -
Ferramenta de Separação do Domínio da aplicação e 4 - Repositório de Regras de
Negócio ou Base de Conhecimento.
Figura 1 – Arquitetura Proposta para o Gerenciamento das Regras de Negócio em LPS usando MDA.
A ferramenta de edição de ontologias representada pelo componente
[Protégé, 2011] será designada para a construção da ontologia de domínios da LPS. O
primeiro passo é a criação do domínio conceitual da aplicação contendo: as entidades,
suas propriedades e relacionamentos e os axiomas. O artefato base produzido por esse
componente será uma ontologia de domínio consonante com os requisitos da aplicação.
A construção da ontologia será guiada a partir de casos de uso que identificam os
requisitos funcionais de uma família de LPS [Silva e Barreto, 2008].
O domínio conceitual da aplicação ou ontologia de domínio deverá sofrer
inferências para a sua verificação e validação através da ferramenta de verificação
semântica de regras de negócio, representado na Figura 1 pelo componente
[Haarslev, 2004]. Após serem validados, os axiomas (regras de negócios) serão
transformados do formato OWL (Ontology Web Language) (PIM) para uma linguagem
de programação orientada a aspectos (PSM) com a ajuda da ferramenta de separação do
domínio da aplicação ou componente
OWLtoAspectJ [Silva, 2008].
As regras de negócio extraídas da ontologia de domínio farão parte de um único
modelo (PSM) que servirá para o tratamento da lógica de negócio e serão armazenadas
em uma base de conhecimento ou repositório de regras de negócios, reproduzido na
gravura pelo componente . Os outros modelos serão criados de acordo
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com as necessidades não-funcionais dos casos de uso. No exemplo da LPS proposta na
Figura 1, seria necessário gerar 3 modelos específicos para a plataforma Java: o primeiro
para compor uma aplicação que irá executar em computadores desktops , o
segundo para uma aplicação Web e o último serviços Web .
A arquitetura deverá provê o suporte à atualização das regras de negócios de
forma centralizada e automática. A ferramenta de separação do domínio da aplicação
fará a extração das novas regras da ontologia corrigida (Seção 3), realizará o merge na
base de conhecimento das regras antigas e atuais, realizando busca semântica através de
taxonomias e finalizará com a inserção das novas regras na LPS.
Com a utilização do paradigma de programação orientada a aspectos [Kiczales,
1996], os modelos de regras e específicos de plataforma podem ser combinados para
que a aplicação possa interceptar automaticamente as regras em tempo de execução sem
que o desenvolvedor necessite conhecer os pontos de reparação do software (Seção 3).
Seja usando diretamente a linguagem AspectJ, componente , ou um Midleware
com o seu suporte, componentes e .
5. Conclusão
Gerenciar as regras de negócio para um produto de software não é trivial e tal
dificuldade aumenta substancialmente em uma linha de produtos de software. Neste
âmbito, pensar nos modelos MDA para apoiar a gerência de tais regras torna-se uma
alternativa relevante. O artigo propõe uma arquitetura para melhorar o gerenciamento de
regras de negócio no contexto de linhas de produtos de software, utilizando uma
abordagem MDA. Foram definidos os componentes que integram essa arquitetura, bem
como, os resultados alcançados até o momento. Espera-se em uma próxima etapa
validar a arquitetura em um estudo de caso real de um sistema para uma grande
instituição do mercado financeiro usando as tecnologias Java (e.g. JSE, EJB e JEE)
[Sun, 2011] por já ser bastante utilizada no mercado.
Referências
Asikainen,T.,Mannisto, T.,Soininen, T.. (2006) “Kumbang: A domain ontology for
modelling variability in software product families”. Advanced Engineering
Informatics, Vol. 21 (2006) 23–40, Springer.
Bragança, A. Machado, R. J. (2007) “Model Driven Development of Software Product
Lines”. IEEE 6th International Conference on The Quality of Information and
Communication Technology (QUATIC), 2007, Lisboa, Portugal.
Desltra, S. Sinnema, M., Gurp, J. V., Bosch, J.. (2003) “Model Driven Architecture as
Approach to Manage Variability in Software Product Families”. Workshop on Model
Driven Architecture: Foundations and applications, 2003, Enschede, Holanda.
Gimenes, I. M., Travassos, G. H.. (2002) O enfoque de Linha de Produto para
Desenvolvimento de Software. In: Sociedade Brasileira de Computação; Ingrid
Jansch Porto. (Org.). XXI JAI - Livro Texto. Florianopolis: Sociedade Brasileira de
Computação, v. 2, p. 1-32.
Haarslev, V., Muller, R.. (2004) “Racer’s User Guide and Reference Manual”. Versão
1.7.19.
103
Joukhadar, A., Al-Maghout, H. (2008) "Improving agility in business applications using
ontology based multilingual understanding of natural business rules", International
Conference on Information and Communication Technologies: From Theory to
Applications (ICTTA 2008). Damascus, Siria.
Kiczales, G. (1996). “Aspect-oriented programming”. ACM Computing Surveys,
28A(4), 1996.
OMG (2009). MDA Guide version 1.0.1. Formal Document: 03-06-01. Disponível em:
http://www.omg.org/cgi-bin/apps/doc?omg/03-06-01.pdf. Acesso: Maio/2011.
Protégé. “Ontology Editor and knowledge-base framework”.
http://protege.stanford.edu/. Acesso: Maio/2011.
Laddad, R.. “AspectJ in Action, Practical Aspect-Oriented Programming”. Manning,
ISBN 1-930110-93-6. 2003.
Santos, A.G., Santos F. G., Mendes F. A. T., Cruz G. M., Silva J. B., Freitas J. V. V. B.,
Santana M. R., Pastor S. O. (2006) “Metodologia de Processos de Negócios”,
Universidade Federal da Bahia, Programa de Residência em Software com foco em
e-government, disponível em http://twiki.im.ufba.br/bin/view/Residencia/Trabalhos.
Acesso: Maio/2011.
SEI CMMI (2002) “The Capability Maturity Model for Software”. Version 1.1-
CMU/SEI-2002-TR-012, March.
Silva, J. B., Saba, H. (2008). “Modelagem das áreas de Processo do CMMI usando uma
metodologia de BPM e notações do SPEM”. 34º Congresso Infobrasil TI & Telecom
2008, Fortaleza.
Silva, J. B., Barreto, L. P.. (2008). “Separação e Validação de Regras de Negócio MDA
Através de Ontologias e Orientação a Aspectos”. Simpósio Brasileiro de
Componentes, Arquitetura e Reuso de Software 2008, Porto Alegre.
Silva, J. B.. (2010). “PROCEDA – Um Processo para Construção e Verificação
Semântica de Domínios em uma Linha de Produtos de Software“. Universidade
Federal da Bahia. Relatório de Pesquisa, Agosto/2010.
Silva, J. B., Pezzin J. “The Formal Verification of an Application Conceptual Model
Using MDA and OWL”. World Congress on Engineering and Computer Science
(WCECS 2007), San Francisco, 2007.
Silva, J. B. “OWLtoAspectJ: A Tool for Transformation from Conceptual Rules of
Domain to Aspects”. I Seminário de Pesquisa em Ontologia no Brasil, Niterói, 2008.
Soares, S. Borba, P. “Programação Orientada a Aspectos em Java”. VI Simpósio
Brasileiro de Linguagens de Programação, Rio de Janeiro, 2002.
Sun (2011). Sun Microsystems (2011). “Java Technology”. http://www.java.sun.com.
Acesso: Maio/2011.
Wu, M., Jin, C., Ying, J.. (2010). “SMICE: A Platform Supports Business Process
Modeling and Integration”. 2nd IEEE International Conference on Information
Management and Engineering (ICIME2010). Chengdu, China.
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