A robótica tem passado por uma notável evolução ao longo dos últimos anos, juntamente com um crescente interesse por parte da sociedade. Robôs não são mais exclusivamente produzidos para realizar atividades repetitivas em fábricas, eles têm sido projetados para apoiar humanos em diversos e importantes domínios de aplicação. Os sistemas robóticos utilizados para controlar tais robôs têm, portanto, se tornado maiores, mais complexos e difíceis de desenvolver. Nesse cenário, a Arquitetura Orientada a Serviços (do inglês, Service-Oriented Architecture - SOA) tem sido investigada como um promissor estilo arquitetural para o desenvolvimento de sistemas robóticos de forma mais flexível, reusável e produtiva. Embora um número considerável de Sistemas Robóticos Orientados a Serviços (do inglês, Service-Oriented Robotic Systems - SORS) já exista, grande parte deles têm sido desenvolvida de maneira ad hoc. A pouca atenção e o suporte limitado ao projeto das arquiteturas de software de SORS pode não só impedir a obtenção dos benefícios associados à adoção da SOA, mas também reduzir a qualidade dos sistemas robóticos que, frequentemente, são utilizados em contextos de segurança crítica. Essa tese tem por objetivo aprimorar o entendimento e a sistematização do projeto arquitetural de SORS. Para isso, é proposta uma taxonomia de serviços para o domínio de robótica, bem como um processo e uma arquitetura de referência para sistematizar o projeto das arquiteturas de software de SORS. Os resultados obtidos evidenciam que tanto o processo quanto a arquitetura de referência podem impactar positivamente na qualidade das arquiteturas de software de SORS e, consequentemente, contribuir para o desenvolvimento de sistemas robóticos. / Robotics has experienced an increasing evolution and interest from the society in recent years. Robots are no longer produced exclusively to perform repetitive tasks in factories, they have been designed to collaborate with humans in several important application domains. Robotic systems that control these robots are therefore becoming larger, more complex, and difficult to develop. In this scenario, Service-Oriented Architecture (SOA) has been investigated as a promising architectural style for the design of robotic systems in a exible, reusable, and productive manner. Despite the existence of a considerable amount of Service-Oriented Robotic Systems (SORS), most of them have been developed in an ad hoc manner. The little attention and limited support devoted to the design of SORS software architectures may not only hamper the benefits of SOA adoption, but also reduce the overall quality of robotic systems, which are often used in safety-critical contexts. This thesis aims at improving the understanding and systematization of SORS architectural design. It describes a taxonomy of services for the robotics domain, as well as proposes a process and a reference architecture that systematize the design of SORS software architectures. Results achieved in the evaluation studies evidence that both process and reference architecture can positively impact on the quality of SORS software architectures and, as a consequence, contribute to the development of robotic systems.

Population ageing has been taking place all over the world, being estimated that 2.1 billion people will be aged 60 or over in 2050. Healthcare Supportive Home (HSH) Systems have been proposed to overcome the high demand of remote home care for assisting an increasing number of elderly people living alone. Since a heterogeneous team of healthcare professionals need to collaborate to continually monitor health status of chronic patients, a cooperation of pre-existing e-Health systems, both outside and inside home, is required. However, current HSH solutions are proprietary, monolithic, high coupled, and expensive, and most of them do not consider their interoperation neither with distributed and external e-Health systems, nor with systems running inside the home (e.g., companion robots or activity monitors). These systems are sometimes designed based on local legislations, specific health system configurations (e.g., public, private or mixed), care plan protocols, and technological settings available; therefore, their reusability in other contexts is sometimes limited. As a consequence, these systems provide a limited view of patient health status, are difficult to evolve regarding the evolution of patients health profile, do not allow continuous patients monitoring, and present limitations to support the self-management of multiple chronic conditions. To contribute to solve the aforementioned challenges, this thesis establishes HomecARe, a reference architecture for supporting the development of quality HSH systems. HomecARe considers HSH systems as Systems-of-Systems (SoS) (i.e., large, complex systems composed of heterogeneous, distributed, and operational and managerial independent systems), which achieve their missions (e.g., improvement of patients quality of life) through the behavior that emerges as result of collaborations among their constituents. To establish HomecARe, a systematic process to engineer reference architectures was adopted. As a result, HomecARe presents domain knowledge and architectural solutions (i.e., architectural patterns and tactics) described using conceptual, mission, and quality architectural viewpoints. To assess HomecARe, a case study was performed by instantiating HomecARe to design the software architecture of DiaManT@Home, a HSH system to assist at home patients suffering of diabetes mellitus. Results evidenced HomecARe is a viable reference architecture to guide the development of reusable, interoperable, reliable, secure, and adaptive HSH systems, bringing important contributions for the areas of e-Health, software architecture, and reference architecture for SoS. / O envelhecimento da população é um fenômeno mundial e estima-se que no ano 2050, 2,1 bilhões de pessoas terão 60 anos ou mais. Sistemas de casas inteligentes para o cuidado da saúde (em inglês Healthcare Supportive Home - HSH systems) têm sido propostos para atender a alta demanda de serviços de monitoramento contínuo do número cada vez maior de pacientes que vivem sozinhos em suas residências. Considerando que o monitoramento do estado de saúde de pacientes crônicos requer a colaboração de equipes formadas por profissionais de várias especialidades, é fundamental que haja cooperação entre sistemas eletrônicos de saúde (por exemplo, sistemas de prontuário eletrônico ou sistemas de atenção de emergência), sendo eles externos ou internos à residência. Entretanto, as soluções de HSH existentes são comerciais, monolíticas, altamente acopladas e de alto custo. A maioria delas não considera a interoperabilidade entre sistemas distribuídos e exteriores ou internos à residência dos pacientes, como é o caso de robôs de companhia e monitores de atividade. Além disso, os sistemas de HSH muitas vezes são projetados com base em legislações locais, na estrutura do sistema de saúde (por exemplo, público, privado ou misto), nos planos de cuidados nacionais e nos recursos tecnológicos disponíveis; portanto, a reusabilidade desses sistemas em outros contextos é não é uma tarefa trivial. Em consequência, os sistemas de HSH existentes oferecem uma visão restrita do estado de saúde do paciente, são difíceis de evoluir acompanhando as mudanças no perfil de saúde do paciente, impossibilitando assim seu monitoramento contínuo e limitando o suporte para o paciente na autogestão de suas múltiplas condições crônicas. Visando contribuir na resolução dos desafios apresentados, esta tese estabelece a HomecARe, uma arquitetura de referência para apoiar o desenvolvimento de sistemas de HSH de qualidade. A HomecARe considera os sistemas de HSH como Sistemas-de-Sistemas (do inglês Systems-of-Systems - SoS) (ou seja, sistemas grandes e complexos formados por outros sistemas heterogêneos, distribuídos e que apresentam independência em seu gerenciamento e operação), que cumprem suas missões (por exemplo, melhoria da qualidade de vida do paciente) mediante o comportamento que emerge resultante da colaborações entre seus sistemas constituintes. Para estabelecer a HomecARe, foi adotado um processo sistemático que apoia a engenharia de arquiteturas de referência. Como resultado, a HomecARe contém o conhecimento do domínio, bem como soluções arquiteturais (por exemplo, padrões arquiteturais e táticas) que são descritas usando os pontos de vista conceitual, de missão e de qualidade. A HomecARe foi avaliada por meio da condução de um estudo de caso em que a arquitetura de referência foi instanciada para projetar o DiaManT@Home, um sistema de HSH que visa apoiar pacientes diagnosticados com diabetes mellitus na autogestão de sua doença. Os resultados obtidos evidenciaram que a HomecARe é uma arquitetura de referência viável para guiar o desenvolvimento de sistemas de HSH reusáveis, interoperáveis, confiáveis, seguros e adaptativos, trazendo importantes contribuições nas áreas de saúde eletrônica, arquitetura de software e arquiteturas de referência para SoS.

Atualmente, os sistemas robóticos têm sido necessários para uma diversidade de novos produtos, como em robôs de serviço e em robôs para ambientes perigosos. Como consequência, um aumento da complexidade desses sistemas e observada, exigindo também atenção considerável para a qualidade e a produtividade. Vale destacar que a complexidade de parte desses sistemas decorre, parcial ou totalmente, da necessidade de se utilizar diversos robôs para compor a solução. Em outra perspectiva, arquiteturas de referência surgiram como um tipo especial de arquitetura de software que consegue agregar conhecimento de domínios específicos, facilitando o desenvolvimento, padronização e evolução de sistemas de software. Nessa perspectiva, arquiteturas de referência foram também propostas para o domínio de robótica e de têm sido consideradas como um elemento importante para o desenvolvimento de sistemas para esse domínio. No entanto, existe uma falta de arquiteturas de referência especializadas em sistemas multirrobóticos de serviço. Assim, a principal contribuição desse trabalho e o apoio ao desenvolvimento de sistemas multirrobóticos de serviço. Para isso, o principal resultado, aqui apresentado, e o estabelecimento da SiMuS, uma arquitetura de referência que agrega o conhecimento e a experiência de como organizar sistemas multirrobóticos de serviço, visando a escalabilidade, evolução e reuso. Para o estabelecimento dessa arquitetura, foi utilizado o ProSA-RA, um processo que sistematiza o projeto, representação e avaliação de arquiteturas de referência. Resultados alcançados por uma inspeção, por meio de checklist, e estudo de caso conduzidos evidenciam que a SiMuS e uma arquitetura de referência viável e reusável para o desenvolvimento de sistemas multirrobóticos de serviço / Currently, robotic systems have been more and more required for a diversity of new products, such as in service robots and in robots for dangerous environments. As a consequence, an increase in the complexity of these systems is observed, requiring also considerable attention to their quality and productivity. One of the main complexities faced by systems is the problem of control multiple robots to complete a task. In another perspective, reference architectures have emerged as a special type of software architecture that achieves well-recognized understanding of specific domains, facilitating the development, standardization, and evolution of software systems. In this perspective, reference architectures have also been proposed for the robotic domain and they have been considered an important element to the development of systems for that domain. However, there is a lack of reference architectures specialized in multi-robotic systems for service robots. Thus, the main contribution of this work is to support the development of multi-robotic for service robots. For that, the main result presented here is the establishment of SiMuS, a reference architecture that combines the knowledge and experience of how to organize multi-robotic systems for service robots, aiming at scalability, evolution and reuse. For establishing this architecture, was used the ProSA-RA, a process that systematizes the design, representation and evaluation of reference architectures. Results achieved by a checklist inspection and case study conduction, show that the SiMuS is a viable and reusable reference architecture for developing multi-robotic systems service robots

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-06T18:00:39Z No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-12T13:56:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-12T13:56:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T13:57:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) Previous issue date: 2015-06-08 / Não recebi financiamento / Autonomous mobile robots are a special category of robots designed for performing tasks without the intervention of human beings. Some robots are designed to perform tasks in completely inhospitable environments such as the earth´s subsurface, the ocean depths or spatial exploration. In order to consider a robot as autonomous, a fundamental premise is to have self-adaptation capabilities. Over the last years, the advances in technology allow the development of self-adaptive systems, which are able to manage themselves to recuperate from faults or even change their behavior and structure in order to improve the quality of the delivered service. A critical point when building any software is its architecture, i.e., its structural organization in a set of interacting components. In this context, reference architecture is a technique that is well known for combining the best practices, patterns and strategies for building and standardizing domain specific software. Nowadays, there is a lack of studies presenting reference architectures for structuring self-adaptive software of mobile robots in order to decrease maintenance efforts. A number of studies claim that self-adaptive systems are based on the control theory and, more specifically, on the use of control loops in their architecture to perform adaptations. Therefore, this master thesis proposes SARAMR, a control loop-based reference architecture whose goal is to make maintenance activities a more productive task. The employment of the architecture divides the whole system in two modules; base application and adaptation module. The adaptation module encompasses the control loops and the base application is further divided into three other components: environment, behaviors and the electromechanical part. SARAMR was qualitatively evaluated by means of the development of two applications: a self-adaptive wall follower mobile robot and another conventional one to performing monitoring in in-door environments. Next, some maintenance activities were created to investigate the effort of applying them. We have observed that the separation of concerns of our architecture allows new components to be added causing less impacts than in systems developed in an adhoc way. / Robôs móveis autônomos fazem parte de uma categoria especial de robôs projetados para realizar tarefas sem a intervenção de seres humanos. Alguns robôs são projetados para realizar tarefas em ambientes completamente inóspitos à vida humana como no subsolo terrestre, nas profundezas de oceanos ou na exploração espacial. Para que um robô seja considerado autônomo, uma premissa fundamental é possuir capacidades de autoadaptação. Nos últimos anos, os avanços da tecnologia possibilitaram o desenvolvimento de sistemas robóticos autoadaptativos, que são capazes de gerenciarem a si próprios, se recuperarem de falhas e também de alterarem seu comportamento e estrutura com o objetivo de otimizar e/ou manter a qualidade do serviço (QoS) oferecido. Uma questão crítica para a concepção e construção de qualquer sistema de software é sua arquitetura, isto é, sua organização estrutural em um conjunto de componentes que interagem. Nesse contexto, a utilização de arquiteturas de referência é uma abordagem conhecida atualmente por combinar as melhores práticas, padrões e estratégias para a construção e padronização de sistemas de software para um determinado domínio. Atualmente, nota-se uma carência de estudos que apresentem arquiteturas de referência para estruturar o software de robôs móveis autoadaptativos de forma a facilitar atividades de manutenção nesses sistemas. Muitos estudos apontam que sistemas autoadaptativos são baseados na teoria do controle e mais especificamente na utilização de loops de controle em sua arquitetura para realizar as adaptações. Diante disso, este trabalho propõe a arquitetura de referência SARAMR, uma arquitetura de referência baseada em loops de controle cujo objetivo é facilitar atividades de manutenção no software desses sistemas. A utilização da arquitetura divide o sistema em dois módulos: aplicação base e módulo de adaptação. O módulo de adaptação envolve os loops de controle e a aplicação base ainda é subdividida em três componentes: ambiente, comportamentos e a parte eletromecânica. SARAMR foi avaliada de forma qualitativa mediante o desenvolvimento duas aplicações: um robô autoadaptativo seguidor de paredes e um outro convencional de patrulhamento. Depois disso, algumas manutenções evolutivas foram idealizadas no sentido de averiguar o esforço de aplicá-las. Constatou-se que a separação de interesses existente na arquitetura permite que novos componentes possam ser adicionados com impacto menor do que em sistemas que não usam essa arquitetura.

Atualmente, os sistemas robóticos têm sido necessários para uma diversidade de novos produtos, como em robôs de serviço e em robôs para ambientes perigosos. Como consequência, um aumento da complexidade desses sistemas e observada, exigindo também atenção considerável para a qualidade e a produtividade. Vale destacar que a complexidade de parte desses sistemas decorre, parcial ou totalmente, da necessidade de se utilizar diversos robôs para compor a solução. Em outra perspectiva, arquiteturas de referência surgiram como um tipo especial de arquitetura de software que consegue agregar conhecimento de domínios específicos, facilitando o desenvolvimento, padronização e evolução de sistemas de software. Nessa perspectiva, arquiteturas de referência foram também propostas para o domínio de robótica e de têm sido consideradas como um elemento importante para o desenvolvimento de sistemas para esse domínio. No entanto, existe uma falta de arquiteturas de referência especializadas em sistemas multirrobóticos de serviço. Assim, a principal contribuição desse trabalho e o apoio ao desenvolvimento de sistemas multirrobóticos de serviço. Para isso, o principal resultado, aqui apresentado, e o estabelecimento da SiMuS, uma arquitetura de referência que agrega o conhecimento e a experiência de como organizar sistemas multirrobóticos de serviço, visando a escalabilidade, evolução e reuso. Para o estabelecimento dessa arquitetura, foi utilizado o ProSA-RA, um processo que sistematiza o projeto, representação e avaliação de arquiteturas de referência. Resultados alcançados por uma inspeção, por meio de checklist, e estudo de caso conduzidos evidenciam que a SiMuS e uma arquitetura de referência viável e reusável para o desenvolvimento de sistemas multirrobóticos de serviço / Currently, robotic systems have been more and more required for a diversity of new products, such as in service robots and in robots for dangerous environments. As a consequence, an increase in the complexity of these systems is observed, requiring also considerable attention to their quality and productivity. One of the main complexities faced by systems is the problem of control multiple robots to complete a task. In another perspective, reference architectures have emerged as a special type of software architecture that achieves well-recognized understanding of specific domains, facilitating the development, standardization, and evolution of software systems. In this perspective, reference architectures have also been proposed for the robotic domain and they have been considered an important element to the development of systems for that domain. However, there is a lack of reference architectures specialized in multi-robotic systems for service robots. Thus, the main contribution of this work is to support the development of multi-robotic for service robots. For that, the main result presented here is the establishment of SiMuS, a reference architecture that combines the knowledge and experience of how to organize multi-robotic systems for service robots, aiming at scalability, evolution and reuse. For establishing this architecture, was used the ProSA-RA, a process that systematizes the design, representation and evaluation of reference architectures. Results achieved by a checklist inspection and case study conduction, show that the SiMuS is a viable and reusable reference architecture for developing multi-robotic systems service robots

Population ageing has been taking place all over the world, being estimated that 2.1 billion people will be aged 60 or over in 2050. Healthcare Supportive Home (HSH) Systems have been proposed to overcome the high demand of remote home care for assisting an increasing number of elderly people living alone. Since a heterogeneous team of healthcare professionals need to collaborate to continually monitor health status of chronic patients, a cooperation of pre-existing e-Health systems, both outside and inside home, is required. However, current HSH solutions are proprietary, monolithic, high coupled, and expensive, and most of them do not consider their interoperation neither with distributed and external e-Health systems, nor with systems running inside the home (e.g., companion robots or activity monitors). These systems are sometimes designed based on local legislations, specific health system configurations (e.g., public, private or mixed), care plan protocols, and technological settings available; therefore, their reusability in other contexts is sometimes limited. As a consequence, these systems provide a limited view of patient health status, are difficult to evolve regarding the evolution of patients health profile, do not allow continuous patients monitoring, and present limitations to support the self-management of multiple chronic conditions. To contribute to solve the aforementioned challenges, this thesis establishes HomecARe, a reference architecture for supporting the development of quality HSH systems. HomecARe considers HSH systems as Systems-of-Systems (SoS) (i.e., large, complex systems composed of heterogeneous, distributed, and operational and managerial independent systems), which achieve their missions (e.g., improvement of patients quality of life) through the behavior that emerges as result of collaborations among their constituents. To establish HomecARe, a systematic process to engineer reference architectures was adopted. As a result, HomecARe presents domain knowledge and architectural solutions (i.e., architectural patterns and tactics) described using conceptual, mission, and quality architectural viewpoints. To assess HomecARe, a case study was performed by instantiating HomecARe to design the software architecture of DiaManT@Home, a HSH system to assist at home patients suffering of diabetes mellitus. Results evidenced HomecARe is a viable reference architecture to guide the development of reusable, interoperable, reliable, secure, and adaptive HSH systems, bringing important contributions for the areas of e-Health, software architecture, and reference architecture for SoS. / O envelhecimento da população é um fenômeno mundial e estima-se que no ano 2050, 2,1 bilhões de pessoas terão 60 anos ou mais. Sistemas de casas inteligentes para o cuidado da saúde (em inglês Healthcare Supportive Home - HSH systems) têm sido propostos para atender a alta demanda de serviços de monitoramento contínuo do número cada vez maior de pacientes que vivem sozinhos em suas residências. Considerando que o monitoramento do estado de saúde de pacientes crônicos requer a colaboração de equipes formadas por profissionais de várias especialidades, é fundamental que haja cooperação entre sistemas eletrônicos de saúde (por exemplo, sistemas de prontuário eletrônico ou sistemas de atenção de emergência), sendo eles externos ou internos à residência. Entretanto, as soluções de HSH existentes são comerciais, monolíticas, altamente acopladas e de alto custo. A maioria delas não considera a interoperabilidade entre sistemas distribuídos e exteriores ou internos à residência dos pacientes, como é o caso de robôs de companhia e monitores de atividade. Além disso, os sistemas de HSH muitas vezes são projetados com base em legislações locais, na estrutura do sistema de saúde (por exemplo, público, privado ou misto), nos planos de cuidados nacionais e nos recursos tecnológicos disponíveis; portanto, a reusabilidade desses sistemas em outros contextos é não é uma tarefa trivial. Em consequência, os sistemas de HSH existentes oferecem uma visão restrita do estado de saúde do paciente, são difíceis de evoluir acompanhando as mudanças no perfil de saúde do paciente, impossibilitando assim seu monitoramento contínuo e limitando o suporte para o paciente na autogestão de suas múltiplas condições crônicas. Visando contribuir na resolução dos desafios apresentados, esta tese estabelece a HomecARe, uma arquitetura de referência para apoiar o desenvolvimento de sistemas de HSH de qualidade. A HomecARe considera os sistemas de HSH como Sistemas-de-Sistemas (do inglês Systems-of-Systems - SoS) (ou seja, sistemas grandes e complexos formados por outros sistemas heterogêneos, distribuídos e que apresentam independência em seu gerenciamento e operação), que cumprem suas missões (por exemplo, melhoria da qualidade de vida do paciente) mediante o comportamento que emerge resultante da colaborações entre seus sistemas constituintes. Para estabelecer a HomecARe, foi adotado um processo sistemático que apoia a engenharia de arquiteturas de referência. Como resultado, a HomecARe contém o conhecimento do domínio, bem como soluções arquiteturais (por exemplo, padrões arquiteturais e táticas) que são descritas usando os pontos de vista conceitual, de missão e de qualidade. A HomecARe foi avaliada por meio da condução de um estudo de caso em que a arquitetura de referência foi instanciada para projetar o DiaManT@Home, um sistema de HSH que visa apoiar pacientes diagnosticados com diabetes mellitus na autogestão de sua doença. Os resultados obtidos evidenciaram que a HomecARe é uma arquitetura de referência viável para guiar o desenvolvimento de sistemas de HSH reusáveis, interoperáveis, confiáveis, seguros e adaptativos, trazendo importantes contribuições nas áreas de saúde eletrônica, arquitetura de software e arquiteturas de referência para SoS.

Atualmente , uma proliferação de ferramentas e ambientes de Engenharia de Software tem sido observada, impactando positivamente na produção de software. Contudo, apesar do reúso ser foco de muitas das pesquisas em Engenharia de Software, a grande maioria dessas ferramentas e ambientes é construída de forma individual, sem a preocupação com o reúso dos esforços de desenvolvimento. Além disso, a literatura carece de trabalhos que estabeleçam arquiteturas de referência adequadas para esses ambientes, o que pode estar influenciando nas dificuldades de integração e evolução que esses ambientes têm sofrido. Não sendo diferente, o domínio de teste de software tem contribuído com uma diversidade de ferramentas de teste, viabilizando a condução de estudos comparativos de diversos critérios e técnicas de teste que vêm sendo propostos. Vale destacar também que não se encontram na literatura trabalhos que abordem o desenvolvimento de ferramentas de teste de forma efetiva e com base em reúso; adicionalmente, observa-se a carência de arquiteturas de referência adequadas, recentes e eficazes para a construção de ferramentas para esse domínio. Apesar das vantagens da Web como plataforma de disponibilização de sistemas de software, ainda são poucas as iniciativas de ferramentas e ambientes de Engenharia de Software para essa plataforma. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consiste em investigar mecanismos que facilitem o desenvolvimento de ambientes e ferramentas de Engenharia de Software, visando à diminuição dos custos de desenvolvimento e manutenção. Mais especificamente, será estabelecida uma arquitetura de referência de ambientes de Engenharia de Software, buscando atender, em especial, à evolução contínua e à facilidade de uso e integração que esses ambientes requerem. Para isso, serão também explorados diversos mecanismos de forma a estabelecer uma arquitetura adequada e, ao mesmo tempo, eficaz, baseado no desenvolvimento orientado a aspectos, no uso de frameworks e de ontologias, bem como na norma internacional ISO/IEC 12207. Um estudo de caso para refinamento da arquitetura de referência proposta para o domínio de teste de software é apresentado. Por fim, com base na experiência do estudo de caso, é estabelecido um processo preliminar de especialização e instanciação arquitetural para a construção de arquiteturas de referência para domínios específicos de Engenharia de Software / Recently, a proliferation of Software Engineering tools and environments has been observed, with positive impact on software production. However, despite reuse being the focus of many research in Software Engineering area, most tools and environments have been built individually, without attention in the reuse of development efforts. Moreover, there is a lack of works that propose reference architectures to these environments which can be influencing in the difficulties of evolution and integration that these environments have been suffered. In the same way, a diversity of tools has been also proposed in the Software Testing domain, making it possible the conduction of comparative studies of testing techniques and criteria. It is also important to highlight that works that discuss the development of testing tools in an effective way and based on reuse can not be found; in addition, there is a lack of adequate, recent and efficient reference architectures to that domain. Despite advantages of the Web as a platform to make available software systems, there are few initiatives of Software Engineering tools and environments. In this context, this work aims at investigating facilities to develop Software Engineering tools and environments for Web platform, aiming at low cost in development and maintenance. In particular, a reference architecture for Software Engineering environment is established, aiming at attempting the continuous evolution and facilities of use and integration required by these environments. This architecture is based on diverse mechanisms, such as aspect oriented programming, frameworks, ontologies and international standard ISO/IEC 12207. Following, a case study is conducted, aiming at establishing a reference architecture for Software Testing domain. Based on this case study experience, a preliminary process that involves the architectural specialization and instantiation to derive reference architectures for specific domains, such as analysis, design and testing, is established

Atualmente , uma proliferação de ferramentas e ambientes de Engenharia de Software tem sido observada, impactando positivamente na produção de software. Contudo, apesar do reúso ser foco de muitas das pesquisas em Engenharia de Software, a grande maioria dessas ferramentas e ambientes é construída de forma individual, sem a preocupação com o reúso dos esforços de desenvolvimento. Além disso, a literatura carece de trabalhos que estabeleçam arquiteturas de referência adequadas para esses ambientes, o que pode estar influenciando nas dificuldades de integração e evolução que esses ambientes têm sofrido. Não sendo diferente, o domínio de teste de software tem contribuído com uma diversidade de ferramentas de teste, viabilizando a condução de estudos comparativos de diversos critérios e técnicas de teste que vêm sendo propostos. Vale destacar também que não se encontram na literatura trabalhos que abordem o desenvolvimento de ferramentas de teste de forma efetiva e com base em reúso; adicionalmente, observa-se a carência de arquiteturas de referência adequadas, recentes e eficazes para a construção de ferramentas para esse domínio. Apesar das vantagens da Web como plataforma de disponibilização de sistemas de software, ainda são poucas as iniciativas de ferramentas e ambientes de Engenharia de Software para essa plataforma. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consiste em investigar mecanismos que facilitem o desenvolvimento de ambientes e ferramentas de Engenharia de Software, visando à diminuição dos custos de desenvolvimento e manutenção. Mais especificamente, será estabelecida uma arquitetura de referência de ambientes de Engenharia de Software, buscando atender, em especial, à evolução contínua e à facilidade de uso e integração que esses ambientes requerem. Para isso, serão também explorados diversos mecanismos de forma a estabelecer uma arquitetura adequada e, ao mesmo tempo, eficaz, baseado no desenvolvimento orientado a aspectos, no uso de frameworks e de ontologias, bem como na norma internacional ISO/IEC 12207. Um estudo de caso para refinamento da arquitetura de referência proposta para o domínio de teste de software é apresentado. Por fim, com base na experiência do estudo de caso, é estabelecido um processo preliminar de especialização e instanciação arquitetural para a construção de arquiteturas de referência para domínios específicos de Engenharia de Software / Recently, a proliferation of Software Engineering tools and environments has been observed, with positive impact on software production. However, despite reuse being the focus of many research in Software Engineering area, most tools and environments have been built individually, without attention in the reuse of development efforts. Moreover, there is a lack of works that propose reference architectures to these environments which can be influencing in the difficulties of evolution and integration that these environments have been suffered. In the same way, a diversity of tools has been also proposed in the Software Testing domain, making it possible the conduction of comparative studies of testing techniques and criteria. It is also important to highlight that works that discuss the development of testing tools in an effective way and based on reuse can not be found; in addition, there is a lack of adequate, recent and efficient reference architectures to that domain. Despite advantages of the Web as a platform to make available software systems, there are few initiatives of Software Engineering tools and environments. In this context, this work aims at investigating facilities to develop Software Engineering tools and environments for Web platform, aiming at low cost in development and maintenance. In particular, a reference architecture for Software Engineering environment is established, aiming at attempting the continuous evolution and facilities of use and integration required by these environments. This architecture is based on diverse mechanisms, such as aspect oriented programming, frameworks, ontologies and international standard ISO/IEC 12207. Following, a case study is conducted, aiming at establishing a reference architecture for Software Testing domain. Based on this case study experience, a preliminary process that involves the architectural specialization and instantiation to derive reference architectures for specific domains, such as analysis, design and testing, is established

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:33:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ciro Xavier Maretto -- parte1.pdf: 1560777 bytes, checksum: b87dbad912d2ed99abdf096e4b07bdbc (MD5) Previous issue date: 2013-08-19 / Durante a execução dos projetos de software, muitos dados precisam ser coletados, armazenados e analisados para apoiar decisões tanto no contexto dos projetos quanto da organização. A medição de software é prática fundamental para o gerenciamento de projetos e para a melhoria de processos e está presente nos principais modelos e padrões de melhoria de processos de software, como a ISO/IEC 12207 (ISO/IEC, 2008), o CMMI (Capability Maturity Model Integration) (SEI, 2010) e o MR-MPS-SW (Modelo de Referência para Melhoria de Processo de Software Brasileiro) (SOFTEX, 2012). Em modelos que tratam a melhoria de processos em níveis, tais como o CMMI e o MR-MPS-SW, a medição é introduzida nos níveis iniciais (nível 2 do CMMI e nível F do MR-MPS-SW) e evolui à medida que a maturidade dos processos aumenta. Na alta maturidade, caracterizada nos níveis 4 e 5 do CMMI e B e A do MR-MPS-SW, a medição evolui, sendo necessário realizar o controle estatístico dos processos (CEP). Para realizar a medição de software de forma efetiva, é necessária uma infraestrutura computacional para apoiar a coleta, o armazenamento e a análise de medidas. Nesse sentido, este trabalho propõe uma arquitetura de referência para medição de software, que considera tanto a medição tradicional quanto em alta maturidade. A arquitetura proposta é independente de plataforma e foi definida com base na Ontologia de Referência para Medição de Software (BARCELLOS, 2009). Ela pode ser utilizada como base para a definição de arquiteturas específicas para soluções computacionais que apoiem o processo de medição de software. Como prova de conceito, a arquitetura de referência proposta foi utilizada como base para a definição de uma arquitetura específica e uma ferramenta. Além disso, como uma avaliação preliminar do trabalho, um estudo experimental foi realizado / During the execution of software projects, it is necessary to collect, store and analyze data in order to support project and organizational making decisions. Software measurement is a fundamental practice for project management and process improvement. It is present in the main models and standards that address software process improvement, such as ISO/IEC 12207 (ISO/IEC, 2008), CMMI (Capability Maturity Model Integration) (SEI, 2010) and MR-MPS-SW (Reference Model for Process Improvement of Brazilian Software) (SOFTEX, 2012). In models that address software process improvement in levels, such as CMMI and MR-MPS-SW, measurement starts in the initial levels (CMMI level 2 and MR-MPS-SW level F) and evolves as the maturity level increases. In the high maturity, characterized in CMMI levels 4 and 5 and MR-MPS-SW level B and A, measurement includes carrying out statistic process control (SPC). In order to perform the measurement process in an effective way, a computational infrastructure able to support measurement collection, storage and analysis is necessary. In this sense, this work proposes a reference architecture for software measurement that considers both traditional and high maturity measurement. The proposed architecture is platform independent and has been defined based on the Reference Ontology for Software Measurement (BARCELLOS, 2009). It can be used as a basis for defining specific architectures for computational solutions that support the software measurement process. As a proof of concept, the reference architecture was used as a basis for a specific architecture and a tool. In addition, aiming at evaluating the reference architecture proposed, an experimental study was carried out and some preliminary results were obtained