A construção de software é um empreendimento de alto risco. Encontra na literatura que, no ano de 2009, 68% dos projetos de TI apresentaram falhas em prazo, custo ou qualidade. O Tribunal de Contas da União ressalta que a metodologia de desenvolvimento deve ser executada pelas organizações governamentais de forma sistemática e documentada, para permitir a avaliação e a melhoria do processo, com vistas à produção de software de qualidade. Neste contexto de metodologias para minimizar falhas, identificou-se em guias de boas práticas de gestão de projetos, livros e normas que tudo começa a partir da definição do escopo, sem o qual não é possível continuar o trabalho de gestão. Sendo assim, a deficiência da definição do escopo de um projeto aponta para um Modelo de Inspeção baseado em Checklist, com a finalidade de garantir que as principais informações geradas pelo grupo de processos de planejamento da gestão de escopo de projetos de sistema de TI, sejam observadas de forma adequada e estejam refletidas nos documentos produzidos por organizações públicas, mais especificamente do âmbito do Comando da Aeronáutica (COMAER). Para tanto, o trabalho é dividido em quatro partes: (1) identificar as informações relevantes para criar uma lista de verificação, a fim de auxiliar uma organização do Comando da Aeronáutica na execução do grupo de processos de planejamento da gestão de escopo, bem como, definir um método de inspeção baseado em uma técnica de leitura para ser utilizado na aplicação prática do modelo proposto; (2) apresentar a concepção do modelo da lista de verificação, a contextualização da mesma segundo o PMBOK e uma implementação do processo de inspeção para a aplicação prática do modelo proposto; (3) aplicar o modelo proposto através de dois exemplos de desenvolvimento de software, interno e terceirizado, por organizações militares da FAB; (4) avaliar o modelo proposto comparando os resultados obtidos com os problemas identificados pelos integrantes dos projetos nos exemplos estudados, realizando uma discussão acerca das conclusões obtidas. A tese conclui que o modelo desenvolvido: pode (1) minimizar os problemas identificados nos exemplos estudados; é (2) mais completo do que o PMBOK porque é necessário pesquisar informações em outras fontes de consulta para complementar as informações contidas neste guia de conhecimento; pode (3) prevenir os impactos de problemas legais desde as fases iniciais do projeto.

Esta pesquisa aborda a concepção e implementação do Método de Esqueletotipação, visando aumentar a qualidade das transformações de modelos em códigos-fonte no desenvolvimento de software embarcado baseado em modelos. A partir da experimentação em um estudo de caso de sistemas embarcados, envolvendo três experimentos, foi possível constatar tanto aumentos na qualidade dos códigos-fonte gerados, quanto melhorias nas abordagens transformacionais de modelos por meio de cinco diferentes contribuições. A primeira contribuição foi a implementação do Método de Esqueletotipação, para o desenvolvimento de software embarcado baseado em modelos. A segunda envolveu o Padrão de Projeto (Design Pattern) Esqueletotipador, para preparação da transformação de modelos em códigos-fonte. A terceira foi o desenvolvimento da Técnica de Esqueletosincronização, para geração híbrida, de forma manual e automática, de códigos-fonte. A quarta contribuição integrou as três anteriores, na Abordagem de Esqueletotransformação, para propiciar a tradução de modelos em códigos-fonte, baseando-se na filosofia da Arquitetura Dirigida a Modelos (Model-Driven Architecture - MDA). A quinta e última propiciou a verificação da Aplicação do Método de Esqueletotipação no estudo de caso de sistemas embarcados.

Este trabalho trata de um estudo sobre o desenvolvimento de um sistema de compra e venda de ações aplicado à Bolsa de Valores do Estado de São Paulo (BOVESPA). O sistema tratado aqui faz o reconhecimento de padrões de movimentação dos preços de um ativo, Petrobrás PN (PETR4), fazendo uma previsão da direção de seu movimento futuro (alta ou baixa). A direção prevista serve como base para a tomada automática de decisão de compra ou venda, comprando na previsão de alta ou vendendo na previsão de baixa. O reconhecimento do padrão é feito utilizando-se redes neurais NARX (Nonlinear Autoregressive with Exogenous Inputs). Algoritmos genéticos são utilizados para melhoria da qualidade do treinamento da rede neural. Também são tratadas aqui algumas verificações de resultados quanto à topologia e quantidade de atrasos nas entradas das redes NARX, bem como variações na escolha dos dados de bolsa de valores usados como entradas do modelo. O desempenho do sistema de compra e venda é comparado com o resultado baseado na estratégia buy and hold.

The impressive technological evolution observed in the last years has as its main engine the computer. Among many possible applications for this notable machine, the Embedded Computer Systems (ECS) are of great relevance. The number of critical ECS, i.e., whose failure results in catastrophic consequences in terms of human or material lost, also grows dramatically, and opens a new horizon of hazards. Hence, studies in the field of critical ECS become more important. Among the strategies for the development of such systems, this work will deal with fault tolerance. More specifically, software techniques for detection of faults that arise due to external factors of software design errors will be studied. Such techniques are named assertions. It will be proposed an activities workflow that considers the process of software development for a critical ECS based on system models. This approach, called model-based design, is a tendency in the embedded software world, because it brings many benefits, such as reduction of development time, ease of understading and maintaining the design and high degree of reuse. A hypothetical system will be developed according to this approach and different assertions types will be tested and compared. The quality of the assertion set will be measured through a set of metrics, and fault injection at the model level will be applied for this evaluation.

A questão fundamental considerada nesta dissertação foi a implementação de um protótipo de software capaz de detectar e solucionar conflitos de tráfego aéreo simulados, adaptando-se algoritmos utilizados na indústria do entretenimento (biblioteca OpenSteer ), a fim de estudar parâmetros envolvidos na resolução desses conflitos (por esta abordagem) e avaliar as trajetórias de solução. Para alcançar o objetivo proposto, as aeronaves foram modeladas como pontos, a superfície terrestre como plana e o espaço aéreo como bidimensional. O simulador VisSimCEA (Visualizador de Simulações em Controle do Espaço Aéreo), desenvolvido em linguagem Java e contendo as adaptações da OpenSteer, foi concebido para permitir o planejamento e execução dos ensaios nos quais variaram-se os ângulos de apresentação (de 30 a 180), as velocidades (de 100 a 200 Kt) e alguns parâmetros determinantes para alteração das trajetórias de solução. Considerando-se a capacidade de resolução, 100% dos conflitos foram solucionados, para determinada configuração de parâmetros, independentemente dos ângulos de apresentação e das velocidades. Quanto ao desempenho, observadas as reduções de velocidade abaixo de 75% da velocidade de cruzeiro, os algoritmos de resolução mostraram que 60%, do total de 45 ensaios registrados, foram solucionados. O critério de otimização não foi objeto de estudo aprofundado, no entanto, escolheu-se um padrão de comparação, encontrado na literatura como simplificação de um algoritmo em teste pela NASA, para avaliar o grau de otimização obtido pelas trajetórias. As diferenças entre as trajetórias produzidas pelo simulador e as calculadas analiticamente foram de 0,38%. Deduziu-se que o simulador, na fase de protótipo, ao utilizar métodos significativamente distintos dos demais encontrados na literatura, apresentou capacidade e desempenho de solução coerentes com o padrão de comparação utilizado.

A exploração autônoma de ambientes desconhecidos necessita da construção incremental e consistente de um modelo do local explorado para que o robô possa estimar com sucesso sua localização ao longo do trajeto executado. Este problema é conhecido como localização e mapeamento simultâneo (SLAM), sendo de fundamental importância para o estudo de robôs móveis autônomos. Este trabalho apresenta o resultado do desenvolvimento de um algoritmo para localização e mapeamento simultâneo baseado no algoritmo Iterative Closest Point (ICP). Como ferramenta de desenvolvimento e pesquisa um novo framework voltado a aplicações robóticas chamado Microsoft Robotics Developer Studio foi utilizado. A solução proposta utiliza o ICP para gerar uma estimativa inicial de deslocamento que é avaliada utilizando-se um índice de qualidade em que a varredura da leitura atual do scanner laser é sobreposta a um mapa previamente construído a partir de leituras anteriores do sensor laser. Se o índice for pior que um limite previamente definido, são geradas mais quatro estimativas de deslocamento nas proximidades da estimativa inicial. A que apresentar o melhor valor para o índice de desempenho é utilizada como estimativa final para o deslocamento. Para verificação da efetividade da solução proposta, foram utilizados cinco ambientes simulados diferentes no qual foram avaliados o ICP e a solução proposta. Os resultados das simulações indicam que a solução proposta obtém um desempenho sensivelmente superior ao ICP nos casos em que o ambiente apresenta quinas e saliências pois estas diminuem os efeitos danosos causados pela ambiguidade na estimativa de deslocamento. Destaca-se também a utilização do teste de hipótese pelo método Kolmogorov-Smirnov para duas amostras (KS) para verificação de semelhança e relevância das correções efetuadas pelos algoritmos em teste.

Este trabalho de pesquisa propõe um Método Dirigido por Modelos para a Documentação e Análise (MDM-DA) de requisitos de Sistemas Computadorizados - SC, visando melhorar a qualidade e a eficácia na documentação da execução de atividades da Engenharia de Requisitos, e manter rastreabilidade entre os elementos produzidos durante o ciclo de desenvolvimento destes sistemas. Além disso, um Modelo Conceitual para aplicação do MDM-DA foi projetado, considerando-se os conceitos teóricos de Engenharia de Sistemas e Engenharia de Requisitos. Concebeu-se o MDM-DA com um total de 12 passos estruturados, considerando-se: as características do Desenvolvimento Dirigido por Modelos (Model-Driven Development - MDD) para se representar os requisitos graficamente; a Linguagem de Modelagem de Sistemas (System Modeling Language - SysML) para modelagem, especificação e documentação de requisitos; e o Método de Análise Kano para priorização/negociação dos requisitos. Adicionalmente, para propiciar um conjunto de análises detalhadas de todo o processo de desenvolvimento, o MDM-DA propõe 5 (cinco) métricas e 6 tabelas de requisitos da SysML. Durante esta pesquisa, concebeu-se também um Protótipo da Extensão do profile da SysML, denominado PExSys, visando contemplar as novas construções visuais necessárias para operacionalização do MDM-DA. O método foi aplicado com sucesso em 3 (três) componentes de um projeto real, denominado Projeto FINEP 5206/06 - Projeto de Integração e Cooperação Amazônica para a Modernização do Monitoramento Hidrológico (ICA-MMH). Finalmente, dentre as principais vantagens que se percebe com a aplicação do MDM-DA, podem-se citar: uma otimização na documentação e na rastreabilidade entre os modelos produzidos; um aumento da eficácia na comunicação tanto entre os membros envolvidos na equipe de desenvolvimento quanto na comunicação desta equipe com os stakeholders do SC; e a realização de análises detalhadas de todo o processo de desenvolvimento.

O Teste de Software de uma Linha de Produto pode ser eficiente com a utilização de um framework que siga conceitos da Engenharia de Software Experimental. Este trabalho propõe o detalhamento de uma Estrutura de Maturidade Operacional para a Gestão de Teste de Software. A estrutura visa propiciar a gestão de defeitos, assim como a aferição de resultados do Teste de Software, através de um método que utiliza medidas de eficiência e eficácia. Isto permite identificar, estabelecer e manter as capacidades exigidas por Modelos de Maturidade em Teste de Software. Alcança-se este objetivo por meio de estágios de melhoria dos padrões, controles, medidas e aprimoramento contínuo. A contribuição principal é a criação detalhada do Domínio Operacional de um framework. Finalmente a pesquisa foi aplicada em um estudo de caso real, onde dois experimentos foram executados, apresentando resultados eficientes e eficazes.

Esta pesquisa aborda o desenvolvimento do AndroMDT, um Método de Testes Funcionais Dirigido por Modelos para Sistemas de Software. Este método se apoia nas características do Desenvolvimento Dirigido por Testes (Test Driven Development - TDD) e da Arquitetura Dirigida por Modelos (Model Driven Architecture - MDA). Nele, descreve-se a aplicação do método AndroMDT em um componente de software, envolvendo um estudo de caso de um projeto real. Esta pesquisa propiciou a especificação, execução, documentação e análise de testes funcionais. Além disso, foi possível obter-se rastreabilidade entre os elementos mais relevantes do estudo de caso, desde os requisitos até os artefatos de teste produzidos.

Framework can be considered an incomplete software with some points that can be specialized to add application-specific behavior, allowing not only source code reuse but also design reuse. Techniques for developing frameworks evolved, starting from the usage of inheritance and composition and passing through more sophisticated ones, such as reflection and introspection. Recent frameworks employ the strategy to define a specific metadata schema for applications to use in their classes and programming elements, enabling framework behavior customization. Despite this technique is being widely used, there are not models, design patterns or development guidelines that aim to help in the creation of this kind of framework. This thesis proposes a conceptual model for metadata-based frameworks that has the aim to identify appropriate solutions for its internal structure and scenarios where it is suitable for. A pattern language presents design solutions aiming a greater flexibility in the structure of this kind of framework and a collection of architectural patterns proposes scenarios for their usage. Some frameworks were developed by students using the proposed pattern solutions and the results of their usage were assessed using questionnaires. Additionally, an experiment was conducted evaluating the metadata-based framework usage in the identified scenarios, observing the consequences comparatively to approaches without frameworks and with a traditional framework. As a result, software architects and framework developers with this conceptual model should be able to identify situations where the metadata usage is appropriate and to design suitable solutions that provides flexibility in metadata reading and processing.