Esta tese propõe um método denominado PM-MDA para o desenvolvimento de Modelos de Plataforma (Platform Model - PM) no contexto da abordagem Model Driven Architecture (MDA). O método PM-MDA tem como foco o desenvolvimento de projetos de Software embarcado baseados em Sistemas Operacionais em Tempo Real (Real-Time Operating System - RTOS). Adicionalmente, este estudo define um perfil UML 2.0 para modelagem da aplicação e plataforma de software embarcado denominado Profile for modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES) que é usado no método PM-MDA. Tal perfil define um conjunto de estereótipos para descrever genericamente Modelos de Plataforma e Modelos Independentes de Plataforma (Platform Independent Model - PIM). Além disso, são definidas extensões desse perfil, tal como o perfil PROAPESX que permite a modelagem de PMs para versões do RTOS X Real-Time Kernel e hardware associados. Além disso, o perfil PROAPES possibilita vincular um PIM a um PM, permitindo que esses modelos sejam inseridos como atributos de entrada em uma Transformação de Modelos. No contexto da MDA, esse perfil constitui-se em um metamodelo de plataforma (um metamodelo de uma família de plataformas similares) para a construção de modelos de plataforma. Desse modo, um PM é usado como parte fundamental para o desenvolvimento de software embarcado na abordagem MDA, fornecendo meios de obter independência de plataforma. Em abordagens atuais de MDA, as transformações de modelos empregam implicitamente os modelos de plataforma. Como os interesses referentes à plataforma não são separados dos interesses referentes às transformações de modelos, para cada plataforma requerida deve existir uma ou mais transformações de modelos correspondentes que são configuradas especificamente para aquela plataforma. O resultado são processos de transformações de modelos difíceis de serem automatizados. No domínio de sistemas embarcados, o uso de MDA é ainda mais importante devido à heterogeneidade de plataformas e à complexidade destes sistemas. O método PM-MDA, que faz uso do perfil PROAPES, visa sistematizar o processo de criação e disponibilização de modelos de plataforma separados do processo de transformação de modelos, possibilitando a geração de processos de transformações de modelos eficientes e adaptáveis. / This thesis proposes a method called PM-MDA for the development of Platform Models in the context of Model Driven Architecture (MDA). The PM-MDA method focuses on the development of embedded software projects based on Real-Time Operating Systems (RTOS). Additionally, this study defines a UML 2.0 Profile for Modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES), which is used in the PM-MDA method. Such profile defines a set of stereotypes to generically describe Platform Models (PMs) and Platform Independent Models (PIMs). Further, extensions are defined in this profile, e.g. the PROAPESX profile, allowing the modeling of PMs into versions of the X RTOS Real-Time Kernel and associated hardware. In its turn, the PROAPES profile enables the link of a PIM to a PM, allowing these models to be entered as input attributes in a Model Transformation. In the context of MDA, this profile is a platform metamodel for building PMs, i.e., a metamodel of a family of similar platforms. In this way, a PM is used as a fundamental part in the development of embedded software in the MDA approach by providing means of obtaining platform independence. In current MDA approaches, model transformations implicitly employ PMs. As the concerns regarding the platform are not separated from the concerns related to model transformations, for each required platform there must be one or more corresponding model transformations that are configured specifically for that platform. This results in model transformation processes that are expensive and difficult to be automated. In some application domains such as embedded systems, the use of MDA is more motivating because of the heterogeneity of platforms and the complexity of these systems. The PM-MDA method, which makes use of the PROAPES profile, aims to systematize the process of creating and providing platform models separated from the model transformation process, enabling the generation of efficient and adaptable model transformations.

Esta tese propõe um método denominado PM-MDA para o desenvolvimento de Modelos de Plataforma (Platform Model - PM) no contexto da abordagem Model Driven Architecture (MDA). O método PM-MDA tem como foco o desenvolvimento de projetos de Software embarcado baseados em Sistemas Operacionais em Tempo Real (Real-Time Operating System - RTOS). Adicionalmente, este estudo define um perfil UML 2.0 para modelagem da aplicação e plataforma de software embarcado denominado Profile for modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES) que é usado no método PM-MDA. Tal perfil define um conjunto de estereótipos para descrever genericamente Modelos de Plataforma e Modelos Independentes de Plataforma (Platform Independent Model - PIM). Além disso, são definidas extensões desse perfil, tal como o perfil PROAPESX que permite a modelagem de PMs para versões do RTOS X Real-Time Kernel e hardware associados. Além disso, o perfil PROAPES possibilita vincular um PIM a um PM, permitindo que esses modelos sejam inseridos como atributos de entrada em uma Transformação de Modelos. No contexto da MDA, esse perfil constitui-se em um metamodelo de plataforma (um metamodelo de uma família de plataformas similares) para a construção de modelos de plataforma. Desse modo, um PM é usado como parte fundamental para o desenvolvimento de software embarcado na abordagem MDA, fornecendo meios de obter independência de plataforma. Em abordagens atuais de MDA, as transformações de modelos empregam implicitamente os modelos de plataforma. Como os interesses referentes à plataforma não são separados dos interesses referentes às transformações de modelos, para cada plataforma requerida deve existir uma ou mais transformações de modelos correspondentes que são configuradas especificamente para aquela plataforma. O resultado são processos de transformações de modelos difíceis de serem automatizados. No domínio de sistemas embarcados, o uso de MDA é ainda mais importante devido à heterogeneidade de plataformas e à complexidade destes sistemas. O método PM-MDA, que faz uso do perfil PROAPES, visa sistematizar o processo de criação e disponibilização de modelos de plataforma separados do processo de transformação de modelos, possibilitando a geração de processos de transformações de modelos eficientes e adaptáveis. / This thesis proposes a method called PM-MDA for the development of Platform Models in the context of Model Driven Architecture (MDA). The PM-MDA method focuses on the development of embedded software projects based on Real-Time Operating Systems (RTOS). Additionally, this study defines a UML 2.0 Profile for Modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES), which is used in the PM-MDA method. Such profile defines a set of stereotypes to generically describe Platform Models (PMs) and Platform Independent Models (PIMs). Further, extensions are defined in this profile, e.g. the PROAPESX profile, allowing the modeling of PMs into versions of the X RTOS Real-Time Kernel and associated hardware. In its turn, the PROAPES profile enables the link of a PIM to a PM, allowing these models to be entered as input attributes in a Model Transformation. In the context of MDA, this profile is a platform metamodel for building PMs, i.e., a metamodel of a family of similar platforms. In this way, a PM is used as a fundamental part in the development of embedded software in the MDA approach by providing means of obtaining platform independence. In current MDA approaches, model transformations implicitly employ PMs. As the concerns regarding the platform are not separated from the concerns related to model transformations, for each required platform there must be one or more corresponding model transformations that are configured specifically for that platform. This results in model transformation processes that are expensive and difficult to be automated. In some application domains such as embedded systems, the use of MDA is more motivating because of the heterogeneity of platforms and the complexity of these systems. The PM-MDA method, which makes use of the PROAPES profile, aims to systematize the process of creating and providing platform models separated from the model transformation process, enabling the generation of efficient and adaptable model transformations.

A modelagem é uma das atividades metodológicas presentes em processos de desenvolvimento de software e cumpre um papel relevante na fase de análise e projeto da solução. A linguagem de modelagem usual é a UML, porém ela é criticada por ser extensa e complexa. Outra possibilidade é fazer uso de diagramas livres, não existindo, entretanto, uma padronização nos elementos. Uma alternativa seria o uso da OPM, que representa a estrutura e comportamento de um sistema em um mesmo diagrama, utilizando uma notação única, além de possuir mecanismos intrínsecos para gerenciamento da complexidade. O objetivo deste trabalho é propor uma alternativa para modelagem de software em processos de desenvolvimento iterativo, incremental e ágil, visando aumentar a efetividade nesta atividade e colaborar na minimização das dificuldades encontradas nas atividades de análise e projeto de software, utilizando a OPM. A abordagem busca completude de modelagem, além de facilidade de compreensão e de aplicação e foi denominada PIASO – Projeto Iterativo, Incremental e Ágil de Software Utilizando a OPM. Uma avaliação da abordagem foi realizada por um grupo de 9 profissionais e os resultados mostraram que a percepção sobre a abordagem é que ela é fácil de entender e utilizar. Os dados obtidos com a avaliação mostraram que 67% dos participantes concordam que a abordagem seja de fácil entendimento e uso e 33% concordam parcialmente, além disso, os dados mostraram que a percepção quanto à utilidade da abordagem é positiva, 56% concordam que a abordagem seja útil e 36% concordam parcialmente. Finalmente, para ilustrar a utilização da abordagem, um estudo de caso foi executado, o qual indicou que para a visualização geral e modelagem da arquitetura do software o PIASO mostrou-se de fácil execução e interpretação, despendendo pouco tempo para sua realização, porém, para especificar algorítmos lógicos os diagramas da OPM não são tão eficazes. Outrossim, a característica iterativa da abordagem adaptou-se aos processos de desenvolvimento iterativos, incrementais e ágeis. / Modeling is one of the methodological activities in any software development process, mainly in the analysis and design phase. Usually the UML is used as modeling language, but it is criticized for being sprawling and complex. Informal visual conventions are also used, nevertheless, there is no single notation for the elements. OPM could be an alternative language because of its ability to express structure and behavior in a single diagram and complexity handling mechanisms. This paper presents a modeling approach using OPM in iterative, incremental and agile software development processes. The approach will intend to be not only complete, but easy to understand and apply. This approach was named PIASO, from the portuguese acronym for Iterative, Incremental and Agile Software Design using OPM. An evaluation of the approach was carried out by a group of professionals and the results show that the perception about the approach is that it is easy to understand and use. 67% out of the participants agreed that the approach is easy to understand and use and 33% agreed partially. In addition, the results show that the perception of the usefulness of the approach is positive, 56% out of the participants agreed that the approach is useful and 36% agreed partially. Finally, to illustrate the approach’s usage, a study case was performed, which indicated that for a software glance and architecture the PIASO was easy to execute and not time consuming, but to specify logical algorithms OPM diagrams are not so effective. Finally, PIASO’s iterative characteristic is naturally adapted to iterative, incremental, and agile software development processes.

Esta dissertação apresenta uma abordagem que aplica a Teoria de Projeto Axiomático à especificação de requisitos de sistemas de software visando melhorar a qualidade da solução de projeto desde a análise do problema até identificação dos requisitos efetivamente. O objetivo da abordagem desenvolvida é propor e integrar métodos que permitam o uso de Projeto Axiomático em um processo de Engenharia de Requisitos. A abordagem de especificação de requisitos proposta estabelece a aplicação do Axioma da Independência no estudo de problemas e necessidades do cliente. Desta forma, incluem-se no processo de engenharia de requisitos novos domínios de estudo, o domínio do problema e o domínio do cliente. É estabelecido um modelo de hierarquia para a decomposição de Problemas, Necessidades e Requisitos. Um processo de ziguezagueamento é sugerido para que se possa aplicar a abordagem proposta em conjunto com um processo de desenvolvimento interativo e incremental como o Processo Unificado. Apresenta-se um estudo de caso de um sistema de teste de equipamentos em uma linha de produção. O estudo de caso tem por objetivo demonstrar a aplicação prática da abordagem de especificação de requisitos proposta nesta dissertação. Além disso, apresentam-se os experimentos realizados durante o trabalho de pesquisa e seus resultados. Para exemplificar a execução dos experimentos é demonstrado o processo de especificação de requisitos para um sistema de relatórios de visitas a clientes. Este exemplo ajuda a ilustrar como a abordagem apresentada pode ser utilizada para aumentar a consistência e a qualidade dos requisitos de projetos de software. / This dissertation presents an approach that applies the Axiomatic Design Theory to the specification of software systems requirements. This Approach intends to improve the quality of design solution since its inception, which involves from the problem analysis to the requirements identification. The purpose of the proposed approach is to offer methods that allow the use of axiomatic design in a process of requirements engineering. The proposed requirements specification approach establishes the application of the Axiom of Independence in the study of problems and costumer needs. In this way, new domains, the problem domain and the costumer domain, are included in the requirements engineering process. It is established a hierarchical model for the decomposition of Problems, Needs and Requirements. A zig-zag process is suggested in order to use the propose approach in conjunction with a development process as the Unified Process. It is presented a case study of a system for equipment testing in a production line. The case study aims to demonstrate the practical application of the requirements specification approach proposed in this dissertation. In addition, the results of the experiments performed during the research are presented. The requirements specification process for a reporting system is shown to illustrate the experiments. This example helps billustrate how the proposed approach can be used to increase the consistency and quality of software requirements.

Esta dissertação apresenta uma abordagem que aplica a Teoria de Projeto Axiomático à especificação de requisitos de sistemas de software visando melhorar a qualidade da solução de projeto desde a análise do problema até identificação dos requisitos efetivamente. O objetivo da abordagem desenvolvida é propor e integrar métodos que permitam o uso de Projeto Axiomático em um processo de Engenharia de Requisitos. A abordagem de especificação de requisitos proposta estabelece a aplicação do Axioma da Independência no estudo de problemas e necessidades do cliente. Desta forma, incluem-se no processo de engenharia de requisitos novos domínios de estudo, o domínio do problema e o domínio do cliente. É estabelecido um modelo de hierarquia para a decomposição de Problemas, Necessidades e Requisitos. Um processo de ziguezagueamento é sugerido para que se possa aplicar a abordagem proposta em conjunto com um processo de desenvolvimento interativo e incremental como o Processo Unificado. Apresenta-se um estudo de caso de um sistema de teste de equipamentos em uma linha de produção. O estudo de caso tem por objetivo demonstrar a aplicação prática da abordagem de especificação de requisitos proposta nesta dissertação. Além disso, apresentam-se os experimentos realizados durante o trabalho de pesquisa e seus resultados. Para exemplificar a execução dos experimentos é demonstrado o processo de especificação de requisitos para um sistema de relatórios de visitas a clientes. Este exemplo ajuda a ilustrar como a abordagem apresentada pode ser utilizada para aumentar a consistência e a qualidade dos requisitos de projetos de software. / This dissertation presents an approach that applies the Axiomatic Design Theory to the specification of software systems requirements. This Approach intends to improve the quality of design solution since its inception, which involves from the problem analysis to the requirements identification. The purpose of the proposed approach is to offer methods that allow the use of axiomatic design in a process of requirements engineering. The proposed requirements specification approach establishes the application of the Axiom of Independence in the study of problems and costumer needs. In this way, new domains, the problem domain and the costumer domain, are included in the requirements engineering process. It is established a hierarchical model for the decomposition of Problems, Needs and Requirements. A zig-zag process is suggested in order to use the propose approach in conjunction with a development process as the Unified Process. It is presented a case study of a system for equipment testing in a production line. The case study aims to demonstrate the practical application of the requirements specification approach proposed in this dissertation. In addition, the results of the experiments performed during the research are presented. The requirements specification process for a reporting system is shown to illustrate the experiments. This example helps billustrate how the proposed approach can be used to increase the consistency and quality of software requirements.

O ensino do modelo orientado a objetos tornou-se uma prática muito comum na introdução dos cursos de computação e as dificuldades no processo de ensinoaprendizagem são bem conhecidas. Grande parte dos estudantes apresenta dificuldades em assimilar os conceitos e abstrações envolvidas neste paradigma. Este trabalho descreve o desenvolvimento, a implementação e testes de uma ferramenta para apoiar o processo de ensino-aprendizagem do modelo orientado a objetos, durante a construção de Diagramas de Classe. Com a ferramenta desenvolvida, foram coletados dados durante a construção de Diagramas de Classe UML, em experimentos realizados com alunos de uma Universidade situada na cidade de Curitiba. A ferramenta desenvolvida permitiu revelar comportamentos dos alunos durante a construção dos diagramas de classes. Os resultados demonstram que as intervenções realizadas por alunos em itens do Diagrama de Classes, como atributos, métodos e associações, durante a criação do mesmo, influenciam diretamente no conceito obtido. Além disso, a ferramenta oferece informações específicas sobre cada aluno, que podem ser utilizadas pelo professor para incentivar cada um a estudar determinados temas, a fim de melhorar o desempenho dos mesmos no entendimento do modelo orientado a objetos e na criação de Diagramas de Classes. A ferramenta para o apoio ao ensino-aprendizagem do modelo orientado a objetos durante a construção do Diagrama de Classes fornece dados negligenciados pelas ferramentas de construção de diagramas, podendo ser um importante método para aprimorar o processo de ensino-aprendizagem do modelo orientado a objetos. / The teaching of the object-oriented model has become a very common practice in the introduction of computer courses and difficulties in the teaching-learning process are well known. Most of the students present difficulties in assimilating the concepts and abstractions involved in this paradigm. This study describes the development, implementation and testing of a tool to support the teaching-learning process of the object-oriented model during the construction of Class Diagrams. With the tool developed, data were collected during the construction of UML Class Diagrams, in experiments carried out with students of a University located in the city of Curitiba. The developed tool allowed to reveal the behaviors of the students during the construction of the class diagrams. The results show that the interventions made by students in items of the Class Diagram, such as attributes, methods and associations, during the creation of the same, directly influence the concept obtained. In addition, the tool offers specific information about each student that can be used by the teacher to encourage each one to study certain themes in order to improve their performance in understanding the object-oriented model and creating Class Diagrams. The teaching-learning tool of the object-oriented model during the construction of the Class Diagram provides data neglected by the diagrams-building tools, and can be an important method to improve the teaching-learning process of the model oriented to Objects.