Hacia la implementación de una herramienta de soporte al proceso de desarrollo de software

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1 Haca la mplementacón de una erramenta de soporte al proceso de desarrollo de software Larburu 1 I.U., Pkatza 1 J.M., Sobrado 1 F.J., García 2 J.J. y López de Ipña 3 D. 1 Departamento de Lenguaes y Sstemas Informátcos (UPV/EHU) a {blaen, ppac, sc.eu.es 2 Wreless Systems Researc Department, Avaya Labs Researc, Baskng Rdge, NJ (USA) 3 Consultng Department, 3G LABS, Cambrdge (England) Abstract. La mplantacón de procesos desarrollo del software (PDS) en una organzacón aumenta su rendmento y capacdad de negoco. La dsposcón de un Sstema de Ayuda a la Toma de Decsones (DSS) vía Web que mplemente el proceso resulta una solucón para la mplantacón de la dscplna exgda. Además de defnr un PDS para la fase de elaboracón de proyectos, presentamos una forma de representacón y ayuda a la decsón en el PDS en base al formalsmo Gudelnes Intercange Format (GLIF) y al método de asgnacón dfusa multcrtero PROAFTN. La ontología del domno del PDS (SPOnt) ntegra las de GLIF, MCDA y PROAFTN. De esta manera, además de aprovecar la capacdad de defncón de guías de GLIF y la ayuda a la decsón de PROAFTN, defne relacones entre tareas, roles y artefactos. Proponemos una arqutectura de DSS que ntegra los elementos anterores con módulos para la gestón de datos de evolucón. 1 Introduccón. La dsposcón de un proceso de desarrollo del software (PDS) defndo e mplantado en una organzacón aumenta su rendmento y capacdad de negoco. La mplementacón del proceso en un Sstema de Ayuda a la Toma de Decsones (DSS) accesble vía Web puede ser una estratega de mplantacón efectva de la dscplna subyacente s, además, ayuda en la gestón de los datos de evolucón del proceso. Exsten unas 150 empresas en el mundo en los nveles 4 o 5 de SW-CMM, que an dado una solucón a este problema. No emos detectado DSSs de soporte al PDS pero sí aportacones parcales en la línea de la gestón de experenca adqurda [3], gestón de proyectos b, soporte al trabao en grupo [11], evaluacón de procesos [4], etc. Para la mplementacón de un proceso, se recomendan solucones flexbles como los workflows adaptatvos [2] usando meta-modelos como el propuesto por Papavasslou [6] que ntegra tareas de conocmento y de desarrollo. Exsten a Fac. Informátca (UPV/EHU), Dep. LSI, Apdo. 649, Donosta San Sebastán b Websystems Inc. ttp://www.proect-management-software.org

2 múltples formalsmos de representacón utlzables: gramátcas formales, redes de Petr, y los dagramas de IDEF c, BPML d o el Gudelnes Intercange Format (GLIF) [7]. Dado el protagonsmo alcanzado por los métodos de clasfcacón íbrdos bas ados en la lógca dfusa englobados en lo que se conoce como Ayuda a la Decsón Multcrtero (MCDA) y Soft-Computng, utlzados por nosotros para la mplantacón de guías de práctca clínca en Telemedcna con el DSS Arnasa [10], recurrmos tambén a ellos para la construccón del DSS de soporte al PDS. En la sguente seccón detallamos los materales y métodos que emos utlzado en nuestra nvestgacón, en la tercera seccón acemos ncapé en los resultados obtendos y termnamos con una cuarta seccón en la que apuntamos las conclusones obtendas. 2 Materales y métodos. Dentro de los trabaos de construccón del módulo de ayuda a la decsón en el PDS, emos defndo un proceso para la fase de elaboracón de proyectos aplcable en organzacones de pequeño tamaño, adaptable al crecmento de los msmos. El domno de la fase de elaboracón de un proyecto (Fg. 3). Este proceso, tene en cuenta conceptos de otras metodologías (RUP [5] y CommonKADS [8]) y pretende cumplr con los requstos de nvel 2 de los modelos SW-CMM e y CMMI c. Para obtener una representacón flexble de procesos de conocmento ntensvo déblmente estructurados extendemos el meta-modelo de Papavasslou [6] con las clases Artfact, Knowledge role y Development role. La ontología resultante la ntegramos con la ontología de GLIF [7] por su utldad en nuestra línea de telemedcna, su posbldad de ntegrar vocabularos, y su estructuracón en tres nveles: conceptual, computable, y de ntegracón con el entorno. Para ofrecer ayuda a la decsón emos optado por un método de Ayuda a la Decsón Multcrtero (MCDA) denomnado PROAFTN por el poder clasfcatoro demostrado en tareas de dagnóstco médco, donde se muestra como el meor clasfcador entre técncas como árboles de decsón, reglas de produccón, K-NN, regresón logístca y perceptrones multcapa según la comparatva de Belacel [1]. PROAFTN, no calcula repetdamente las dstancas y admte datos en dferentes undades. Al basarse en prncpos de concordanca y no dscordanca, se engloba dentro de los algortmos no totalmente compensados, utlzando aprendzae tanto deductvo como nductvo, y crteros tanto cuanttatvos como cualtatvos. PROAFTN defne un conunto? = {C 1, C 2,..., C k } de clases, que tenen asocado un conunto de prototpos B = {b 1, b 2,..., b L } que se defnen como tuplas sobre un conunto F= {g 1, g 2,..., g n } de atrbutos, y una matrz W, donde W representa el peso que tene el atrbuto g en la categoría C. Todos los pesos son valores postvos en el rango [0,1], y la suma de todos los pesos de una categoría es 1. c IDEF Famly of Metods. ttp://www.def.com d Busness Process Management Intatve. ttp://www.bpm.org e Software Engneerng Insttute. ttp://www.se.cmu.edu/cmm/cmms/cmms.tml

3 Las funcones C (a,b ), concordanca del atrbuto g entre el elemento a y el prototpo b, y D (a,b ) dscordanca (Fg. 1), se basan en 3 pares de valores: S 1 (b ) y S 2 (b ) forman el rango de máxma concordanca entre el atrbuto g y b, los umbrales de dscrmnacón d - (b ) y d + (b ) ante la posble mprecsón de los datos, y los umbrales veto v - (b ) y v + (b ) para señalar la zona de ncompatbldad. 1? a? D, b 0? a? C, b???? S? b??? 1 1? b? v b S 2 b 2? S? b?? v? b? 1? 2? S? b?? d? b? S? b?? d? b? S g (a) Fg. 1. Representacón gráfca de C y D El grado de semeanza entre el elemento a y la clase C es el mayor de los grados de semeanza entre el elemento y los prototpos de la clase b (1). n n w????????? a, b?? W C a, b? 1? D a, b I?? 1? 1 (1) Para la mplementacón del prototpo de DSS para la gestón del PDS llamado SPK emos utlzado la especfcacón J2EE de la tecnología Java, Protégé-2000 v1.7 f como entorno de desarrollo de ontologías y erramenta de adquscón de conocmento por el buen nvel de funconamento demo strado en múltples aplcacones [8], JESS v6.1 g como motor de nferenca por su amplo uso, ncluyendo la extensón para lógca dfusa FuzzyJESS, y por JessTab g como puente de comuncacón entre Protégé-2000 y JESS. 3 Resultados. El prototpo de SPK construdo, presenta la arqutectura de la Fg. 2. Al gual que en el DSS Arnasa [10], su funconaldad esta repartda entre dversos módulos Web especalzados que, además de la ayuda a la decsón, cubren aspectos como la vsualzacón nteractva 2D y 3D de datos de evolucón del proceso, análss de datos, control de acceso basado en roles, gestón de planes, comuncacón entre roles para el trabao en grupo, o la nternaconalzacón de la nterfaz. Utlza mos Protege-2000 tanto a nvel de admnstrador como a nvel de usuaro del DSS. El admnstrador edta las ontologías medante Protege-2000, el usuaro defne sus propos procesos creando nstancas de las clases defndas. La nformacón contenda en las ontologías es convertda en una estructura smple aceptable por el motor de nferenca JESS medante el plug-n JessTab de Protegef Protégé ttp://protege.stanford.edu g Jess, te rule engne for Java TM Platform. ttp://erzberg.ca.sanda.gov/ess/ NRC-IIT. ttp://www.t.nrc.ca/ir_publc/fuzzy/fuzzyjtoolkt2.tml

4 2000. JESS es el responsable de la eecucón tanto del proceso defndo sobre la ontología, como de cualquer elemento de ayuda a la decsón que el DSS pueda ofrecer. Para la mplementacón del proceso emos creado una ontología (SPOnt) basada en el meta-modelo de workflow de Papavasslou [6]. A este modelo le emos añaddo el concepto de artefacto (Artfact) y emos dvddo el concepto rol en dos: los roles de conocmento y los roles de desarrollo (Knowledge role y Development role). Fg. 2. Arqutectura del DSS para la gestón de procesos SPK. GLIF defne guías (Gudelnes) que se eecutan sguendo algortmos (Algortm), que se componen de pasos (Gudelne steps) que se pueden descomponer en subguías. El núcleo de SPOnt (Fg.3) esta defndo sobre 4 conceptos: proceso, tarea, rol y artefacto. Hemos defndo proceso como una guía y tarea como un paso. Los roles y los artefactos son conceptos propos de SPOnt y no tenen refleo en el ámbto de GLIF. Las tareas, realzadas por un rol concreto, utlzan y producen artefactos.

5 Fg. 3. Relacón entre las ontologías SPOnt, GLIF, MCDA, PROAFTN La Fg. 4 muestra la relacón entre las dscplnas del proceso. El núcleo de proceso esta compuesto por las dscplnas: Gestón de Requstos RM (SW-CMM, CMMI y RUP), Análss y Dseño AD (RUP), Planfcacón de Proyecto PP (SW-CMM, CMMI y RUP). Como dscplnas auxlares emos defndo las sguentes: Gestón de Confguracón CM (SW-CMM, CMMI y RUP), Segumento y Supervsón de Proyectos PTO (SW-CMM y CMMI), Aseguramento de Caldad QA (SW- CMM y CMMI), Análss de Métrcas MA (CMMI). Inco Elaboracón Nucleo del proceso RFP RM Requstos del sstema AD Arqutectura del sstema PP Propuesta Accones correctvas como petcón de cambo Guardar / Proporconar artefactos Avso de PTO CM QA Métrcas MA modfcacón Dscplnas auxlares Evaluacón

6 Fg. 4. Relacón entre dscplnas del proceso Fg. 5. Eemplo de ayuda a la decsón Los procesos defndos sobre SPOnt se parecen al grafo que se muestra en la Fg. 5. Cualquer tarea (nodo) de estos procesos puede a su vez estar descompuesta en dferentes subprocesos. Los nodos decsón, al tener que resolver un problema (Problem) de clasfcacón, llevan mplícta la eecucón de un proceso que mplementa un método MCDA; en éste caso, PROAFTN. Como puede verse en la Fg. 4, las clases PROAFTN son las opcones de pasar a otra dscplna (segur) o repetrla (terar). Para cada una, defnmos prototpos sobre varos atrbutos del estado del sstema. El clasfcable es el estado del sstema en el momento de decdr. En este caso el prototpo segur es vetado por g 3, por lo tanto el estado actual quedaría asgnado a la clase terar. 4 Conclusones. La mplantacón de un PDS permte dsponer de nformacón completa de proyectos anterores y aumenta la predctbldad, capacdad de negoco, y caldad del proceso y producto fnal. Sn embargo, el esfuerzo a realzar por los mplcados y la falta de erramentas que den una solucón global a la gestón de datos, conocmento y ayuda a la decsón acen que las organzacones con PDS mplantados sean mnortaras. El prototpo de DSS construdo (SPK), reutlzando varos módulos Web del DSS Arnasa, posblta un acceso controlado y seguro, nternaconalzacón de la nterfaz, vsualzacón de datos de evolucón, análss estadístco de datos, y gestón de datos. En cuanto a la gestón del conocmento y ayuda a la decsón, SPK permte tanto el modelado como la eecucón de PDS defndos en base a un conunto de ontologías (SPOnt, GLIF, MCDA y PROAFTN) nterrelaconadas con una capacdad descrptva sufcente como para defnr roles, tareas, artefactos y problemas de decsón en forma de nstancas de las clases defndas. El conunto de tecnologías que ntegran la solucón ofrecda an demostrado una efectvdad adecuada a las exgencas de velocdad de respuesta que un DSS accesble v ía Web mpone. Este prototpo, de momento y asta ser utlzado en varos proyectos, es una erramenta de uso nterno del Grupo. De cara a su comercalzacón, es convenente que las organzacones usuaras sgan el modelo de desarrollo basado en el domno. Con ello, además de la ventaa de que los usuaros lleguen a trabaar bao una dscplna, podrán maxmzar los benefcos menconados anterormente.

7 Agradecmentos. Este trabao a sdo desarrollado con fnancacón recbda del Departamento de Economía y Tursmo de la Dputacón Foral de Gupúzcoa [OF- 151/2002? bao el patrocno de la Unón Europea y, parcalmente, por la recbda del Mnstero de Cenca y Tecnología [MCYT TIC C03-01]. Referencas 1. Belacel N. et al: Multcrtera Fuzzy Assgnment Metod: a Useful Tool to Assst Medcal Dagnoss. In Artfcal Intellgence n Medcne 21 (2001). 2. Cung P.W.H et al: Knowledge-based process management - an approac to andlng adaptve workflow. In Knowledge-Based Systems 16 (2003) Fredrc R. et al: Experence-based decson support for proect management wt Case- Based Reasonng. (2002). ttp://cteseer.n.nec.com/ tml 4. Henderson P. et al: A tool for evaluaton of te software development process. In Te Journal of System and Software 59 (2001) Kructen P. Te Ratonal Unfed Process. An Introducton, 2nd ed., Booc, te Addson- Wesley Obect Tecnology Seres, Mass., Papavasslou G. et al: Integratng Knowledge Modelng n Busness Process Management. In proceedngs of TAKMA-2002 (2002) 7. Peleg M. et al: Comparng Computer-Interpretable Gudelne Models: A Case Study Approac In JAMIA, vol. 10, No. 1,(2002) Screber G. et al: A Case Study n Usng Protégé-2000 as a tool for CommonKADS. In Proc. of 12t Int. Conf. on Knowledge Engneerng and Knowledge Management (EKAW'2000), (2001) 9. Screber G. et al. Knowledge Engneerng and Management: te CommonKADS Metodology, Bradford Book, MIT press, Sobrado F.J. et al: Arnasa: una forma de desarrollo basado en el domno en la construccón de un DSS para la gestón del proceso de tratamento del asma vía Web. En Actas de las Jornadas de Ingenería del Software y Bases de Datos (2002). 11. Zayck V. et al: Capturng communcaton and Context n te Software Process Lfeccle. In Researc and Engneerng Desgn Vol. 14, 2, (2003)

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