Engenharia de software é uma área do conhecimento da informática voltada para a especificação, desenvolvimento e manutenção de sistemas de software aplicando tecnologias e práticas de ciência da computação, gerência de projetos e outras disciplinas, objetivando organização, produtividade e qualidade.

Atualmente, essas tecnologias e práticas englobam linguagens de programação, bases de dados, ferramentas, plataformas, bibliotecas, padrões, processos e a questão da Qualidade de Software.

Os fundamentos científicos para a engenharia de software envolvem o uso de modelos abstratos e precisos que permitem ao engenheiro especificar, projetar, implementar e manter sistemas de software, avaliando e garantindo suas qualidades. Além disso, a engenharia de software deve oferecer mecanismos para se planejar e gerenciar o processo de desenvolvimento de um sistema de informação.

Definição

Segundo Friedrich Ludwig Bauer, "Engenharia de software é a criação e a utilização de sólidos princípios de engenharia a fim de obter software de maneira econômica, que seja confiável e que trabalhe eficientemente em máquinas reais". O próprio significado de engenharia já traz os conceitos de criação, construção, análise, desenvolvimento e manutenção.

A engenharia de software se concentra nos aspectos práticos da produção de um sistema de software, enquanto a ciência da computação estuda os fundamentos teóricos dos aspectos computacionais.

O termo foi criado na década de 1960 e utilizado oficialmente em 1968 na NATO Conference on Software Engineering (Conferência sobre Engenharia de Software da OTAN). Sua criação surgiu numa tentativa de contornar a crise do software e dar um tratamento de engenharia (mais sistemático e controlado) ao desenvolvimento de sistemas de software complexos. Um sistema de software complexo se caracteriza por um conjunto de componentes abstratos de software (estruturas de dados e algoritmos) encapsulados na forma de procedimentos, funções, módulos, objetos ou agentes e interconectados entre si, compondo a arquitetura do software, que deverão ser executados em sistemas computacionais.

Os fundamentos científicos para a engenharia de software envolvem o uso de modelos abstratos e precisos que permitem ao engenheiro especificar, projetar, implementar e manter sistemas de software, avaliando e garantido suas qualidades. Além disto, a engenharia de software deve oferecer mecanismos para se planejar e gerenciar o processo de desenvolvimento. Empresas desenvolvedoras de software passaram a empregar os conceitos de Engenharia de Software sobretudo para orientar suas áreas de desenvolvimento, muitas delas organizadas sob a forma de Fábrica de Software.

A Engenharia de Sistemas é uma área mais ampla por tratar de todos os aspectos de sistemas baseados em computadores, incluindo hardware e engenharia de processos além do software.

Áreas de Conhecimento

Segundo o SWEBOK (Corpo de Conhecimento da Engenharia de Software), as áreas de conhecimento da Engenharia de Software são:

• Requisitos de Software
• Projeto (Design) de Software
• Implementação de Software
• Teste de Software
• Manutenção de software
• Gerência de Configuração de Software
• Gerência de Engenharia de Software
• Processos de Engenharia de Software
• Ferramentas e Métodos de Engenharia de Software
• Qualidade de Software

Conforme Pressman, a Engenharia de Software (ES) é uma tecnologia em camadas. E a base de todas essas camadas é o foco na qualidade do software desenvolvido. Portanto, inclusive do ponto de vista didático, é interessante estudarmos a ES em suas camadas de Processo, Métodos e Ferramentas.

Processo de Software

Processo de software, ou processo de engenharia de software, é uma seqüência coerente de práticas que objetiva o desenvolvimento ou evolução de sistemas de software. Estas práticas englobam as atividades de especificação, projeto, implementação, testes e caracterizam-se pela interação de ferramentas, pessoas e métodos.

SEE e PSEE são os ambientes voltados ao desenvolvimento e manutenção de processos. O projeto ExPSEE é uma continuação dos estudos de processos, principalmente do ambiente PSEE.

Devido ao uso da palavra projeto em muitos contextos, por questões de clareza, há vezes em que se prefira usar o original em inglês design.

Modelos de Processo de Software

Um modelo de processo de desenvolvimento de software, ou simplesmente modelo de processo, pode ser visto como uma representação, ou abstração dos objetos e atividades envolvidas no processo de software. Além disso, oferece uma forma mais abrangente e fácil de representar o gerenciamento de processo de software e consequentemente o progresso do projeto.

Exemplos de alguns modelos de processo de software:

• Modelos ciclo de vida
• Sequencial ou Cascata (do inglês waterfall) - com fases distintas de especificação, projeto e desenvolvimento.
• Desenvolvimento iterativo e incremental - desenvolvimento é iniciado com um subconjunto simples de Requisitos de Software e interativamente alcança evoluções subseqüentes das versões até o sistema todo estar implementado
• Evolucional ou Prototipação - especificação, projeto e desenvolvimento de protótipos.
• V-Model - Parecido com o modelo cascata, mas com uma organização melhor, que permite que se compare com outros modelos mais modernos.
• Espiral - evolução através de vários ciclos completos de especificação, projeto e desenvolvimento.
• Componentizado - reuso através de montagem de componentes já existentes.
• Formal - implementação a partir de modelo matemático formal.
• Ágil
• RAD
• Quarta geração

Modelos de Maturidade

Os modelos de maturidade são um metamodelo de processo. Eles surgiram para avaliar a qualidade dos processos de software aplicados em uma organização (empresa ou instituição). O mais conhecido é o Capability Maturity Model Integration (CMMi), do Software Engineering Institute - SEI.

O CMMi pode ser organizado através de duas formas, contínua e estagiada. Pelo modelo estagiado, mais tradicional e mantendo compatibilidade com o CMM, uma organização pode ter sua maturidade medida em 5 níveis:

• Nível 1 - Caótico;
• Nível 2 - Capacidade de repetir sucessos anteriores pelo acompanhamento de custos, cronogramas e funcionalidades;
• Nível 3 - O processo de software é bem definido, documentado e padronizado;
• Nível 4 - Realiza uma gerência quantitativa do processo de software e do produto;
• Nível 5 - Usa a informação quantitativa para melhorar continuamente e gerenciar o processo de software.

O CMMi é um modelo de maturidade recentemente criado com o fim de agrupar as diferentes formas de utilização que foram dadas ao seu predecessor, o CMM.

Metodologias e Métodos

O termo metodologia é bastante controverso nas ciências em geral e na Engenharia de Software em particular. Muitos autores parecem tratar metodologia e método como sinônimos, porém seria mais adequado dizer que uma metodologia envolve princípios filosóficos que guiam uma gama de métodos que utilizam ferramentas e práticas diferenciadas para realizar algo ^[1].

Assim teríamos, por exemplo, a Metodologia Estruturada, na qual existem vários métodos, como Análise Estruturada e Projeto Estruturado (muitas vezes denominados SA/SD, e Análise Essencial). Tanto a Análise Estruturada quanto a Análise Essencial utilizam a ferramenta Diagrama de Fluxos de Dados para modelar o funcionamento do sistema.

• Metodologia Estruturada
  • Análise Estruturada
  • Projeto Estruturado
  • Programação Estruturada
  • Análise Essencial
  • SADT
  • DFD - Diagrama de Fluxo de Dados
  • MER - Modelo de Entidades e Relacionamentos
• Metodologia Orientada a Objetos
  • Orientação a Objetos
  • Rational Unified Process ( RUP )
• Desenvolvimento ágil de software
  • Feature Driven Development ( FDD )
  • Enterprise Unified Process (EUP)
  • Scrum (Scrum)
  • Crystal (Crystal Clear, Crystal Orange, Crystal Orange Web)
  • Programação extrema ( XP )
• Outras Metodologias
  • Microsoft Solution Framework ( MSF )

Modelagem

A abstração do sistema de software através de modelos que o descrevem é um poderoso instrumento para o entendimento e comunicação do produto final que será desenvolvido.

A maior dificuldade nesta atividade está no equilíbrio (tradeoff) entre simplicidade (favorecendo a comunicação) e a complexidade (favorecendo a precisão) do modelo.

Para a modelagem podemos citar 3 métodos:

• Análise estruturada, criada por Gane & Searson;
• Análise essencial, criada por Palmer & McMenamin e Ed. Yourdon;
• UML criada por Grady Booch, Ivar Jacobson & Jaimes Rumbaugh (veja exemplos).

Atualmente a modelagem mais recomendada, e sendo a mais comum, é a utilização da linguagem UML.

Ferramentas, Tecnologias e Práticas

A engenharia de software aborda uma série de práticas e tecnologias, principalmente estudadas pela ciência da computação, enfocando seu impacto na produtividade e qualidade de software.

Destacam-se o estudo de linguagem de programação, banco de dados e paradigmas de programação, como:

• Programação estruturada
• Programação funcional
• Programação orientada a objetos
• Componentes de Software
• Programação orientada a aspecto

Ferramentas

Outro ponto importante é o uso de ferramentas CASE (do inglês Computer-Aided Software Engineering). Essa classificação abrange toda ferramenta baseada em computadores que auxiliam atividades de engenharia de software, desde a análise de requisitos e modelagem até programação e testes.

Os ambientes de desenvolvimento integrado (IDEs) têm maior destaque e suportam, entre outras coisas:

• Editor
• Compilador
• Debug
• Geração de código
• Modelagem
• Deploy
• Testes não automatizados
• Testes automatizados
• Refatoração (Refatoring)
• Gestão de Riscos nos projectos de Software
• Uso da Prototipagem na Eng. de Requisitos

Gerência de Projetos

A gerência de projetos se preocupa em entregar o sistema de software no prazo e de acordo com os requisitos estabelecidos, levando em conta sempre as limitações de orçamento e tempo.

A gerência de projetos de software se caracteriza por tratar sobre um produto intangível, muito flexível e com processo de desenvolvimento com baixa padronização.

Planejamento

O planejamento de um projeto de desenvolvimento de software inclui:

• organização do projeto (incluindo equipes e responsabilidades)
• estruturação das tarefas (do inglês WBS - work breakdown structure)
• cronograma do projeto (do inglês project schedule)
• análise e gestão de risco
• estimativa de custos

Essas atividades sofrem com dificuldades típicas de desenvolvimento de software. A produtividade não é linear em relação ao tamanho da equipe e o aumento de produtividade não é imediato devido aos custos de aprendizado de novos membros. A diminuição de qualidade para acelerar o desenvolvimento constantemente prejudica futuramente a produtividade.

A estimativa de dificuldades e custos de desenvolvimentos são muito difíceis, além do surgimento de problemas técnicos. Esses fatores requerem uma análise de riscos cuidadosa.

Além da própria identificação dos riscos, há que ter em conta a sua gestão. Seja evitando, seja resolvendo, os riscos necessitam ser identificados (estimando o seu impacto) e devem ser criados planos para resolução de problemas.

Análise de Requisitos

As atividades de análise concentram-se na identificação, especificação e descrição dos requisitos do sistema de software. Em resumo, requisito é uma necessidade que o software deve cumprir.

Há várias interpretações e classificações sobre requisitos, entre elas:

• funcional
• não funcional
• de usuário
• de sistema

É comum que o cliente não saiba o que ele realmente deseja, que haja problemas na comunicação e ainda que haja mudança constante de requisitos. Todos esses fatores são recrudescidos pela intangibilidade sobre características de sistemas de software, principalmente sobre o custo de cada requisito.

Gestão

• Pessoal
• Produto
• Processo
• Projeto
• Material

Histórico

A Engenharia de Software (ES) surgiu em meados dos anos 1970 numa tentativa de contornar a crise do software e dar um tratamento de engenharia (mais sistemático e controlado) ao desenvolvimento de sistemas de software complexos. Um sistema de software complexo se caracteriza por um conjunto de componentes abstratos de software (estruturas de dados e algoritmos) encapsulados na forma de procedimentos, funções, módulos, objetos ou agentes interconectados entre si, compondo a arquitetura do software, que deverão ser executados em sistemas computacionais.

ES no Presente e Tendências

Atualmente existe um destaque todo especial para a Engenharia de Software na Web. Também utilizado por Presmann a sigla WebE, é o processo usado para criar WebApps (aplicações baseadas na Web) de alta qualidade. Embora os princípios básicos da WebE sejam muito próximos da Engenharia de Software clássica, existem peculiariedades especificas e próprias.

Com o advento do B2B (e-business) e do B2C (e-commerce), e ainda mais com aplicações para a Web 2.0, maior importância ficou sendo esse tipo de engenharia. Normalmente adotam no desenvolvimento a arquitetura MVC (Model-View-Controller).

Bibliografia

• MAGELA, Rogerio. Engenharia de Software Aplicada: Princípios (volume 1). Alta Books. 2006.

• MAGELA, Rogerio. Engenharia de Software Aplicada: Fundamentos (volume 2). Alta Books. 2006.

• MOLINARI, Leonardo. Gerência de Configuração - Técnicas e Práticas no Desenvolvimento do Software. Florianópolis: Visual Books, 2007. 85-7502-210-5

• PRESSMAN, Roger. Software Engineering: A Practitioner's Approach, 6ªedição, Mc Graw Hill, 2005.

Ligações externas

• IBM Rational Software Provê uma plataforma de desenvolvimento que melhora a velocidade, qualidade e predição dos projetos de software.
• GPES Grupo de Pesquisa em Engenharia de Software do Departamento de Ciência da Computação da Universidade Federal de Minas Gerais.
• Praxis - Processo de desenvolvimento de software com enfoque educacional

Adaptado de wikipedia.org