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Tese de Doutoramento em Informática - Ramo de Conhecimento Fundamentos da Computação, O desenvolvimento metódico e rigoroso de um sistema software é uma tarefa complexa, pelo que deve o engenheiro de software dotar-se de metodologias e técnicas bem fundadas e adequadas a essa complexidade. Apresenta-se nesta tese uma abordagem à modelação que visa melhorar o projecto e o desenvolvimento de sistemas software complexos, direccionada, essencialmente, aos aspectos relativos à análise e modelação destes sistemas. A proposta dá ênfase, no seu processo de modelação, á captura de requisitos e aos meta-modelos utilizados, dada a reconhecida influência que a informação recolhida na fase de análise tem na qualidade do produto final. Assumindo um processo de modelação baseado em UML, identificaram-se as lacunas referentes à fase de análise, em especial as encontradas no diagrama de Casos de Uso, e propõe-se uma solução para suprir tais lacunas através da adopção de um processo de modelação iterativo. Este novo processo iterativo baseia-se em: i) construção de uma abordagem unificada com recurso a várias vistas do mesmo modelo, como mecanismo de consolidação semântica da modelação; ii) adição de formalização à descrição dos Casos de Uso, e iii) validação operacional do modelo através de prototipagem. A construção de uma abordagem multi-vista permite a captura exaustiva de aspectos relativos ao domínio da aplicação, através de um processo de descrição iniciado nos casos de uso. A adição de formalização aos casos de uso através do emprego de uma notação formal, que regista informação sobre os diversos cenários de um caso de uso e as condições necessárias à sua realização, possibilita o enriquecimento do modelo final. A validação operacional permite que a informação recolhida durante a fase de análise possa ser testada através de uma plataforma de prototipagem, fornecendo desta forma informação sobre a qualidade do modelo., The methodical and rigorous development of software systems is a complex task. Therefore the software engineer must use all available resources, namely methodologies and techniques to address and cope with such a complexity. This thesis puts forward a modelling approach aiming at improving the design and development of complex software systems. This approach is oriented to meet the analysis and modeling needs of such systems. Emphasis is put into requirements gathering by using proper meta-models, due to the well recognised impact that the information collected at this stage has on the quality of the final product. A UML based modelling process is assumed. Analysis related shortcomings are identified, particularly those found in Use Case diagrams. An iterative modelling process is therefore proposed in order to address such shortcomings. This new iterative process is based on: i) a multi-view unified modeling approach acting as a semantics consolidation mechanism; ii) the formalisation of use case descriptions, and iii) a prototyping based approach to the validation of the model. The multi-view unified approach enables the comprehensive gathering of features related to the application domain through a description process that begins at use case level. By adding formalisation to use cases the overall model is then enriched. This formalisation is achieved through the use of a formal notation that allows for the recording of information concerning the different scenarios of a use case and also the conditions needed to its execution. The operational validation stage takes the information from the analysis phase and tests it by using a prototyping platform. This provides a more accurate feedback on the quality of the system's final model.

A Modelagem Orientada a Objetos (MOO) é o processo de construção de modelos de sistemas através da identificação e definição de um conjunto de objetos relacionados, que comportam-se e colaboram entre si conforme os requisitos estabelecidos para o sistema. Esta definição inclui os três aspectos ortogonais, ou dimensões, deste tipo de modelagem: a dimensão estrutural dos objetos, a dimensão dinâmica do comportamento e a dimensão funcional dos requisitos. Conforme a importância relativa dada a cada uma destas dimensões, podem ser definidas três estratégias possíveis para conduzir a MOO. Estas estratégias são as dirigidas por dados, por comportamento e por processos. A estratégia dirigida por processos já esta superada. Atualmente, a estratégia dirigida por dados domina na maioria das técnicas de MOO. A estratégia dirigida por comportamento propõe que a estrutura dos objetos em um sistema pode ser determinada a partir do comportamento externo e interno que o sistema deve apresentar. Esta idéia é interessante, porque permite introduzir tardiamente o encapsulamento na MOO. Conforme é argumentado neste trabalho, as vantagens atribuídas a orientação a objetos são de implementação, isto é, a decisão de orientar ou não a objetos é, na realidade, uma decisão de design. Ao introduzir o encapsulamento na modelagem inicial do sistema, ganha-se o benefício da continuidade estrutural ao custo de colocar a MOO mais perto do design. Neste contexto, este trabalho apresenta um processo de modelagem conceitual de sistemas do ponto de vista comportamental que introduz tardiamente o encapsulamento da orientação a objetos como primeiro passo de design. Em outras palavras, é proposta uma técnica de modelagem sob uma estratégia dirigida por comportamento (privilegiando, assim, o aspecto dinâmico dos sistemas) com o suficiente poder de expressão para, ao mesmo tempo, permitir a modelagem de sistemas de informação no nível conceitual e derivar dos modelos dinâmicos obtidos uma representação estrutural orientada a objetos. 0 sistema, na concepção desta proposta, é composto por um conjunto de processos concorrentes, cada um dos quais recebe um estimulo do ambiente, realiza um tratamento especifico sobre ele e gera para o ambiente uma resposta. Os estímulos externos são decompostos em conjuntos de eventos concorrentes tratados no interior do processo. As ações realizadas no interior do mesmo são compostas nas respostas geradas para o exterior. Os processos são modelados comportamentalmente, utilizando o formalismo proposto High-Level Statecharts (HLS). HLS é uma extensão dos statecharts de Harel. As principais extensões propostas são a introdução de estados "parametrizados" usando variáveis e a representação genérica de conjuntos de estados concorrentes e exclusivos. 0 modelo de processos e desintegrado em unidades de comportamento que tratam das mesmas variáveis. Estas unidades são integradas em um modelo de ciclos de vida para estas variáveis. Finalmente, apos a aplicação da técnica de modelagem conceitual, e obtido um modelo estrutural orientado a objetos. Este modelo e derivado utilizando unicamente informações contidas nos modelos dinâmicos gerados no processo da técnica proposta. No modelo estrutural são identificadas classes, objetos, atributos, associações estáticas, hierarquias de herança e operações. Todo o processo e exemplificado utilizando o problema padrão de preparação de congressos da IFIP. Object-Oriented Modeling (OOM) is the process of construction of systems models, through an identification and definition of a set of relating objects. These objects have a collaborative behavior according to the system requirements previously defined. This definition includes three modeling aspects or dimensions: object structural dimension, behavior dynamic dimension and requirements functional dimension. Depending on a relative importance of each dimension, three possible strategies to drive OOM are defined. The strategies are: data-driven, behavior-driven and process-driven. Process-driven strategy is obsolete. Nowadays, data-driven is the dominant strategy in the world of OOM techniques. Behavior-driven strategy suggests both internal and external system behaviors define its object structure. This idea is attractive because it allows a late encapsulation in the OOM. As explained in this work, the main advantage to use object-orientation is for implementation. So, to object-orient or not to object-orient is a design decision. If encapsulation is introduced in the very beginning of systems modeling, the structural continuity is achieved at the cost of pulling OOM closer to design. In this context, the work presents a process of systems conceptual modeling using a behavioral point of view. This process introduces object-oriented encapsulation lately as a first step in the design phase. In other words, this work is a proposal of a modeling technique under a behavior-driven strategy (focusing the dynamic aspect of the systems) with enough expression power to model information systems at conceptual level and, at the same time, to derive of an object-oriented structural representation from the dynamic models. As conceived in the proposal, a system is composed by a set of concurrent processes. Each process receives a stimuli from the environment, makes a specific treatment on it and generates a response to the environment. The external stimuli is decomposed into a set of concurrent events which are internally handled by the process. Actions internally performed by the process are composed into a response which is sent outside the process. Processes are behaviorally modeled using a proposed formalism called High-Level Statecharts (HLS). HLS is a extension of Harel's statecharts. The main extensions proposed are parameterized states using variables and generic representation of concurrent and exclusive sets of states. Process model is disintegrated into behavior units handling the same variables. The units are integrated into a life cycle model for these variables. Finally, after the modeling technique has been applied, an object-oriented structural model is obtained. This model is derived exclusively using information from the dynamic models constructed during the modeling process. Classes, objects, attributes, static associations, inheritance hierarchies and operations in the structural model are identified. Examples used in all the modeling process are taken from the standard problem of IFIP conference.