pastorelli_als_dr_guara - Repositório Institucional UNESP

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ANA LUCIA DA SILVA PASTORELLI
METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO
DE REUSO E REENGENHARIA NOS SOFTWARES DE
AQUISIÇÃO E REDUÇÃO DE DADOS
DE UM TÚNEL DE VENTO
Tese apresentada à Faculdade de Engenharia
do Campus de Guaratinguetá, Universidade
Estadual Paulista, para a obtenção do título
de Doutor em Engenharia Mecânica na área
de Projetos e Materiais.
Orientador: Prof. Dr. Fernando Silva de Araújo Porto
Guaratinguetá
2007
Pastorelli, Ana Lucia da Silva
P293m
Metodologia para aplicação de reuso e reengenharia nos
softwares de aquisição e redução de dados de um túnel de vento. /
Ana Lucia da Silva Pastorelli. - Guaratinguetá : [s. n.], 2007
334f. : il.
Inclui apêndice
Bibliografia: f. 280-290
Tese (doutorado) – Universidade Estadual Paulista, Faculdade
de Engenharia do Campus de Guaratinguetá, 2007.
Orientador: Prof. Dr. Fernando Silva de Araújo Porto
1. Projeto de Engenharia I. Título
CDU 62.001.63
DADOS CURRICULARES
ANA LUCIA DA SILVA PASTORELLI
NASCIMENTO
15.11.1963 – TAUBATÉ / SP
FILIAÇÃO
Rubens Negrini Pastorelli
Maria Célia da Silva Pastorelli
1981/1982
Curso de Graduação: Tecnólogo em Processamento de
Dados
Universidade de Taubaté – UNITAU – Taubaté - SP
1985/1988
Curso de Graduação: Bacharel em Ciências Contábeis
Universidade de Taubaté – UNITAU – Taubaté - SP
1993/1998
Curso de Pós-Graduação em Computação, nível de
Mestrado, no Instituto Tecnológico da Aeronáutica –
ITA – São José dos Campos – SP.
2002/2007
Curso de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica,
nível de Doutorado na Faculdade de Engenharia do
Campus de Guaratinguetá da UNESP.
Dedico de modo especial, à milha filha Luciana, aos meus pais
Rubens e Célia e a meu avô Luiz (em memória), que foram os
grandes incentivadores deste trabalho.
AGRADECIMENTOS
A DEUS, pela benção e amor para a realização deste trabalho.
A minha filha Luciana Pastorelli pela cumplicidade e confiança de que as
dificuldades e limitações poderiam ser superadas.
Aos meus pais Rubens e Célia e irmãos Luiz Fernando, Rubens e Flávio, pelos
votos de confiança e incentivo aos estudos.
Ao meu namorado Pedro Sérgio de Oliveira, pelo companheirismo e pela
compreensão das longas horas de minha ausência.
À Universidade Estadual Paulista – UNESP, campus da Faculdade de Engenharia
de Guaratinguetá - FEG, pela oportunidade de realização deste trabalho.
Ao orientador e professor doutor Fernando Silva de Araújo Porto, por acreditar
no meu trabalho, e pelo empenho pessoal, não mensurando esforços para sua
realização.
Às funcionárias da Biblioteca do Campus de Guaratinguetá pela dedicação,
presteza e principalmente pela vontade de ajudar.
Às secretárias da pós-graduação Regina e Elisa pela dedicação e alegria no
atendimento.
Aos especialistas em ensaios em túnel, da Subdivisão Aerodinâmica (ASA-L) do
Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA), pela grande contribuição nas
abordagens que fundamentaram este estudo.
Aos colegas e amigos do Instituto de Fomento e Coordenação Industrial (IFI),
Divisão de Certificação de Produto Aeroespacial (CPA), pela ajuda na organização das
informações constantes neste trabalho.
Aos amigos Ricardo Alvim, Matsuo, Willian Limonge, Takeshi, Maria Luisa,
Hering, Sérgio Rebelo, Diego Palma, Barrochelo, Baltazar e Olivério, pela atuação
direta ou indireta na condução deste trabalho.
A todos os demais professores, amigos, colegas e funcionários que direta ou
indiretamente participaram da realização deste trabalho.
PASTORELLI, A. L. S. Metodologia para aplicação de reuso e reengenharia nos
softwares de aquisição e redução de dados de um túnel de vento. 2007. 334f. Tese
(Doutorado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia do Campus de
Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2007.
RESUMO
O trabalho tem por objetivo recuperar a usabilidade dos processos de ensaios em túnel
de vento por meio de recursos computacionais, visando a atualização e revitalização
do sistema de software através de recursos tecnológicos, interfaces, aplicativos de
apoio avançados e da implantação de práticas de engenharia e qualidade de software.
Neste trabalho de tese fez-se estudo de práticas, métodos, processos e técnicas de
engenharia de software de modo a aplicá-las adequadamente no ciclo de
desenvolvimento do projeto do sistema de software, considerando o conceito atual de
software que abrange os programas de computadores, a documentação associada e os
dados necessários para que os softwares de aquisição e redução de dados operem
corretamente e continuamente durante a modernização do sistema de medidas do túnel
de vento. Foi dado enfoque na melhoria da qualidade dos produtos e dos processos
gerenciais e técnicos, considerando as ações das metodologias tradicionais e ágeis
adequadas ao escopo e ao grupo de projeto. Neste trabalho, para atingir a abrangência
do conceito de software e manter a funcionalidade do sistema de software durante a
modernização do túnel de vento é gerada a metodologia para aplicação de reuso e
reengenharia nos software de aquisição e redução de dados de um túnel de vento,
denominada Metodologia Especial Tradicional e Ágil de aplicação em Projeto Legado
de software em Inovação – METAPLI. Com a implantação desta metodologia de
projeto de engenharia de software se provê a organização dos processos gerenciais e
técnicos, se gera a documentação de todo projeto do sistema de software e se preserva
o conhecimento dos processos de engenharia.
PALAVRAS-CHAVE: Metodologia, Engenharia de Software, Túnel de Vento,
Aquisição de Dados, Redução de Dados, Reuso, Reengenharia.
PASTORELLI, A. L. S. Methodology to application reuse and reengineering to data
acquisition and reduction software development in a wind tunnel. 2007. 334f.
Thesis (Doctorate in Mechanical Engineering) - Faculdade de Engenharia do Campus
de Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2007.
ABSTRACT
This work focuses on recovering the usability of the wind tunnel tests processes by
means of computational resources in order to updating and revitalizing the software
system through the technological resources, interfaces, advanced applicative of the aid
and the establishing of software engineering and software quality practices. On this
thesis’ work they were performed studies of practices, methods, processes and
software engineering techniques in a way of applying them adequately on the project
development cycle of the software system, considering the software current concept
which recovers the computer programs, the associated documentation and the
necessary data in a way that the data acquisition and reduction software operates
correctly and continuously along the wind tunnel measurement system’s
modernization. The focus was on quality improvement of products and managerial and
technical processes, considering the traditional and agile methodologies actions, which
are adequate to scope and to project group. On this work, to achieve the software
concept wideness, keeping the software system functionality along the wind tunnel
modernization, it was generated the methodology in order to apply the reuse and
reengineering of data acquisition and reduction software of a wind tunnel, which is
denominated “Traditional and Agile Special Methodology for application in Project
Legacy of software in Innovation - METAPLI”. The implantation of this project
methodology of software engineering proves the managerial and technical processes
organization, generates the documentation of the whole software system project and
preserves the knowledge of engineering processes.
KEYWORDS: Methodology, Software Engineering, Wind Tunnel, Data Acquisition,
Data Reduction, Reuse, Reengineering.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1 – Instalações do túnel de vento – TA-2 do CTA (IAE, 2005)............ 14
FIGURA 2.2 – Ponte do rio pinheiros e plataforma de petróleo da PETROBRAS
(IAE, 2005)...................................................................................... 15
FIGURA 2.3 – Ônibus da Itapemirim e aeronave EMB-145 (IAE, 2005) .............. 15
FIGURA 2.4 – Veículo lançador de satélite e antena parabólica (IAE, 2005) ........ 15
FIGURA 2.5 – Aeronave AMX e aeronave CBA-123 (IAE, 2005) ........................ 16
FIGURA 3.1 – Níveis de maturidade do SEI .......................................................... 21
FIGURA 3.2 – Modelo clássico ou modelo em cascata .......................................... 29
FIGURA 3.3 – Modelo de processo incremental .................................................... 32
FIGURA 3.4 – Modelo de prototipação .................................................................. 33
FIGURA 3.5 – Modelo de processo em espiral ...................................................... 36
FIGURA 3.6 – Arquitetura geral do RUP ............................................................... 42
FIGURA 3.7 – Modelo genérico de solução de problemas (Narayanan, 2001) ..... 59
FIGURA 4.1 – Metodologia especial tradicional e ágil para aplicação em projeto
legado de software em inovação - METAPLI ................................ 63
FIGURA 4.2 – Diagrama esquemático da aquisição de dados com
a Plataforma HP ............................................................................. 68
FIGURA 4.3 – Ciclo de vida de desenvolvimento de Software com ações
do RUP ............................................................................................ 75
FIGURA 4.4 – Fluxo de trabalho RUP do projeto de sistema de software
do TA-2 .......................................................................................... 80
FIGURA 4.5 – Comparação dos riscos entre o ciclo iterativo e em cascata
(KRUCHTEN, 2000)....................................................................... 87
FIGURA 4.6 – Modelo geral do diagrama da tartaruga (AFS, 2005)...................... 88
FIGURA 5.1 – Esforços aerodinâmicos sobre o corpo e ângulos de ataque
(REIS, 2000).................................................................................... 99
FIGURA 5.2 – Desenho esquemático dos dispositivos e instrumentações
do TA-2 (IAE, 2005) ....................................................................... 100
FIGURA 5.3 – Montagem do modelo aerodinâmico na seção de ensaios
do TA-2 (IAE, 2005) ....................................................................... 101
FIGURA 5.4 – Sistema de medidas e seus subsistemas........................................... 105
FIGURA 5.5 – Motor e hélice do TA-2 (IAE, 2005)............................................... 106
FIGURA 5.6 – Balança externa do túnel de vento (IAE, 2005) .............................. 110
FIGURA 5.7 – Cruz de calibração do TA-2 (REIS, 2000) ...................................... 112
FIGURA 5.8 – Arquitetura geral do subsistema mastro .......................................... 114
FIGURA 5.9 – Arquitetura geral do subsistema de sensoriamento ........................ 116
FIGURA 5.10 – Visualização com tinta (IAE, 2005) .............................................. 118
FIGURA 5.11 – Visualização com fumaça (IAE, 2005) ......................................... 118
FIGURA 5.12 – Arquitetura típica de um sistema de aquisição de dados............... 120
FIGURA 5.13 – Fluxograma de aplicação de reuso com requisitos estáveis .......... 126
FIGURA 5.14 – Componentes do sistema DAQ e SCXI para aquisição de
dados (NATIONAL INSTRUMENTS, 1998).............................. 133
FIGURA 6.1 – Representação geral dos modelos e artefatos do sistema de
software............................................................................................ 147
FIGURA 6.2 – Diagrama da tartaruga do processo de desenvolvimento do
software de aquisição de dados ....................................................... 151
FIGURA 6.3 – Diagrama da tartaruga do processo de aplicação de software
na pré-redução de dados ................................................................ 152
FIGURA 6.4 – Diagrama da tartaruga do processo de desenvolvimento do
software de redução de dados .......................................................... 153
FIGURA 6.5 – Modelagem gerencial do papel do engenheiro de software ........... 155
FIGURA 6.6 – Ciclos de vida com enfoque em reuso, reengenharia, ações
e revisões ........................................................................................ 156
FIGURA 6.7 – Fluxo de trabalho do projeto de modernização do sistema de
software (RATIONAL CORPORATION, 2000) ............................ 160
FIGURA 6.8 – Fluxo de trabalho de soluções de problemas de sistema de
software ......................................................................................... 164
FIGURA 6.9 – Revisor de engenharia de sistema de software ................................ 165
FIGURA 6.10 – Fluxo de trabalho de gerenciamento de configuração e controle
de mudanças do RUP ..................................................................... 167
FIGURA 6.11 – Modelagem de ambiente de desenvolvimento .............................. 177
FIGURA 6.12 – Papel do analista de sistema na modelagem de requisitos ........... 181
FIGURA 6.13 – Modelagem do papel e das atividades do especialista em
interface ......................................................................................... 187
FIGURA 6.14 – Atividades e artefatos do arquiteto de instrumentação.................. 189
FIGURA 6.15 – Arquitetura de hardware do subproduto SSV e de parte do SBA . 191
FIGURA 6.16 – Arquitetura de hardware para o sistema de aquisição de dados
do TA-2 ........................................................................................ 192
FIGURA 6.17 – Arquitetura de hardware para o sistema de controle do TA-2 ...... 193
FIGURA 6.18 – Fluxo de trabalho de análise e projeto do RUP ............................. 195
FIGURA 6.19 – Papel do arquiteto de software do novo sistema de medidas ........ 198
FIGURA 6.20 – Diagrama de contexto de interfaces do subproduto SLF ............. 201
FIGURA 6.21 – Diagrama de contexto do software de redução de dados do
túnel de vento ................................................................................. 207
FIGURA 6.22 – DFD0 – Cálculo de redução de dados ........................................... 208
FIGURA 6.23 – DFD1 – Obter dados de ensaio...................................................... 208
FIGURA 6.24 – DFD2 – Obter dados do objeto ensaiado....................................... 209
FIGURA 6.25 – DFD3 – Fornecer redução de dados .............................................. 209
FIGURA 6.26 – Diagrama de contexto do STD ...................................................... 211
FIGURA 6.27 – Arquitetura detalhada do sistema de software............................... 215
FIGURA 6.28 – Papel do implementador no TA-2 ................................................. 216
FIGURA 6.29 – Diagrama de estado para os subprodutos SWE em LabView ....... 217
FIGURA 6.30 – Diagrama de estado com botões em LabView .............................. 219
FIGURA 6.31 – Declaração de unidade de software de aquisição de scanivalve ... 221
FIGURA 6.32 – Declaração de unidades de software de aquisição de dados e
controle do túnel de vento .............................................................. 222
FIGURA 6.33 – Continuação da declaração de unidades do software de aquisição
de dados e controle do túnel de vento ............................................ 223
FIGURA 6.34 – Hierarquia de unidades do subproduto SLF .................................. 225
FIGURA 6.35 – Unidade de software para gravar coeficientes de calibração ........ 226
FIGURA 6.36 – Cálculo de coeficientes de tração e compressão............................ 226
FIGURA 6.37a – Unidade de cálculo de erro fiducial ............................................. 227
FIGURA 6.37b – Cálculo de correlação .................................................................. 227
FIGURA 6.38 – Unidade de software de cálculo de ajuste de curva....................... 227
FIGURA 6.39 – Unidade de software de leitura dos sinais do multímetro ............. 228
FIGURA 6.40 – Unidade de software de identificação do ensaio ........................... 231
FIGURA 6.41 – Diagrama de bloco e funções da unidade identificação de
ensaio.............................................................................................. 231
FIGURA 6.42 – Unidade de software para aquisição de dados de scanivalves P1 . 232
FIGURA 6.43 – Resultados de testes de ensaio A0045 e armazenagem de dados.. 233
FIGURA 6.44 – Resultados de testes de ensaio A0046 e armazenagem de dados.. 233
FIGURA 6.45 – Implementação SBA alto nível balanceado................................... 238
FIGURA 6.46 – Implementação SBA baixo nível balanceado................................ 238
FIGURA 6.47 – Implementação SBA alto nível desbalanceado ............................. 239
FIGURA 6.48 – Implementação SBA baixo nível desbalanceado .......................... 239
FIGURA 6.49 – Implementação SBA aquisição, ganho e zero inicial .................... 240
FIGURA 6.50 – Implementação SBA de unidade para gravação de dados............. 240
FIGURA 6.51 – Diagrama das medidas de alto e baixo nível ................................. 243
FIGURA 6.52 – Resultado da calibração do pitot com HP...................................... 248
FIGURA 6.53 – Resultado da calibração do pitot com PC...................................... 250
FIGURA 6.54 – Correlação entre a calibração do pitot com plataforma HP X PC. 250
FIGURA 6.55 – Painel de acionamento do cálculo de ganho.................................. 252
FIGURA 6.56 – Painel de cálculo de ganho do SCB............................................... 252
FIGURA 6.57 – Monitoramento dos dados do subsistema motor e hélice.............. 253
FIGURA 6.58 – Painel de tipos de aquisições e calibrações ................................... 254
FIGURA 6.59 – Painel de zeragem automática da balança ..................................... 254
FIGURA 6.60 – Painel de obtenção de dados de ensaios, ZAB e ZQ ..................... 255
FIGURA 6.61 – Painel de controle de tipo de ensaio .............................................. 255
FIGURA 6.62 – Distribuição de R1 para história de tempo de 10 segundos .......... 257
FIGURA 6.63 – Distribuição de R1 para história de tempo de 6 segundos ............ 258
FIGURA 6.64 – Papel do integrador no TA-2 ......................................................... 259
FIGURA 6.65 – Reestrutura de dados e código que desconta zero ......................... 262
FIGURA 6.66 – Reestruturação de dados modificáveis em campanhas de
ensaios ........................................................................................... 262
LISTA DE TABELAS
TABELA 4.1 – Atividades de engenharia de software executadas no TA-2 .......... 70
TABELA 4.2 – Iterações de cada fase do processo unificado ................................ 77
TABELA 5.1 – Ambientes operacionais ................................................................. 137
TABELA 5.2 – Ferramentas do ambiente de engenharia de software .................... 138
TABELA 6.1 – Coeficientes obtidos com SLF ....................................................... 229
TABELA 6.2 – Scanivalves usadas no ensaio do modelo NACA0012 do TA-2 .... 234
TABELA 6.3 – Dados de offset de baixo nível com HP e PC ................................ 243
TABELA 6.4 – Dados de calibração de baixo nível com HP .................................. 244
TABELA 6.5 – Dados de calibração de baixo nível com PC .................................. 244
TABELA 6.6 – Dados de offset de alto nível com HP e PC .................................... 244
TABELA 6.7 – Dados de calibração de alto nível com HP ..................................... 244
TABELA 6.8 – Dados de calibração de alto nível com PC ..................................... 245
TABELA 6.9 – Cálculo do ganho HP e PC ............................................................. 245
TABELA 6.10 – Resultado da aplicação do caso de teste de calibração
do pitot com HP ............................................................................ 248
TABELA 6.11 – Resultado da aplicação do caso de teste de calibração
do pitot com PC ............................................................................ 249
TABELA 6.12 – Combinações de grau 1................................................................. 265
TABELA 6.13 – Cálculo de carga de F1 com software da HP................................ 266
TABELA 6.14 – Valores dos desvios padrão de cargas parcial e total de
F1 com HP .................................................................................... 267
TABELA 6.15 – Cálculo de cargas de F1 com software do PC .............................. 267
TABELA 6.16 – – Valores dos desvios padrão de cargas parcial e total de
F1 com PC .................................................................................... 268
TABELA 6.17 – Resultados dos testes de obtenção da matriz de calibração.......... 270
TABELA 6.18 – Resultados de ensaios com modelo aerodinâmico NACA0012 ... 271
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
AEDC
Arnold
Engineering
Development
Center
(Centro
de
Desenvolvimento de Engenharia de Arnold)
AIAA
American Institutes of Aeronautics and Astronautics
AQAP
Allied Quality Assurance Publications
ANSI
American National Standard Institute
ASA
Divisão de Sistemas Aeronáuticos
ASA-L
Subdivisão de Aerodinâmica
CASE
Computer Aided Software Engineering
CFD
Computational
Fluid
Dynamics
(Dinâmicas
de
Fluídos
Computacional)
CMM
Capability Maturity Model
CMMI
Capability Maturity Model Integration
COTS
Commercial off the Shelf
CTA
Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial
(antigo Centro Técnico Aeroespacial)
DAQ
Data Aquisition (Biblioteca de Aquisição de Dados)
DMA
Direct Memory Access
DOD
Department of Defense
DFD
Diagrama de Fluxo de Dados
EMBRAER
Empresa Brasileira de Aeronáutica
ERJ
Jato regional da EMBRAER
ETE
Escola Técnica do Exército
GPIB
General Purpose Interface Bus
GTTC
Ground Test Technical Committee (Comitê Técnico de Teste de Solo)
HP
Hewlett Packard
IAE
Instituto de Aeronáutica e Espaço
IBTWG
Internal Balance Technology Working Group (Grupo de Trabalho de
Tecnologia de Balança Interna)
IEC
International Electrotechnical Commission
IEEE
Institute of Electric and Electronic Engineers
INMETRO
Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade
Industrial
IPD
Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento
ITA
Instituto Tecnológico de Aeronáutica
ISO
International Organization for Standardization
LA
Laboratório de Aerodinâmica
LabView
Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
METAPLI
Metodologia Especial Tradicional e Ágil de aplicação em Projeto
Legado de software em Inovação
NASA
National Aeronautics and Space Administration
OTAN
Organização do Tratado do Atlântico Norte
PAR
Divisão de Aeronáutica
PAR-L
Subdivisão de Ensaios em Túnel de Vento
PC
Personal Computer
PLA
Divisão de Aerodinâmica
PnP
Plug and Play
PXI
PCI eXtensions for Instruments
RUP
Rational Unified Process
SAP
Software Aplicativo
SAV
Software com aplicativo ARENA para Cálculo de Distribuição de
Dados
SATA
Subsonic
Aerodynamic
Testing
Association
(Associação
Internacional de Testes em Túneis de Vento Subsônicos)
SBA
Software de Aquisição de Dados e Calibração da Balança
SCB
Software de Aquisição de Dados e Controle do Túnel de Vento
SCXI
Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation
SEI
Software Engineering Institute
SEL
Software Engineering Laboratory (Laboratório de Engenharia de
Software)
SIG
Software Aplicativo de Interface GPIB
SIVAM
Sistema Integrado de Vigilância da Amazônia
SIW
Software Aplicativo de Interface DAQ
SLF
Software de Aquisição de Dados do Laboratório de Força
SOP
Software Operacional
SRD
Software de Redução de Dados do Túnel de Vento
SSV
Software de Aquisição de Dados de scanivalve
STD
Software de Transferência de Dados da HP para o PC
SVE
Software com aplicativo EXCEL para ordenação de dados da
scanivalve
SWA
Software de Apoio ao Desenvolvimento
SWE
Software de Ensaios em Túnel
SWI
Software de Interface
SWR
Software de Validação da Redução de Dados
SWV
Software de Validação de Dados Experimentais
TA-1
Túnel Aerodinâmico nº 1
TA-2
Túnel Aerodinâmico nº 2
TTP
Túnel Transônico Piloto
UML
Unified Modeling Language
USA
United States of American (Estados Unidos da América)
VI
Virtual Instruments
VLS
Veículo Lançador de Satélite
XP
eXtreme Programming
ZAB
Correção da variação da atitude do modelo
ZQ
Correção do efeito da pressão dinâmica
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 1
1.1 PROJETOS REALIZADOS E MODERNIZAÇÕES DO TA-2 ....................... 2
1.2 MOTIVAÇÃO DO TRABALHO ...................................................................... 2
1.3 OBJETIVOS DO TRABALHO ......................................................................... 4
1.4 PERSPECTIVAS DO TRABALHO.................................................................. 5
2 TÚNEL DE VENTO NA PRÁTICA ................................................................. 6
2.1 ENSAIOS EM TÚNEL DE VENTO ................................................................. 7
2.2 AMBIENTES DE ENSAIOS EM TÚNEL DE VENTO DO CTA ................... 12
3 ANÁLISE DE METODOLOGIAS ................................................................... 19
3.1 METODOLOGIAS E MODELOS DE PROCESSO......................................... 19
3.2 AÇÕES DAS METODOLOGIAS TRADICIONAIS........................................ 28
3.2.1 Modelo clássico ou modelo em cascata ........................................................ 28
3.2.2 Modelo de processo incremental .................................................................. 31
3.2.3 Modelo de processo prototipação................................................................. 33
3.2.4 Modelo de processo em espiral..................................................................... 35
3.3 AÇÕES DAS METODOLOGIAS ÁGEIS ........................................................ 38
3.3.1 Metodologia eXtreme Programming (XP) .................................................. 39
3.3.2 Metodologia scrum ........................................................................................ 40
3.3.3 Metodologia de processo unificado .............................................................. 40
3.4 AMBIENTES DE PROGRAMAÇÃO VISUAL COMERCIAIS ..................... 47
3.5 REUSO NO CICLO DE VIDA DE SOFTWARE............................................. 50
3.6 REENGENHARIA NA REDUÇÃO DE DADOS ............................................ 54
4 METODOLOGIA DE PROJETO DE SOFTWARE....................................... 62
4.1 A METAPLI ....................................................................................................... 62
4.2 METODOLOGIA E PROCESSOS APLICADO NO TA-2.............................. 66
4.3 PLANEJAMENTO DOS NOVOS PROCESSOS VIA METAPLI................... 69
4.3.1 Ações do processo ágil ................................................................................... 74
4.3.1.1 Ações para a fase de iniciação...................................................................... 78
4.3.1.2 Ações para a fase de elaboração................................................................... 78
4.3.1.3 Ações para a fase de construção................................................................... 81
4.3.1.4 Ações para a fase de transição...................................................................... 81
4.3.2 Ações do processo tradicional....................................................................... 82
4.4 PLANEJAMENTO DAS AÇÕES GERENCIAIS............................................. 83
4.5 PLANEJAMENTO DAS AÇÕES TÉCNICAS................................................. 89
4.5.1 Entregas e aceitações freqüentes.................................................................. 93
5 PROJETO DO NOVO SISTEMA DE MEDIDAS........................................... 96
5.1 IDENTIFICAÇÃO DOS SUBSISTEMAS DO TA-2........................................ 101
5.1.1 Subsistema motor e hélice .......................................................................... 106
5.1.2 Subsistema balança ....................................................................................... 109
5.1.3 Subsistema mastro......................................................................................... 110
5.1.3.1 Arquitetura do subsistema mastro ................................................................ 113
5.1.4 Subsistema de sensoriamento ....................................................................... 115
5.1.4.1 Arquitetura do subsistema sensoriamento.................................................... 115
5.1.5 Subsistema de montagem do modelo aerodinâmico................................... 116
5.1.6 Subsistema de visualização ........................................................................... 117
5.1.7 Subsistema de aquisição de dados................................................................ 119
5.1.8 Subsistema de redução de dados .................................................................. 121
5.2 PROCESSO DE APLICAÇÃO DE REUSO ..................................................... 125
5.3 PROCESSO DE APLICAÇÃO DE REENGENHARIA DE
SOFTWARE ...................................................................................................... 127
5.4 REQUISITOS DO SISTEMA DE SOFTWARE DO TA-2 .............................. 130
5.4.1 Requisitos gerais do sistema de medidas..................................................... 131
5.4.2 Requisitos de interface homem-máquina .................................................... 132
5.4.3 Requisitos de interface de comunicação computacional............................ 134
5.5 AMBIENTES DE ENGENHARIA PARA MEDIDAS E CONTROLE
DO TA-2............................................................................................................. 137
5.6 PROCESSO DE ANÁLISE DE DESEMPENHO DOS DADOS ..................... 141
5.7 REALINHAMENTO DE DADOS E PROCESSOS ......................................... 142
5.7.1 Gerência de requisitos variáveis................................................................... 144
6 IMPLANTAÇÃO E RESULTADOS DA METAPLI ...................................... 145
6.1 DOCUMENTAÇÃO GERENCIAL VIA METAPLI........................................ 146
6.2 RESULTADO DA MODELAGEM GERENCIAL........................................... 150
6.3 DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA VIA METAPLI ............................................. 171
6.4 RESULTADOS DA MODELAGEM DO SISTEMA DE SOFTWARE .......... 172
6.4.1 Modelagem do ambiente de desenvolvimento............................................. 175
6.4.2 Modelagem de requisitos, análise e projeto ................................................ 179
6.4.2.1 Software de aquisição de dados do laboratório de força - SLF.................... 199
6.4.2.2 Software de redução de dados do túnel de vento - SRD .............................. 202
6.4.3 Modelagem do projeto detalhado, implementação e testes ....................... 213
6.4.3.1 Implementação e testes do subproduto de software de aquisição de dados
do laboratório de força – SLF (C1) .............................................................. 224
6.4.3.2 Implementação e testes do subproduto de software de aquisição de dados
de scanivalve – SSV (C2) ............................................................................ 230
6.4.3.3 Implementação e testes do subproduto de software com aplicativo EXCEL
para ordenação de dados de scanivalve – SVE ............................................ 236
6.4.3.4 Implementação e testes do subproduto de software de aquisição de dados
e calibração da balança – SBA (C3) ............................................................ 237
6.4.3.4.1 Caso de teste de cálculo de ganho ............................................................. 242
6.4.3.5 Implementação e testes do subproduto de software de transferência de dados
da HP para o PC – STD................................................................................ 246
6.4.3.5.1 Caso de teste de calibração de pitot........................................................... 247
6.4.3.6 Implementação e testes do subproduto de software de aquisição de dados
e controle do túnel de vento – SCB (C4) ..................................................... 251
6.4.3.7 Implementação e testes do software com aplicativo ARENA para
cálculo de distribuição de dados – SAV ...................................................... 256
6.4.3.8 Implementação e testes do subproduto de software de redução de dados
do túnel de vento – SRD .............................................................................. 260
6.4.3.8.1 Caso de teste para obtenção de matriz de calibração ................................ 264
7 DISCUSSÕES DOS RESULTADOS................................................................. 273
8 CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS.................................................. 277
REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 280
APÊNDICE A – Principais Normas de Software ................................................ 291
APÊNDICE B – Materiais do sistema de Medidas do TA-2 .............................. 294
APÊNDICE C – Glossário de termos ................................................................... 312
APÊNDICE D – Códigos dos Subprodutos de Software .................................... 323
1
CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO
Entre 1950 e 1958 foi construído no Centro Técnico Aeroespacial – CTA, hoje
denominado
Comando-Geral
de
Tecnologia
Aeroespacial
(CTA),
o
Túnel
Aerodinâmico n° 2 – TA-2, no qual eram executados apenas ensaios aeroelásticos,
com balanças internas e visualização.
Em 1953, com a criação do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento – IPD, foi
possível o desenvolvimento e ensaios no TA-2 de diversos projetos aeronáuticos, com
recursos de visualização de escoamento, e medições analógicas e não automatizadas,
comportando em uma Seção de Ensaios o modelo aerodinâmico em escala. Dentre
estes projetos estava o da aeronave “Bandeirantes”, realizado totalmente por
integrantes deste Instituto e que deu origem a empresa EMBRAER.
Somente em 1978 teve início a primeira modernização do TA-2, com uso efetivo
de uma balança externa, e com sensores eletrônicos em substituição aos sensores
analógicos, para medição das cargas aerodinâmicas. Assim, foi desenvolvida uma
metodologia para a calibração da balança externa ou principal. A então Subdivisão
Aerodinâmica - ASA-L é a única entidade da América Latina que faz parte da
Associação Internacional de Túneis de Vento Subsônicos (SATA), sendo associada
desde 1977.
Em 1979, com os equipamentos da plataforma Hewlett Packard – HP foi
implantado o primeiro Sistema Automático de Aquisição de Dados. Esta
modernização foi executada pelos engenheiros e técnicos que trabalhavam naquela
época, envolvendo as atividades de operacionalização da balança externa e de
implantação do sistema computacional de aquisição de dados e desenvolvimento dos
softwares em linguagem BASIC. A partir desta evolução do sistema de medidas com
dispositivos eletrônicos e softwares para aquisição e redução de dados, iniciou-se o
período de utilização plena do TA-2.
2
1.1 PROJETOS REALIZADOS E MODERNIZAÇÕES DO TA-2
A partir de sua primeira modernização com equipamentos HP, o TA-2 tornou-se
o principal túnel de vento brasileiro, no qual vêm sendo executados diversos ensaios
de projetos aerodinâmicos. Neste túnel foram ensaiados, entre outros, os seguintes
modelos aerodinâmicos: aeronaves da EMBRAER, tais como EMB-121 Xingu, EMB120 Brasília, EMB-312 Tucano, CBA-123 Vector, AMX, EMB-145 e EMB-170;
foguete VLS; mísseis das empresas AVIBRAS e de antigas empresas como a Órbita e
ENGESA; artefatos de defesa, tais como bombas e projéteis; veículos terrestres, como
ônibus da ITAPEMIRIM; estruturas, tais como pontes e antenas parabólicas;
plataformas da Petrobrás; navios e submarinos da Marinha do Brasil.
Em 1996, com seus equipamentos envelhecidos, sem condições de operar com
segurança e sendo constatada a inviabilidade de sua recuperação, foi proposto o início
do segundo projeto de modernização do TA-2, com emprego de investimentos visando
à obtenção de retornos econômicos com os serviços prestados de ensaios
aerodinâmicos em projetos de diversas áreas de aplicação.
Para este segundo projeto de modernização do TA-2 foi proposto este trabalho,
que tem por objetivo a atualização dos softwares de aquisição e redução de dados,
através de recursos tecnológicos, interfaces e aplicativos de apoio avançados, com
enfoques no emprego das atividades de engenharia e qualidade de software. Também
abrange a atualização do sistema de medidas e seus subsistemas originais, com a
inovação e adequação dos equipamentos operacionais, em substituição aos da HP.
1.2 MOTIVAÇÃO DO TRABALHO
O sistema de software do TA-2 em uso no ano de 1998, quando se iniciou este
trabalho, havia sido desenvolvido havia muitos anos, e operava importantes funções do
sistema de medidas do túnel de vento n° 2 com a plataforma da Hewlett Packard -HP,
porém seu desempenho estava precário e a manutenção dos softwares totalmente
3
dependente do talento de especialistas que ali trabalhavam. Os especialistas em ensaios
em túnel necessitavam de mecanismos computacionais e gerenciais imediatos para
recuperação da usabilidade do sistema de medidas e dos softwares que influenciam
diretamente nos ensaios aerodinâmicos.
A motivação deste trabalho é recuperar a usabilidade dos processos de ensaios
em túnel, mantendo o TA-2 operacional durante a modernização. Assim, se propõe
usar diversos recursos computacionais para fazer a atualização e revitalização do
sistema de software, empregando práticas de engenharia de software que possam dotar
o sistema de medidas de tecnologias viáveis, que através de ações de metodologias
resultem na construção de softwares funcionais em conjunto com sistemas de
computadores e dispositivos eletrônicos adequados. Durante esta modernização, o
CTA poderá executar os ensaios aerodinâmicos até a transição final para o novo
sistema de medidas, prosseguindo com a prestação dos serviços de ensaios em túnel de
vento, que são essenciais para os projetos aerodinâmicos do país.
Para possibilitar esse trabalho fez-se uso de engenharia de software, por
intermédio do estudo de novas práticas, métodos e processos que fossem adequados
durante o ciclo de desenvolvimento, considerando o conceito atual de software que
abrange os programas de computadores, a documentação associada e os dados
necessários para fazer com que os sistemas operem corretamente e continuamente até
poder ser substituídos por completo. O enfoque principal dado por este trabalho é
buscar recursos tecnológicos para o projeto e desenvolvimento de software, visando
aumentar a produtividade, que neste projeto significa prover a continuidade dos
serviços prestados pelo TA-2 durante a modernização, com custos reduzidos na
implantação dos processos de engenharia e de software nos ensaios aerodinâmicos.
Para atingir esta abrangência do conceito de software criou-se uma metodologia
para aplicação de reuso e reengenharia no desenvolvimento dos softwares de aquisição
e redução de dados de um túnel de vento, com as ações das metodologias tradicionais e
ágeis adequadas aos processos e ao grupo de projeto. Esta metodologia de projeto foi
4
gerada pelo autor deste trabalho de tese e denominada Metodologia Especial
Tradicional e Ágil de aplicação em Projeto Legado de software em Inovação METAPLI. A metodologia de projeto tem a finalidade de auxiliar os envolvidos no
desenvolvimento de software a compreender melhor as atividades desempenhadas,
para com isso reduzir o esforço de modernizar o sistema de medidas do TA-2, e
produzir os softwares de aquisição e de redução de dados, de modo a garantir através
da documentação do projeto a preservação do conhecimento adquirido.
1.3 OBJETIVOS DO TRABALHO
Os objetivos deste trabalho compreendem:
1. Estabelecer uma metodologia simples e representativa para projetos de
desenvolvimento de sistema de software.
2. Mostrar como foi definida e implantada esta metodologia (METAPLI),
sua abrangência, consistência, utilidade e representatividade para o
TA-2.
3. Disponibilizar informações e recursos de forma organizada, que
permitam verificar e avaliar a eficácia dos processos aplicados na
atualização e revitalização do sistema de medidas de um túnel de vento.
Para atingir os objetivos, a contribuição deste trabalho é composta por:
1. Análise de diversas fontes de informações, as quais se baseiam em
metodologias tradicionais e ágeis, processos de desenvolvimento de
software, sistema de medidas, ensaios em túnel de vento, reuso e
reengenharia de software.
5
2. Estabelecimento de processos, métodos, práticas, técnicas e capacitações
adequadas ao uso e aplicável ao empreendimento.
3. Documentação gerada pela inovadora abordagem gerencial e técnica em
todo o ciclo de vida de desenvolvimento de software.
4. Obtenção dos subprodutos de software operacionais durante o
desenvolvimento, com dados e resultados representativos dos ensaios em
túnel de vento, através da implantação da METAPLI.
1.4 PERSPECTIVAS DO TRABALHO
Este trabalho foi desenvolvido entre 1998 e 2007, com a meta de alcançar um
aumento no desempenho do sistema de medidas de um túnel de vento, através de
automação assistida por computadores pessoais, e auxiliada por combinações de
hardwares e dispositivos eletrônicos mais modernos, que culminou na necessidade de
desenvolvimento de software adequado ao contexto do projeto de modernização
proposto.
Este trabalho está organizado da seguinte forma: o capítulo atual apresenta a
introdução sobre a abrangência, objetivos, perspectivas e contribuições deste trabalho.
O capítulo 2 apresenta o túnel de vento na prática e os assuntos pertinentes a este
trabalho. O capítulo 3 faz uma abordagem das diversas metodologias. No capítulo 4 é
apresentada a metodologia de projeto de software – METAPLI deste trabalho de
pesquisa. No capítulo 5 é descrito o projeto do novo sistema de medidas. O capítulo 6
descreve detalhes da implantação e resultados da METAPLI. O capítulo 7 aborda as
discussões dos resultados do trabalho. No capítulo 8 são descritos as conclusões e os
trabalhos futuros propostos.
6
CAPÍTULO 2 TÚNEL DE VENTO NA PRÁTICA
Os softwares de aquisição e redução de dados do Túnel Aerodinâmico nº 2
(TA-2) do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA) têm sido suportados e
mantidos pelos especialistas em ensaios em túnel de vento do CTA desde 1979. Os
softwares originais foram desenvolvidos para a Plataforma Hewlett Packard (HP) e
vêm apresentando problemas de manutenção.
Esses softwares vêm sendo modificados e têm surgido erros ou “bugs” que
comprometem os dados, devido às diversas adaptações para o uso nesta plataforma de
hardware. Muitas destas alterações de software têm sido feitas sem a adoção de uma
metodologia adequada para responder aos processos de engenharia e gerenciais. Para
atender os requisitos da comunidade de usuários, com respeito aos dados pertinentes
aos ensaios aerodinâmicos, os softwares, os hardwares, as instrumentações e os
dispositivos eletrônicos envolvidos, devem ser avançados e robustos, de modo a
apresentar os resultados de ensaios com maior rapidez, confiabilidade, precisão e
prover usabilidade.
Neste trabalho é detalhada a modernização do TA-2, através da qual foi
implantada a metodologia para aplicação de reuso e reengenharia nos softwares de
aquisição e redução de dados de um túnel de vento, denominada Metodologia Especial
Tradicional e Ágil de aplicação em Projeto Legado de software em Inovação METAPLI, que permite prover a abordagem dos processos de engenharia e gerenciais
pertinentes, através da pesquisa das ações de outras metodologias e processos de
desenvolvimento, existentes na literatura.
Com relação à utilização da metodologia METAPLI, é importante salientar que
para o sucesso do trabalho, muitos esforços foram direcionados para documentar o
desenvolvimento dos softwares de aquisição e redução de dados, e identificar as
capacidades operacionais de um sistema de medidas de túnel de vento. Outros esforços
7
foram direcionados para entender cada atividade envolvida no ensaio, para obter o
domínio de conhecimento de um ensaio aerodinâmico e, através das tecnologias
disponíveis, gerar e implementar as funcionalidades nos subprodutos de software,
visando garantir a qualidade dos dados intermediários e finais.
2.1
ENSAIOS EM TÚNEL DE VENTO
O American Institutes of Aeronautics and Astronautics (AIAA) criou um grupo
composto de renomados especialistas em túnel de vento, oriundos de organismos
governamentais e de indústrias da área aeroespacial, como a National Aeronautics and
Space Administration – NASA, Ames Research Center, Lokheed Martin Aeronautics,
Boeing Company, Raytheon Missiles, para descrever as melhores práticas aplicáveis
nos ensaios em túnel de vento. Este grupo, denominado Ground Test Technical
Comitee (GTTC), afirma que as melhores práticas associadas com ensaios de modelos
aerodinâmicos em túnel de vento buscam alcançar eficiência, menores custos e
minimizar o tempo de ciclo no desenvolvimento de projetos aeroespaciais (AIAA R092-1-2002, 2002).
Esses centros de referência em pesquisas aeroespaciais consideram os ensaios
em túneis de vento componentes importantes no desenvolvimento de veículos
aerodinâmicos e suas tecnologias associadas. Afirmam que um ensaio é uma
ferramenta essencial para melhorar o desempenho das aeronaves e garantir a segurança
das mesmas, de modo a reduzir os riscos que podem ter influência no ciclo de vida dos
veículos aéreos.
O GTTC afirma que para o desenvolvimento de veículos aéreos militares podem
ser necessários ensaios adicionais, devido às configurações necessárias que tratam, por
exemplo, de parte da configuração de teste, carregamento de armamento, e efeitos da
propulsão, altamente integrados. Portanto, para os projetos dos veículos militares, os
8
ensaios em túnel de vento são considerados mais complexos, e requerem
instrumentações adicionais para obtenção de dados com qualidade.
Segundo o GTTC, os requisitos de instrumentação variam amplamente, para
obtenção dos dados de cada ensaio em túnel de vento, pois são utilizados vários tipos
de sensores como strain gages para balanças internas, células de carga em balanças
externas, transdutores de pressão, inclinômetros, termopares, entre outros. A instalação
das instrumentações necessárias e de seus elementos associados como cablagem,
condicionadores de sinais, filtros, calibração, redução de dados e apresentação dos
dados, podem onerar o orçamento de um ensaio em túnel de vento.
No artigo do GTCC (AIAA R-092-1-2002, 2002), o ensaio em túnel de vento é
um componente crítico, de alto custo e de cronograma extenso. Assim sendo, deve
existir uma programação de ensaio que focalize a redução de riscos do projeto
aerodinâmico, antes de construir e evoluir os veículos aéreos. O programa de ensaio
em túnel de vento engloba os investimentos e o tempo gasto para o projeto do modelo
aerodinâmico, a fabricação, a preparação do ensaio, o ensaio do modelo e a análise do
ensaio, com registro das lições aprendidas.
Há uma grande dificuldade para elaboração e cumprimento de um programa de
ensaio, também descrito pelo GTCC em outro artigo (AIAA-R-092-2-2002, 2002),
exigindo esforço para que o desempenho do trabalho de ensaio seja feito de maneira
consistente, e proporcione a qualidade necessária para garantir o seu sucesso. As
dificuldades aumentam ainda mais quando o programa de ensaio for executado em
túneis de vento do exterior, pois os serviços de ensaio contratado para aquele projeto
específico, devem ter uma relação entre custo, qualidade, quantidade de dados e
resposta ao cronograma, estabelecidos corretamente em requisitos do contrato. No
caso de um ensaio no exterior, muito do que é programado é caro, e os processos
empregados durante o programa de ensaio não estão disponíveis e acessíveis para
auxiliar na comprovação da qualidade do projeto aerodinâmico, e caso haja problemas
9
com os resultados do projeto, ensaios adicionais serão acordados em aditivos do
contrato, não previstos no orçamento inicial.
De acordo com o GTCC (AIAA R-092-1-2002, 2002) os dados requeridos para
cada ensaio em túnel variam bastante, e geralmente é necessário empregar diversos
instrumentos de medição. Assim, diferentes tipos de ensaio requerem instrumentação
adicional para correlacionar ou obter dados corretos se comparados com os métodos
analíticos, e requerem também instrumentação específica para comprovação de
precisão.
Com a evolução eletrônica e computacional, as instrumentações de ensaio em
túnel requerem softwares adequadamente implantados, para obtenção de dados dos
vários tipos de ensaios que os clientes necessitam para validar seus projetos
aerodinâmicos, e de resultados corretos e confiáveis dos ensaios programados. Os
diferentes ensaios requerem também detalhes de análise de incerteza (AIAA-S-0711995, 1995, CAHILL, 1996) para garantir a instrumentação apropriada e a precisão
dos dados, visando concluir com êxito as metas de um programa de ensaio.
No artigo do GTCC (AIAA R-092-1-2002, 2002) são encontradas diversas
considerações sobre como selecionar um túnel de vento para um projeto específico. É
mencionado que, ao executar uma seleção de túnel de vento, os seguintes pontos
devem ser observados:
x A dimensão da Seção de Ensaio: para possibilitar estabelecer o tamanho do
modelo de ensaio e não comprometer as correções dos dados.
x As condições de operação do túnel: inclui os números de Mach e de Reynolds e
a variedade de condições de ensaio do túnel.
x A qualidade do fluxo de túnel: inclui a análise de incerteza dos parâmetros de
ensaio e as medições envolvidas.
10
x Os custos do túnel: incluem custos do ambiente de pré-ensaio, ensaio e pósensaio e uma avaliação em relação à produtividade do túnel, relacionadas ao
modelo aerodinâmico de ensaio.
x Viabilidade do túnel: inclui as facilidades oferecidas em relação ao modelo de
ensaio, ou seja, se este túnel pode ou não realizar o ensaio neste modelo
aerodinâmico no tempo requerido.
x A capacidade de aquisição de dados: inclui uma avaliação de quais são as
capacidades de aquisição de dados oferecidas, e quais delas necessitam do
suporte do cliente no local de ensaio. Casos mais comuns destas necessidades
ocorrem na montagem e troca de configuração do modelo aerodinâmico.
x A análise e redução de dados: inclui a capacidade de analisar os dados durante
os ensaios e de reduzir esses dados com todas as correções aplicadas, em
relação à qualidade do fluxo da seção de ensaio, às interferências do suporte do
modelo aerodinâmico, à interferência das paredes, à geometria do modelo de
ensaio, e a outras correções pertinentes.
x A instrumentação: inclui a viabilidade de implantar os meios necessários para
auxílio ao cumprimento dos requisitos de ensaio do modelo aerodinâmico.
x A experiência: inclui a história de sucesso de executar o tipo de ensaio
requerido e o registro de desempenho de ensaios passados e de lições
aprendidas.
x O pessoal de apoio: inclui o conhecimento dos especialistas para avaliar e
interpretar os resultados dos ensaios e executar os ensaios do tipo daquele
requerido.
x O hardware de apoio: inclui o hardware existente e a viabilidade de uso de
outros, caso necessário.
11
x A segurança: inclui os requisitos de segurança das informações fornecidas pelo
cliente sobre o modelo aerodinâmico a ser ensaiado e a quem podem ser
divulgadas.
x A qualidade da informação e dos dados: inclui a capacidade para produzir os
dados, ou seja, a combinação de túnel, modelo, e instrumentação provida, para
obter a qualidade dos dados, e o sistema de gerenciamento de informação
seguido.
x Os elementos contratuais: incluem as relações formais estabelecidas e o
desempenho do ensaio e riscos de execução do contrato, e também as
documentações requeridas.
Além deste artigo do GTCC (AIAA R-092-1-2002, 2002), muitos outros
trabalhos foram desenvolvidos com respeito a ensaios em túnel de vento. Dentre eles,
podemos descrever sobre o trabalho publicado também pelo AIAA (SHIVANANDA
et al., 1997), no qual foi enfatizada a importância dos ensaios em túnel de vento na
obtenção de dados de forças e momentos, para reduzir as incertezas de um modelo
aerodinâmico na configuração de um veículo lançador.
Neste artigo o processo de ensaio de túnel de vento é descrito, tendo início com a
escolha do túnel para ensaios, seguido de definição da escala e fabricação do modelo
do lançador em suas configurações, a montagem deste modelo no túnel e o uso de
balança interna para medir as componentes de forças e momentos.
Os autores Shivananda et al. (1997) mencionam o uso de código de engenharia e
métodos de Computacional Fluid Dynamics (CFD), para exercitar as características
aerodinâmicas do veículo lançador, e comparam os resultados obtidos usando os
métodos CFD com os adquiridos em túnel de vento, para validação das predições
aerodinâmicas de configuração do veículo lançador.
12
Contudo, os resultados obtidos com a aplicação de métodos mais modernos
como o CFD, ainda são comparados com os dados obtidos em túnel de vento para
validação do projeto aerodinâmico. Algumas vezes, nem todos os métodos novos são
validados em todas as suas execuções, podendo se afirmar que os resultados obtidos
dos ensaios em túnel de vento ainda são essenciais e confiáveis para determinação das
características aerodinâmicas de veículos aéreos.
Sendo assim, os dados adquiridos e processados com relação ao modelo
aerodinâmico ensaiado em túnel de vento são de suma importância para o sucesso de
um produto aeroespacial e, de alguma forma, devem ser armazenadas as lições
aprendidas para uso futuro. Há necessidade da descrição da maneira empregada para
obtenção dos dados para comprovar a confiabilidade e possibilitar a rastreabilidade
destes, e quais foram as instrumentações, os dispositivos eletrônicos, os softwares e os
hardwares, e baseados em que plataformas foram obtidos.
Neste trabalho então, foram envidados esforços para conhecer e documentar os
ambientes de engenharia e de software do túnel de vento do CTA com uso da
plataforma HP, para identificar as melhorias necessárias no processo de avaliação do
projeto de aeronaves. Este conhecimento facilita a inclusão de novas tecnologias no
projeto de modernização do sistema de medidas.
2.2
AMBIENTES DE ENSAIOS EM TÚNEL DE VENTO DO CTA
Os diversos tipos de veículos aéreos construídos no Brasil foram ensaiados em
túnel de vento do CTA, além de muitos outros projetos aerodinâmicos. Muitas dessas
construções e evoluções de projeto, tais como: aeronaves, pontes, navios, plataformas
de petróleo, foguetes de sondagem, lançadores de satélites, entre outros produtos,
representam um avanço tecnológico para o país, e todos esses elementos sofrem
13
influências do vento, que precisam ser estudadas para que seus projetos obtenham o
sucesso esperado.
O CTA executa os serviços de ensaios em túnel para seus clientes em projetos
dessas diversas áreas no TA-2, desde 1960. Desde aquela data, os especialistas vêm
praticando diversos tipos de ensaios experimentais, principalmente para avaliação de
projetos aeroespaciais de grande importância para o Brasil. Pela sua capacidade
operacional, o TA-2 é considerado o mais completo túnel de vento da América Latina.
Os ensaios desses diversos projetos brasileiros podem ser vistos no site do
Laboratório de Túnel de Vento do Instituto de Aeronáutica e Espaço - IAE (IAE,
2005). Desde sua construção, o TA-2 vem sendo modernizado para abranger as
tecnologias requeridas por seus clientes, visando atender os serviços solicitados nos
programas de ensaios, sempre almejando garantir a qualidade dos ensaios, dados e
resultados.
A utilização da tecnologia nacional, como um túnel de vento do próprio país, de
certa forma, permite a empresas nacionais reduzir o tempo de desenvolvimento de seus
projetos e da produção em série, no caso de aeronaves. Assim sendo, pode-se citar a
utilização do TA-2 em projetos da EMBRAER. Esta empresa utilizou cerca de 4.000
horas de ensaio em túnel de vento do CTA, com seus especialistas participando
ativamente nas diversas campanhas ou programas de ensaios da aeronave ERJ-145 de
50 passageiros, em suas diversas configurações. Dentre estas configurações estão as
aeronaves do Sistema Integrado de Vigilância da Amazônia (SIVAM) e a aeronave
LEGACY.
As instalações do túnel de vento brasileiro TA-2, mostradas na Figura 2.1, foram
construídas na década de 1950 e desenvolvidas com apoio técnico da empresa
americana Sverdrup. Projetado para operar em regime subsônico pressurizado, ou seja,
em baixas velocidades, na faixa de 500 quilômetros por hora, é mais utilizado pela
indústria aeroespacial para simular os efeitos do ar sobre a aeronave quando ela está
14
em movimento, com objetivo de otimizar o projeto de uma aeronave e minimizar
situações de risco.
Figura 2.1 - Instalações do túnel de vento – TA-2 do CTA (IAE, 2005).
Os resultados obtidos dos ensaios destas campanhas conjuntas permitiram o
aumento de conhecimento de ambas as partes, ou seja, dos especialistas do CTA e da
EMBRAER. Posteriormente, através de uma análise criteriosa das lições aprendidas,
foi possível a redução do ciclo de produção dessas aeronaves, sendo que a empresa em
1996 gastou cerca de 14 meses para desenvolvimento e montagem dessas aeronaves.
Porém, já no ciclo de produção em 2004, conseguiu reduzir a montagem deste mesmo
jato para 3,1 meses, com aumento da receita por empregado.
A indústria aeronáutica não é a única usuária do túnel de vento do CTA:
indústrias de defesa aérea, construção civil, eletroeletrônica, automobilística, naval,
perfuração de petróleo entre outras, também se valeram do túnel do CTA para
qualificarem seus projetos, enfatizando nestes casos também a preservação dos
segredos nacionais. Exemplos desses projetos, de grande interesse nacional, são
mostrados nas figuras de 2.2 a 2.5 (IAE, 2005). Com a modernização do sistema de
medidas do TA-2, se almeja continuar provendo aos clientes os serviços requisitados,
porém, procurando-se diminuir o tempo dos ensaios e aumentar a confiança nos dados.
15
Figura 2.2 - Ponte do rio pinheiros e plataforma de petróleo da PETROBRAS (IAE, 2005).
Figura 2.3 - Ônibus da Itapemirim e aeronave EMB-145 (IAE, 2005).
Figura 2.4 - Veículo lançador de satélite e antena parabólica (IAE, 2005).
16
Figura 2.5 - Aeronave AMX e aeronave CBA-123 (IAE, 2005).
Segundo o levantamento dos especialistas em ensaios do TA-2, o tempo médio
gasto nos ensaios feitos no túnel de vento com equipamentos, instrumentos e softwares
interligados na plataforma HP, antes do projeto de modernização, era de 1.000 horas.
Com a implantação da METAPLI, foco deste trabalho, pretende-se a redução ou ao
menos a permanência desse tempo médio, podendo ser até melhorado. Porém, a sua
contribuição maior está em prover a melhoria da qualidade dos serviços prestados, a
confiança nos dados e resultados obtidos e o aumento do conhecimento dos envolvidos
em relação ao novo sistema de medidas, conhecimentos estes que neste trabalho foram
considerados como um aumento de produtividade.
Para se ter uma idéia do uso do TA-2, a EMBRAER, por ser a maior usuária,
chegou a fazer em média de 4 a 5 campanhas de ensaios em cada aeronave, ou seja, de
4000 a 5000 horas de túnel, durante a fase de desenvolvimento. Já houve casos, como
do projeto AMX, em que esta empresa chegou a ocupar 100% do tempo do túnel do
CTA durante o desenvolvimento do referido projeto.
Com o projeto de modernização do TA-2, torna-se necessário desenvolver um
novo sistema de medidas que permita a coleta de dados e o seu processamento de
modo a caracterizar os efeitos gerados pela influência do ambiente onde o espécime
operará dinamicamente, com pouca dependência do operador. Essa evolução de
17
tecnologia está vinculada à necessidade de concluir os projetos em tempos mínimos,
porém com qualidade e confiabilidade.
Assim sendo, houve um esforço para selecionar e implantar práticas eficientes
para a reestruturação do sistema de medidas do TA-2, com objetivo de atender ao
requisito de redução do tempo de ensaio e de manter o túnel operacional durante o
ciclo de vida do projeto descrito neste trabalho. Este projeto abrange a substituição dos
equipamentos de medidas e dos softwares de aquisição e redução de dados de forma
gradual. Neste contexto, foi criada a METAPLI para a condução do projeto de forma
organizada, visando ampliar o conhecimento com relação ao sistema de medidas e à
engenharia de software, para possibilitar modernizações futuras.
Para esta modernização focalizou-se primeiramente o trabalho na busca de
soluções para minimizar os problemas daqueles equipamentos e softwares que vinham
apresentando falhas mais freqüentes, e que comprometiam a qualidade dos dados,
devido à vida útil esgotada e à engenharia de software pouco eficiente. Para tanto,
foram estudados os sistemas de medidas disponíveis e julgados viáveis tecnológica e
financeiramente para o empreendimento, de modo a possibilitar a seleção de
dispositivos eletrônicos para adição na nova plataforma PC. As práticas de engenharia,
de software e gerenciais pertinentes ao desenvolvimento dos produtos de software
foram sendo criadas e implantadas via METAPLI.
Desenvolveu-se um estudo de sistemas de medidas aplicáveis nas áreas
aeroespaciais (GASPERS, MUHLSTEIN, 1998) pela NASA, Boeing Company,
Lokheed Martin Aeronautics, e de sistemas de tipo análogo no Brasil (LEMES, 1997),
que pudessem ser aplicados e coubessem no orçamento previsto para a modernização,
com destaque especial para o conhecimento dos métodos e práticas exercidos pelos
especialistas em ensaios no TA-2, que permitissem a execução dos ensaios através de
um processo controlado e documentado.
18
As tecnologias de túneis de vento em escala industrial estão disponíveis em
poucos países do mundo como Estados Unidos da América (USA), França, China,
Alemanha, Rússia e Holanda. Embora já existindo sistemas de medidas com
aplicações em túneis de vento no exterior com qualidade, foi preciso dotar o sistema
de medidas do TA-2 de um desempenho operacional integrado, contendo, pelo menos,
as seguintes funcionalidades:
x Medidas de forças e momentos
x Medidas de pressão
x Medidas de temperatura
x Medidas de velocidade do escoamento
x Medidas de vazão
x Sistema de posicionamento
x Sistema de aquisição de dados
x Sistema de redução de dados
x Esquemas para visualização
Um sistema de medidas neste porte possui como característica fundamental a
integração de outros sistemas ou subsistemas. A ocorrência de falha de qualquer um
dos componentes integrados compromete todo este sistema principal, devido a
operação conjunta, podendo-se obter dados equivocados do modelo sob ensaio,
oferecendo riscos ao projeto de desenvolvimento dos produtos ensaiados no túnel.
Analisando este panorama, surgiu então a necessidade de compor as funcionalidades
do sistema de software e integrá-lo, de modo a contribuir com este trabalho de
pesquisa com a METAPLI, visando cumprir o requisito de aumento da produtividade
dos ensaios em túnel de vento, e abranger a qualidade dos dados, dos softwares, dos
processos e da documentação no TA-2 do CTA.
Para evoluir o sistema de medidas, estabelecer a instrumentação e demais
elementos envolvidos, e também os softwares para obtenção dos dados teóricos, com
qualidade e confiáveis, parte da pesquisa foi voltada para a implantação de práticas,
que, através da METAPLI, permitissem minimizar falhas nos sistemas de aquisição e
de redução dos dados. Assim sendo, a metodologia foi implantada de modo a
acomodar mudanças durante o ciclo de vida do software, procurando dirimir as
limitações e os problemas da evolução experimental dos ensaios em túnel de vento.
19
CAPÍTULO 3 ANÁLISE DE METODOLOGIAS
Para desenvolver o projeto do sistema de software deste trabalho, utilizou-se
inicialmente a técnica de coleta de dados, conhecida também como pesquisa de campo.
Buscou-se através desta pesquisa de campo revisar as informações que iriam auxiliar
na atualização e revitalização do sistema de medidas do TA-2. Assim, identificam-se
meios tecnológicos que possam oferecer uma série de vantagens a serem exploradas na
segunda modernização do sistema de medidas do túnel de vento do CTA.
Esta coleta abrangeu a pesquisa bibliográfica, para definir a fundamentação
teórica utilizada, principalmente com relação às práticas de engenharia de software,
que através de uma metodologia pertinente, pudessem ser aplicáveis no
desenvolvimento dos softwares de aquisição e redução de dados. As ações das
metodologias e as vantagens técnicas para a implantação na prática desses novos
conceitos, a busca por técnicas que garantam a qualidade de software e por modelos de
processo adequados, são os aspectos mais importantes coletados e estão descritos neste
capítulo.
3.1 METODOLOGIAS E MODELOS DE PROCESSO
Toda metodologia de projeto de software usa um método de desenvolvimento ou
modelo de processo, podendo incluir, além dos processos técnicos, os gerenciais. Com
adoção de metodologia e modelos de processo é possível garantir um desenvolvimento
de software completo, correto e documentado, que permite associar as tecnologias com
os recursos de gerência e técnicos aplicados durante o ciclo de vida do projeto.
Uma metodologia focaliza a construção do software executando diversas
atividades com auxílio de recursos gráficos ou diagramáticos, e enfoca também os
aspectos não técnicos como gestão, comunicação, motivação das pessoas e equipe.
Através de uma metodologia para o desenvolvimento de sistema de software, procura-
20
se padronizar boas práticas de engenharia de software, que são vinculadas a técnicas
específicas, como por exemplo, a análise estruturada de sistemas, a modelagem dos
dados, e também padronizar aspectos gerenciais relacionados às atividades a serem
desempenhadas no projeto.
Áreas de aplicações diferentes podem ser suportadas por metodologias diferentes.
A decisão sobre qual metodologia adotar fica a critério do desenvolvedor, que pode ser
uma organização ou grupo de pessoas responsável pelo desenvolvimento do projeto de
sistema de software. Entretanto, a escolha de uma metodologia e sua adequação na
prática possibilita representar a melhor descrição do projeto e do processo de
desenvolvimento do software, e conseqüentemente significam a garantia de qualidade
do sistema de software (GRAY, THAYER, 1991).
Há na literatura (PRESSMAN, 1992) metodologias que vêm sendo elaboradas e
evoluídas, que em conjunto com modelos de processos e normas, possibilitam a
aplicação em diversas áreas de conhecimento. Todas estas metodologias visam
melhorar os processos para garantir a qualidade do produto de software (MAIBOR,
ANDERSON, DORFMAN, 1991).
Hoje, empresas e organizações governamentais que desenvolvem softwares
procuram melhorias tecnológicas e gerenciais para obter maturidade nos seus
processos. Implantar e evoluir os processos, as metodologias, e seguir normas são os
caminhos para projetar sistemas de software com garantia de sucesso. O Instituto de
Engenharia de Software (Software Engineering Institute – SEI) da Universidade de
Carnegie-Mellon avalia as capacitações de fornecedores de software, considerando a
melhoria contínua nos processos de software (PAULK et al, 1993).
O SEI atribui um grau de maturidade, segundo os níveis do Capability Maturity
Model-CMM (PAULK et al, 1993) ou do Capability Maturity Model IntegrationCMMI (CMMI-a, 2002), reconhecendo que o detentor do laudo desenvolve um projeto
de software com qualidade (RATIONAL SOFTWARE, 2000). Segundo o SEI, os
21
processos de software são classificados em cinco níveis diferentes, conforme a figura
3.1.
Nível 5
Otimização
Nível 4
Gerenciado
Nível 3
Definido
Nível 2
Repetível
Nível 1
Inicial
Figura 3.1 - Níveis de maturidade do SEI.
Segundo o CMM, no nível 1, denominado “Inicial”, os procedimentos de
gerenciamento ou planos de projeto de softwares de uma organização ainda são pouco
eficazes. O software pode ser desenvolvido com algum sucesso pela organização, mas
as características de qualidade e o resultado do processo de software serão
imprevisíveis. Para o nível 2, denominado “Repetível”, existem procedimentos de
gerenciamento formal, garantia da qualidade e controle de configuração implantados
pela organização, mas o sucesso do projeto depende de indivíduos da equipe, atuando
como uma descrição intuitiva dos processos (RATIONAL SOFTWARE, 2000).
No nível 3, denominado “Definido”, os processos são determinados pela
organização e os procedimentos formais estão implantados, de modo a assegurar que
estes processos sejam seguidos em todos os projetos de software. São considerados
como no nível 4, “Gerenciado”, aqueles processos gerenciados através de um
programa formal de coleta de dados quantitativos. Os processos e o produto são
medidos e os dados são coletados e fornecidos para as atividades de melhoria de
processo. No nível 5, denominado “Otimizado”, a organização está empenhada em
22
obter melhorias contínuas de processo. Com relação ao modelo de maturidade do SEI,
Sommerville (2003) menciona que este é orientado para as metodologias tradicionais e
declara o seguinte:
O modelo de maturidade do SEI é uma importante contribuição para a engenharia de
software, mas não deve ser tomado como um modelo definitivo de capacitação para
todos os processos de software. Esse modelo foi desenvolvido para avaliar as
capacitações das empresas que desenvolvem softwares de defesa. Esses são sistemas
de software de grande porte, de longo tempo de duração, que têm complexas
interfaces com o hardware e outros sistemas de software. Eles são desenvolvidos por
grandes equipes de engenheiros e devem seguir os padrões e os procedimentos de
desenvolvimento estabelecidos pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos
(SOMMERVILLE, 2003, p. 487).
Sobre os níveis de maturidade CMM, Paulk et al (1993) afirmam que há
organizações que permanecem no nível 1 por diversos anos, porém, produzem seus
softwares específicos com qualidade, e em algumas delas, as normas, os modelos de
processo e metodologias são conhecidas, mas poucas implementam software com
maturidade.
A realidade das organizações brasileiras é que essa maturidade dos processos
somente é alcançada por poucas empresas atuantes na área de software. De acordo
com pesquisa do Ministério da Ciência e Tecnologias (MCT, 2002), das empresas que
implantaram sistemas de qualidade, a maioria demonstrou estar de acordo com as
normas ISO 9001:1994 (NBR ISO 9001, 1994) e ISO 9001:2000 (NBR ISO 9001,
2000), algumas implantaram segundo normas próprias e apenas uma minoria investiu
para o reconhecimento do SEI segundo o CMM.
Ainda segundo o MCT (2002) os fatores que contribuem para a permanência das
empresas no nível 1 de maturidade dos processos do CMM são:
x A dificuldade de implementar melhorias tecnológicas e de processos.
x Demonstrar e justificar habilidades em diversas áreas de aplicação de software.
23
x Compatibilizar a gestão da qualidade de software nos diversos níveis
hierárquicos da organização.
Com relação às normas ou padrões e o reconhecimento de maturidade dos
processos segundo o SEI, pode-se afirmar que os requisitos das normas e padrões
existentes são compatíveis e estabelecem correlação com os processos chaves do
CMM. Para área de qualidade estas normas são NBR ISO 9000-3 (1991) e ABNT
NBR ISO 15100 (2004) da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e as
Allied Quality Assurance Publications - AQAP da Organização do Tratado do
Atlântico Norte (OTAN). Portanto, caso a organização atenda aos requisitos das
normas de qualidade, é possível adotar algumas idéias básicas do modelo SEI.
Antes de tentar classificar processos em níveis de maturidade do CMM, é preciso
considerar a importância do processo, da metodologia e das normas para o projeto de
software. Na década de 1990, Gray e Thayer (1991) definiram dois tipos genéricos de
metodologia de software, que são:
x Enfoque dirigido a documentos.
x Enfoque dirigido a processos.
Esses autores também citam algumas normas de referência nas quais está
exemplificado cada tipo genérico de metodologia. Para o enfoque dirigido a
documentos é indicada a norma do Institute of Electrical and Electronic Engineers
(IEEE) denominada Guide to Software Requirements Specifications (IEEE STD 830,
1984) e também do Department of Defense (DOD) a norma DOD-STD-7935A (1988),
e para o enfoque dirigido a processos, a norma DOD-STD-2167A (1988).
Os autores Gray e Thayler (1991) também mencionam as metodologias para uso
em determinada fase do projeto de software, como as metodologias estruturada e
orientada a objetos e seus desenvolvedores, cujo método de análise, projeto e
programação levam seus nomes tais como: método de Yourdon, método de DeMarco
24
(1989), método de Gane e Sarson (1979), método de Ward e Mellor, método de Shlaer
e Mellor, método de Coad e Yourdon e método de Hatley e Pirbhai (1991). Muitos
desses métodos foram criados para suprir as necessidades de desenvolvimento de
softwares de tempo real da área aeroespacial.
Para a obtenção de qualidade de um produto de software é necessário o
conhecimento sobre o que é modelo de processo de software. Este entendimento é
descrito por Sommerville (2003) como sendo um conjunto de atividades que são partes
dos processos que geram os produtos de software. Na literatura (PRESSMAN, 1992)
encontram-se diferentes modelos gerais de desenvolvimento de software, tais como:
modelo em cascata, modelo incremental, modelo de prototipação e modelo em espiral.
Também se encontram modelos de processos criados especificamente para uso interno
de organizações, podendo abranger os processos de qualidade de software.
(TAKAHASHI, LIESENBERG, XAVIER, 1990).
Na visão de qualidade (AQAP 150, 1997), os modelos de desenvolvimento de
software, ou também conhecidos como modelos de processos, são representações
abstratas e simplificadas de uma abordagem sistemática do processo de
desenvolvimento de software e que, juntamente com métodos e ferramentas, são os
elementos mais importantes do gerenciamento da qualidade (AQAP 159, 1997). Os
desenvolvedores desses modelos estruturam os processos em tarefas e atividades
lógicas, coordenam e relacionam claramente as atividades de desenvolvimento às
atividades de avaliação associadas.
Segundo Pressman (1992) o modelo de processo adotado por uma organização
deve descrever claramente todos os processos primários, ou seja, requisitos, projeto,
codificação e testes, juntamente com todos os processos organizacionais de apoio, tais
como o gerenciamento de projeto, o gerenciamento da qualidade, o gerenciamento de
configuração, realizados através do ciclo de vida do software. O uso de normas auxilia
a documentar os processos primários e organizacionais de um modelo de processo.
25
Os modelos de processo, e conseqüentemente, as normas têm evoluído, e vêm
melhorando a sua qualidade. Exemplos destas evoluções deram origem a normas tais
como: ISO/IEC 12207 (2000), MIL-STD-498 (1994), DOD-STD-2167A (1988), MILSTD-1521B (1985), RTCA-DO-178B (1992), MIL-STD-2168 (1988) e outras normas
específicas usadas por organizações governamentais (ROETZHEIM, 1991). Elas
dizem “o que fazer” para ter o projeto de software com qualidade, sem especificar as
técnicas, os métodos, o ambiente e a linguagem de programação.
As normas, em sua maioria, são evoluções ou melhorias de normas anteriores.
Geralmente as organizações adotam uma norma para o desenvolvimento de seus
softwares, e não necessariamente evoluem seus processos a partir do surgimento de
uma nova norma, por ser um trabalho um tanto demorado, que implica em uma
evolução cultural, e pode afetar sensivelmente a qualidade e a produtividade (PALMA,
PASTORELLI, TARANTI, 2005).
A estrutura de uma norma foi concebida para ser flexível, modular e adaptável às
necessidades de seu usuário. Para adequação da norma e seu uso juntamente com o
processo de desenvolvimento de software escolhido, deve-se entender que ela está
fundamentada em dois princípios básicos: modularidade e responsabilidade.
Entenda-se modularidade em termos de processos com mínimo acoplamento e
máxima coesão, e responsabilidade em termos de se estabelecer um responsável para
cada processo, facilitando a aplicação da norma em projetos onde várias pessoas
podem estar legalmente envolvidas. Portanto, uma norma pode ser utilizada com
alguma adequação dos modelos de processos existentes.
Existem normas que foram elaboradas para a gestão da qualidade, que têm como
objetivo fornecer orientações para a produção de software e demonstração da
qualidade, e que podem ser aplicadas por organizações ou empresas desenvolvedoras
de software. Essas normas foram elaboradas devido ao crescimento da quantidade de
26
produtos de software, para os quais hoje existem leis nacionais que os regulamentam
(MCT, 2002).
A EMBRAER até recentemente tem desenvolvido projetos de sistema de
software fazendo uso das normas DOD-STD-2167A (1988) e RTCA-DO-178B
(1992), e atualmente alguns projetos foram iniciados adotando-se a norma MIL-STD498 (1994). No projeto do Veículo Lançador de Satélite – VLS do CTA (LEMES,
1997), também foi adotada a norma DOD-STD-2167A (1988), e para garantia da
qualidade de software a norma IEEE STD 983 (1986).
Apesar de normas e padrões existirem há algum tempo, em software, somente a
partir dos anos 1980 a criação e utilização das normas ganhou expressão. Os
projetistas de software para a área aeroespacial no Brasil estão migrando seus
processos de engenharia de software, aos poucos e de maneira planejada, para normas
mais atuais. Devido as dificuldade e complexidade na implementação de novos
processos, metodologias e tecnologias, a evolução destes seguindo novas normas de
desenvolvimento não avançam em passos muito ousados, para não comprometer a
produtividade e a qualidade alcançada dos projetos com uso de normas anteriores.
Detalhes de uma coletânea de normas aplicáveis para o projeto de um sistema de
software e suas evoluções, podem ser vistos no Apêndice A deste trabalho.
Assim como alguns especialistas têm aperfeiçoado as normas ou padrões
aplicáveis em projetos de software, outros têm diversificado também os modelos de
processos de software, e outros ainda, têm criado novas metodologias. Algumas
metodologias e normas foram criadas para organizar projetos e processos de software
específicos. Para estes casos as organizações elaboram e seguem orientações especiais
para garantir a qualidade do produto de software, podendo seguir uma ou mais normas,
variar de modelos de processos ou adaptar as metodologias tornando-as especiais.
Quando se trata de softwares complexos os desenvolvedores procuram sempre
uma forma de apresentar resultados funcionais o mais rapidamente possível. Isso é
27
possível gerando novas metodologias com enfoque em melhoria dos processos e
adaptação das atividades e normas envolvidas. Dessas melhorias surgem projetos de
software com qualidade, e com possibilidade de uso dos processos, atividades e
documentações em novos projetos, aplicando-se novas normas ou novos processos
para dar uma maior visibilidade do desenvolvimento. As metodologias criadas com
melhorias de processos são voltadas para diminuir o risco e aumentar a produtividade,
sem afetar a potencialidade do software (PASTORELLI, 1998).
Assim, evoluindo a partir dos conceitos sobre metodologias propostos por Gray e
Thayer (1991), existem hoje duas linhas de ações aplicadas em desenvolvimento de
software, que são:
x As metodologias tradicionais, que procuram enfatizar os processos,
planejamentos e documentos.
x As metodologias ágeis que procuram enfatizar as pessoas (BECK,
FOWLER, 2001).
Essas últimas são relativamente novas, do final da década de 1990, e baseiam-se
em uma série de práticas a serem utilizadas por pequenas equipes, de até 12 pessoas,
para o desenvolvimento de projetos pequenos. Ainda não existem casos de sucesso de
uso de metodologias ágeis em projetos grandes, críticos e complexos (AGILE
MANIFESTO, 2001). No entanto, o uso das ações destas metodologias em projetos
grandes e complexos, como a modernização do TA-2, é um dos desafios deste trabalho
de pesquisa.
Comparações entre as metodologias tradicionais e as metodologias ágeis têm
sido publicadas (SOARES, 2004, 2005), e os detalhes da linha de ação de cada
metodologia específica são levados em conta no desenvolvimento deste trabalho. A
literatura recomenda o uso das metodologias tradicionais para situações nas quais os
requisitos de software são previsíveis e estáveis, e o uso de metodologias ágeis quando
estes são mutáveis.
28
3.2 AÇÕES DAS METODOLOGIAS TRADICIONAIS
As Metodologias de Desenvolvimento de Sistemas (MDS) que surgiram na
década de 1970, através das quais se procurava padronizar boas práticas de engenharia
de software, eram vinculadas a técnicas específicas, tais como a análise estruturada de
sistemas ou modelagem de dados (BELLOQUIM, 2002). O foco excessivo que as
empresas colocavam nas atividades de engenharia, em detrimento das atividades de
gerenciamento usando estas metodologias, contribuíram para o insucesso de sua
aplicação.
Uma das ações principais das metodologias tradicionais são as relações com os
modelos de processos, principalmente àquelas metodologias dirigidas a processos.
Assim, se fez um estudo dos modelos de processo que vêm surgindo desde a década de
1970. Os modelos de processo abrangem atividades voltadas para o desenvolvimento
de software e procuram padronizar as práticas de engenharia de software. O uso destes
modelos de processo por organizações e indústrias americanas e européias, no
desenvolvimento de softwares aeroespaciais, contribuiu para o sucesso de muitos
projetos e a evolução tecnológica de diversos países (PRESSMAN, 1992). Os modelos
de processos são abordados a seguir neste trabalho, dos quais o primeiro deles é o
modelo em cascata ou modelo clássico.
3.2.1 Modelo clássico ou modelo em cascata
O modelo em cascata foi basicamente o primeiro a ser usado em engenharia de
software. É composto de atividades seqüenciais e desde a década de 1970 vem sendo
aplicado por grandes organizações governamentais do Departamento de Defesa
Americano – DOD, e por grandes indústrias desenvolvedoras de software daquele
país. Este modelo é derivado de outras engenharias tradicionais, tais como Civil, Naval
e Elétrica. O modelo em cascata é um dos exemplos de ações da metodologia
tradicional consideradas neste trabalho, e que a literatura aborda como metodologia
29
dirigida a processos (GRAY, THAYER, 1991). A figura 3.2 ilustra graficamente o
modelo clássico ou modelo em cascata.
Definição e análise
de requisitos
Projeto do sistema e
do software
Implementação e
testes de unidade
Integração e testes
de sistema
Operação e
manutenção
Figura 3.2 - Modelo clássico ou modelo em cascata.
O processo em cascata (LEVINSON, POTAPCZUK, MELLOR, 1999) começa
com a fase de definição e análise de requisitos, na qual são identificadas as
necessidades do usuário e as capacidades do sistema de software e seus subsistemas,
que são documentados através da especificação de requisitos e de interface. Nesta fase
os planos de desenvolvimento, de teste, de garantia da qualidade e de gerenciamento
de configuração também são documentos que devem ser gerados, podendo ser
melhorados nas etapas posteriores.
A etapa seguinte é a de projeto do sistema e do software, a qual envolve a
definição de como as capacidades requeridas devem ser projetadas. As documentações
geradas nesta fase são o documento de projeto e de interface de projeto, e os planos de
teste de integração e de desenvolvimento de componentes de software.
A seguir, na fase de implementação e testes de unidade, o projeto elaborado é
codificado na linguagem de programação definida no plano de desenvolvimento,
30
devendo ser corrigidos os erros de lógica identificados na unidade de software, e
registrados de forma apropriada os problemas e as ações corretivas. As documentações
desta fase são: o código fonte e objeto, os documentos de procedimento de testes e de
relatório de teste de unidade, com o registro de correções praticadas e as identificações
estabelecidas no plano de garantia da qualidade e de gerenciamento de configuração.
Estes planos são elaborados desde o início do projeto de software e descrevem as
atividades de identificação e controle dos componentes de softwares, e as
documentações deste projeto e alterações, durante o ciclo de vida de desenvolvimento.
Na etapa de integração e testes de sistema, é verificada a capacidade operacional
do sistema de software, que deve estar correta e completa no seu ambiente de
operação, e quando erros são encontrados devem ser procedidas as correções e
melhorias sucessivas, até que se obtenham resultados aceitáveis. Nesta etapa, os
procedimentos e relatórios de teste de aceitação e integração de sistema devem ser
documentados, e deve ser gerado ou complementado o documento de descrição de
versão de software, além dos relatórios de problemas ou propostas de mudanças com
as soluções dadas, completadas e aceitas.
Na etapa de operação e manutenção, o produto de software aceito, entregue e
instalado em seu ambiente operacional deve ser monitorado, verificado e seu
desempenho validado. Em caso de problemas, estes devem ser corrigidos ou
respondidos com mudanças de requisitos, e documentadas as alterações de
configurações.
Devem ser completados os manuais de operador de sistema, e de suporte entre
outros, bem como o relatório final de verificação e validação de software e os
relatórios de mudanças e alterações complementados com as soluções implantadas no
produto. Testes executados em nova versão de software devem ser acompanhados
pelos envolvidos na proposta de mudança, para qualificação desta versão, com
emissão de relatório de resultados e documentação das mudanças nos documentos ou
manuais pertinentes, registradas no documento de descrição de versão.
31
O modelo clássico ou modelo de processo em cascata possui variações de sua
representação, todas voltadas para processos, planejamento e documentação do
software. As práticas efetuadas visam assegurar a qualidade do software através de
eventos de revisão e atividades de verificação e validação, as quais possuem
orientações em padrões ou normas, que podem ser estabelecidas para o projeto de
sistema de software.
No entanto, para o sucesso com o uso deste modelo, os requisitos do sistema de
software devem ser totalmente conhecidos para iniciar o projeto, o que o torna
vulnerável quanto a alterações de requisitos durante o ciclo de desenvolvimento.
Assim, se faz necessária à formação e implantação de metodologias mais adequadas,
especificamente quando os requisitos não são totalmente conhecidos (KRUCHTEN,
2000). Também pode-se usar outros modelos de processos.
Muitas das evoluções de modelos de processo surgiram com intuito de implantar
práticas melhoradas de engenharia de software. O modelo de processo incremental
(PRESSMAN, 1992), constitui-se uma dessas evoluções.
3.2.2 Modelo de processo incremental
Em 1987, houve uma proposta de variação ou refinamento do modelo de
processo em cascata, conhecido como modelo de processo incremental (PRESSMAN,
1992), visando dirimir alguns problemas com as funcionalidades implantadas no
software, devido aos novos requisitos ou modificações dos requisitos existentes
(FERNANDES, KUGLER, 1990). A figura 3.3 ilustra este modelo incremental.
32
Figura 3.3 - Modelo de processo incremental
O forte deste modelo de processo é que a abordagem incremental gera uma parte
do produto de software, à qual através de incrementos são acrescentadas
funcionalidades, até que opere de forma integrada ao sistema, com uma participação
maior da gerência de configuração. Pressman (1992) considera esta abordagem como
apropriada para softwares grandes e tecnicamente complexos, pois permite rapidez na
implementação de parte do sistema de software deixando-o em condições de operação.
Um dos problemas do uso deste modelo de processo é que na integração ao
sistema maior, os documentos, muitas vezes, acabam por não serem gerados
completamente e corretamente, pois as preocupações dos desenvolvedores podem ser
direcionadas apenas para a operacionalidade do sistema, uma das atividades do ciclo
de vida de um projeto de software que mais atrai a atenção deles.
Uma metodologia de projeto poderia auxiliar na solução deste problema, desde
que voltada também para atividades gerenciais. Também pode-se estudar outros
33
refinamentos do modelo de processo em cascata que foram surgindo, como por
exemplo, o modelo de processo prototipação.
3.2.3 Modelo de processo prototipação
O modelo de processo baseado em prototipação tem por objetivo refinar os
requisitos a partir do projeto de protótipos de software, facilitando ao detentor do
projeto de software expressar os reais requisitos mais claramente, conforme o ciclo de
vida mostrado na figura 3.4 (PALMA, PASTORELLI, TARANTI, 2005). Este
protótipo é apenas uma versão inicial do sistema de software, cujo projeto pode
auxiliar no esclarecimento de possíveis equívocos entre desenvolvedores de software e
usuários ou operadores.
Fim
Engenharia do
produto
Refinam ento
do produto
Avaliação do
protótipo pelo
cliente
Início
Coleta e
refinam ento
dos requisitos
P rojeto rápido
Construção do
protótipo
Figura 3.4 - Modelo de prototipação.
A aplicação deste modelo de processo tem como função principal auxiliar no
entendimento dos requisitos, sem tanta preocupação com a documentação, o
desempenho, a qualidade, a confiabilidade do software e com o gerenciamento de
configuração. Um protótipo de software não necessariamente será usado como
subproduto do sistema de software final, pois pode ter sido desenvolvido como um
software experimental e com enfoque na compreensão dos requisitos dos clientes, e
neste caso, é mais viável utilizar apenas o conhecimento com relação aos requisitos e
34
desenvolver o sistema de software, sem reaproveitar as funcionalidades do código do
protótipo.
Este processo começa com a coleta e o refinamento dos requisitos, que irão
constituir a versão inicial do documento de especificação dos requisitos. A partir
desses requisitos iniciais é realizado um projeto rápido do software ou arquitetura, e
constroem-se as interfaces e códigos de um protótipo. Em seguida, este protótipo é
avaliado pelo cliente, que fornece as informações e comentários pertinentes ao
subproduto. O protótipo é então refinado incorporando modificações conforme as
solicitações do cliente e o processo se repete até que o subproduto de software seja
aprovado. Com a versão final aprovada, entra-se na fase de engenharia de produto, na
qual essa versão congelada do subproduto, denominada protótipo, pode ser melhorada
para a demonstração das funcionalidades e interfaces ao cliente.
Segundo Sommerville (2003), hoje em dia o sistema de software com uso de
prototipação pode ser compatível com uma abordagem de programação visual. Isso se
deve ao uso de ferramentas de apoio ao desenvolvimento de software ou aplicativos
comerciais que disponibilizam funções, dados ou componentes de interface,
representados por ícones gráficos que podem ser reutilizados, permitindo a construção
de forma rápida de protótipos usando esta abordagem. Esse modelo de processo foi
concebido para eliminar algumas desvantagens do método clássico. No entanto, o
modelo de prototipagem apresenta algumas limitações e questões que devem ser
consideradas:
x
Um protótipo deve ser construído apenas quando os desenvolvedores podem
participar ativamente no projeto com acesso direto ao cliente.
x
Deve-se esclarecer aos clientes quanto ao desempenho do protótipo
apresentado, ou seja, informar que este não necessariamente será o mesmo
entregue como sistema de software final.
35
x
Uma boa análise deve ser conduzida durante todo o processo de prototipagem,
e o registro dos problemas e soluções com relação aos requisitos iniciais.
x
Mesmo durante a fase de projeto rápido, os documentos devem ser gerados,
considerando os problemas levantados e as soluções implementadas no protótipo,
que não constavam dos requisitos iniciais, para incluí-los na documentação final.
x
Nas concessões do projetista para a obtenção rápida do protótipo, nem sempre
é executada uma análise mais cuidadosa dos algoritmos, da linguagem de
programação e de outras características operacionais, que de certa forma, podem
comprometer a qualidade do produto.
x
O sistema de software final não deve ser um protótipo mesmo com as
alterações executadas durante o projeto, pois se não houver um gerenciamento das
atividades com documentações dos processos, corre-se o risco de se ter um sistema
de software mal implementado, sendo que as práticas, métodos, ferramentas e
técnicas utilizadas para desenvolver um protótipo, normalmente, são diferentes
daquelas utilizadas na implementação de um sistema de software final.
As considerações apresentadas anteriormente levam-nos a uma análise sobre a
utilização deste modelo de processo em softwares complexos. Muitas vezes o ciclo de
vida de desenvolvimento desses softwares é longo e a participação dos clientes é
ínfima. Devido a este modelo de processo não atender por completo as atividades
necessárias para obtenção de qualidade de software, ele é recomendado para uso em
conjunto com modelos de processos mais elaborados, como o modelo de processo em
espiral.
3.2.4 Modelo de processo em espiral
O modelo em espiral, proposto por Boehm (1988), representa o processo de
software como uma espiral ao invés de uma seqüência de atividades. Este modelo
36
considera como uma de suas atividades importantes a influência do risco, como por
exemplo, o risco de exceder prazos e orçamentos por não conhecer o sistema de
software ou as metodologias contidas em ferramentas de auxílio ao desenvolvimento.
Este modelo abrange outros modelos de processo sempre procurando minimizar os
riscos através de análise. A figura 3.5 ilustra este modelo de processo.
Planejamento e
especificação
Análise de riscos
Início
Avaliação pelo
cliente
Engenharia
Fim
Figura 3.5 - Modelo de processo em espiral
O modelo em espiral é representado por quatro atividades que são:
x Planejamento e especificação: na qual se coletam os dados sobre o projeto
de software, se determinam os objetivos e as restrições operacionais e de
dados do mesmo.
x Análise de risco: atividade em que os riscos são previstos e analisados,
identificando alternativas para minimizá-los.
x Engenharia: aqui são preparadas versões do produto de software através de
prototipação ou simulação que serão testadas para apresentação ao cliente.
x Avaliação pelo cliente: a versão do produto é avaliada pelo cliente e
validado o resultado de engenharia.
Este modelo de processo é apropriado para desenvolvedores que possuem
considerável experiência na determinação e análise de risco, pois desse quesito
37
depende o sucesso do projeto de software. Clientes devem ser convencidos de que essa
abordagem evolutiva é controlável e que o custo e o prazo não serão comprometidos.
As maneiras de se convencer os clientes de que estes riscos estão sob controle são
através de avaliações, análises e demonstrações de reações aos riscos em cada etapa
evolutiva. O modelo de processo em espiral é considerado por Sommerville (2003) um
processo iterativo que possui similaridade com os processos ágeis, no entanto existe
alguma diferença na aplicação da atividade inicial de cada processo.
A diferença mais relevante entre os processos tradicionais e ágeis está na
atividade de especificação de requisitos. A primeira atividade dos modelos de processo
tradicional é a especificação de software, na qual as funções requeridas pelo sistema e
as restrições sobre as alterações e desenvolvimento do sistema de software são
estabelecidas. Para processos ágeis o desenvolvimento de software é uma atividade
criativa na qual o sistema de software é desenvolvido a partir de um conceito inicial
até chegar ao sistema final em operação. A comunidade de engenharia de software
ainda exerce a atividade de especificar integralmente os requisitos de software nas
etapas iniciais do processo de desenvolvimento, quando estes requisitos são estáveis.
Algumas considerações foram feitas neste trabalho com relação à aplicação de
ações de metodologias tradicionais, quando os requisitos não estão totalmente
estabelecidos. Algumas vezes são necessárias modificações de requisitos de software
em fase adiantada do processo, como por exemplo, na etapa de implementação. Em
caso de ocorrência deste fato, a metodologia deve atender aos processos que possam
ser afetados.
Esta situação deve ser analisada individualmente, antes do uso de metodologias
tradicionais, pois estas podem não permitir práticas que facilitem o processo de
modificação de requisitos, em fases avançadas do desenvolvimento. Uma metodologia
implantada deve atender às atividades de verificação e validação da solução dada para
os novos requisitos de software.
38
Esses novos requisitos são comprovados através de ensaios do produto de
software ou de partes deste software ou subprodutos, ou seja, após os testes individuais
com os subprodutos. Estes subprodutos ou produtos são integrados ao sistema de
software e ensaiados nos ambientes onde este sistema irá operar, observando todas as
interfaces que possam ser afetadas.
A idéia de se especificar totalmente os requisitos de um software antes do início
de sua implementação, foi combatida por Brooks (1987), pois alterações nos requisitos
de software, muitas vezes, se fazem necessárias em fases subseqüentes do ciclo de
vida do desenvolvimento. Segundo o autor, ao adotar um processo tradicional, quanto
mais avançado nas etapas de desenvolvimento se procederem as alterações nos
requisitos, mais tende-se a aumentar o custo e o risco do projeto, podendo
comprometer a qualidade do produto final. Foi com a idéia de solucionar os problemas
em relação à especificação de requisitos, que surgiram os movimentos e as
metodologias ágeis e seus novos enfoques e ações.
3.3 AÇÕES DAS METODOLOGIAS ÁGEIS
O movimento ágil tem ganhado popularidade nos últimos tempos e tornou-se
popular em 2001, quando especialistas em processos de desenvolvimento de software
apresentaram novas práticas (BROOKS, 1987). Tem seus princípios fundamentados
em boas práticas de gestão e de engenharia de software. Algumas dessas metodologias
ágeis enfocam simplesmente a diminuição da quantidade de documentação e de
processos, mas consideram como aspectos importantes da agilidade, as seguintes
ações:
x O foco nas pessoas e nas iterações.
x A capacidade de indivíduos para tomar decisões rapidamente.
x A adaptação de seus próprios processos.
39
Alguns exemplos dessas metodologias ágeis são: eXtreme Programining (XP),
Scrum, entre outras (SOARES, 2004). Também em 1998, como uma transição das
metodologias tradicionais para as ágeis, foram incluídas ações para acrescentar alguns
refinamentos ao processo unificado - Unified Process, o qual foi transformado em
RUP - Rational Unified Process (JACOBSON, BOOCH, RUMBAUCH, 1999). O
enfoque da maioria das metodologias ágeis está na gestão do processo de
desenvolvimento rápido e não linear de produtos de software inovadores.
3.3.1 Metodologia eXtreme programming (XP)
A eXtreme Programming ou XP (BECK, FOWLER, 2001) é uma metodologia
ágil para desenvolvimento de software, direcionada a aspectos como: qualidade do
código e interação dos desenvolvedores com os itens do planejamento, com respeito às
entregas das versões de software. Considera-se durante todo o desenvolvimento a
participação do usuário, ou seja, o desenvolvedor deve especificar e projetar o sistema
de software com a cooperação dos usuários ou clientes. É estabelecida uma equipe
com participantes que constantemente acrescenta ou troca informação sobre o
desenvolvimento do software, entre eles e com os usuários. Esta metodologia está
baseada em quatro princípios, que são: simplicidade, comunicação, feedback e
coragem (POLLICE, 2001).
Utilizando a XP (HEDIN, BENDIX, MAGNUSSON, 2003), os requisitos são
definidos como uma visão atual, ou seja, sem trabalhar a respeito de “possibilidades”
futuras, como meio de aumentar a produtividade. Isto restringe o projeto do sistema de
software somente aos requisitos definidos no momento do desenvolvimento do
software, não havendo provisão para o futuro. Esta visão para o futuro quando não
considerada, pode trazer dificuldades na implementação e um aumento no custo caso
seja necessária à atualização no software.
40
3.3.2 Metodologia scrum
A metodologia ágil Scrum (SOARES, 2005) tem como objetivo fornecer
processos convenientes para o projeto e desenvolvimento de software orientado a
objeto. Esta metodologia tem como enfoque estabelecer uma forma de trabalho, para
que a equipe produza software flexível para ambientes em constantes mudanças. Na
implantação desta metodologia são consideradas as variáveis técnicas e do ambiente,
como por exemplo, recursos, tecnologias, requisitos, configuração, entre outros, que
podem mudar durante o processo de desenvolvimento de um sistema de software.
A Scrum propõe a divisão do desenvolvimento em iterações denominadas
sprints, cada qual com um período de até 30 dias de duração. A equipe a ser composta
para o desenvolvimento de software deve ser pequena, com no máximo 10 pessoas.
Esta deve ser constituída por especialistas em projeto, programação, engenharia, e
gerência da qualidade, que trabalham para obtenção das funcionalidades do software,
definidas como requisitos no início de cada sprint (ciclos). O ciclo de vida da
metodologia Scrum é baseado nas seguintes fases: pré-planejamento, desenvolvimento
e pós-planejamento, que podem ser divididas em subfases.
Na fase de pré-planejamento os requisitos são descritos em um documento e
priorizados, o qual inclui a definição da equipe de desenvolvimento, as ferramentas os
riscos, as necessidades de treinamento e a proposta inicial de arquitetura. O
desenvolvimento abrange a definição do ambiente, análise, projeto, implementação e
teste. Na fase de pós-planejamento são feitas reuniões para analisar e demonstrar o
projeto de software, a qual abrange a integração, testes finais e documentação.
3.3.3 Metodologia de processo unificado
A versão especializada do processo unificado da década de 1960 na qual a
empresa Rational englobou a visão de processo e produto, com algumas ações
evoluídas das metodologias tradicionais é o chamado Rational Unified Process (RUP).
41
Trata-se de uma metodologia na qual o processo de desenvolvimento de software é
representado como uma estrutura genérica, que através da adição ou supressão de
atividades pode ser adaptada às necessidades do projeto de software de uma
organização (RATIONAL CORPORATION, 2000). Os princípios de um processo
unificado são:
x Dirigido a Casos de Uso.
x Centrado na Arquitetura.
x Iterativo e Incremental.
Os Casos de Uso são utilizados para guiar o desenvolvimento durante todo o
ciclo de vida do sistema de software. Trata-se da representação da seqüência de ações
desempenhadas por responsáveis específicos ou pelo sistema de software, e dos
resultados obtidos das ações de cada um deles. São adequados na captura de requisitos,
análise, projeto e implementação, por expressar desde as perspectivas do usuário de
sistema até o produto de software final, ou seja, os requisitos e suas decomposições até
a rastreabilidade dos requisitos nas diversas representações dos modelos.
A arquitetura expressa a visão comum que todos os membros da equipe e
parceiros devem compartilhar, visando obter um sistema adequadamente robusto,
flexível, expansível e de custo viável. Essa arquitetura é especificada em termos de
visões de modelo, a partir das atividades ou disciplinas, mais conhecidas como
workflows ou fluxo de trabalho (PROBASCO, 2000). É na descrição e representação
dessa arquitetura que são definidas e identificadas as possibilidades de reuso de
componentes, a serem inseridos no sistema de software em construção.
O RUP (RATIONAL CORPORATION, 2000) foi considerado neste trabalho
como um processo focado nas ações de uma metodologia ágil, por possibilitar
refinamentos dos requisitos de software nas iterações e incrementos, permitir a
obtenção e o controle das documentações pertinentes, e descrever práticas com
enfoques nas ações de pessoas, cuja arquitetura genérica é mostrada na figura 3.6.
42
Figura 3.6 - Arquitetura geral do RUP.
Segundo a publicação (RATIONAL CORPORATION, 2000), o processo
unificado RUP tem como finalidade garantir a produção de software de alta qualidade,
atendendo as necessidades dos usuários dentro de um cronograma e um orçamento
previsíveis. Assim sendo, esta metodologia trata das linhas de ações enfatizando
pessoas, processos, planejamentos e documentos, nas devidas proporções práticas
aplicáveis aos projetos de software, dada a sua flexibilidade.
As características do processo de ser iterativo e incremental são que resultam nas
versões do sistema de software, que podem ser liberadas para uso interno ou externo
da organização, conforme o projeto. Na modelagem das atividades deste processo, os
problemas conhecidos devem ser dirimidos e, a cada iteração, e uma funcionalidade
específica
do
sistema
de
software
pode
ser
implementada
(RATIONAL
CORPORATION, 2000). Os riscos devem ser avaliados e analisados, propondo
alternativas planejadas para minimizá-los.
As fases desse processo unificado são:
x Iniciação ou Concepção: fase na qual é especificada a visão do projeto de
desenvolvimento de software.
x Elaboração: fase na qual são especificados os recursos necessários e
detalhadas as atividades requeridas para o produto.
43
x Construção: fase na qual é produzida uma versão completamente
operacional do produto de software.
x Transição: fase na qual são executadas as atividades relacionadas à entrega
do produto de software aos respectivos usuários.
Essas fases podem ser divididas em iterações que contemplam os fluxos de
trabalho, produzindo um mini-projeto, resultando em um incremento no qual a versão
do sistema de software conterá uma funcionalidade melhorada ou adicionada, em
relação à versão de software elaborada na iteração anterior. O enfoque iterativo e
incremental do processo de desenvolvimento unificado provê a avaliação dos riscos
ligados aos requisitos, práticas, tecnologias e políticas (KUNTZMANN, KRUCHTEN,
2003). Ao serem desenvolvidos sistemas de software utilizando metodologias ágeis
(POLLICE, 2001), presume-se que as seguintes práticas fizeram parte do projeto:
x Programação em par.
x Posse coletiva do software.
x Padrões de Codificação.
x Integração Contínua.
x Planejamento incremental, começando com um plano global e evoluindo ao
longo de todo projeto.
x Testes escritos, codificados e testados em conjunto pelos detentores do
projeto, seus parceiros e os clientes.
x Gerenciamento de configuração.
A programação em par é o processo utilizado quando grupos de dois ou mais
programadores compartilham um único computador para desenvolver o código,
drivers ou unidades de software, enquanto o outro revisa os códigos quanto à correta
implementação e entendimento dos requisitos, ao mesmo tempo (MARTIN, 2000).
Segundo Soares (2005), o desafio das metodologias ágeis é usá-las em grandes
empresas e equipes, e encontrar meios de eliminar alguns pontos fracos como a falta
44
da atividade específica para análise de risco, referindo-se às metodologias XP e Scrum.
No caso particular da metodologia RUP focada como ágil, a análise de risco está
incluída, dirimindo neste caso um dos elementos que este autor (SOARES, 2005)
considerou como ponto fraco.
As propostas gerais do RUP disponíveis na literatura (RATIONAL
CORPORATION, 2000) relativas aos fluxos de trabalho, papéis e atividades, servem
de base para definição da modelagem técnica e gerencial, como práticas a serem
adotadas na metodologia deste trabalho. Além destas práticas do RUP, aquelas
referentes ao planejamento das atividades, à programação segundo as metodologias
ágeis Scrum e XP, e às diagramações das metodologias tradicionais, também são
avaliadas como práticas para compor a metodologia deste trabalho – METAPLI.
Usando estas práticas no projeto de modernização do sistema de software do TA-2, a
METAPLI, pode ser considerada uma metodologia de projeto inovadora.
Segundo
o
CMMI
(CMMI-b,
2002)
as
melhorias
inovadoras
para
desenvolvimento de um projeto de software são consideradas tipicamente alterações
maiores, que representam uma mudança do modelo de ciclo de vida, podendo também
incluir alterações nos produtos para apoio, automação ou melhoria de processos, como,
por exemplo, o uso de produtos Commertial off-the_shelf - COTS para apoio aos
processos. Nesta publicação são citadas como exemplos de melhorias inovadoras:
x Avanços no computador e produtos de hardware.
x Novas ferramentas de apoio.
x Novas técnicas, metodologias, processos ou modelos de ciclo de vida.
x Novos padrões de interface.
x Novos componentes reutilizáveis.
x Novas técnicas de gerenciamento.
x Novas técnicas de melhoria da qualidade.
x Novos processos de engenharia.
45
Pretende-se com este trabalho de pesquisa prover um projeto de modernização do
sistema de medidas do TA-2, com praticamente todas as melhorias inovadoras
mencionadas pelo CMMI (CMMI-b, 2002). Para tornar possíveis estas melhorias, se
criou a METAPLI, com a abrangência de práticas viáveis, para o projeto de inovação
dos softwares de aquisição e de redução de dados.
Com relação aos exemplos dados pelo CMMI (CMMI-b, 2002), no projeto de
modernização deste trabalho, as melhorias inovadoras estariam na substituição da
plataforma de HP pela plataforma PC, e também na seleção de dispositivos eletrônicos
disponíveis comercialmente. Este avanço no computador e produtos de hardware
conduz ao processo de avaliações de ferramentas e aplicativos disponíveis no mercado,
para apoio ao projeto dos novos softwares de aquisição e redução de dados, visando
atividades voltadas para componentes reutilizáveis e uso de padrões de interface.
Para apoio ao processo com uso de melhorias inovadoras, e para a condução do
projeto dos novos softwares neste trabalho de pesquisa, faz-se necessário conhecer,
além das abordagens das metodologias, dos modelos de processos e das normas,
algumas técnicas de modelagem disponíveis em ferramenta CASE - Computer Aided
Software Engineering (MCMANUS, 1992), para auxiliar no gerenciamento e melhoria
da qualidade dos softwares.
Em se tratando de metodologias, várias abordagens de modelagem vêm sendo
utilizadas em desenvolvimento de software por pelo menos 20 anos. Algumas dessas
abordagens podem ser verificadas em ferramentas CASE que contemplam, por
exemplo, as modelagens de metodologias estruturadas e orientadas a objetos ou os
conhecidos métodos dos autores citados por Gray e Thayer (1991). Nestas modelagens
se enfatiza a representação diagramática e gráfica do processo, o que permite a
interação com os usuários durante o ciclo de desenvolvimento.
Segundo Zarrella (1990), as ferramentas CASE permitem prover produtividade
do desenvolvimento de software, redução de custo de manutenção e aumento na
46
qualidade do produto. Estão disponíveis no mercado várias ferramentas que são
integradas e que facilitam o desenvolvimento de um projeto de software, mas há
diferentes interpretações para o termo “integrado”. Dentre estas interpretações está a
que considera integração como o ciclo de vida de desenvolvimento totalmente
auxiliado ou suportado pela ferramenta CASE.
Ainda segundo este mesmo autor (ZARRELLA, 1990), usando a interpretação
acima, em uma análise de recursos dessas ferramentas, pode-se verificar que muitas
ferramentas não suportam interfaces e formatos de controle externo de forma
automática, que são requeridos por fluxo de dados ou processos inter-ferramentas.
Assim diferentes níveis de integração de produtos e padronizações influenciam na
decisão de adoção ou não de ferramentas CASE no desenvolvimento do software.
Zarrella (1990) recomenda também considerar o ambiente operacional (variantes
do sistema UNIX e variantes do sistema Windows), o ambiente computacional de base,
e também as ferramentas e utilitários adicionais que compõem o ambiente de
desenvolvimento de software. Neste sentido, as limitações de integração das
ferramentas CASE devem ser avaliadas neste trabalho, com considerações em relação
aos ambientes de programação visuais comerciais e também aos enfoques pertinentes
ao desenvolvimento dos produtos de software, que influenciam na decisão de adotar o
enfoque voltado às funções do software ou orientados a objetos.
Ainda com relação às ferramentas CASE voltadas ao suporte para as
metodologias estruturadas ou orientadas a objetos, seus recursos disponíveis requerem
do usuário conhecimento do processo e do produto de software, para seguir
rigidamente as etapas e regras prescritas. Por isso, torna-se um investimento caro,
quando o usuário desenvolvedor de software não conhecer suficientemente o sistema
de software, as atividades do ciclo de vida e as modelagens das metodologias,
aplicáveis em cada fase do ciclo. Apesar do desenvolvimento de software que utiliza
ferramentas CASE possuir qualidade elevada, o investimento em capacitação,
47
equipamentos e recursos humanos demandam um custo elevado e um risco em relação
à implementação desta nova tecnologia no desenvolvimento dos softwares.
Além do risco financeiro, outro exemplo de risco pode estar ligado à
disponibilidade de recursos da ferramenta CASE, para transformar uma arquitetura
especificada do software, em códigos fonte na linguagem de programação adotada
como ambiente de desenvolvimento. A ferramenta CASE pode não suportar a
transformação automática das representações do projeto em códigos nas linguagens de
programação visuais, como também os ambientes de programação visuais podem, por
exemplo, não disponibilizar recursos de orientação a objetos. Faz-se necessário neste
trabalho, um estudo das ferramentas CASE e de ambientes de programação visual
comerciais, bem como a avaliação da integração destes ambientes, para análise de
viabilidade de suas aplicações no projeto dos softwares do TA-2.
3.4 AMBIENTES DE PROGRAMAÇÃO VISUAL COMERCIAIS
O uso de ambientes de programação visual é uma prática comum em simulações
de engenharia com aplicações em áreas como aeroespaciais, automotivas e náuticas.
Esses são tipicamente ambientes de programação em diagrama de blocos que integram
ferramentas de modelagem, de análises e gráficas em um único ambiente ou aplicativo
comercial (ROBINS et al, 1998).
Existem disponíveis comercialmente muitas ferramentas de programação em
ambientes gráficos, que visam simplificar a tarefa de quem desenvolve aplicações que
manipulam dados de instrumentos e exercem simulações, através das chamadas
linguagens de programação visual, também conhecidas como linguagem “G”, que vêm
de “Graphics”, cujo uso tem a mesma potencialidade que as linguagens de
programação tradicionais ou linguagens textuais, como FORTRAN, PASCAL, ADA,
BASIC e C.
48
Os ambientes gráficos de programação maximizam a qualidade do software e
possibilitam menores gastos com documentação, provendo os seguintes benefícios:
x Caixas de ferramentas viáveis comercialmente.
x Ferramentas de análises que podem ser integradas em outros ambientes.
x Permitem ter códigos em outras linguagens textuais.
x Reuso tanto de bibliotecas quanto de componentes.
x
Familiaridade rápida com a programação gráfica.
x Testes de módulos e componentes mais completos e revisados.
ROBINS et al (1998) mencionam exemplos de alguns ambientes de programação
visual comercial, disponíveis no mercado e consideradas ferramentas populares como
MATLAB®/SIMULINK® da MathWorks, o MATRIXxTM/System BuildTM da Integrated
Systems, a Easy 5TM da Boeing Aerospace, a ACSLTM da Mitchell and Gauthier
Associates, com as quais se elaboram os componentes dos subsistemas logicamente
organizados que são parte de sistemas complexos.
Uma ferramenta de programação visual para desenvolvimento de software deve
possuir mecanismos para compor os componentes ou unidades em sistemas de
software, os quais possibilitem usar recursos de controle e comunicação com demais
aplicativos, e interações com usuário, de modo a permitir testes das funcionalidades e
capacidade de implementação rápida. Deve ser feita uma avaliação dos recursos
disponibilizados pelas ferramentas de programação visuais, bem como, uma análise do
uso destas ferramentas na instrumentação de seus laboratórios.
Esta nova tecnologia, que se destina à instrumentação de laboratórios de ensaios,
foi utilizada pela EMBRAER e implementada no laboratório de ensaios de trem de
pouso, conhecido como RIG Hidráulico. Utilizando-se do ambiente de programação
visual comercial da ferramenta Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
- LabView e de placas de aquisição da empresa National Instruments, foi desenvolvido
o sistema de software para aquisição de dados e implementado para ensaios de vida em
trem de pouso.
49
Esta empresa, fazendo uso dos recursos do aplicativo LabView, gerou softwares
com capacidades para executar as funções de aquisição de dados dos sensores, de
emissão de comando aos atuadores hidráulicos e de contagem automática de ciclos de
ensaio. Muitas outras operações também foram implementadas utilizando-se deste
ambiente de programação visual comercial, com relativo sucesso nos ensaios dos trens
de pouso das aeronaves projetadas pela empresa.
Com a revisão da literatura em relação às ferramentas e ambientes de
programação que possam ser aplicáveis no desenvolvimento de software, este trabalho
de tese está voltado para verificação de possibilidades de reuso de bibliotecas e
componentes fornecidos nos pacotes comerciais. Também na engenharia de software
utilizando as facilidades proporcionadas por uma linguagem de programação visual,
reengenharia com uso de linguagens textuais, arquitetura orientada por fluxo de dados.
Os estudos dos equipamentos usados no sistema de medidas da plataforma HP, e dos
programas existentes em BASIC codificados no final da década de 1970 para operação
do TA-2, servirão de base para avaliação dos recursos oferecidos pela ferramenta
LabView da National Instruments e de outras tecnologias.
Pretende-se com uso de novas tecnologias via METAPLI, minimizar os erros de
programação e de projeto de software, obter documentação do projeto, ampliar o
conhecimento sobre ensaios em túnel de vento e facilitar a obtenção dos dados e
resultados, na modernização do sistema de medidas do TA-2. Se os recursos
disponíveis, por exemplo, na tecnologia de ambiente de programação visual forem
usados de forma integrada, e os dados necessários interpretados corretamente, é
possível a compreensão das fontes de erro dos ensaios aerodinâmicos, facilitando
ainda mais a elaboração do software com possibilidade de criar uma boa apresentação
dos dados, para interface com usuário em termos de telas, campos, botões e menus.
Devido à necessidade de substituir os equipamentos interligados na plataforma
HP, que vêm apresentando problemas com manutenção, muitos subprodutos de
software podem ser gerados usando LabView em conjunto com demais tecnologias.
50
Esta ferramenta permite o uso de interfaces convencionais com os dispositivos
eletrônicos interligados numa plataforma PC, e de certa forma, uma visão para o reuso
de componentes das interfaces, disponíveis em bibliotecas.
Outro exemplo de uso desta ferramenta LabView na produção do software de
aquisição de dados, estaria na representação da situação do escoamento através de
instrumentos virtuais, planilha de dados, grandezas do modelo, e interfaces. Estas
funções integradas iriam substituir o software existente de aquisição de dados feito em
linguagem de programação BASIC, podendo facilitar o entendimento com a
representação dos códigos em forma gráfica na documentação do projeto. Estas são as
vantagens a serem obtidas através do uso de uma linguagem gráfica.
Esta mesma ferramenta LabView e a técnica de reuso devem ser avaliadas para
aplicação no projeto do software de redução de dados. O resultado desta análise
viabilizará ou não as aplicações na engenharia deste software no TA-2. Deve ser
avaliado o grau de complexidade do projeto de software, pois, na redução de dados são
executados todo tratamento específico dos dados de ensaios aerodinâmicos. Além
disso, os projetos dos novos softwares de aquisição e de redução de dados teriam
início ao mesmo tempo, para os quais a atenção estaria voltada para a modelagem dos
dados gerados, sem prejuízo para a execução de ensaios em túnel.
Deve haver um equilíbrio entre o custo, a qualidade e o tempo de desenvolvimento,
para possibilitar a implantação de novas tecnologias. Assim, este trabalho tem seus
objetivos voltados para uso de técnicas de engenharia de software, as quais
possibilitem projetar o novo sistema de medidas com equilíbrio de tempo e recursos.
Essas facilidades são buscadas nos enfoques em reuso e reengenharia de software.
3.5 REUSO NO CICLO DE VIDA DE SOFTWARE
O ciclo de vida de um software com enfoque em reuso é recomendado pela
NASA (NASA SEL 81-305, 1992), através da organização responsável em investigar
51
a efetividade das tecnologias de engenharia de software, quando aplicadas no
desenvolvimento de aplicativos desta organização, no caso, o Software Engineering
Laboratory (SEL).
O SEL teve como objetivo adequar o ciclo de vida de desenvolvimento de
software aos diversos projetos de vários tamanhos e complexidade, ampliando o
princípio de reuso de experiências existentes, recomendando o uso para o progresso
em qualquer área, pois segundo o artigo NASA SEL 81-305 (1992), a prática do reuso
elimina o chamado “reinventar a roda”, reduzindo custos e provendo confiabilidade e
produtividade do projeto de sistemas de software.
O artigo menciona que durante todo o ciclo de vida de desenvolvimento de
software pode-se obter benefícios com o reuso. Citam-se alguns exemplos de reuso no
ciclo de vida, tais como: reutilizar formatos, conceitos chaves, e funcionalidades de
alto nível, na fase de definição de requisitos. Houve a afirmação de que se o software
não for originalmente projetado para reuso, é mais difícil de incorporá-lo em um novo
sistema do que o software explicitamente projetado para reuso.
Em um outro artigo da NASA (MADDEN, 2004) foram descritos os esforços
para implantar programas sistemáticos de reuso para desenvolvimento de código fonte
de aplicação em veículos lançadores, em suas simulações. Esses programas enfatizam
o planejamento e desenvolvimento de recursos de software reutilizáveis para uso
futuro. Assim, reuso de software pode ser uma técnica aplicável em diversos tipos de
software, dentre eles os de simulação.
O autor Madden (2004) menciona a necessidade de analisar como o reuso afeta
o desempenho organizacional e, qual o peso de impacto nas decisões de
gerenciamento, no programa de reuso. Enfatiza-se que as medidas de reuso provêem a
base para examinar os efeitos do reuso na produtividade, qualidade, custo e tempo para
entrega dos produtos.
52
O especialista da NASA Madden (2004) afirma que a técnica de identificação
de componentes para o reuso deve ser realizada no desenvolvimento de software, e
consiste em identificar a origem de cada componente, antes de colocá-lo sob o
gerenciamento de configuração. Essa técnica não precisa ser automatizada, podendo
funcionar na prática se ela for introduzida desde o início do processo de
desenvolvimento de software. O autor recomenda que a organização deve procurar
investir no esforço manual para identificar a possibilidade de reuso de software.
Para este especialista (MADDEN, 2004) o desenvolvimento de um software com
reuso, pode ser traçado através da seleção explícita de componentes pelo
desenvolvedor. No entanto, este desenvolvedor pode não estar habilitado para separar
partes apropriadas para uso, de partes não apropriadas, para serem reusadas na
estrutura de um produto. Este fato pode implicar no reuso de um componente no
produto completo, sem que este componente seja composto adequadamente para esta
finalidade.
Assim, o trabalho descrito no artigo (MADDEN, 2004) menciona que as técnicas
para identificar recursos reutilizáveis na simulação de veículos aeroespaciais, são
voltadas para identificação e seleção manual feita pelo próprio desenvolvedor. Os
componentes para reuso são identificados e selecionados durante o desenvolvimento
do software de simulação que foi implementado em linguagem de programação C++,
com estrutura orientada a objeto para tempo real, como parte do programa sistemático
de reuso implantado nesta organização da NASA.
Segundo Sommerville (2003), o desenvolvimento de software orientado a reuso é
a abordagem na qual todo esforço é direcionado para a identificação e integração de
componentes reutilizáveis, durante o processo de desenvolvimento de sistemas de
software, sem a necessidade de proceder o desenvolvimento a partir do zero.
A pesquisa sobre elementos para reuso pode ser feita em aplicativos comerciais,
por exemplo, começando com as bibliotecas de software disponíveis, nas quais os
53
componentes de softwares com características de usabilidade estão armazenados.
Pressman (1992) descreve que o reuso abrange algoritmos e estrutura de dados, e que
muitos componentes reutilizáveis estão contidos em bibliotecas que encapsulam os
dados e o processamento aplicado aos dados, permitindo criar novas aplicações a partir
de partes reutilizáveis.
Os sistemas COTS, também conhecidos como sistemas comerciais de prateleira,
mencionados em diversas bibliografias (PRESSMAN, 1992; SOMMERVILLE, 2003)
podem ser considerados como sistemas para reuso. Na área aeroespacial, os sistemas
COTS são soluções confiáveis quando há aplicações em diversas aeronaves, e quando
há pouco ou nenhum registro de problemas durante a vida útil de seus sistemas de
software.
Devido ao nível crítico dos sistemas de software inseridos em aeronaves, existe
uma sistemática de registro de problemas, ou seja, quando ocorrem problemas com a
aplicação desses sistemas em alguma aeronave, estes problemas são registrados e
divulgados a todos os clientes que adquiriram o sistema COTS. Dependendo da
gravidade do problema, muitas vezes, as aeronaves são mantidas em solo até que os
problemas sejam sanados. Então, evoluções dos sistemas são executadas e validadas
através de ensaios pelos detentores do projeto em função dos problemas detectados e
relatados pelos clientes, contribuindo para a melhoria dos sistemas de software COTS.
Pode-se afirmar que o reuso não é novidade nos sistemas aeroespaciais, a NASA
(ANGIER, KELLEY, 1991) vêm utilizando esta técnica no programa da aeronave
Space Shutle. O reuso vem sendo aplicado há muitas décadas em softwares
embarcados em aeronaves, pois, na oferta de tais sistemas observa-se que muitos
desses foram desenvolvidos utilizando-se bibliotecas científicas em linguagem
FORTRAN, ADA, Very-High-Level Languages – VHLL (WILLIANS, 1991). Um
sistema de software de navegação aérea, por exemplo, pode ser composto de
algoritmos bem definidos na linguagem de programação FORTRAN, e estar
54
disponíveis no mercado em equipamentos, com reuso deste software embarcado em
aeronaves específicas.
O desenvolvimento no Brasil de softwares embarcados em aeronaves com
característica de reuso ainda tem um domínio de aplicação limitado (MCT, 2002), ou
seja, ainda é pouco conhecido o desenvolvimento de sistema de software nacional
embarcado em aeronave, que é considerado como sistema COTS disponível para o
mercado internacional. As empresas aeronáuticas brasileiras fazem aquisições
comerciais desses sistemas COTS para integração em suas aeronaves. Os softwares
desses sistemas adquiridos são considerados “caixas pretas”, ou seja, de propriedade
dos projetistas dos sistemas de software, não sendo autorizada qualquer alteração neste
sistema de software.
Considerando que reuso é muito utilizado na área aeroespacial em projetos de
software e simulações, procurou-se estudar as técnicas de identificação de partes
reutilizáveis disponíveis em ferramentas de apoio ao desenvolvimento de software. As
facilidades de reutilização de componentes de software possibilitariam o
desenvolvimento rápido dos produtos de software, e conseqüentemente a
disponibilidade dos serviços de ensaios em túnel em menos tempo.
3.6 REENGENHARIA NA REDUÇÃO DE DADOS
A reengenharia de software consiste em reimplementar sistemas ou subsistemas,
o que envolve redocumentar, organizar e reestruturar ou traduzir o sistema de software
para uma linguagem de programação mais moderna e modificar e atualizar a estrutura
de valores dos dados (SOMMERVILLE, 2003). Com aplicação de reengenharia a
funcionalidade do software não é modificada e, normalmente, os métodos de
engenharia usados para o sistema de software permanecem os mesmos. Em geral, as
limitações inerentes ao sistema legado são mantidas para o novo porque a
funcionalidade do software permanece inalterada, no entanto, há melhoria significativa
55
na performance, devido a modernização do hardware, ao uso de outra linguagem de
programação, e as reestruturações do projeto e dados.
Pressman (1992) considera a reengenharia como a manutenção preventiva de
software, na qual se irá prover uma melhor base para melhorias futuras. Ele menciona
também que este termo é comumente usado para caracterizar mudanças de hardware e
de outros sistemas físicos.
Segundo este mesmo autor Pressman (1992), muitos componentes de software
podem requerer significante reengenharia, para se tornar competitivos no mercado. A
reengenharia para este autor é considerada de baixo custo e uma alternativa para o que
chamou de “manutenção de software”. Pressman (1992) recomenda o uso de
ferramentas CASE avançadas para a reengenharia, entretanto, a opção para uma
aplicação efetiva só deve ser feita após uma análise criteriosa do custo do esforço
humano com o aprendizado da ferramenta. Neste trabalho, foi dado enfoque na análise
do esforço humano, pois, na formação da equipe de projeto, poucos são especialistas
em engenharia de software, e o custo do projeto para a compra, o aprendizado e o uso
efetivo da ferramenta CASE para reengenharia, pode se tornar elevado.
Baseado nas declarações de Pressman (1992) relativas a busca de baixo custo de
um projeto de sistema de software é proposta a análise da técnica de reengenharia para
aplicação no software de redução de dados. A reengenharia para este software pode ser
uma solução possível que merece ser estudada, uma vez que pode-se avaliar as
melhorias nas estruturas dos dados e do projeto, considerando a urgência na
recuperação dos dados e resultados da plataforma HP. A criação de um novo sistema
de software para redução de dados pode ser mais dispendiosa, uma vez que os métodos
e processos de engenharia não seriam alterados em função da implantação dos novos
equipamentos e software de aquisição de dados.
A reengenharia de sistemas de software prolonga sua vida útil e é eficaz em
termos de custo e melhoria da estrutura, além de gerar uma nova documentação, que
56
torna o novo sistema de software de fácil compreensão. Confirmando assim que os
custos da reengenharia seriam significativamente menores do que os custos de
desenvolvimento de um sistema de software de redução de dados, pois, não seriam
alteradas suas funcionalidades.
Para execução de uma reengenharia do software, especificamente na redução de
dados do TA-2, é necessário conhecer as funcionalidades dos softwares existentes. Isto
implica em conhecer os sistemas de medidas e subsistemas usados nos túneis de vento,
para poder documentar as atividades de engenharia envolvidas, implementar
corretamente as funções e gerar testes adequados para validação dos produtos de
software.
Para auxiliar no entendimento dos subsistemas que compõem o sistema de
medidas e os processos de engenharia envolvidos, foram feitas pesquisas com respeito
às práticas exercitadas em outros túneis de vento (PAYNE, 1999), principalmente em
relação ao processo de calibração de sistemas de medidas de múltiplos componentes.
Estas pesquisas tiveram o objetivo de aumentar a compreensão dos especialistas e
desenvolvedores dos softwares do TA-2, sobre os sistemas de medidas de outros túneis
de vento, para facilitar a implantação de processos de engenharia, de software e
gerenciais similares.
Um dos artigos dessas pesquisas trata das práticas aplicadas pelo Centro de
Desenvolvimento de Engenharia de Arnold – AEDC (CAHILL, 2001), no qual seus
especialistas desenvolveram e implementaram um novo software para reduzir os dados
de forças e momentos em túneis de vento, incorporando as maiorias das práticas
recomendadas pela American Institute of Aeronautics and Astronautics / Ground
Testing Technical Committee - AIAA/GTTC, através do Grupo de Trabalho de
Tecnologia de Balança – IBTWG. Dentre essas práticas estão os processos para
obtenção da matriz de calibração, de nomenclatura comum entre os especialistas em
redução de dados.
57
Essas práticas são recomendadas pelo GTTC em outro artigo que trata de
calibração e uso de balanças com aplicação para ensaios em túnel de vento (AIAA-R091-2002, 2002) do qual o grupo de trabalho IBTWG fez parte. Neste artigo os
especialistas consideram o sensor Strain-Gage como principal instrumento para medir
carregamentos aerodinâmicos em ensaios de modelos, e descrevem o processo de
calibração pertinente.
Foi observado neste trabalho de pesquisa, que devido à similaridade com os
processos de engenharia aplicados pelos especialistas do TA-2, muitas atividades
desse processo de calibração tratados no artigo, podem ser aplicadas também para uma
balança externa, como a existente no TA-2. Assim, foi documentado o processo de
calibração da balança externa do TA-2 com células de carga, com base na similaridade
da calibração da balança interna com sensores Strain-Gage, complementando a
documentação do sistema de medidas com as demais atividades desse processo.
Com relação a essas atividades praticadas em um ensaio em túnel, foi estudado
mais profundamente este artigo do AIAA (AIAA-R-091-2002, 2002), em que seus
autores descrevem sobre a importância da aplicação das práticas usadas para medida
dos carregamentos aerodinâmicos em túnel de vento, com o uso da instrumentação
strain-gage em balanças internas. Esse instrumento é aplicado nas diversas atividades
dos ensaios em túnel, tais como: no projeto dos modelos aerodinâmicos, na fabricação
destes modelos e na calibração do túnel de vento para ensaio destes modelos.
Para uso dos processos de engenharia de um ensaio em túnel é necessário
descrever detalhadamente cada etapa do processo, e seguir atenciosamente as várias
técnicas usadas no pré-ensaio e durante o ensaio com acompanhamento via software.
O processo de calibração de uma balança é o principal processo de engenharia, e um
erro técnico afeta a precisão dos carregamentos medidos pela balança e armazenados
via software, sendo que parte deste processo é feita de modo manual, porém deve ter
conformidade com a armazenagem automatizada dos dados.
58
Outro exemplo de processo de engenharia que pode ser considerado é o de
calibração da instrumentação ou de um dispositivo eletrônico usado no ensaio, que
também pode ser automatizada. Este processo, descrito e disseminado ao grupo
técnico, possibilita a execução provendo a garantia da precisão dos dados armazenados
de forma computacional, e, conseqüentemente, a determinação correta dos coeficientes
aerodinâmicos através do software de redução de dados de acordo com o fenômeno
físico ocorrido no ensaio.
Também podem ser acrescentados processos de análise usando aplicativos de
software comerciais antes da redução dos dados, para garantir a qualidade dos dados
advindos da etapa de aquisição, podendo evitar a progressão da incerteza de
informações com respeito aos processos de engenharia.
Neste trabalho então, foram pesquisados alguns processos de calibração
aplicáveis aos tipos de balanças de um túnel de vento. Para calibração de balança
interna estudou-se o processo de calibração recomendado pelo AIAA (AIAA-R-0912002, 2002). Para calibração de balança externa, estudou-se o método de calibração de
sistemas de medidas de múltiplos componentes (NOGUEIRA, 1980). O estudo deste
processo e método de calibração serve de base para o entendimento, identificação e
documentação das funcionalidades do software de redução de dados, e auxiliarão na
reengenharia deste.
Para este trabalho de pesquisa, no âmbito de inovação tecnológica investiu-se no
aumento da qualidade e na capacidade de realização de ensaio em túnel de vento, por
considerar uma tecnologia indispensável ao desenvolvimento confiável e com grau de
sigilo almejado para os projetos aerodinâmicos nacionais. Com a implantação de
novos equipamentos, instrumentos e dispositivos eletrônicos, faz-se necessário uma
avaliação quanto ao uso de ferramenta de programação visual, que possibilite
desenvolver o software do sistema de medidas, e forneça um suporte para reduzir o
tempo de ensaios em túnel de vento, e conseqüentemente o tempo de desenvolvimento
de projetos.
59
Novas tecnologias aplicadas em conjunto com ações de metodologias facilitariam
a organização dos processos de engenharia e de software, no desenvolvimento do
projeto de sistema complexo de software, como do túnel de vento. Neste trabalho de
pesquisa são analisadas as tecnologias e consideradas as adequadas ao projeto em
questão.
O foco das iniciativas de melhoria nos processos de engenharia e de gerência de
um projeto de software vem sendo o grande desafio das organizações de software. Ao
implantar metodologias adequadas no desenvolvimento de softwares, possibilita a
obtenção de melhoria da qualidade, a integração das equipes de desenvolvimento, a
gestão do conhecimento, as demonstrações dos requisitos do sistema de software, entre
outros objetivos, os quais integrados contribuem para o sucesso do produto de
software final.
Uma das propostas deste trabalho, para a utilização plena do sistema de medidas
do túnel de vento, é a implantação de práticas via METAPLI. Esta metodologia foi
criada baseada em práticas de engenharia de software, focando o amadurecimento dos
processos técnicos e gerenciais para o uso em outros projetos. No entanto, existe uma
aderência aos processos de soluções de problemas (NARAYANAN, 2001) e conceitos
de gestão de conhecimento (NONAKA, TAKEUCHI, 1997).
Para Narayanan (2001) no nível de uma firma individual, mudanças tecnológicas
podem ser descritas como um processo de solução de problemas, contendo os estágios
de reconhecimento de problema, seleção de tecnologia, desenvolvimento da solução e
implementação/comercialização. Esta proposta de solução de problema é apresentada
no modelo genérico da figura 3.7.
Reconhecimento
de Problema
Seleção de
Tecnologia
Desenvolvimento
da Solução
Figura 3.7 - Modelo genérico de solução de problemas (NARAYANAN, 2001).
Implementação/
Comercialização
60
A proposta de solução de problema apresentada por Narayanan (2001) é
considerada genérica, e as ações da METAPLI são aderentes à proposta deste autor. A
proposta de Narayanan (2001) é caracterizada por uma seqüência de etapas de
processo em que um conjunto de metas deve ser cumprido, como soluções de
problemas para transformação de um sistema.
As ações da METAPLI foram
detalhadas de forma inovadora para a concepção da metodologia de projeto deste
trabalho, pois se faz uso das ações das metodologias tradicionais e ágeis descritas na
literatura, de forma híbrida e na prática em sistemas de software grandes e complexos.
Os conceitos de gestão de conhecimento (NONAKA, TAKEUCHI, 1997)
também são considerados neste trabalho. Os enfoques dados por estes autores para
inovação tecnológica também são aderentes aos empregados via METAPLI. O
objetivo da metodologia é prover em cada etapa ou macro-funções o detalhamento de
várias propriedades gerencias e técnicas, com as descrições das práticas para gerar e
documentar os acontecimentos do projeto de modernização do sistema de medidas do
TA-2.
A metodologia também levará em conta os fatores externos que influenciam na
qualidade do produto, como a novidade de uma aplicação. Esta novidade tem levado a
comunidade de engenharia de software a discutir a qualidade de software, com o
objetivo de aumentar a produtividade de suas organizações. Muitos dos novos
conceitos e abordagens estão voltados para a qualidade do processo de
desenvolvimento de software sem que prejudiquem a qualidade do produto.
Estes conceitos e abordagens em sua maioria estão voltados para a liberação
rápida de subprodutos deste sistema de software, desde que corretos, completos e com
a documentação segundo normas de software. A escolha de uma nova tecnologia, que
requeira muito tempo para capacitação de pessoal, por exemplo, pode não ser um bom
caminho a trilhar, podendo comprometer o ciclo de vida de um software, o qual é
representado através de metodologias que contemplam os modelos de processo.
61
A qualidade do projeto de software na década de 1970 foi encarada por alguns
desenvolvedores como entrega rápida do código executável, levando-os a criar e
implementar processos e atividades de formas variadas, não havendo uma
uniformidade ou um consenso para o processo de geração de produtos de software.
Segundo Yourdon (1992), cada organização deve implementar diferentes prioridades
para os enfoques de produtividade e qualidade, e para deixar de usar atividades
informais e/ou intuitivas, pode investir em: melhores linguagens de programação,
pessoal, ferramentas para automatizar o processo, prototipação, técnicas estruturadas,
metodologias orientadas a objetos, reuso e reengenharia de software.
Partindo da idéia de buscar a qualidade de software, foi desenvolvida e
implantada a metodologia deste trabalho, juntamente com técnicas, métodos e práticas
de engenharia de software e gerenciais, para representar o desenvolvimento dos
softwares do sistema de medidas de um túnel de vento. Para evitar a pouca qualidade
de software que ocorre devido ao emprego de atividades informais, foram direcionados
esforços para contornar problemas como processos improvisados, dependência de
talentos individuais e práticas de engenharia de software não padronizadas.
Em um projeto de sistema de software com qualidade é possível a identificação
das tecnologias e de modelos de serviços. No Brasil, as empresas ainda se encontram
em fase intermediária, almejando que os produtos e serviços de software ganhem
mercado internacional, e possam ser oferecidos e desenvolvidos com garantia de
sucesso e reconhecimento de maturidade (MCT, 2002).
Para isso, a implantação de práticas através de uma metodologia adequada é
fundamental, objetivando prover toda a documentação dos processos de engenharia, de
software e gerenciais, e ampliar o conhecimento de membros da equipe. A fim de
atender essa necessidade foi criada a METAPLI, com o enfoque em qualidade já
mencionado anteriormente, e implantada no desenvolvimento dos softwares de
aquisição e redução de dados do TA-2.
62
CAPÍTULO 4 METODOLOGIA DE PROJETO DE SOFTWARE
Para o projeto de modernização do TA-2 foram usados os recursos de
engenharia, de software e gerenciais que permitissem atingir as expectativas de
qualidade, de produtividade e de confiabilidade dos dados e resultados dos ensaios do
sistema de medidas do TA-2 modernizado. Assim, a METAPLI foi desenvolvida
considerando as atividades requeridas no projeto, as seqüências destas atividades, os
ambientes de desenvolvimento, as informações e análises requeridas em cada fase do
desenvolvimento, os critérios de qualidade de cada fase e os tipos de pessoas
designadas para tomar certas decisões no projeto dos softwares.
Os materiais, métodos, processos, técnicas e práticas utilizadas neste trabalho
foram levantados em informações históricas dos ensaios no TA-2, em descrições de
bibliografias pertinentes e em informações colhidas de algumas indústrias do ramo
aeroespacial que automatizaram seus sistemas de medidas, através da utilização de
equipamentos, de dispositivos eletrônicos, de software, entre outros recursos, para
medir os fenômenos físicos que ocorrem em ensaios laboratoriais ou em campo.
4.1 A METAPLI
A METAPLI é constituída de ações das metodologias tradicionais e ágeis
voltadas para solução de problemas práticos de projetos de software grandes e
complexos. Estas ações são aplicadas ao projeto dos novos softwares de aquisição e de
redução de dados, para evolução do sistema de medidas do TA-2. As ações da
metodologia visam à qualidade da engenharia de sistema de software durante o projeto
de modernização. As práticas estão voltadas para os aspectos de reuso, reengenharia,
tecnologias que abordam a qualidade de software, e projetos nos quais os softwares
desempenham o papel principal.
63
Todo sistema de software precisa ser modelado como um conjunto de
componentes e de relações entre esses componentes. Isso normalmente é representado
como um diagrama de blocos e suas interconexões. Esse esquema foi utilizado tanto
para representar os sistemas de medidas e seus subsistemas, como para representar a
METAPLI e suas práticas, conforme indica a figura 4.1 gerada pela autora deste
trabalho de tese.
METAPLI
GESTÃO DO CONHECIMENTO
Conhecimento
Acumulado
Conhecimento
de Interesse
Informação
Planejamento
Desenvolvimento
Testes e
Validações de
Resultados
Entregas e
Aceitações
Freqüentes
Realinhamento
de Dados e
Processos
Demonstrações
e Qualificação
dos Clientes
Lições Aprendidas
Figura 4.1 - Metodologia especial tradicional e ágil de aplicação em projeto legado de software em inovação –
METAPLI.
64
As práticas da METAPLI incluem macro-funções gerenciais e técnicas para o
projeto de revitalização e atualização dos softwares de aquisição e redução de dados
do TA-2. As macro-funções incluem também a melhoria dos processos, a definição da
arquitetura geral dos subsistemas e do sistema de medidas, e a integração desses
subsistemas ao sistema principal com novos softwares operacionais. Esta metodologia
se baseia nas seguintes práticas:
1. Planejamento: consiste no levantamento das necessidades dos clientes com
respeito aos ensaios em túnel e na decisão conjunta do que é necessário ser feito
em cada ciclo de desenvolvimento, estabelecendo o que poderá ser criado,
aperfeiçoado e/ou melhorado posteriormente, em relação aos processos técnicos
e gerenciais para o desenvolvimento dos subprodutos de softwares, os quais
serão integrados ao produto final no projeto de modernização do sistema de
medidas do TA-2.
2. Desenvolvimento: consiste na identificação e implantação de variáveis técnicas
e do ambiente de desenvolvimento de software, e execução de meios para o
gerenciamento da qualidade e de configuração dos subprodutos e do produto
final. Também consiste no exercício de um controle contínuo e da verificação
da qualidade da documentação gerada em cada ciclo de desenvolvimento, o
qual engloba as atividades de requisitos, análise, projeto, implementação e
testes de cada subproduto até a obtenção do produto final.
3. Entregas e Aceitações Freqüentes: consiste no estabelecimento de critérios
para a aceitação dos subprodutos de software, na determinação de marcos para
entregas e na identificação e documentação das iterações e de fatores de riscos.
Trata-se de definir como será a avaliação do atendimento aos requisitos
especificados e do conhecimento atingido pelo pessoal envolvido no
desenvolvimento do sistema de software.
65
4. Testes e Validações de Resultados: consiste na execução de testes, com a
participação dos envolvidos no desenvolvimento, nos subprodutos de software
entregues e integrados ao sistema de medidas do TA-2, com enfoque na
validação dos processos de desenvolvimento de software e de engenharia, que
devem ser comprovados através da documentação gerada e dos dados obtidos
após processamento, em confronto com os requisitos estabelecidos para os
subprodutos e para o produto final.
5. Realinhamento dos Dados e Processos: focaliza o aperfeiçoamento dos
processos de desenvolvimento de software e de engenharia durante o ciclo de
vida do projeto do sistema de medidas, assim como a verificação da
conformidade com os modelos de processos estabelecidos para os softwares de
aquisição e redução de dados. Focaliza também a simplificação da estrutura dos
dados sem perder as funcionalidades das unidades de software e do subproduto
em operação integrada ao sistema de medidas.
6. Demonstrações e Qualificação dos Clientes: focaliza a integração, testes e
documentação final dos processos de engenharia, de software e gerenciais do
sistema de software, com a demonstração das funcionalidades dos softwares
para a qualificação dos clientes, para o emprego efetivo nos ensaios dos
modelos aerodinâmicos.
As abordagens gerenciais e técnicas da METAPLI aplicadas ao sistema de
software do túnel de vento foram modeladas para as necessidades do grupo de projeto
de software deste trabalho de pesquisa. Esta metodologia provê sua fundamentação nas
práticas de engenharia identificadas e descritas na literatura, com enfoque na gestão de
processos que auxiliam nas soluções de problemas e oferecem oportunidades de
aplicação em projetos futuros.
A METAPLI foi gerada de modo a englobar os processos de desenvolvimento
de sistema de software e as práticas pertinentes. Esta implantação também abrange
66
diversas atividades, com tecnologias que possibilitam prover os enfoques adequados
para a criação dos softwares de aquisição e de redução de dados, voltadas para uma
plataforma ajustada ao ambiente de desenvolvimento.
A ação de entrada para a METAPLI é a coleta de informações sobre as
atividades de engenharia de software do TA-2. Esta coleta engloba o entendimento do
sistema de medidas e dos softwares existentes, o estudo das tecnologias disponíveis no
mercado, o levantamento das pessoas envolvidas no projeto e suas especialidades, um
cenário da produtividade, disponibilidade e manutenibilidade do sistema de software,
um levantamento das experiências com uso do sistema de medidas da HP e uma
análise dos requisitos específicos dos clientes.
As coletas destas informações, a princípio, foram feitas na literatura e em
campo com o acompanhamento de ensaios, observação dos procedimentos e processos
empregados, e em relatos destes ensaios realizados com os softwares de aquisição e
redução de dados do TA-2.
4.2 METODOLOGIA E PROCESSOS APLICADO NO TA-2
A metodologia adotada originalmente pelos desenvolvedores de software do túnel
de vento do CTA, no fim da década de 1970, era assistida por práticas voltadas aos
aspectos técnicos como concepção, desenvolvimento e testes destes produtos de
software. A nova metodologia proposta, a METAPLI, contempla os aspectos técnicos
e equaciona os aspectos gerencias em paralelo, através de práticas que minimizam os
erros e maximizam a rapidez para desenvolvimento do projeto dos softwares de
aquisição e redução de dados.
Para desenvolver os novos softwares de forma correta e completa houve a
necessidade de se obter as informações e o entendimento sobre o sistema de medidas
existente, uma vez que este seria mantido em operação até ser possível a obtenção dos
67
dados e resultados de ensaios, para comparação com os obtidos com os novos
softwares. Por isso se preocupou em descrever o sistema de medidas existente para a
plataforma HP, que foi usada até ser possível a sua substituição.
O sistema de medidas existente no TA-2 foi todo projetado para plataforma HP,
com softwares de aquisição e redução de dados em linguagem de programação
BASIC, os quais eram alterados em cada experimento a ser ensaiado. Seus
equipamentos ou instrumentos de medidas eram interconectados ao computador HP
para execução das funcionalidades operacionais deste sistema de medidas e vinham
apresentando panes.
Este sistema de medidas da plataforma HP deveria ser desativado, mas não o
conhecimento sobre seu funcionamento, que embora fosse fragmentado, devido às
diversas manutenções efetuadas nos softwares e nos hardwares, seria necessário
entender suas funcionalidades para a adoção de recursos tecnológicos viáveis,
possibilitando também a documentação do projeto de modernização.
A documentação do sistema de medidas e de seus subsistemas neste trabalho
demonstra a visão macro das funções do operador, do hardware e do software, para
efeito de comparação dos resultados entre ambas as plataformas HP e PC. A relação
dos equipamentos da plataforma HP para aquisição de dados e dos softwares em
linguagem BASIC é apresentada no Apêndice B deste trabalho.
Com este levantamento se obteve a informação de que o maior problema de cada
software em linguagem BASIC é o processo de manutenção deste, no qual eram feitos
os ajustes dos dados de cada projeto aerodinâmico, bem como os ajustes de
configurações dos equipamentos HP, para sincronizar as leituras corretamente. Isso
implicava em possibilidades de erros do especialista na alteração dos softwares,
alteração esta pouco documentada, sendo que na realidade gerava-se uma nova versão
do software para cada programa ou campanha de ensaio.
68
Tais erros eram difíceis de serem detectados, pois existiam diversos processos
de engenharia envolvidos, e várias manipulações dos dados de aquisição na execução
do software durante o ensaio. Por exemplo, os dados eram processados e armazenados
com as médias das leituras e dessas já descontados os zeros iniciais de cada dado real.
Este processamento dos dados na aquisição via software dificultava ainda mais o
entendimento dos fenômenos físicos, quando os dados eram usados pelo software de
redução de dados para obtenção dos resultados de calibração ou de ensaios
aerodinâmicos.
Para se ter uma visão dos equipamentos de aquisição de dados da plataforma
HP, um diagrama esquemático simplificado é apresentado na figura 4.2. O desenho
esquemático utilizado representa a cadeia de medidas da chamada Seção de Controle,
que tem os equipamentos da HP interligados conforme modelagem apresentada em
outros trabalhos abordando o túnel de vento (REIS, 2000).
Figura 4.2 - Diagrama esquemático da aquisição de dados com a plataforma HP.
Para este sistema de medidas antigo, utilizava-se o computador HP 9000/300, o
cabo de comunicação HP-IB e a impressora HP 2932A. Além destes instrumentos,
também se empregavam diversos softwares mencionados anteriormente (Apêndice B),
para obtenção dos resultados dos ensaios em túnel. Os softwares de aquisição de dados
69
continham comandos para os instrumentos executar funções, tais como: o cálculo da
média dos dados de leitura através do multímetro, as seleções dos canais de leitura do
scanner, e o sincronismo das leituras dos instrumentos do TA-2.
Sabe-se que quanto maior o porte e a complexidade do sistema de software a ser
projetado, mais aumenta a necessidade de planejar melhor o desenvolvimento e a
aceitação do produto, podendo acarretar variações no tamanho da equipe de
desenvolvimento. O planejamento, então, é a primeira prática da METAPLI.
4.3 PLANEJAMENTO DOS NOVOS PROCESSOS VIA METAPLI
Na primeira prática da METAPLI, o planejamento, fez-se uma avaliação da
qualidade e da importância do sistema de software existente. Esta começa com um
plano de avaliação que faz uso de algumas técnicas, para diagnosticar o sistema de
medidas existente e direcionar esforços para a melhoria da qualidade, podendo
considerar inicialmente os aspectos técnicos do sistema de software modernizado, que
são:
x Descrever o sistema de medidas existente.
x Definir o novo sistema de medidas.
x Identificar os subsistemas.
x Definir as interfaces.
x Identificar os dados e arquivos.
x Gerenciar o escopo do sistema de software.
x Refinar a definição do sistema de medidas.
x Gerenciar requisitos variáveis.
Um documento denominado Plano de Avaliações foi elaborado para inicialmente
descrever o levantamento da experiência e familiaridade dos especialistas do TA-2, na
implementação de modelos de processo. Foi avaliado o processo de desenvolvimento
70
de software adotado para o sistema de medidas anterior, buscando informações para a
viabilidade de reaplicá-lo no projeto dos novos softwares de aquisição e redução de
dados.
Para caracterizar as atividades de engenharia de software desempenhadas pelos
especialistas do TA-2 no desenvolvimento dos softwares existentes, foi feito um
diagnóstico do grau de aplicação das etapas de um processo de software, coletando
dados através de entrevistas com os envolvidos, quanto à aplicação de cada atividade
de um processo no sistema de software. A consolidação e a validação dos dados
coletados das observações, derivados de evidências ouvidas e vistas em alguns ensaios
acompanhados, são apresentadas na tabela 4.1.
Tabela 4.1 - Atividades de engenharia de software executadas no TA-2
Atividade
Execução (%)
Definição de Requisitos
1%
Análise de Requisitos
1%
Projeto do Sistema e de Software
2%
Codificação ou Implementação
6%
Teste de Integração
2%
Operação e Manutenção
80%
Garantia da Qualidade
5%
Gerenciamento de Configuração ou Controle de Mudanças
2%
Gerenciamento de Projeto
1%
A tabela 4.1 demonstra que 80% das atividades executadas pelos especialistas
do TA-2 se concentrava na operação e manutenção dos softwares, o que seria aceitável
se não houvesse novos requisitos dos clientes a serem atendidos. Quando há novos
requisitos ou qualquer alteração destes deve ser refeita a documentação de software, o
que implicaria na alteração de documentos e representações geradas em todas as
atividades do processo de engenharia de software. Para os conceitos de engenharia de
71
software atuais, a manutenção de software é considerada apenas em casos
excepcionais.
Através dessa avaliação constatou-se que os processos do túnel de vento em
relação à engenharia de software e a maturidade, segundo o CMM (PAULK et al.,
1993), estava no nível 1, considerado inicial. A maioria dos esforços dos especialistas
se concentrava na atividade de manutenção e operação dos softwares existentes, tendo
pouco domínio de conhecimento das demais atividades. No entanto, foi possível
através da implantação da METAPLI gerar o Plano de Avaliação, e passar por uma
etapa de auto-avaliação para poder iniciar um processo de melhoria que se efetiva com
este trabalho.
O objetivo da manutenção de software é preservar a integridade do sistema de
medidas, ou por necessidade de melhorias, ou para adaptações. Toda vez que o
produto de software precisa de modificações, o processo de desenvolvimento de
software deve ser invocado, para se efetuar e completar corretamente as modificações,
para que não haja perda de informações do sistema de medidas. A manutenção de
software é uma atividade intensa em conhecimento, e se não houver domínio do
conhecimento do sistema verificam-se atrasos no cronograma de ensaios, e outras
implicações como a possibilidade de introdução de novos erros ou “bugs” durante a
manutenção.
Com essa avaliação foi possível observar que o modelo de processo seguido
anteriormente era informal, havendo pouca preocupação com documentação, uso de
metodologia e de processos de um projeto de software. Por se tratar de um projeto de
sistema de software complexo com pouca documentação a respeito, concluiu-se que
seria inviável adotar o mesmo processo, devido a este concentrar as atividades apenas
na etapa de manutenção e operação do ciclo de vida do desenvolvimento de software.
Não cabe discutir se este processo adotado para a época foi um fato positivo ou
negativo, mas a decisão para este trabalho é a de não utilizá-lo por considerá-lo um
72
modelo de processo limitado, que produziu um sistema de medidas carente de
documentação e de qualidade com o passar do tempo. Devido a essas limitações para o
sistema de software existente, uma parte importante dos ensaios aerodinâmicos era
entendida por poucos integrantes da equipe do túnel.
Esta carência de conhecimento na área de engenharia de software e com
domínio de poucos integrantes, prejudicou inclusive a prática de alterar o código e
ajustar ou inserir os diversos parâmetros exigidos no ensaio, ou seja, ficou difícil
proceder a modificação do código fonte e torná-lo logicamente adequado para o ensaio
do modelo aerodinâmico, pois, qualquer modificação no sistema de software era
dependente do especialista e da forma como este codificava para proceder à
manutenção.
Foi então adotada a técnica de coleta de informações com a criação de um
pequeno grupo voluntário cujos integrantes usavam os recursos de informática
preferidos, para obter materiais, para serem apresentados em reuniões de trabalho e
palestras, com abordagens de assuntos sobre qualidade e engenharia de software, com
disponibilidade para colher sugestões em relação a soluções de problemas,
basicamente de maneira formal, que possibilitou transformar os processos informais
em documentações. Assim foi possível melhorar a familiaridade da equipe com os
modelos de processos existentes, e direcionar os esforços dos especialistas do TA-2,
para a obtenção de um entendimento sobre os processos de desenvolvimento de
software e normas aplicáveis.
Também se considerou importante na METAPLI a implantação de gestão de
conhecimento para preservação do capital intelectual, caracterizando um risco caso
não houvesse investimentos no aumento das capacidades individuais, conhecimento,
habilidades e experiência dos especialistas em ensaios em túnel de vento. Então se
envidaram esforços para incentivar os integrantes a obter o conhecimento através de
acesso livre à Internet, publicações de trabalhos técnicos, cursos, congressos e afins.
73
Com o plano de avaliações houve a conscientização dos especialistas do TA-2
sobre a importância da implantação da METAPLI e foi possível levantar o estado do
sistema de software anterior. Com a identificação dos problemas se formulou um
conjunto de melhorias e aperfeiçoamentos, tendo como meta o uso de modelo de
processo adequado ao desenvolvimento de software e a inclusão de novas atividades
de engenharia de software, para se desenvolver o novo projeto. Foi dada ênfase na
decisão quanto ao não uso do mesmo modelo de processo de desenvolvimento anterior
para o novo projeto, informando os seus impactos com relação aos erros de software
ou de dados.
Com a análise das tarefas dos usuários aplicadas na manutenção e operação dos
softwares existentes para plataforma HP, foi possível elaborar uma distribuição dos
esforços de trabalho para a equipe de engenharia de software. Também foi possível
considerar parcerias para auxiliar no trabalho, dentro das atividades envolvidas de
engenharia de software, tanto no projeto dos novos softwares quanto nos softwares
existentes, até a sua desativação por completo.
Portanto, a ação via práticas da METAPLI para um modelo de processo de
software mais eficaz, ocorreria com a transição das atividades informais para as ações
das metodologias tradicionais e ágeis, que implicou em uma mudança de cultura
bastante complexa dos envolvidos no projeto de modernização.
Ainda como parte do plano de avaliação, Sommerville (2003) recomenda
avaliar um sistema de software sob duas perspectivas: o valor do negócio ou valor
estratégico, e a qualidade do sistema. Como já mencionado anteriormente, o sistema
de software do TA-2 vem prestando uma importante contribuição aos ensaios
aerodinâmicos, que são os serviços fornecidos pelo túnel de vento a seus clientes.
Sob a perspectiva do valor estratégico, este sistema de software é de suma
importância, ou seja, apresenta um alto valor. Quanto à qualidade do sistema de
software existente, esta foi considerada baixa, devido à ausência de um modelo de
74
processo, aos erros introduzidos na manutenção e operação e outros elementos. No
entanto, os softwares de aquisição e redução devem ser implantados. Então, o
resultado apresentado da avaliação sob as perspectivas segundo este autor
(SOMMERVILLE, 2003), sugere que o sistema de software seja transformado ou
substituído.
Diante dos problemas citados com a manutenção dos softwares de aquisição e
de redução de dados, foi preciso decidir sobre o que implementar. Esta decisão foi
tomada entre as duas propostas de solução, ou seja, transformar ou substituir os
softwares por novos, considerando a opinião dos especialistas quanto à modernização
do sistema de medidas e à importância dos valores dos softwares, optou-se pela
reengenharia para transformar o software de redução de dados, e pela substituição por
um novo software de aquisição de dados com enfoque no reuso de possíveis partes dos
subprodutos desenvolvidos, durante implantação do modelo de processo escolhido.
Os processos do sistema de software foram definidos através das ações da
METAPLI, também na prática de planejamento. No desenvolvimento destes sistemas
de software se adotaram estratégias de uma metodologia iterativa e também de uma
estruturada. A primeira para o desenvolvimento do software de aquisição de dados e a
segunda para o software de redução de dados.
4.3.1 Ações do processo ágil
Para desenvolver o software de aquisição de dados do TA-2, a estratégia
iterativa é aplicada com padrão de iteração de ciclo de vida evolutivo. Utilizaram-se
então as ações da metodologia Rational Unified Process -RUP, que neste trabalho está
sendo considerada como uma metodologia ágil. Dentre estas ações estão as estratégias
de processo que abrangem a determinação dos requisitos, análise, projeto ou design,
implementação e teste (RATIONAL CORPORATION, 2000).
75
Com um sistema de software desse porte, definir antecipadamente todos os
requisitos não é uma tarefa fácil, portanto, a estratégia adotada foi aumentar a
visibilidade do projeto do sistema de medidas progressivamente, que implica em obter
subprodutos que vão sendo refinados a cada ciclo de liberações parciais sucessivos.
Dessa forma, as ações do processo unificado, para desenvolver o software de aquisição
de dados iterativamente, seriam adequadas. Como parte do planejamento do
desenvolvimento do sistema de software, o processo na prática possui a estrutura
representada em forma gráfica, conforme mostra a figura 4.3.
Figura 4.3 - Ciclo de vida de desenvolvimento de software com ações do RUP.
Este processo é dividido em quatro fases seqüenciais que são:
x Iniciação: nesta fase define-se o escopo do projeto, as atividades e os
responsáveis por estas atividades no sistema, e alguns documentos para
auxílio à gerência de um projeto.
x Elaboração: nesta fase as atividades são desenvolvidas voltadas ao domínio
do problema e à arquitetura do projeto do sistema de software, dando ênfase
76
a um plano de desenvolvimento detalhado. É considerada a fase mais crítica
de um processo unificado.
x Construção: é a fase na qual o produto ou os subprodutos de software são
obtidos e toda a documentação do projeto do sistema de software deve estar
revisada, para que os produtos ou subprodutos possam ser entregues ao
usuário final, com uma documentação representativa. É considerada a fase
principal do processo unificado.
x Transição: nesta fase a versão final do sistema de software é entregue ao
usuário, sendo que, para validá-lo, adota-se a estratégia de entregar uma
versão preliminar para o usuário, e proceder à identificação de problemas,
que devem ser todos corrigidos nesta mesma fase. Deve haver ainda uma
avaliação final, na qual, em função dos resultados obtidos, pode-se iniciar
um novo ciclo de desenvolvimento, devido à necessidade de se melhorar o
sistema de software obtido.
O processo unificado consiste em incorporar as várias atividades ou disciplinas
descritas em várias iterações. Nesta mesma figura, em sua parte inferior, observam-se
as iterações de cada fase segundo a estratégia evolutiva. A cada iteração no
desenvolvimento do software do TA-2 passa-se pelas atividades previstas ou
disciplinas do modelo de processo, resultando na entrega de um produto de software
executável de aquisição de dados, subconjunto do produto final em desenvolvimento,
que cresce por incrementos, para se tornar o sistema de medidas final.
O RUP é caracterizado como um processo que pode ser adaptado para as
necessidades da organização. No caso do software de aquisição de dados do TA-2,
algumas disciplinas não eram necessárias, e as iterações foram definidas conforme a
extensão necessária para a conclusão dos subprodutos de software, de modo que os
envolvidos utilizassem um sistema de medidas mais simples, até a evolução para o
mais complexo.
77
Para uma organização com enfoque em pesquisa e desenvolvimento, a
modelagem do negócio é um pouco diferente de uma empresa comercial. Apesar de se
tratar de um projeto de modernização complexo, com similaridades aos desenvolvidos
em uma indústria, os serviços de ensaios em túnel constituem o único negócio do
TA-2, não existindo outro produto. Portanto, a disciplina de modelagem do negócio
não foi considerada com a abrangência que as práticas do processo unificado
estabelece, por se tratar de uma organização governamental de pesquisa, sem focar a
disputa de mercado e a obtenção de lucros.
Isto não significa que as práticas para o desenvolvimento dos softwares aplicadas
neste projeto de modernização não possam ser praticadas por indústrias que
comercializam produtos de software. Apenas significa que, neste trabalho, não se
exploraram intensamente as práticas de modelagem do negócio devido ao tipo de
organização. Também não foram consideradas em sua total abrangência as atividades
de gerenciamento de projeto como práticas gerenciais deste trabalho. No projeto de
modernização do TA-2, estas atividades de gerenciamento de projeto foram
executadas pela empresa solicitante do financiamento, não cabendo, neste caso, aos
integrantes do TA-2.
As iterações necessárias para cada fase do processo unificado foram decididas
pelos envolvidos, com base nas necessidades de alguns ensaios pré-programados, e
descritas no plano de desenvolvimento. Estas iterações são descritas na tabela 4.2.
Tabela 4.2 - Iterações de cada fase do processo unificado.
FASE
N° DE ITERAÇÕES
Iniciação
1
Elaboração
2
Construção
4
Transição
2
78
Os tempos das iterações não apresentaram durações definidas, conforme
defendido pelos integrantes do movimento ágil (AGILE MANIFESTO, 2001). Cabe
lembrar que as metodologias ágeis são recentes e ainda não houve o desenvolvimento
de um software grande e complexo, com o uso destas. Assim, não foi possível definir
os tempos das iterações, mas se estabeleceram os critérios de avaliação, para a que
cada iteração fosse incrementada.
4.3.1.1 Ações para a fase de iniciação
Seguindo a METAPLI na prática de planejamento, as ações para a fase de
iniciação na abordagem iterativa do processo unificado devem ser executadas. Essas
ações tratam do levantamento das atividades com relação aos aspectos de projeto de
sistema de software. Dentre estes aspectos, tem-se: as ferramentas ou aplicativos
comerciais utilizáveis, os softwares desenvolvidos internamente, aqueles adquiridos
prontos para serem usados, as habilidades das pessoas, os softwares de prateleira ou
COTS, entre outros.
Não somente na fase de iniciação, mas também nas demais fases, todas as
iterações são planejadas e controladas, e as atividades exercidas que visam a
verificação dos aspectos de projeto de sistema de software, permitem uma integração
de software quase contínua a cada iteração. Na fase de iniciação para a qual foi
prevista uma única iteração, foram definidos modelos aplicáveis ao desenvolvimento
do sistema de software, os quais foram sendo complementados nas fases seguintes.
4.3.1.2 Ações para a fase de elaboração
As ações desta fase são praticadas após se obter o entendimento sobre o sistema
de medidas do TA-2 e seus subsistemas. As descrições do sistema de software em
detalhes são obtidas na fase de elaboração, uma vez que, nesta fase se definem os
elementos de hardware e dispositivos eletrônicos e suas interligações com o
79
computador pessoal, e também os componentes dos softwares para a aquisição e
redução de dados. Também são descritas as aplicações de reuso e de reengenharia de
software e suas respectivas abordagens.
A intenção em considerar duas iterações nesta etapa é diminuir o risco,
considerado alto pelos especialistas do TA-2, em relação às capacidades dos
desenvolvedores com respeito à ferramenta de apoio ao desenvolvimento LabView, e
aos recursos computacionais voltados para aquisição de dados da fabricante National
Instruments.
As atividades desempenhadas nas fases de iniciação e de elaboração estão
voltadas para o domínio do problema que é o sistema de medidas. Cabe então, na fase
de elaboração um detalhamento do projeto do sistema de medidas, definindo um
refinamento para o plano de desenvolvimento dos softwares de aquisição e de redução
de dados.
Nesta etapa são definidos os requisitos dos subprodutos, sendo que o primeiro
deles a ser desenvolvido, tinha como objetivo treinar os desenvolvedores para a
familiaridade com a ferramenta de apoio ao desenvolvimento de software LabView.
Também nesta etapa os requisitos gerais para o sistema de medidas e de interface
homem máquina foram detalhados, os quais devem ser comprovados pelos
subprodutos de softwares de aquisição de dados. A técnica de treinamento é conhecida
como “on the job training” e consiste na definição detalhada das atividades e
operacionalidades que o subproduto de software usará e sua implementação pelos
desenvolvedores sempre em parceria.
Durante a fase de Elaboração, a ênfase recai em definir o sistema e refinar a
definição do sistema de software. Nesta fase foram planejadas duas iterações, sendo
que em cada uma delas serão detalhadas ainda mais as operacionalidades e atividades.
80
Independente da fase, as gestões do escopo do sistema e dos requisitos variáveis
são detalhamentos feitos continuamente ao longo do projeto de software. Segundo
ações do processo RUP (RATIONAL CORPORATION, 2002), o fluxo de trabalho
apresentado na figura 4.4, a seguir, ilustra a aplicação de partes da fase de iniciação e
da fase de elaboração, do novo projeto de sistema de software do TA-2, em
similaridade com a proposta geral do RUP.
Figura 4.4 - Fluxo de trabalho RUP do projeto de sistema de software do TA-2
O que difere as ações do novo projeto de sistema de software do TA-2 da
proposta geral do RUP são as atividades e artefatos a serem adotados para este projeto
específico. As ações do processo unificado RUP foram delineadas para organizações
em que os processos de engenharia de software estão sistematizados. No caso deste
trabalho, os processos de engenharia de software estão sendo ajustados para este
projeto de modernização, o qual é considerado complexo devido ao grau de inovações,
o que implica na necessidade de atividades e artefatos específicos.
81
4.3.1.3 Ações para a fase de construção
Na fase de construção as ações correspondem a múltiplos ciclos de análise e
projeto, implementação e teste de subprodutos de softwares e do produto final,
definidos de acordo com as necessidades dos clientes de ensaios em túnel de vento.
Inicia-se a evolução do sistema de software pelo subproduto para calibração de células
de carga no laboratório de força. Os requisitos de software foram parcialmente
definidos, e as atividades de engenharia para tornar automatizado o processo de
calibração foram planejadas e organizadas, proporcionando um treinamento com
respeito ao ambiente de desenvolvimento adotado.
As ações desta fase correspondem também à diagramação para visualizar,
implementar e testar os subprodutos de softwares que foram definidos. Estes
subprodutos correspondem aos construídos em cada iteração para operacionalizar os
ensaios em túnel. Neste trabalho foram definidos subprodutos para medição via
sensores e para controle de eventos durante os ensaios aerodinâmicos, visando a
aquisição de dados dos sensores instalados na seção de ensaios e monitoramento dos
eventos importantes dos ensaios, para posterior processamentos pelo software de
redução de dados. Também são partes destas construções os subprodutos
experimentais que tratam os dados de ensaios, para melhoria do processamento, e que
facilitam a obtenção de resultados precisos e corretos.
4.3.1.4 Ações para a fase de transição
Para fase de transição as ações são voltadas para aprovação do produto final de
software também chamada de implantação. Nesta fase as ações são voltadas para a
implantação, testes de aceitação, instalação e operação do sistema de medidas final
integrado, submetidos à aprovação dos clientes. São previstas duas iterações devido à
primeira iteração se tratar da integração com aprovação dos especialistas em ensaios
em túnel, considerados os clientes internos. A segunda iteração envolve a aprovação
82
dos clientes externos, ou seja, aqueles que contratam os serviços de ensaios em túnel
de vento para seus projetos aerodinâmicos.
4.3.2 Ações do processo tradicional
Baseado na literatura e nas coletas de informações nas indústrias do ramo
aeroespacial, com respeito às práticas das metodologias tradicionais e ágeis, notou-se o
uso da norma DOD-STD-2167A (1988), com as adequações necessárias. Para o
projeto de software do TA-2, não se estabeleceu, a princípio, uma rigorosidade quanto
ao uso da norma, apenas a recomendação que o conteúdo estabelecido em cada
documento seria de alguma forma abordado, e os títulos dos documentos seguiriam
este padrão.
Esta norma é mais adequada para ações do processo tradicional (MAIBOR,
ARDERSON, DORFMAN, 1991) e a escolha se deve aos relatos de experiências por
outros especialistas do CTA. Um exemplo é o uso da DOD-STD-2167A (1988) no
desenvolvimento do software do VLS (LEMES, 1997), no qual se utilizou o modelo
de processo em cascata juntamente com o processo de prototipação (PASTORELLI,
1998). O uso desta norma também foi feito pela EMBRAER no desenvolvimento de
seus softwares. A diferença de documentos entre esta norma, em relação a suas
evoluções ou normas anteriores, também faz parte do Apêndice A, deste trabalho. Os
documentos gerados no desenvolvimento dos softwares são citados no decorrer deste
trabalho.
Neste trabalho, também se considera a ação do modelo cascata quando se
referencia as revisões do projeto do sistema de software. Os marcos de revisão são
estabelecidos no processo de gerenciamento de configuração, em que são tratadas as
aprovações ou não dos documentos de requisitos, projetos e testes, bem como das
versões dos subprodutos. O modelo em cascata provê uma estrutura comum que pode
ser vista como parte do processo unificado, e na representação deste projeto abrange as
83
atividades de requisitos, análise e projeto, implementação e teste. Ao complementar
cada atividade se obtém os documentos que serão submetidos à revisão formal,
relacionada à norma MIL-STD-1521B (1985).
O modelo em cascata é baseado em suposições oriundas de processos
convencionais, sendo que neste trabalho, o enfoque estruturado foi considerado como
uma ação dos processos tradicionais, e foi usado para modelagem detalhada do sistema
de software. Estas modelagens refletem o entendimento do sistema de software, e
contribuem para a identificação dos controles e dados a serem processados. Essas
representações do sistema de software são refletidas no uso de diagramas de contexto e
diagramas de fluxo de dados.
4.4 PLANEJAMENTO DAS AÇÕES GERENCIAIS
Devido às restrições gerenciais e técnicas originárias do processo implantado no
sistema de medidas existente, foi adotada a estratégia de abordar na METAPLI as
transformações realizadas por pessoas. Foram então incluídas as atividades
consideradas importantes na representação de um projeto de software, que abrange a
aceitação dos processos, ferramentas de apoio ao desenvolvimento, dispositivos
eletrônicos e, até mesmo, o reconhecimento dos problemas que poderiam gerar novas
restrições ao novo projeto. Um resumo das práticas da METAPLI para o planejamento
da fase de iniciação do processo unificado, em relação aos aspectos gerenciais,
consiste no seguinte:
x Convencer a equipe a aceitar e usar novos processos, tecnologias e
ferramentas de software.
x Analisar e dirimir os problemas do processo de desenvolvimento de
software anterior.
x Compreender as necessidades dos envolvidos.
84
Os problemas devido ao uso de um processo informal foram levantados durante
o acompanhamento de ensaios, com o modelo aerodinâmico de um novo avião da
EMBRAER. Houve avaliação de todos os subsistemas envolvidos com o uso da
plataforma HP, integrados aos demais equipamentos e dispositivos de medidas e de
controle. A metodologia implementada concentrou-se em listar os problemas das áreas
mais críticas e importantes do sistema de medidas anterior, para encontrar soluções
adequadas no processo de desenvolvimento do novo sistema.
Os estudos dos programas em BASIC existentes deram início às atividades de
modernização do sistema de medidas do TA-2, nos quais foram cuidadosamente
identificados os problemas gerenciais e técnicos, através de inspeções de código,
análise de documentação, testes funcionais dos dados principais e inspeção visual
detalhada do sistema de medidas e dispositivos. Foram então levantados os casos de
problemas ou discrepâncias daquele desenvolvimento, para que estes problemas
fossem dirimidos no desenvolvimento dos novos softwares. A lista obtida com respeito
aos problemas é:
x Gerenciamento de requisitos insuficiente.
x Arquitetura de software e hardware deficientes.
x Inconsistências não detectadas em requisitos, projetos e implementações.
x Violação de padrões de programação.
x Número insuficiente de testes para detecção de erros no sistema.
x Execução de mudanças descontroladas.
x Integração de programas deficiente.
x Comunicação ambígua e imprecisa.
x Número insuficiente de pessoas para desenvolvimento.
x Configurações do sistema ou subsistema não registradas.
Estes problemas foram alocados, inicialmente, na lista de risco, a qual era
discutida em cada reunião com os envolvidos procurando tornar visível para todos
integrantes, qual a influência de cada fator, estimando o quanto cada elemento é
85
responsável por problemas no desenvolvimento de software. Esta técnica para apontar
problemas deixa claros os objetivos de torná-los sob controle durante o processo de
desenvolvimento do novo sistema de software.
Para cada item apontado na lista de risco foram computados alguns pesos, e
efetuada uma classificação em grave, moderado e menor, numa avaliação dos
processos com a plataforma HP e dos softwares existentes. Assim sendo, para o novo
projeto de software todos os problemas foram trabalhados pela equipe, para dirimir, o
quanto antes, a probabilidade de sua ocorrência. As práticas na implantação da
METAPLI para dirimir cada um dos problemas apontados, são voltadas para os meios
de verificação da qualidade e de gerenciamento de configuração, aplicados durante o
ciclo de vida do projeto do sistema de software.
Numa avaliação do sistema de medidas anterior se detectou que este projeto teria
sido desenvolvido baseado em técnica orientada a funções. Sendo que a transformação
dos processos de engenharia em um projeto orientado a objetos, dependeria de uma
rígida mudança cultural na codificação dos softwares. Então se fez análises de
ferramentas CASE disponíveis comercialmente, para que estas servissem de apoio
nesta transformação de processos. Porém, devido a uma restrição de orçamento para
aquisição e uso da ferramenta LabView, que na época de início deste trabalho, ainda
não disponibilizava comercialmente processos orientados a objetos a um custo viável,
a utilização de ferramentas CASE para o desenvolvimento e a documentação do
sistema de software se tornou inviável.
Outro fator, não menos importante, também inviabilizou o uso de ferramentas
CASE. Trata-se do recurso de linguagem padrão de modelagem, denominado Unified
Modelling Language- UML, que é a principal ferramenta para programação orientada a
objetos. Este recurso das ferramentas CASE disponíveis comercialmente, não provê
geração de códigos em LabView, portanto não seria viável descrever e visualizar
modelos e artefatos com esta linguagem padrão de diagramação, para modelar objetos
que não poderiam ser transformados em códigos do ambiente de programação visual
86
estabelecido no projeto. Além de fatores como o custo elevado e de seu uso requerer
um domínio de conhecimento de metodologias, modelos de processo e normas para
modelar, representar e documentar corretamente o projeto de engenharia de software.
Os processos de engenharia analisados durante os ensaios com os softwares
existentes foram os principais meios usados, para iniciar uma abordagem gerencial no
novo sistema de software, a qual servira de base para melhorias do novo projeto de
sistema de software. Essa inter-relação entre a atividades de engenharia de software e
de qualidade foi melhor abordada como parte dos processos gerenciais, os quais, as
práticas de implantação da METAPLI, apresentam como uma modelagem de forma
diagramática.
A aplicação prática do planejamento via METAPLI teve como base as diversas
avaliações sobre os processos dos softwares da plataforma HP, e as ações dos
processos ágeis e tradicionais envolvendo os planos das atividades de modelagem,
detalhadas para o projeto do sistema de software. Assim, a METAPLI foi gerada e
implantada para prover a transição suave de um processo informal para um processo
formal ou sistemático. A transição dos processos ocorreu, de modo que, para o projeto
do software de aquisição de dados se implantariam as atividades com os enfoques
incremental e iterativo com ações do processo unificado para sua representação, e se
aplicariam as atividades de reuso.
Para o projeto do software de redução de dados se aplicariam as atividades de
reengenharia, e seriam considerados as representações do sistema de software com
enfoque estruturado como ações dos processos tradicionais, usando modelo de
processo em cascata. A reengenharia usando ações do processo cascata permitiria que
boa parte da especificação do sistema de software fosse completada e bem sucedida.
Em termos gerenciais para os projetos do software de aquisição e redução de dados
seriam consideradas as revisões formais, representações comuns de atividades
gerenciais de apoio ao desenvolvimento e a norma estabelecida para documentação.
87
No projeto de modernização do TA-2, adotou-se o ciclo de vida iterativo devido
à possibilidade de listar, o quanto antes, os riscos envolvidos que podem afetar todo o
desenvolvimento do sistema de software, abordagem esta que é similar à do modelo de
processo em espiral (BOEHN, 1988). Portanto, se difere do ciclo de vida em cascata
(PRESSMAN, 1992), pois numa abordagem iterativa, cada iteração permite a
produção de um software executável e a identificação dos riscos, o que com o ciclo em
cascata só é possível na integração do software ao final do ciclo, conforme pode ser
visto na figura 4.5.
Figura 4.5 - Comparação dos riscos entre o ciclo iterativo e em cascata (KRUCHTEN, 2000).
Mesmo assim, uma equipe de desenvolvimento experiente não consegue prever
todos os riscos, alguns deles não sendo descobertos até que se proceda a integração do
sistema. No entanto, a vantagem da abordagem iterativa é que os riscos são reduzidos,
na medida em que a integração ocorre progressivamente e, portanto, mais cedo neste
ciclo.
A cada iteração desde a fase de iniciação, uma análise de riscos no projeto de
desenvolvimento do sistema de medidas do TA-2 é efetuada. A lista de riscos é obtida
e são verificados em reuniões com todos os envolvidos, e delineadas as ações para
dirimir cada risco identificado.
A reunião para avaliação de risco se inicia com uma análise qualitativa para
definir o grau do risco, classificando-os como, por exemplo, em alto, médio ou baixo,
e caso seja necessário, complementa-se com a análise quantitativa por meio de
88
técnicas de demonstração de parte do subproduto ou da chamada prototipação. Os
riscos são priorizados de acordo com seu efeito potencial no projeto de modernização
do sistema de medidas.
Para abordar os processos gerenciais também foram usados os Diagramas da
Tartaruga adaptados da área de produção, usados em auditorias internas (AFS, 2005),
nos quais se podem definir os aspectos voltados para qualidade de software,
envolvidos nos processos de desenvolvimento dos softwares de aquisição e redução de
dados. Através desses diagramas foram definidas as modelagens dos softwares em
relação à qualidade e à gestão, incluindo uma visão sistemática para a qualidade de
software. Um modelo geral do Diagrama da Tartaruga é mostrado na figura 4.6.
COM QUEM
COM O QUE
MATERIAIS/
EQUIPAMENTOS
COMPETÊNCIA/
HABILIDADE/
TREINAMENTO
5
4
ENTRADA
PROCESSO
SAÍDA
7
2
1
COMO
COM QUAL CRITÉRIO CHAVE
MÉTODOS/
PROCESSOS/
TÉCNICAS
MEDIÇÃO/
AVALIAÇÃO
6
3
Figura 4.6 - Modelo geral do diagrama da tartaruga (AFS, 2005)
89
Neste trabalho, o diagrama da tartaruga foi adotado para a definição dos
processos de realização dos novos softwares, visando estabelecer itens que direcionem
os processos, para que as entradas requeridas sejam conduzidas para obtenção das
saídas estabelecidas em cada processo. O uso dos diagramas neste trabalho surgiu de
consulta na Internet, com respeito a normas ISO aplicadas em indústrias
automobilísticas, com destaque para a ISO/TS 16949:2002 (AFS, 2005).
Em linhas gerais esses diagramas contemplam os aspectos dos processos de
desenvolvimento e de qualidade de cada software, tais como, a definição do processo
de software a ser desenvolvido, detalhes das informações de entrada e saída do
processo, “com que” materiais e equipamentos, “com quem” em termos de pessoas,
habilidades, competências e treinamento, “como” em relação aos métodos, processos e
técnicas e “com qual critério chave” para medição e avaliação.
Durante as atividades do processo de desenvolvimento do projeto de
modernização do sistema de medidas do TA-2, usando as ações do processo unificado
e do processo em cascata, os elementos considerados principais foram as disciplinas,
os papéis ou responsabilidades, as atividades, os artefatos, os diagramas de fluxo de
dados, os fluxogramas e os fluxos de trabalho. Os detalhes de alguns aspectos
gerenciais fazem parte do fluxo de trabalho, diagramas de tartaruga e são mostrados
em uma ordem lógica e seqüencial, em que seriam aplicados no novo projeto de
sistema de software.
4.5
PLANEJAMENTO DAS AÇÕES TÉCNICAS
O plano de desenvolvimento de software para estabelecer o novo sistema de
medidas foi definido atendendo a um ciclo de vida de software com todas as
atividades, desde a idéia do que se quer desenvolver até a entrega ao cliente, e também
pós entrega. O ciclo de vida do desenvolvimento de software segundo o processo
unificado de estratégia evolutiva, é apropriado ao software de aquisição de dados
90
porque os requisitos do software podem ser determinados a partir do domínio do
conhecimento sobre o sistema de medidas do TA-2.
Esse domínio de conhecimento pode ser obtido à medida que se evolui no ciclo
de desenvolvimento do sistema de software. Abrange o conhecimento acumulado e o
conhecimento de interesse da METAPLI, e suporta requisitos parcialmente definidos
para produzir resultados de cada subproduto de software. Estes conhecimentos podem
ser obtidos em documentos gerados em cada fase do ciclo de vida e com a implantação
de novas tecnologias. As ações técnicas para implantar tecnologias inovadoras são
caracterizadas por novos equipamentos ou dispositivos eletrônicos, instrumentações
requeridas para a campanha ou programa de ensaio em túnel e a elaboração de
softwares associados para operação do sistema de medidas.
Como exemplo de inovação técnica citam-se as substituições das conexões
HP-IB dos instrumentos de medidas, com as quais se acionavam funções de até 15
dispositivos, e que eram executadas pelos programas em BASIC para comunicação
com os equipamentos da HP (multímetro, scanner, impressora) usados pelo sistema
existente. Esta mesma função foi implementada usando reuso de funções de
bibliotecas da ferramenta LabView, disponibilizadas no mercado através de drivers.
Esta ferramenta de programação visual provê também outras bibliotecas com funções
apropriadas para a aquisição de dados de instrumentações.
Também com as informações referentes aos ambientes de apoio ao
desenvolvimento e de programação visual, foi possível interligar dispositivos da
National Instruments ao computador pessoal, e prover via software uma interface
gráfica e textual para apresentação dos dados e resultados dos ensaios aerodinâmicos.
O software de aquisição de dados é um dos elementos chave dos ensaios
aerodinâmicos, sendo responsável por administrar todas as atividades de ensaio e
calibração do TA-2, além de proceder à realização de cálculos, monitoração e controle
dos instrumentos pelo computador. Com a implementação de funcionalidades
91
similares com uso de equipamentos e software na plataforma PC, é possível adquirir
dados via comunicação digital, o que requer um interfaceamento adequado para a
transmissão e recepção dos sinais digitais.
Um instrumento real genérico é dotado de componentes como sensor ou
atuador, transdutor, painel de controle e medição e painel de conexões. Esses não são
os únicos componentes de um instrumento real, podendo existir outros como os
circuitos eletrônicos. Como as funcionalidades desses instrumentos reais do TA-2
permaneceriam no novo projeto de software, se estudou um conjunto de funções
adequadas para a substituição dos instrumentos da plataforma HP. Esta instrumentação
consiste de um sistema de controle ou medida formado por um computador pessoal
acrescido das funções (controle ou medida) providas por softwares, e de dispositivos
eletrônicos colocados em comunicação conforme executados pelos instrumentos.
Na modernização do software de aquisição de dados com uso do Labview, todas
as funções de medidas e controle seriam implementadas via software como uma
instrumentação virtual. O computador pessoal seria usado tanto para operar o
instrumento quanto para conduzir o experimento. Interfaces seriam desenvolvidas no
software de aquisição de dados, para prover ao operador a mesma funcionalidade que
um instrumento real apresentaria ao usuário em seus painéis.
Contudo, haveria a necessidade de pessoas especializadas em desenvolver
softwares usando LabView, ou ampliar a equipe do TA-2 que era pequena contando
com apenas 12 pessoas na época, e apenas dois especialistas na área de engenharia de
software. Então, o próximo passo da metodologia foi um levantamento de possíveis
equipes desenvolvedoras de software, com certa experiência em engenharia de
software e garantia da qualidade, para desenvolver os softwares do novo sistema de
medidas em parceria, usando as ações da METAPLI.
Para avaliar cada equipe a ser escolhida, e trabalhar com pessoas envolvidas no
projeto de maneira eficaz, utilizou-se a técnica de etnografia (SOMMERVILLE, 2003)
92
que consiste em observar o ambiente de trabalho onde o sistema será inserido e anotar
as tarefas reais em que os participantes serão envolvidos. Assim, foi possível derivar
as informações da maneira como as pessoas realmente trabalham, revelando
importantes detalhes do processo que poderiam ser trabalhados em conjunto, até
mesmo em locais distantes, porém com a gestão comum dos subprodutos de software
requeridos.
Com a escolha das parcerias e com o levantamento das práticas, técnicas,
processos e métodos usados para o sistema de software antigo, foi possível selecionar
os itens de engenharia e gerenciais aplicáveis para o desenvolvimento e a
documentação dos softwares em seus ambientes operacionais, considerando os
aplicativos e dispositivos eletrônicos adquiridos ou indicados pelas análises realizadas
e demonstrados aos especialistas do TA-2, começando por documentar os materiais do
sistema de medidas antigo.
Com base nas informações coletadas foram estabelecidas: as inovações no
processo de desenvolvimento de software, as ferramentas ou aplicativos de apoio ao
desenvolvimento, os dispositivos de medidas e conseqüentemente as novas ações a
serem implantadas na prática via METAPLI. Esta metodologia especial tornou-se uma
necessidade para a melhoria da qualidade do sistema de medidas renovado e
reequipado.
A metodologia foi elaborada para abranger os aspectos considerados importantes
para a engenharia de software, agregando práticas com um enfoque voltado para
atualizações futuras. O passo inicial foi convencer a equipe de que tais práticas,
juntamente com modelos de processo e demais atividades, poderiam gerar um sistema
de medidas novo que fosse bem sucedido e documentado, podendo facilitar o
entendimento dos fenômenos físicos ocorridos durante o ensaio em túnel, e relatar aos
clientes dados e resultados confiáveis.
93
Os dispositivos eletrônicos e softwares envolvidos no sistema de medidas
existente foram levantados e relacionados ainda na coleta de informações. Trata-se
daqueles mais relevantes para o software de aquisição e redução de dados, substituídos
ou não. O levantamento dos elementos do sistema existente foi feito para melhorar o
entendimento das funcionalidades implementadas pelos softwares em BASIC,
principalmente para o caso da reengenharia.
Também foi possível documentar os novos processos de engenharia e gerenciais,
abordando as condições operacionais identificadas do sistema de medidas e de seus
subsistemas, usando a modelagem diagramática. Assim, através da aplicação das
técnicas descritas em planos, que serão seguidas durante o ciclo de vida, é possível
quantificar o risco tanto gerencial quanto técnico, além de auxiliar na correta descrição
de funcionamento das partes do subproduto de software e dos subsistemas envolvidos.
Numa avaliação da usabilidade do subproduto, pode surgir uma inclusão de partes
demonstradas como reuso, contribuindo assim com sucesso do desenvolvimento do
software.
4.5.1 Entregas e aceitações freqüentes
Na implantação da METAPLI, são incluídas atividades nos planos de
avaliações e de desenvolvimento, referentes aos processos para entregas e avaliações
dos softwares. Entre estes processos estão as atividades gerenciais e técnicas para
exercer a avaliação e aceitação de software, assim que considerados operacionalmente
viáveis. Diminuindo assim, os riscos de obter softwares incorretos e incompletos
quando da entrega do produto de software final.
Segundo as metodologias tradicionais estas entregas e aceitações acontecem
somente no final do ciclo de vida do desenvolvimento, mais especificamente na etapa
de teste onde a identificação dos problemas pode ser tardia. Procurou-se adotar a
estratégia de identificar os problemas com antecedência, que as metodologias ágeis
94
provêem com a abordagem incremental e iterativa, minimizando a intensidade de sua
ocorrência. Com isso, procurou-se garantir um alto nível de qualidade no
desenvolvimento do projeto do novo sistema de medidas, que abrange a evolução
eletrônica e os softwares.
Com ações da METAPLI podem ser citados diversos documentos em que são
definidos processos e atividades gerenciais e técnicas, para prover a qualidade dos
subprodutos a serem entreguem e aceitos. Dentre estes documentos podemos citar: o
Plano de Desenvolvimento, o Plano de Garantia da Qualidade, o Plano de
Gerenciamento de Configuração e o Plano de Teste, e os documentos para os
processos de requisitos, análise e projetos, implementação e testes estabelecidos
durante o desenvolvimento.
Uma vez definidas como serão as práticas do desenvolvimento, todo o sistema
de medidas, seus subsistemas e atividades de engenharia do TA-2 serão detalhados nos
tópicos seguintes deste trabalho. Também em capítulos posteriores estão as
abordagens dos planos, para os quais, a cada iteração do processo unificado e fases do
processo cascata, as documentações serão atualizadas com as evoluções e/ou serão
procedidas as revisões pertinentes.
Quando se trata de software as mudanças podem ser feitas, em princípio, a
qualquer momento. No entanto, a modernização do sistema de medidas também
engloba os dispositivos eletrônicos (hardwares) com o sistema operacional e
aplicativos ou ferramentas de desenvolvimento, compatíveis entre si para que o
sistema possa sofrer alterações futuras. Neste trabalho e com esse enfoque, se procurou
acompanhar o processo de evolução tanto de hardware e/ou dispositivos eletrônicos
pertinentes quanto de software e/ou aplicativos de apoio ao ambiente de
desenvolvimento e de operação, desde quando se iniciou o desenvolvimento do
sistema de medidas, até sua entrega em meados de 2006.
95
Como já mencionado anteriormente, as ferramentas CASE não foram utilizadas
neste projeto. Então foram adotadas as ações do processo unificado para se garantir um
projeto de software completo e correto, e o seu entendimento para projeções futuras.
Estas ações descrevem o projeto através de representações e diagramações similares
aos que as ferramentas do RUP prescrevem, e também se fez uso de outras
representações gráficas julgadas apropriadas.
Para as modelagens gráficas do sistema de medidas e seus subsistemas, e do
desenvolvimento de software, essencialmente, se fez uso dos recursos de linguagem de
programação visual comercial, e de ferramentas ou aplicativos disponíveis
comercialmente voltados para documentações e programações. Para a engenharia do
software de aquisição de dados, se fez uso dos recursos da ferramenta LabView, com a
qual se desenvolveu os subprodutos do software de aquisição de dados e da interface
com usuário.
Para o software de redução de dados se fez uso de linguagem de programação
textual, no caso a linguagem C (EMBREE, KIMBLE, 1991), com os recursos do
aplicativo C++ Builder 4, e para interface com o usuário, foi planejada uma provisão
para um uso futuro dos recursos de outro aplicativo da fabricante da National
Instruments: trata-se da ferramenta LabWindows, em suas versões aplicáveis para o
desenvolvimento dos subprodutos de software. Também se utilizou alguns recursos do
aplicativo C++ Builder 4 para a recuperação dos dados da antiga plataforma HP, para
validar os novos subprodutos gerados para a plataforma PC.
À medida que os desenvolvedores aumentavam o conhecimento sobre o sistema
de medidas e tecnologias aplicáveis, os ambientes de desenvolvimento e operação do
TA-2 iam evoluindo, tornando-se progressivamente mais robustos e eficientes, visando
melhorar o desempenho das funcionalidades do sistema de medidas.
96
CAPÍTULO 5 PROJETO DO NOVO SISTEMA DE MEDIDAS
Para o projeto do novo sistema de medidas se faz necessária a descrição do
sistema e seus subsistemas envolvidos. Esta descrição aborda o sistema de medidas e
seus subsistemas usando representações em forma diagramática. As arquiteturas gerais
dos subsistemas e do sistema constam do plano de desenvolvimento de software. As
especificações do sistema de software são necessárias para que a engenharia dos
softwares de aquisição e redução de dados do sistema de medidas possa ser realizada
com as características funcionais e operacionais pertinentes.
A combinação de equipamentos, dispositivos eletrônicos, sensores e softwares
apropriados para plataforma PC, entre outros instrumentos e aplicativos de apoio, são
os elementos que irão prover o sistema de software de aquisição e redução de dados.
Esta preparação inclui computadores pessoais, dispositivos de aquisição de dados da
National Instruments (NATIONAL INSTRUMENTS, 1998) com interfaces de
comunicação, as quais, juntamente com o software, permitem adquirir todos os dados
analógicos e digitais que serão processados pelo computador PC. Depois de
armazenados em arquivos, tais dados são submetidos ao sistema de software de
redução de dados para obtenção dos coeficientes com vistas à aplicação no projeto de
engenharia.
Iniciou-se o trabalho com a ferramenta de apoio ao desenvolvimento LabView em
sua versão 3.1, e fez-se necessário evoluir o ambiente de apoio ao desenvolvimento, os
equipamentos e os dispositivos eletrônicos da National Instruments (NATIONAL
INSTRUMENTS, 1998) , para melhoria do projeto do sistema de software. Este
ambiente de engenharia era composto basicamente dos seguintes itens:
x Placas de Aquisição de Dados.
x Blocos de terminais.
x Placas de Condicionadores de sinais.
x Chassi com slots suficientes para abrigar as placas.
x Cabos de interfaces.
97
À medida que se constroem os subprodutos de softwares, os dispositivos
eletrônicos e equipamentos de configuração básica podem ser alterados, ou utilizados
aqueles julgados mais apropriados para as funcionalidades operacionais do sistema de
medidas do TA-2. Os instrumentos virtuais criados e usados ou adaptados
provenientes do uso da ferramenta LabView e que irão constituir o subproduto de
software de aquisição de dados devem cumprir as funções mínimas de coletar,
processar e armazenar os dados provenientes dos sensores e exercer os controles
necessários aos experimentos.
Neste trabalho foram considerados os tipos de dados processados vindos dos
sensores, dentre os quais estão, por exemplo, os de forças e de momentos do sistema
da balança interna ao modelo ou externa no túnel, ou combinações de ambas as
aquisições. Esses dados e outros necessários são processados através dos novos
softwares de aquisição e de redução, que incorporam as capacidades e funções para as
correções aplicadas ao modelo aerodinâmico ensaiado, incluindo tara, alinhamento e
dados de transferência.
Outros tipos de dados que estes softwares também processam são as várias
medidas de pressão necessárias para os ensaios de modelos aerodinâmicos. Esses
dados de pressão são medidos e computados para obter os coeficientes pertinentes do
modelo aerodinâmico, sejam dados vindos de pressões internas ao modelo ou dados de
pressão do túnel advindos dos pitots.
Os dados em coeficientes são resolvidos e apresentados para os vários eixos
apropriados, com respeito aos esforços aerodinâmicos aplicados, medidas de pressões
entre outros, que podem levar os clientes a requererem, para algum programa ou
campanha de ensaio, requisitos especiais. O cumprimento desses requisitos especiais,
dos clientes de ensaios em túnel de vento, deve ser provido pelos softwares de
aquisição e de redução de dados.
98
Algumas vezes o desenvolvedor pode necessitar incluir alterações nos softwares,
para medir e garantir a qualidade dessas necessidades especiais. Para entender melhor
o sistema de medidas do TA-2, apresenta-se a descrição dos esforços aerodinâmicos,
que são os dados de forças e de momentos processados pelos softwares em questão. A
figura 5.1 mostra esses esforços e o movimento dos ângulos ( e ) do sistema de
medidas do TA-2. Os esforços aerodinâmicos que agem sobre um corpo são os
seguintes:
x Força de arrasto (D): é o esforço que o escoamento impõe ao movimento do
corpo. Atua na direção do escoamento.
x Força Lateral (Y): é a força responsável pelo desvio lateral do corpo de sua
trajetória original. Atua no plano transversal ao corpo e é perpendicular à
direção do escoamento.
x Força de Sustentação (L): é a força que atua no plano de simetria do corpo e
é perpendicular à direção do escoamento.
x Momento de Arfagem (m): quantifica a tendência do corpo de girar no plano
de simetria. O vetor momento de arfagem tem direção do vetor força lateral.
x Momento de Rolamento (r): quantifica a tendência do corpo de girar ao
redor de seu eixo de simetria. O vetor momento de rolamento tem a direção
do vetor arrasto.
x Momento de Guinada (n): quantifica a tendência do corpo de girar
lateralmente. O vetor momento de guinada tem a direção do vetor força de
sustentação.
99
Figura 5.1 - Esforços aerodinâmicos sobre o corpo e ângulos de ataque (REIS, 2000).
O sistema de medidas do túnel de vento também necessita de comandos de
controle para funcionar corretamente. Estes comandos são enviados e seus efeitos
monitorados pelos operadores do túnel, tendo uma visão do posicionamento e atitude
do modelo a ser ensaiado.
O ensaio experimental requer operação dos instrumentos e equipamentos, para,
por exemplo, atuar o mastro para posicionamento do ângulo de ataque, iniciar o motor
e ajustar a velocidade do vento da seção de ensaio. Os dados destas operações devem
ser registrados como as medidas de velocidade do vento, ângulo de ataque e qualidade
do fluxo, permitindo também a obtenção de dados das calibrações, previstas para
obtenção da matriz de calibração, que serve de base para ajustes dos dados de
aquisição de uma campanha de ensaio.
Assim, todos os subsistemas do túnel de vento que compõem o sistema de
medidas, estão identificados neste trabalho, com objetivo de apresentar quais os
elementos de dados e de controle são incluídos como funções a serem processadas,
pelos softwares de aquisição e redução de dados. As características do TA-2 permitem
testar os modelos aerodinâmicos em escala e é subsônico. Detalhes destas
100
características, dispositivos eletrônicos, softwares existentes e equipamentos
requeridos para compor este trabalho, estão descritos no Apêndice B.
Fazem parte do sistema de medidas:
x Equipamentos para movimento e sensoriamento de ângulos do modelo.
x Células de carga para medida de forças aerodinâmicas (P1 a P6).
x Sensores de temperatura (T) e pressão (P).
x Sensor de umidade (H).
x Tubos de Pitot (q).
x
4 câmeras e 4 monitores.
x 1 gravador de vídeo SVHS.
x
1 placa digitalizadora.
Outro material empregado é a balança aerodinâmica externa, do tipo piramidal,
fabricada pela empresa Taller & Cooper de 6 componentes, ou seja, 3 forças e 3
momentos independentes. Um desenho esquemático de algumas instrumentações,
sensores, a balança e outros elementos usados nos ensaios do TA-2, é mostrado na
figura 5.2.
Figura 5.2 - Desenho esquemático dos dispositivos e instrumentações do TA-2 (IAE, 2005).
101
Existem diversos equipamentos ou dispositivos disponíveis e instalados no
TA-2, cabendo então identificar os subsistemas e o uso desses materiais em cada um
deles. As descrições dos subsistemas neste trabalho estão limitadas à arquitetura geral
ou típica mais utilizada, uma vez que, existe uma grande variedade de materiais, que
podem configurar um ambiente de ensaio diferente para cada tipo de modelo
aerodinâmico a ser ensaiado.
5.1 IDENTIFICAÇÃO DOS SUBSISTEMAS DO TA-2
Os ensaios em túnel de vento são executados através da Seção de Ensaio, onde
o modelo aerodinâmico é montado sobre a balança e o mastro. Nessa Seção estão
instalados os sensores de pressão conhecidos como pitot; abaixo dela fica a balança
externa Taller & Cooper, onde estão instaladas as células de carga. Sobre a balança
estão os mastros e neles ficam instalados um controlador do mastro e o encoder
digital.
O motor e a hélice ficam no final do túnel, com os sensores de movimento e de
temperatura instalados. A figura 5.3 mostra a montagem do modelo aerodinâmico na
Seção de Ensaio do TA-2.
Figura 5.3 - Montagem do modelo aerodinâmico na seção de ensaios do TA-2 (IAE, 2005).
102
Na parede da Seção de Ensaios encontra-se a instrumentação para tomada de
pressão, e também os sensores de temperatura, umidade e barométrico. Os dados
desses sensores são lidos, apresentados e armazenados computacionalmente, no início
da calibração ou aquisição dos dados para os ensaios com os modelos. Além desses,
também existem os equipamentos para filmagens dos ensaios, que estão instalados sob
a Seção de Ensaio e mostram as imagens em tela de televisão instalada na Seção de
Controle.
Nesta Seção também estão instalados os computadores PCs e os dispositivos
eletrônicos da National Instruments (NATIONAL INSTRUMENTS, 1998) e de outros
fabricantes, com os quais
são apresentadas as aquisições de dados através das
interligações desses diversos dispositivos com as instrumentações instaladas na Seção
de Ensaios e locais adjacentes do TA-2. A Seção de Controle comporta praticamente
todos os equipamentos e dispositivos, para aquisição e redução dos dados dos ensaios
dos modelos aerodinâmicos do TA-2.
Adicionalmente, são instalados outros instrumentos de engenharia para ensaios
no TA-2, como por exemplo, Rakes, scanivalves, transdutores de pressão e strain
gage, quando a equipe de ensaio ou o cliente assim especificar ou necessitar. Neste
caso, o sistema de medidas deve possibilitar que os dados sejam obtidos e processados,
havendo flexibilidade para adequar essa atualização de instrumentos e funções, ou
seja, havendo provisão para uso nos softwares.
Os dispositivos eletrônicos do sistema de medidas do túnel de vento devem
possibilitar o condicionamento, a amostragem e quantificação das medidas oriundas de
um conjunto de transdutores e/ou sensores. Para execução das medidas de grandeza
física é preciso executar um processo de calibração dos transdutores e instrumentos de
medidas, determinando os coeficientes da curva de calibração destes, visando
minimizar os erros sistemáticos das medidas. A calibração dos instrumentos e
transdutores para os ensaios aerodinâmicos no túnel de vento do CTA é feita segundo
o seguinte processo:
103
a) Calibração direta dos transdutores ou sensores: é feita no laboratório de
força e/ou de pressão do túnel de vento do CTA. Envolve apenas o
componente que se deseja calibrar, neste caso, os transdutores a serem
utilizados na campanha de ensaios, como as células de carga, transdutores de
pressão, entre outros e o software de aquisição de dados apropriado.
b) Calibração direta dos instrumentos: é feita por organismos credenciados
pelo INMETRO, os quais emitem a carta de calibração do instrumento.
Abrangem os instrumentos envolvidos na calibração dos transdutores do
laboratório de força e pressão, os instrumentos da cadeia de medidas e
aqueles necessários ao suporte dos ensaios aerodinâmicos.
c) Calibração da cadeia completa de medidas: é feita pelos especialistas em
ensaios em túnel de vento, com todos os instrumentos e transdutores já
calibrados (processos a e b), necessários para obtenção das grandezas físicas
do experimento. Os coeficientes obtidos nesta calibração são comparados
aos determinados pela calibração direta dos transdutores, considerando ou
armazenando esses coeficientes quando houver resultados compatíveis.
Para os processos de calibrações a e c foram desenvolvidos os softwares de
aquisição de dados neste trabalho. No processo a o software foi elaborado inicialmente
para familiarização com a ferramenta de apoio ao desenvolvimento LabView, com
objetivo de substituir o registro e o cálculo manual do operador. Foi implementado na
plataforma PC, porém, mantendo a instrumentação com comunicação ou interface
GPIB ou HP-IB e equipamentos ou instrumento de medidas HP.
No processo c emprega-se atualmente o novo software de aquisição de dados
desenvolvido com auxílio do aplicativo LabView, e em cada subproduto as unidades
de software denominadas Virtual Instruments “vi”, todos para a plataforma PC, com
104
dispositivos eletrônicos da National Instruments (NATIONAL INSTRUMENTS,
1998) e com instrumentação instalada na Seção de Ensaio e salas adjacentes do TA-2.
Neste trabalho procurou-se abordar a modelagem do sistema de medidas e seus
subsistemas, com o enfoque voltado para a engenharia de software. Todos os
subsistemas foram abordados, mas praticamente foram dadas ênfases para as funções
ou operações interligadas aos softwares desenvolvidos. Alguns processos de
engenharia foram também detalhados, devido às interligações com os dados
processados pelos softwares. Todo esse conhecimento sobre o sistema de medidas e
seus subsistemas do TA-2 são necessários, para a confecção dos softwares, visando
garantir a qualidade dos ensaios e a confiabilidade dos dados.
A figura 5.4 mostra a modelagem do sistema de medidas do TA-2 no nível de
visão macro do sistema, o qual é composto dos seguintes subsistemas:
a) Subsistema de Motor e Hélice.
b) Subsistema de Balança.
c) Subsistema Mastro.
d) Subsistema de Sensoriamento.
e) Subsistema do Modelo Aerodinâmico.
f) Subsistema de Visualização do Ensaio.
g) Subsistema de Aquisição de Dados.
h) Subsistema de Redução de Dados.
O conhecimento dos processos de engenharia dos subsistemas interligados ao
software de aquisição de dados é importante para a construção do software de redução
de dados. Os diversos arquivos de dados armazenados pelo software de aquisição de
dados são processados pelo software de redução, dentre estes os dados da calibração.
Com estes dados da balança é possível gerar a matriz de calibração de determinados
modelos aerodinâmicos de ensaio, que são fundamentais na fase de pré-ensaio, pois
estes determinam a continuidade do programa de ensaio em túnel.
105
Sistema de Medidas do TA-2
Subsistema
Balança
Subsistema
Mastro
Subsistema de
Motor e Hélice
Subsistema de
Aquisição de dados
Subsistema de
Redução de
Dados
Subsistema de
Sensoriamento
Subsistema do
Modelo
Aerodinâmico
Subsistema de
Visualização
Relatório
de Ensaio
Figura 5.4 - Sistema de medidas e seus subsistemas.
O processo de obtenção da matriz de calibração foi o principal foco deste
trabalho, sendo que as práticas implantadas da METAPLI tiveram, como objetivo
principal, a documentação do projeto do sistema de software para obtenção da
qualidade dos dados, dirimindo as possíveis fontes de erro humano.
106
5.1.1 Subsistema motor e hélice
O subsistema de Motor e Hélice é responsável por fornecer o vento necessário
para execução dos ensaios nos modelos alojados na seção de ensaio, contendo os
dispositivos e instrumentações para um controle de velocidade do túnel de vento. Ele
foi projetado com dispositivos de segurança para o caso de não conformidades críticas
durante a execução de ensaios, visualizados na tela da TV, que permite o desligamento
rápido por intermédio de botões de emergência na sala de apoio da seção de ensaios e
na sala de medidas da seção de controle. O processo de ligação do motor e hélice ou
partida elétrica do túnel de vento também é provido por esse subsistema.
Este subsistema possui especificações especiais, pois deve apresentar resposta
compatível às mudanças de rotação requeridas, ou seja, devem reagir de forma
imediata aos comandos e fornecer as informações necessárias para monitoramento da
velocidade do vento durante o ensaio. Trata-se do motor elétrico de 1600 HP para
geração do vento e hélice de fibra de vidro, que substitui as de madeira freijó do
sistema de medidas antigo. A figura 3.7 ilustra o subsistema de Motor e Hélice.
Figura 5.5 - Motor e hélice do TA-2 (IAE, 2005).
107
O motor é do tipo AC trifásico de indução com anéis. A tensão de trabalho é de
4160 V, com corrente máxima 400 A e potência máxima 1600 HP, atinge a rotação
máxima de 400 rpm. A hélice possui características como: número de pás igual a 7,
com diâmetro de 8,40 m, construídas em fibra de vidro, com mecanismo de variação e
monitoração de ângulo do passo.
O controle do vento de forma automatizada é feito através de comandos
relativos à variação da rotação do motor e monitorado durante os ensaios, comandos
estes, nesta modernização, providos pelo novo software de aquisição. O subsistema de
Motor e Hélice deve suportar variações de rotações e cargas, que estão sujeitos a
diversas alterações por hora, em condições operacionais.
Neste novo software de aquisição de dados, estão previstos painéis virtuais para
acionar e monitorar o motor e a hélice, de forma a possibilitar visualizar no monitor do
computador PC, por exemplo, a temperatura do óleo, a rotação do motor entre outras
condições apresentadas pelo motor.
Nas primeiras fases do desenvolvimento do sistema de medidas, optou-se por
construir inicialmente partes do software de aquisição de dados de outros subsistemas,
ou seja, continuou se utilizando neste subsistema o hardware e o software instalados
no TA-2, e adquiridos de terceiros como produto COTS e a hélice em madeira freijó.
Os produtos COTS executavam as funções requeridas pelo subsistema em
questão, o que era aceitável. No entanto, era considerado um produto caixa preta, ou
seja, toda a manutenção ou reparos eram feitos pelo fabricante, que em caso de pane
no TA-2, significava uma dependência total desta tecnologia.
Esses dispositivos de controle do subsistema do motor e hélice foram comprados
como produtos stand alone, ou seja, módulos separados do subsistema de aquisição de
dados. Houve alguns problemas operacionais na integração ao sistema de medidas,
108
chegando a paralisar alguns ensaios até que o hardware e o software fossem ajustados.
Isso obrigou os especialistas ao acionamento do fabricante e a indisponibilidade
temporária dos dispositivos durante a execução dos ensaios.
Por não ser uma tecnologia aberta, a solução gerencial implementada de imediato
foi estudar a possibilidade de acesso ao código fonte junto ao fabricante, o que custaria
muito caro. A apresentação de uma solução técnica que suprisse esta falha temporária
do dispositivo de controle foi sugerida em reuniões com especialistas do TA-2. Tratase de reativar em paralelo o painel de controle utilizado antigamente, até que o
problema fosse resolvido via implantação dos requisitos pertinentes a estes controles
pelo novo subsistema de aquisição de dados.
Com relação a esse subsistema, os novos dispositivos eletrônicos e
instrumentações foram sendo integrados ao sistema de medidas, conforme iam sendo
projetados e adquiridos os recursos necessários no nível de software e hardware.
Devido a sua complexidade, este se tornou o último dos subsistemas a ter suas funções
implantadas no software de aquisição de dados. As práticas da METAPLI
consideraram o reuso de software, à medida que crescia o domínio do conhecimento
do problema.
Os recursos funcionais implantados pelo sistema de software eram COTS, não
podendo ser alterados ou atualizados, uma vez que o código não estava disponível.
Então, na modernização deste subsistema foi projetado um novo software com
inovação do projeto de engenharia, para o qual os requisitos foram especificados e
refinados. À medida que se amplia o conhecimento da operacionalidade do sistema de
medidas integrado, torna-se possível o reuso de funções e do conhecimento com
respeito aos processos, tecnologias e demais partes de software dos subsistemas já
implementados.
As funções como a partida e parada do motor, o monitoramento das temperaturas
e pressão do óleo, a proteção contra excessos de velocidade, a telemetria, entre outros
109
desempenhos, foram incorporados de forma gradual. O controle e a indicação dos
valores desses componentes estão integrados no software de aquisição de dados, na
fase final de aprovação do projeto de modernização do novo sistema de medidas do
TA-2.
5.1.2 Subsistema de balança
O subsistema de balança é responsável pelo suporte, balanceamento e
alinhamento do modelo instalado na Seção de Ensaio, posicionando-o na angulação
necessária. Este subsistema é constituído de projeto integrado de software, hardware,
instrumentações e operações automáticas e manuais, que permitem que o modelo
aerodinâmico em conjunto com os recursos operacionais do TA-2, seja calibrado,
alinhado, movimentado e monitorado.
Muitos procedimentos existem para que o subsistema de balança funcione
corretamente, a interdependência deste subsistema com sistema de medidas como um
todo, é que foi tratada para obter um bom funcionamento do sistema de medidas. Para
a criação dos softwares e integração ao sistema foram considerados neste trabalho os
recursos funcionais e operacionais desse subsistema.
A balança externa na planta do túnel foi construída abaixo da Seção de Ensaios
conforme mostrado na figura 5.6. É uma balança mecânica da Taller & Cooper para
medir seis componentes, sendo piramidal, de centro virtual, resolvendo as forças
atuantes no modelo de ensaio em três forças ortogonais e seus momentos associados.
Esses seus componentes são medidos durante o ensaio e sob um sistema de vento
orientado a eixos, tendo sua origem no centro de resolução da balança, que
corresponde ao centro geométrico da Seção de Ensaios.
110
Figura 5.6 - Balança externa do túnel de vento (IAE, 2005).
As células de carga estão instaladas interligadas na balança, abaixo da Seção de
Ensaios, das quais o software de aquisição de dados obtém os sinais de forças e
momentos, transmitidos desses instrumentos para a seção de controle. Essas células de
carga são calibradas no laboratório de força e seus coeficientes de calibração são
inseridos no software de aquisição. Os dados da calibração da cadeia de medidas
completa são comparados com esses coeficientes das células de carga, e devem ser
pelo menos similares a estes.
5.1.3 Subsistema mastro
A balança sustenta o suporte também conhecido como mastro que é responsável
pelas posições de atitude do modelo aerodinâmico ou, mais claramente, do movimento
dos ângulos de ataque e guinada. Para cada modelo de ensaio o tipo de suporte pode
variar. Atualmente o túnel possui alguns tipos de configuração de mastro possíveis,
tais como: com dois mastros, com um mastro e com mastro imagem usado para
calibração.
111
Por meios dos mastros todas as cargas são transmitidas para a balança externa.
No entanto, é transmitida também a interferência destes mastros, ocasionando erros
nas medidas, havendo a necessidade de suprimir estes efeitos, utilizando as correções
de túnel, que são cálculos complexos executados pelo software de redução de dados,
para aproximar os valores medidos em túnel aos valores reais.
O movimento do mastro ocorre pelo comando do operador, através do software
de aquisição de dados. Com este software deve ser possível determinar o grau do
ângulo D (subida ou descida), ou do ângulo E (esquerda ou direita) de forma
operacional, através do mouse, e também de forma automática com uma seqüência de
ângulos pré-determinada, a qual o operador seleciona.
O mastro pode ser desativado temporariamente, quando se fizer uso da cruz de
calibração, que é um elemento mecânico montado sob a balança com pratos para
carregamento de massas, cabos e roldanas, não sendo aplicada a função de atitude,
pois o mastro neste caso não estará operacional. Apesar de muitas atividades
implementadas nos ensaios em túnel serem, em sua maioria, de cunho manual como, a
montagem da cruz de calibração e colocação de massas, a montagem do mastro e
carenagem, considerou-se importante mencionar que o software de aquisição de dados
deve prover o registro de cada massa durante a calibração.
Isto deve fazer parte do conhecimento dos desenvolvedores e dos parceiros, para
a implementação correta dos demais subsistemas computacionais, além do
posicionamento correto dos ângulos e seu registro e armazenamento de dados. Uma
representação da cruz de calibração pode ser vista na figura 5.7.
112
Legenda:
1 a 14 – Pratos de Carregamento
Fx – Força de Arrasto
Fy – Força Lateral
Fz – Força de Sustentação
Mx – Momento de Arfagem
My _ Momento de Rolamento
Mz – Momento de Guinada
Figura 5.7 - Cruz de calibração do TA-2 (REIS, 2000).
O processo de calibração com a cruz faz parte da calibração da cadeia completa
de medidas, da etapa de pré-ensaio. Este utiliza algumas roldanas fixadas em locais
previstos na sala de apoio à seção de ensaios, para suportar os cabos e as massas
colocadas sobre os pratos da cruz de calibração, identificados com os números de 1 a
14, conforme mostrado na figura 5.7. Com uma lista de carregamentos em mãos,
gerada anteriormente pelo computador, o operador ajusta os movimentos manualmente
e atentamente para a operação funcionar corretamente.
Esses carregamentos são medidos pelos sensores de carga instalados na balança
externa, e o armazenamento e monitoramento das medidas são feitos através do
software de aquisição de dados. Esses dados armazenados são processados
posteriormente pelo subsistema de redução de dados, que gera a matriz de calibração,
a qual servirá para obtenção dos resultados dos ensaios aerodinâmicos.
O carregamento de carga na balança é feito manualmente por elementos da
equipe do TA-2 nesta cruz de calibração, e o registro da carga é feito através da
entrada correta dos dados via computação. Para determinado número de carregamento
113
é então estabelecida uma carga ou descarga de massa em determinados pratos dessa
cruz, correspondente às forças e/ou momentos pertinentes.
Neste cenário, um erro de carregamento ou de armazenamento de dados, pelo
software de aquisição de dados, compromete a determinação das matrizes de
calibração da balança. Da mesma maneira, pelo sistema de eixo um fenômeno físico
medido correspondente a uma força pode influenciar ou ser influenciado por outros
elementos de força e/ou momento, tendo, ao final do processo de calibração da
balança, a computação comprometida de ambos os elementos envolvidos.
Devido à importância das calibrações em ensaios em túnel de vento, a
implantação dos recursos funcionais e operacionais no software de aquisição de dados
é considerada complexa. O sistema de software como um todo deve prover recursos
que considerem o desempenho dos processos de engenharia de forma correta e
completa.
Conhecer tanto os processos de engenharia quanto os subsistemas com processos
de calibração e aquisição de dados, é essencial para a construção dos subprodutos de
softwares deste trabalho e evoluções até a versão final. Um ponto importante
considerado foi com respeito aos dados dessas calibrações, pois foram implantados
critérios para comparações desses dados com aqueles obtidos pela plataforma HP, para
a aprovação dos softwares de aquisição e redução de dados.
5.1.3.1 Arquitetura do subsistema mastro
O
subsistema
mastro
faz
uso
de
um
processo
de
controle
operador/atuador/sensor, e também é uma das partes do subproduto do software de
aquisição de dados. O modelo de arquitetura geral é mostrado na figura 5.8.
114
Ângulo D e E
Valor do ângulo
Resposta
Controle de
atuador
2
Operador
1
Atuador do
Mastro
3
Valor do
ângulo
Sinal digital
Encoder/Sensor
4
Canal de
dados do
dispositivo
eletrônico
5
Dados de
Processo
Sensor
6
ângulo
Sinal
processado
Display
7
Figura 5.8 - Arquitetura geral do subsistema mastro
115
A arquitetura de controle operador/atuador/sensor do subsistema mastro,
interligada ao software de aquisição de dados e ao dispositivo eletrônico pertinente, é
organizada de modo que o controle seja transferido do operador ao atuador e o dado
deste estímulo registrado pelo sensor e apresentado como resposta ao operador, para o
registro em vídeo e armazenagem da posição do modelo e do valor do dado, para
posteriormente serem processados corretamente pelo software de redução de dados.
5.1.4 Subsistema de sensoriamento
O subsistema de sensoriamento é composto por sensores e transdutores
responsáveis por fornecer informações das forças, momentos, pressão, temperatura,
atitude e outras medições necessárias sobre o ensaio do modelo aerodinâmico, para o
subsistema de aquisição de dados. As medidas de forças, momentos são transmitidas
ao computador através de células de carga e as posições de atitude via encoder que
transmite sinais digitais diretamente para dispositivos de aquisição de dados e sistema
de software de aquisição de dados, para processamento.
5.1.4.1 Arquitetura do subsistema de sensoriamento
Uma das partes do subproduto do software de aquisição de dados trata das
interligações com o subsistema de sensoriamento, pelos quais os dados dos sensores
passam por determinados canais do dispositivo eletrônico. Cada dispositivo tem um
canal referente ao sensor convencionado, e estes foram definidos com ambientes
diferentes em cada uma das etapas de construção do software de aquisição de dados.
Cada sensor tem um processo associado que converte o sinal de entrada
analógico para um sinal digital, através do dispositivo eletrônico definido para cada
construção do desenvolvimento. Os sinais dos sensores passam por seus canais
convencionados do dispositivo eletrônico, que faz o processamento e os transmite para
o software de aquisição de dados, que os apresenta no display para a saída na tela
116
específica, ao operador, tendo como modelo de arquitetura geral do subsistema sensor,
mostrada na figura 5.9.
Identificador de
sensor e valor de
dados
Sensor 1
Sensor 2
Coleta de
dados do
sensor
Canal de
dados do
dispositivo
eletrônico
Sinal
digital
Dados de
processo
sensor
Sensor 3
Sinal
processado
Display
Sensor n
Figura 5.9 - Arquitetura geral do subsistema de sensoriamento
5.1.5 Subsistema de montagem do modelo aerodinâmico
Muitos sistemas de montagem diferentes são usados para suportar o modelo
aerodinâmico para balança externa. A estrutura básica, as ferragens e ferramentas de
fixação e a base do modelo aerodinâmico devem manter a máxima rigidez possível, e
podem combinar as características de leveza e resistência. Para montagem do modelo
aerodinâmico no TA-2, em alguns ensaios, são utilizadas as carenagens aerodinâmicas,
117
cujas funções são proteger os dispositivos eletrônicos, instrumentações e os fios de
qualquer influência do fluxo de ar em sua volta.
Essas carenagens são montadas em volta do mastro e mantêm uma forma
aerodinâmica, para não causar efeitos no modelo aerodinâmico, que poderiam
influenciar nas características físicas a serem medidas pelo software de aquisição de
dados. A carenagem é desmontável e no TA-2 existem em pares, para o caso de usar
dois mastros para suportar o modelo. Pode parecer estranho mas a não proteção dos
fios e cabos e das instrumentações e dispositivos exercida pela carenagem, influencia
muito nos dados obtidos pelo software de aquisição: qualquer contato dos fios e cabos
com o mastro, por exemplo, altera totalmente os sinais computados.
Uma informação importante sobre o modelo aerodinâmico de aviões, por
exemplo, é que estes normalmente já vêm dos clientes, com um KIT de materiais de
superfícies de controle (flap, slat, aileron, spoilers, bordo de ataque, bordo de fuga,
etc), que nos intervalos programados entre uma aquisição de dados e outra, são
substituídos por aqueles especificados pelo cliente, no programa de ensaio.
Os dados dessas configurações do modelo aerodinâmico devem ser armazenados
pelo software de aquisição, corretamente, ou seja, devem ser armazenados aqueles
tipos de materiais instalados na estrutura do modelo aerodinâmico como: Ailerons,
Flaps, Slats, Spoilers, entre outros, que se situam no bordo de ataque e bordo de fuga
da asa, e também os recursos usados com respeito à rugosidade da estrutura.
5.1.6 Subsistema de visualização
Este subsistema permite a filmagem e visualização das diversas técnicas
utilizadas para verificação do escoamento no modelo aerodinâmico. Essas técnicas se
constituem de aplicações de tufos de lã, óleo, tinta ou fumaça no modelo aerodinâmico
118
e visualização dos escoamentos, para análise e registro dos resultados dos ensaios. As
figuras 5.10 e 5.11 mostram o uso de algumas destas técnicas.
Figura 5.10 - Visualização com tinta (IAE, 2005).
Figura 5.11 - Visualização com fumaça (IAE, 2005).
O subsistema de visualização, o qual abrange os equipamentos de filmagem do
modelo aerodinâmico na Seção de Ensaio, durante a execução deste, é composto de
equipamentos e software COTS, onde os produtos das filmagens são descarregados em
um computador PC, sem a pretensão de verificar computacionalmente qualquer
119
fenômeno físico, ou seja, o produto da filmagem servirá apenas para um registro. A
análise visual do escoamento é feita no produto deste filme ou na inspeção do modelo
após o ensaio. Em alguns ensaios os especialistas usam os recursos materiais
adicionais disponíveis no TA-2, para uma melhor análise dos fenômenos físicos.
Alguns desses ensaios necessitam de softwares específicos que neste trabalho
foram considerados como um sistema de software COTS. O software que reproduz os
dados de visualização não foi desenvolvido no TA-2, tendo sido apenas especificado
para ser compatível com a plataforma PC. Esse é considerado stand alone, portanto,
não existe fluxo de dados ou de controle entre esse subsistema de visualização e os
demais subsistemas do sistema de medidas. Por outro lado, reproduzem experimentos
extremamente úteis, para demonstração dos resultados aos clientes, e por este motivo
foi um subsistema modernizado e descrito neste trabalho.
5.1.7 Subsistema de aquisição de dados
O sistema de medidas do TA-2 tem como objetivo efetuar os ensaios dos
modelos aerodinâmicos, em suas configurações requeridas e nas condições de
velocidade do vento e ângulo de ataque. Auxilia na identificação dos problemas no
projeto e na recomendação de possíveis soluções o quanto antes. Ele serve como
ferramenta de auxílio aos projetos de aeronaves, navios, prédios, etc, antecipando
informações importantes para a melhoria destes projetos, antes de submetê-los às
situações reais de vôo, navegação, construção, etc. O sistema de medidas deve permitir
a inserção de novos dispositivos de geração e aquisição de sinais, caso necessário.
O subsistema de aquisição de dados tem o objetivo principal de obter as
informações dos subsistemas envolvidos integrados no ensaio do sistema de medidas,
assegurando o funcionamento adequado desses subsistemas e a confiabilidade dos
dados e resultados obtidos. Esse subsistema de software deve fornecer as
características e executar as funções necessárias dos dispositivos inseridos,
120
reaproveitando componentes que correspondam às grandezas físicas a serem medidas,
às ativações e à modelagem do comportamento do modelo ensaiado.
Existem várias tecnologias para desenvolvimento de sistemas de aquisição de
dados, e os softwares devem implementar os recursos funcionais que satisfaçam as
funções requeridas para aquisição, análise e armazenagem de dados. Assim, deve-se
detalhar no software a arquitetura do sistema de aquisição de dados, que deve
considerar a arquitetura típica de um sistema de aquisição de dados, conforme a figura
5.12.
Transdutor/
Sensor
Condicionador
Aquisição
de dados
Processamento
dos dados
Armazenamento e
apresentação dos
dados
Figura 5.12 - Arquitetura típica de um sistema de aquisição de dados.
Para atender aos requisitos das diferentes aplicações, os ganhos dos sinais, por
exemplo, correspondentes a cada sensor podem ser inseridos manualmente pelo
operador, sendo que o software de aquisição deve prover o cálculo posteriormente,
para comparação. Esses ensaios envolvem a ação direta do operador que estabelece as
condições de aplicabilidade do teste.
121
A capacidade funcional do sistema de medidas deve ser suficiente para:
x Adquirir os sinais dos sensores instalados na Seção de ensaio e na balança.
x Atuar o mastro para mudança de ângulo de ataque em arfagem (pitch) e
guinada (yaw).
x Calibrar a balança e armazenar os dados para obtenção da matriz de
calibração.
x Acionar o motor e hélice.
x Obter e monitorar a rotação, as temperaturas de óleo e mancal do motor.
Com o uso das ferramentas de apoio adequadas ao desenvolvimento de software
e de hardwares de multifunções, conectados e/ou instalados nos computadores
pessoais, foram gerados e documentados os projetos dos subprodutos de software, para
medir os fenômenos físicos como temperatura, pressão dinâmica, velocidade do vento,
movimento das hélices e do motor, entre outros, e para os controles dos atuadores,
através do reuso de um extenso número de biblioteca de funções de uso geral,
disponíveis comercialmente.
5.1.8 Subsistema de redução de dados
O objetivo principal do subsistema de redução de dados é ler as informações
dos diversos arquivos de dados gerados pelo subsistema de aquisição de dados, efetuar
os cálculos e transformações segundo os recursos de engenharia e, possibilitar a
conformidade com o programa de ensaio fornecido pelo cliente, através do ajuste de
alguns elementos de entrada, relativos às especificações do objeto de ensaio, também
fornecidas pelo cliente.
Para desenvolver o software de redução de dados optou-se inicialmente, por
estudar o programa de redução de dados em linguagem BASIC denominado
“RED1701OS”, de junho de 1999 e suas capacidades operacionais para o ambiente
HP, visando entender melhor seu funcionamento. O programa em linguagem BASIC
122
executava uma diversidade de funções dentre elas a leitura de arquivos contendo dados
processados e tratados por outros programas em BASIC na HP que foram abordados
na reengenharia.
Sabe-se que o cérebro humano comete uma infinidade de erros quando se tem
de manipular muitos detalhes, e os erros mais comuns na fase de implementação
segundo Sommerville (2003) são:
x erros na programação;
x erros na manipulação de dados;
x ambiguidades;
x omissões.
Este autor Sommerville (2003) considera a programação uma das atividades
mais trabalhosa e propensa a erros. O uso de diálogos em tela, acesso a banco de
dados, geração de relatórios e especificações precisas são as técnicas que devem ser
aplicadas, para que o código possa ser gerado com qualidade, e este foi o enfoque
adotado para a confecção do software de redução de dados para plataforma PC.
Para o desenvolvimento do software de redução de dados foram utilizadas
técnicas e padrões de engenharia de software como:
a) Envolver o usuário final durante o desenvolvimento do software, de modo a ser
informado, quanto às dificuldades de entendimento da especificação de
requisitos e ser alertado quanto a problemas que poderiam causar erros na
confecção deste software.
b) Linguagem C (JAMSA, 1988) por se tratar de uma linguagem de programação,
cuja estrutura básica permite o emprego de técnicas mais atualizadas de
estruturação de dados e código. O aplicativo C++ Builder 4 Standard para
Windows 95/98/NT foi utilizado para compilar e depurar o novo software.
123
c) Checagem dos dados e das funções utilizadas, com o objetivo de verificar se o
software atendia completamente as necessidades do usuário final. Checagem de
procedimentos de ensaios e técnicas de engenharia para entender as
informações das funções implementadas, analisando práticas recomendadas em
bibliografias (BARLOW, ERA, POPE, 1999) com respeito a ensaios em túnel
de vento, e cálculos similares aos utilizados no programa em linguagem BASIC
da HP (NOGUEIRA, 1980).
d) A análise criteriosa dos dados para melhor definir as estruturas destes dados, de
modo a permitir o compartilhamento dos dados pelos diversos módulos ou
processos e compor a reengenharia do software de redução de dados.
e) O conceito de dividir para conquistar, de maneira que o software pudesse ser
constituído de módulos independentes, pequenos, manipuláveis e testáveis
individualmente.
f) O processo de refinamento sucessivo, definindo-se os dados e as tarefas
básicas, resolvendo os problemas de programação e funcionais. A cada etapa de
refinamento foram tomadas decisões sobre evoluir ou refazer partes do código e
testá-lo novamente, até que a alteração fosse considerada como uma alternativa
de solução aceitável em termos de programação, funcionais e operacionais.
Para a checagem dos dados de aquisição, o procedimento adotado foi a análise da
estrutura dos dados e programas em BASIC da HP, com dados de entrada dos ensaios
anteriores que geraram os dados de saída e a comparação com os arquivos de dados
transferidos para o PC, verificando e validando todos os elementos dos arquivos
gerados, que se tornariam os dados de entrada para o software de redução de dados.
A solução técnica para analisar os requisitos e desenvolver o software de
redução de dados foi aplicar a filosofia estruturada aos problemas. Dentre as técnicas
124
utilizadas podemos citar: decomposição funcional, abstração de dados e diagrama de
fluxo de dados.
Através dessas técnicas foram gerados os documentos de arquitetura de projeto
do novo sistema de software. Sendo assim, a reengenharia para o projeto e a análise
estruturada foi descrita utilizando as práticas da METAPLI para modelagem do
software de redução de dados baseado em diagramas de fluxo de dados.
Os requisitos do software de redução de dados são:
x Funcionar em ambiente operacional adequado para plataforma PC, visando as
leituras dos dados, execução dos cálculos e obtenção de resultados conforme
apresentados pelo ambiente HP.
x Implementar funções e cálculos condizentes com as condições estruturais do
objeto ensaiado e com as condições ambientais do Túnel de Vento.
x Ler dados de entrada gerados pelo software de aquisição de dados ou por
softwares que trataram os dados da aquisição.
Todas as práticas da METAPLI para desenvolvimento dos softwares de aquisição
e redução de dados no novo sistema de medidas do TA-2, tiveram início com o
estabelecimento das ações das metodologias ágeis e tradicionais aplicáveis ao
desenvolvimento. Estão descritas neste trabalho, as técnicas para avaliação e escolha
dos modelos de processo que mais se adequaram a esse projeto de modernização.
Para melhoria da qualidade do processo de calibração da célula de carga foi
planejada a avaliação das técnicas empregadas para aceitação de viabilidade em
termos de custo, e para confirmar se ao implantá-las, o objetivo de melhorar a
produtividade e a confiança no sistema e nos dados obtidos seria alcançado. Para
conduzir o trabalho de confecção dos softwares com as técnicas selecionadas, adotouse um ciclo de vida de desenvolvimento de software apropriado e a aplicação das
técnicas de reuso e reengenharia.
125
5.2 PROCESSO DE APLICAÇÃO DE REUSO.
No desenvolvimento do software de aquisição de dados do TA-2 com a
abordagem iterativa, planejou-se o aproveitamento de parte dos subprodutos de
software desenvolvidos internamente e daqueles adquiridos para serem usados. As
várias iterações possibilitariam a seleção dos subprodutos julgados adequados para
serem integrados na arquitetura do sistema de medidas do túnel. Assim, o ciclo de vida
iterativo facilitaria a reutilização, por permitir a identificação de partes comuns ou
semelhantes daqueles softwares, quando parcialmente projetados ou implementados.
Durante as iterações de elaboração, a identificação de partes reutilizáveis,
disponíveis pelo fabricante do ambiente de programação gráfica visual, não se mostrou
tão fácil, limitando-se apenas ao driver de comunicação GPIB. Nas iterações iniciais
surgiram identificações de reutilizações inesperadas e potenciais, sem que o
desenvolvedor de software as identificasse prontamente, e sem terem sido
especificadas adequadamente para o reuso no software de aquisição de dados do
laboratório. Somente nas iterações subseqüentes, depois de identificadas as partes com
potencial de usabilidade e com a aplicação de técnicas de reuso, foi possível
desenvolver um código aceitável. Esse código foi sendo posteriormente melhorado e
amadurecido, até tornar-se adequado para o reuso no sistema de medidas integrado.
A análise de componentes de software existentes para possibilidade de reuso
deve ser desempenhada através das seguintes tarefas:
x Identificação de componentes de reuso, com respeito aos requisitos funcionais.
x Avaliação da qualidade desses componentes, verificando e validando os
requisitos para reutilizar no software, como aplicado em qualquer outra parte do
desenvolvimento.
x Compatibilização dos métodos de engenharia com o modelo computacional.
126
Podem-se definir procedimentos, métodos e ferramentas para reuso e aplicá-las
no processo de engenharia de software adotado, para completar o requisito de
reusabilidade no desenvolvimento de software, que é um requisito não funcional. Os
subprodutos COTS, os desenvolvidos para reuso, os COTS modificáveis, os softwares
com os códigos fontes abertos, são entendidos como parte do produto de software final
com abordagem de reuso. No fluxograma mostrado na figura 5.13 se propõem alguns
passos para aplicar o reuso considerando a estabilidade dos requisitos.
Requisitos dos Usuários
Funções e cálculos
matemáticos
Sim
Requisito
Estável?
Possibilidade
de Reuso
Imediato
Não
Adequação do código e/ou
novos módulos
Aplicação
atualizada
Fim
Figura 5.13 - Fluxograma de aplicação de reuso com requisitos estáveis.
Os requisitos do sistema de software podem variar durante o processo de
desenvolvimento com uso do processo iterativo. Por isso, somente após várias
iterações é que seria possível caracterizar o reuso de partes dos subprodutos. Os
requisitos considerados estáveis podem ser implementados na prática de forma mais
rápida, permitindo que mudanças tecnológicas possam ser aproveitadas.
A perspectiva técnica da reengenharia não apresenta uma variação dos requisitos
para evolução do sistema de software, mas foi a solução mais apropriada para
melhorar a estrutura do sistema e dos dados e para criar uma nova documentação
127
relacionada, prolongando o tempo de vida útil do software de redução de dados do
TA-2, tornando o sistema de medidas de fácil compreensão, como um todo.
5.3 PROCESSO DE APLICAÇÃO DE REENGENHARIA DE SOFTWARE
No desenvolvimento do software de redução de dados adotou-se uma estratégia
em que algumas atividades e artefatos gerados usam ações dos processos unificado e
cascata que melhores se ajustam ao projeto específico. No entanto, as atividades do
modelo de processo em cascata são seguidas com a representação do sistema de
software usando uma parte da metodologia estruturada, quando apropriada. Foi
planejado um desenvolvimento deste software em paralelo com o de aquisição de
dados, e aqueles requisitos com respeito aos dados de saída armazenados pelo novo
software de aquisição de dados foram definidos ou elaborados em conjunto, ou seja,
entre os desenvolvedores de ambos os softwares.
Razões como a atualização da plataforma e a escassez de pessoal habilitado
contribuíram para se optar pela reengenharia do software. A implantação de práticas
da METAPLI aplica a reengenharia, em similaridade com os passos preconizados por
Sommerville (2003), para obtenção do novo software de redução de dados, visando
obter uma versão estruturada e modularizada em linguagem de programação C, dos
programas existentes em linguagem BASIC, conforme os passos a seguir:
x Tradução de código fonte.
x Engenharia reversa.
x Melhoria da estrutura do programa.
x Modularização do programa.
x Reengenharia dos dados.
Os passos de reengenharia nesta implantação via METAPLI incluem além dos
passos preconizados por Sommerville (2003), as práticas de gerência, voltadas para o
128
entendimento dos métodos matemáticos e técnicas usadas na execução de ensaios em
túnel e suas documentações. Para o entendimento destes métodos e técnicas, seriam
documentadas a análise de domínio, a generalização de requisitos e especificações e a
determinação dos requisitos, no início do projeto de reengenharia do software de
redução de dados. Além dessas atividades estão também incluídas as documentações
das reestruturações dos dados e do projeto, em consonância com os requisitos dos
subprodutos de software de aquisição de dados, para possibilitar a facilidade na
tradução do código fonte e os passos seguintes do processo de reengenharia.
Para executar a tradução do código fonte para a linguagem de programação C,
procurou-se identificar os aspectos que induziriam o usuário a erros. Estes itens
identificados são problemas para a codificação do novo software, e estes aspectos
devem ser eliminados com o uso de técnicas de programação estruturada, provendo
um novo código stand alone com qualidade. Esses códigos quando na integração
software/software, software/hardware e ao sistema de medidas, são avaliados quanto
ao cumprimento dos requisitos funcionais e operacionais, implantados pelos
especialistas do TA-2 naqueles softwares existentes da época, dentre estes, as
funcionalidades das equações e cálculos matemáticos, as funções similares da
linguagem e os algoritmos.
Foi planejada a execução dessa tradução de forma manual para possibilitar
compreender detalhadamente as funções e operações do software e, quando necessário,
exercer as modificações na arquitetura do sistema de software ou de dados. À medida
que ia se evoluindo na compreensão do código fonte existente e se progredia na sua
tradução, os ajustes e as melhorias do sistema de medidas integrado foram sendo
implantados. Dentre estes ajustes está uma definição da seqüência dos canais para os
dados que seriam reduzidos, que traria melhoria substancial na estrutura do código,
diminuindo o tempo de execução do novo software quando integrado.
Para recuperar o projeto e a especificação do software de redução de dados a
partir do código fonte, utilizou-se a engenharia reversa. O software foi analisado para
129
descobrir sua estrutura e adicionadas informações que constam no diagrama de fluxo
de dados. Todas as informações obtidas serviram para a geração de documentos, que
permitiram aos usuários recriar as especificações do software de redução de dados,
antes não totalmente compreendidas.
Também foi possível comparar os dados e resultados obtidos com o novo
software da plataforma PC com os obtidos usando a plataforma HP, em similaridade
com resultados de ensaios aplicados no TA-2. Além disso, é possível comparar os
dados e resultados com ensaios executados em túneis de vento do exterior, quando se
validam estes dados e resultados de ensaios executados com o modelo aerodinâmico
NACA 0012 (BARLOW, RAE, POPE, 1999).
Com as diversas alterações procedidas nos softwares de redução de dados
existentes ao longo de sua utilização antes do processo de modernização, a estrutura
lógica de dados e de controle tornou-se complexa, provavelmente devido à adoção de
solução rápida que resultou em código incompreensível. Foi prevista a melhoria na
estrutura do programa também manualmente, visando prover a geração de um
programa melhor estruturado, principalmente sem aquelas declarações “go to”
contidas nos programas não estruturados existentes.
A modularização foi planejada de forma manual com a identificação das
relações entre os componentes existentes nos programas em linguagem BASIC. A
reorganização do programa se daria da seguinte forma: as partes que se relacionavam
seriam coletadas e consideradas um único módulo. Foi então identificado que alguns
dos softwares de redução de dados não se utilizavam de funções para controlar
dispositivos de hardware: nestes, a maioria dos módulos seria agrupada segundo as
funções que realizavam tarefas semelhantes ou relacionadas. Contudo, na análise
preliminar de tais softwares existentes já se havia deparado com problemas da
linguagem BASIC, que apresentava recursos limitados de estruturação dos dados.
Nestes códigos havia implementações de diversos vetores compartilhados, tornando
130
mais complexa a compreensão dos dados, pois um mesmo vetor era utilizado para
diferentes tipos de estrutura de dados.
Com a reengenharia dos dados e códigos, a qualidade desses dados deveria ser
melhorada, tornando-os mais compreensíveis. As diversas modificações nos dados que
geravam novas versões do código poderiam introduzir mais problemas, como por
exemplo, erros de valores, valores duplicados, extensão diferente dos campos,
denominação dos dados obscuros, ausência de dicionário de dados, entre outros. A
reengenharia dos dados deveria ser executada de modo que suas definições, valores
literais, formatos e valores de dados fossem alterados de forma criteriosa.
Com a reengenharia do software de redução de dados do TA-2 deveria ser
possível obter a especificação dos requisitos e sua documentação pertinente. Assim
sendo, depois de aplicada a reengenharia, a descrição destes requisitos deveria estar
completa, e também deveria se proceder à revalidação da arquitetura, à implementação
e à execução dos testes do software desenvolvido em linguagem C. A qualidade deste
software deveria ter melhorias significativas, para que a equipe de ensaios do túnel de
vento compreendesse melhor os requisitos, os dados e os códigos obtidos, devido a sua
documentação formalizada.
5.4 REQUISITOS DO SISTEMA DE SOFTWARE DO TA-2
Os requisitos de sistema de software ou especificação de requisitos de software
devem ser descritos em um documento, que é uma declaração oficial do que é exigido
dos desenvolvedores do sistema de software (SOMMERVILLE, 2003). Existem
diversas normas que podem ser adotadas que definem os padrões para os documentos
de desenvolvimento de software, que neste trabalho foram apenas citadas como
recomendação de uso, das quais se adotou a DOD-STD-2167A (1988). Esta norma
estabelece que o documento de requisitos se inicie com uma descrição, sendo que no
presente trabalho foi inicialmente apresentada no documento como a declaração
131
abstrata e de alto nível de uma função ou restrição do sistema de software. Estes
requisitos normalmente são classificados em:
x Requisitos funcionais.
x Requisitos não funcionais.
x Requisitos de domínio.
Para a segunda iteração da evolução foram estabelecidos os requisitos que se
espera dos novos softwares do sistema de medidas. As funcionalidades ou os serviços
que se espera que o sistema de medidas forneça foram descritas, anteriormente neste
capítulo, como requisitos funcionais. Os fatores de qualidade, como a confiabilidade
do sistema de medidas e dos dados, são considerados requisitos não funcionais. Os
cálculos, as atuações e as especificidades matemáticas e operacionais, aplicadas em
ensaios no túnel de vento são os requisitos de domínio.
Os requisitos de domínio foram levantados nos diversos programas em BASIC
existentes para plataforma HP, bem como nos demais documentos e relatórios de
ensaios, e foram então implementados e testados nos novos softwares. Devido à
complexidade e à quantidade, não são descritos detalhadamente neste trabalho, mas
são
demonstradas
as
funcionalidades
e
operacionalidades
implantadas
nas
representações dos resultados dos softwares.
5.4.1 Requisitos gerais do sistema de medidas
Os requisitos gerais do sistema de medidas foram definidos como sendo os
fundamentais para a viabilidade do projeto de software, que são:
x Funcionar em plataforma PC.
x Operar em um ambiente Microsoft Windows ®.
132
x Utilizar as ferramentas propostas ou recomendadas ou convencionadas pelos
envolvidos no projeto de modernização do túnel de vento.
x Utilizar hardware e dispositivos COTS para aquisição de dados,
preferencialmente aqueles recomendados da fabricante National Instruments
(NATIONAL INSTRUMENTS, 1998) ou especificar outros necessários.
x Ter a capacidade de abranger elementos de medidas e de controle com
disponibilidade de dados para todos os subsistemas envolvidos.
x Executar todas as medidas dos sensores especificados para os ensaios.
x Abranger ou executar os controles especificados para os ensaios.
x Utilizar um vocabulário comum do TA-2 para as informações do sistema de
medidas.
x Ter capacidade de validação de dados inseridos pelo operador.
x Ter capacidade de validação de dados obtidos dos sensores.
x Ter capacidade de atribuir e selecionar as permissões de acesso para os
operadores.
x Possibilitar condições de uso de aplicativos para análise dos dados e
validação das funcionalidades dos subsistemas integrados ao sistema de
medidas.
x Possibilitar a calibração dos instrumentos de medidas para o ambiente de
ensaio.
5.4.2 Requisitos de interface homem-máquina
A interface com usuário ou interface homem-máquina tem uma natureza
dinâmica que necessita de requisitos específicos que as descrições textuais e os
diagramas não são suficientes. O processo de projeto de interface com usuário neste
trabalho envolveu o projeto de telas gráficas com a ferramenta LabView, em que
componentes como menus, botões, campos e ícones estão posicionados em uma
interface. Shneiderman (1998) apresenta uma série de sistemas de projeto de telas
133
gráficas ou projeto de interface em que o usuário tem participação ativa na avaliação
destas interfaces.
As interfaces deste trabalho são avaliadas a cada projeto de subproduto de software
e todos os membros ativos do grupo de projeto participam desta avaliação. Os
requisitos de interface homem-máquina foram definidos baseados em funções do
sistema de medidas, as quais precisam ser acionadas e monitoradas pelo operador dos
ensaios em túnel de vento.
x Consistir de janelas alfanuméricas e gráficas (ambiente padrão Windows®).
x Possibilitar ao operador o uso do teclado alfanumérico e do mouse.
x Prover o uso das funções mais freqüentes com acesso direto para o operador.
x Possibilitar que cada ação do operador tenha um efeito visível na tela para que o
operador possa confirmar sua ação de aceitação ou rejeição no software.
x Prover as unidades e formatos configuráveis pelo operador.
Assim, a engenharia do software de aquisição de dados com a ferramenta
LabView, deve permitir desenvolver uma série de instrumentos virtuais de medição, os
chamados módulos ou “vi”. Também através de biblioteca de instrumentos deve
prover a reutilização em outros “vi”, mais complexos. Na criação dos “vi” do novo
software de aquisição de dados, as capacidades funcionais requeridas para aquisição e
monitoramento dos dados, gravando os resultados em arquivos, para posterior análise
e redução dos dados são requeridas.
Foram definidas algumas evoluções do sistema de medidas do TA-2 na segunda
iteração da fase de elaboração, e descritos alguns componentes que fariam parte da
construção de subprodutos de software. Consistem de dispositivos DAQ, que
abrangem também os Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation - SCXI,
utilizados para aquisição de dados e algumas análises, conforme mostra a figura 5.14.
134
Figura 5.14 - Componentes do sistema DAQ e SCXI para aquisição de dados (NATIONAL INSTRUMENTS,
1998).
A necessidade desta evolução foi constatada na primeira iteração da fase de
elaboração com o aumento do domínio do conhecimento da nova tecnologia, provida
pelo ambiente de programação gráfica visual. Constatou-se que os instrumentos da
cadeia de medidas poderiam ser substituídos pelos instrumentos virtuais, sem prejuízo
para as funcionalidades e operacionalidade. Ficou definido que este trabalho de
substituição seria desempenhado pelos parceiros em conjunto com os desenvolvedores
de software do TA-2.
Qualquer uso de outros dispositivos ou recursos na evolução dos subprodutos
de software, ou de outras ferramentas como Excel da Microsoft, ARENA da
ROCKWELL, C++ Builder 4 da National Instruments, LabWindows/CVI da National
Instruments (NATIONAL INSTRUMENTS, 1998) ou outros aplicativos similares,
devem ser documentados e suas construções abordadas, com os benefícios apontados e
providos para a qualidade do sistema de software ou dos dados.
5.4.3 Requisitos de interface de comunicação computacional
A aplicação de uma interface deve ser feita de modo a prover o uso cooperativo
de informações, entre as instrumentações e dispositivos eletrônicos empregados para o
sistema de medidas. Estas serão compartilhadas entre os diversos subsistemas ou
135
ambientes de engenharia de sistema com a tendência de transmissão de dados, através
de linhas comerciais, que estão cada vez mais sendo aplicadas.
A escolha da interface necessária para comunicação entre computadores,
instrumentações e dispositivos eletrônicos dependerá dos tipos de comunicações
disponíveis nos aplicativos ou ferramentas de apoio ao desenvolvimento de software
que tenham funções computacionais, ou de soluções computacionais em conjunto com
placas eletrônicas, cablagem e ferramentas, que convertam os sinais e provejam a
comunicação entre os dispositivos e instrumentações especificados para uso na
plataforma PC.
Essas escolhas devem apresentar as seguintes vantagens com uso de interface ou
barramento que são:
x Facilidade de interfaceamento.
x Alta velocidade de comunicação.
x Acesso múltiplo e formato para comando/resposta dos dados.
x Boa capacidade do controlador de barramento para controlar, de forma
programada, o fluxo de dados de um local para outro.
x programação sincronizada de transferência de dados que assegure que a
informação chegue no local e no momento em que ela está sendo requerida,
de forma absolutamente controlada.
Os tipos de barramentos de dados e protocolos seriais e paralelos mais
utilizados estão disponíveis pela fabricante National Instruments (NATIONAL
INSTRUMENTS, 1998) através dos chamados drivers, que são softwares contendo
funções ou os “vi’s” de protocolo, necessários para a comunicação com determinados
instrumentos de medida ou de controle, que analisados previamente podem oferecer
soluções viáveis com computadores PC, totalmente compatíveis com ambiente
operacional padrão Windows, que são as seguintes:
136
x Paralela, GPIB (General Purpose Interface Bus) ou similar ao HP-IB da
plataforma HP, com protocolo de comunicação de software IEEE 488.2.
x Serial, ou protocolo comum para comunicação e controle de dispositivos,
podendo escolher entre RS-232 ou RS-422 ou RS-485.
x Paralela, com protocolo de comunicação IEEE-1284.
Visando a aplicação com algum reuso no desenvolvimento do software de
aquisição de dados do TA-2, foram adquiridas as bibliotecas com “drivers” julgadas
adequadas,
disponíveis
pelo
fabricante
National
Instruments
(NATIONAL
INSTRUMENTS, 1998), para aquisição de dados com medidas e controle, usando
interface serial e paralela, inclusive a GPIB para instrumentos convencionais da HP.
Na segunda iteração da fase de elaboração planejou-se adotar uma tecnologia que
oferecesse melhorias para sistema de medidas, referentes ao acionamento e
monitoramento do motor e hélice. Então, foram avaliados os recursos da PCI
eXtensions for Instrumentation - PXI, também oferecidos em dispositivos eletrônicos
da National Instruments. Estes recursos deveriam substituir as funções providas pelo
equipamento COTS e código “caixa preta”, do sistema de medidas antigo. Para atender
estas funcionalidades, os recursos deveriam ser voltados para sistemas de tempo real
com alta capacidade de processamento e leitura de dados de sensores, razão pela qual
se efetivou o uso dos recursos PXI.
Os requisitos de interface homem-máquina para os subprodutos de software
com funções de controle deveriam comportar na tela do painel frontal do LabView,
formas visuais de todos os controles, gráficos e indicadores, informando no display do
software de aquisição de dados a simulação de um painel físico para controle e
monitoramento dos dispositivos e instrumentações interligados ao computador PC. A
maioria destes controles é formada por botões, leds, knobs e indicadores que permitem
a interação com o operador através do mouse ou do teclado do computador PC.
137
5.5 AMBIENTES DE ENGENHARIA PARA MEDIDAS E CONTROLE DO TA-2
Ao longo do desenvolvimento do sistema de software do TA-2, novas soluções
de recursos de instrumentos de medidas foram sendo implementadas, com a
preocupação de responder as necessidades de manter operacional o TA-2, para os
ensaios programados.
Em muitas situações, por exemplo, no ensaio de partes aerodinâmicas da
aeronave EMB-170, era necessário obter as medidas com as scanivalves e alguns
outros instrumentos. Nestas circunstâncias, os ambientes de engenharia, de software e
gerenciais foram preparados, para obter as medidas e exercer os controles dos
subsistemas que resolveriam as questões da situação requerida, com a seleção de
dispositivos e desenvolvimento de subprodutos de software compatíveis com os
experimentos programados. Esses ambientes com relação às ferramentas de apoio ao
desenvolvimento do ambiente de engenharia de software constam das tabelas 5.1 e 5.2.
Para a seleção das ferramentas que ajustassem ao desenvolvimento do software
de aquisição de dados, buscou-se escolher aquelas de fácil utilização e mais
consistentes para serem integradas. A maioria das ferramentas de apoio ao
desenvolvimento utilizadas neste trabalho foi indicada sob consenso dos especialistas
do TA-2 e seus parceiros. Apenas a ferramenta LabView da National Instruments para
desenvolvimento do software de aquisição de dados foi designada pela equipe de
especialistas do TA-2, devido às atividades previstas pelo projeto de modernização.
Tabela 5.1 - Ambientes operacionais
Plataforma Computacional
Sistema Operacional
Plataforma HP: workstation HP 9000 UNIX-4.4 BSD -1992
série 300 de 16 bits
Plataforma PC: Pentium 133 Mhz
Windows 95/98/NT/2000/XP
138
Tabela 5.2 - Ferramentas do ambiente de engenharia de software
Ferramentas
Atividade Engenharia de Software
Requisitos
Microsoft £ Word
Microsoft £ Power Point
Adobe Reader
Projeto
Microsoft £ Word
Microsoft £ Excel
Codificação para Plataforma HP
HP BASIC 5.1
Codificação para Plataforma PC
LabView versões 3.1, 4.1, 7.0 e 7.1
C++ Builder 4
Codificação para Análise de dados
Microsoft £ Excel
ARENA
Codificação para Interface com usuário
NI 488.2
NI-DAQ Wizard
Microsoft £ Word
Teste
Microsoft £ Excel
Gerenciamento de Configuração
Microsoft £ Word
Documentação
Microsoft £ Word
Foi levantada a forma como a equipe conduzia o trabalho dos elementos
envolvidos na calibração, aquisição e redução dos dados, para ser possível
compreender a contribuição de cada fator, visando a diminuição dos problemas na
implantação de um novo processo de obtenção do produto final de software. A
finalidade deste levantamento é demonstrar e discutir os problemas com a equipe, para
que no decorrer do desenvolvimento do novo sistema, esses pudessem ser dirimidos.
As ferramentas novas apontadas para o desenvolvimento de software de
aquisição de dados, para a época, eram consideradas relativamente recentes. Para seu
uso correto, havia a necessidade de consultar com freqüência uma grande quantidade
de manuais de usuário e de operação, devido à diversidade de dispositivos eletrônicos
139
a ser implantados no sistema de medidas e a pouca habilidade tanto com a ferramenta
quanto com a integração hardware/software. Nas demais ferramentas de suporte já
havia certo domínio e essa transição não consumiu muito tempo quando foram
utilizadas.
Muitas dessas ferramentas foram decididas antes da segunda iteração da fase de
elaboração, para suprir as necessidades com relação a plataforma HP, visando garantir
o armazenamento dos dados na plataforma PC. Um exemplo é a ferramenta C++
Builder 4, utilizada para elaboração de um subproduto de software que, mesmo antes
de obter os primeiros subprodutos do softwares de aquisição de dados do PC, deveria
ser criado e validado para transferir dados dos arquivos dos ensaios realizados no
TA-2, com a plataforma HP para arquivos de dados que pudessem ser armazenados na
plataforma PC, facilitando assim a análise destes pelos especialistas e os testes a serem
empregados no desenvolvimento do novo software de redução de dados.
Neste trabalho por questões de inviabilidade não se fez uso de ferramenta CASE
para documentação do projeto de software, a maioria da documentação foi gerada com
uso da ferramenta Microsoft Word. Foram elaborados alguns guias e procedimentos
necessários para representar o desenvolvimento do software, também fazendo uso
desta ferramenta. Esses planos e manuais foram confeccionados usando inclusive os
recursos gráficos quando apropriados, que depois de finalizados, por questões de
segurança da informação, foram convertidos para o formato seguro pela ferramenta
Acrobat Reader da Adobe e disponibilizados em rede Ethernet, para a consulta dos
envolvidos.
O software de aquisição de dados é responsável pelo controle do sistema de
medidas, permitindo ao operador inserir parâmetros, comandar e monitorar os dados,
durante a aquisição. Esses dados são armazenados em forma de arquivos que podem
ser utilizados e consultados posteriormente. A forma mais comum de armazenagem
são os Spreadsheets ou Planilhas de Cálculos, fato que possibilitou o uso da
ferramenta Microsoft Excel para armazenar e analisar esses dados na plataforma PC.
140
As funções básicas dos spreadsheets foram também utilizadas para guardar e
apresentar as informações das aquisições transferidas da Plataforma HP para a
plataforma PC. Para essa transferência de dados, foi elaborado um software usando a
ferramenta C++ Builder 4 visando suprir as necessidades dos especialistas do TA-2
tendo em vista a degradação do equipamento HP-9000/300, no qual estavam
armazenados todos os dados adquiridos.
Para os ambientes de desenvolvimento foram providos e usados vários
dispositivos, alguns destes definidos para deixá-los à disposição, visando equipar o
TA-2 para medir, monitorar e controlar os parâmetros aerodinâmicos necessários, para
cada ensaio programado. As provisões dos equipamentos do sistema final de aquisição
de dados compreendem um sistema da National Instruments composto, por exemplo,
de dois módulos de controle modelo NI PXI 1045 e Rack de instrumentação SCXI,
módulo de controle com controlador interno ao gabinete modelo PXI-8186RT
(microcomputador com processador Intel Pentium 4 de 2.2 GHz ). Estas provisões
destinam-se ao controle do sistema e registro dos seus parâmetros e a aquisição dos
dados de ensaio.
Este sistema de controle pode adquirir até 64 parâmetros do sistema com
conversão de 12 bits e taxa de aquisição de 1,25 mega samples / segundo e 8 canais de
sinal RMS de 6 ½ dígitos para monitoração da vibração do sistema propulsor. Pode
ainda atuar no sistema por 32 canais de estimulo de corrente e tensão. Através de
software de driver que são as bibliotecas do LabView para reuso, e das placas de
aquisição de sinais analógicos e digitais, como por exemplo, dispositivos DAQs e
placas SCXI, os sinais são multiplexados, amplificados e convertidos, para serem
armazenados pelo software de aquisição de dados.
Esses dispositivos DAQs e placas SCXI da National Instruments, juntamente
com os softwares de driver pertinentes, os dispositivos GPIB e de controle como as
placas PXI, foram sendo implementados e testados a cada iteração e incremento,
gerando os chamados build ou subprodutos da fase de construção, conforme preconiza
141
o processo unificado. Cada build engloba aqueles elementos necessários,
representados através das práticas implantadas da METAPLI, para obtenção dos
subprodutos do software de aquisição de dados, para serem integrados ao sistema de
medidas, os quais foram validados tanto no nível de hardware como de software.
Na segunda iteração da elaboração os dispositivos eletrônicos foram definidos e
constam do Apêndice B deste trabalho. Foram previstas também as provisões de
dispositivos para a segunda e terceira iteração da fase de construção dos subprodutos
de software de aquisição de dados. Assim como provisões para quarta e última iteração
da fase de construção do subproduto final do sistema de medidas, que também
constam do Apêndice em questão.
5.6 PROCESSO DE ANÁLISE DE DESEMPENHO DOS DADOS
Através de recursos computacionais complementares, o trabalho desenvolvido
provê uma análise de desempenho, a qual é feita a partir de comparações de dados.
Embasado em dados de ensaios anteriores com a plataforma HP, avaliam-se as ações
do operador com os novos subprodutos de software e os resultados dos dados de
ensaio. Para medir o desempenho neste trabalho, se definiu o processo de calibração
de forças e momentos, sendo este processo com maior volume de dados.
Os dados iniciais são os de calibração das células de carga, obtidos com um dos
subprodutos de software deste trabalho, dispositivos e instrumentos planejados, para o
ambiente de engenharia do laboratório de força. Os dados são os chamados
coeficientes de calibração, que são armazenados para serem lidos por outro subproduto
de software de aquisição de dados da cadeia de medidas e também pelo software de
redução de dados, caso os dados da calibração no ambiente de ensaio do TA-2 sejam
similares.
142
A calibração no ambiente de ensaio do TA-2 é executada com a cruz de
calibração e os diversos carregamentos em Alfa ou Beta, na balança externa sob a qual
está instalada a cruz de calibração, sendo usadas as mesmas células de carga calibradas
no laboratório de força. Os resultados de ambas as calibrações são comparados
visualmente pelo operador e através de cálculos processados pelo subproduto de
aquisição de dados. Os resultados desses coeficientes devem ser similares, podendo o
operador optar pelos coeficientes do laboratório, também atribuídos como coeficientes
do fabricante.
Outra análise de desempenho dos dados é feita neste trabalho, através de
análises estatísticas executadas após a obtenção dos dados com o subproduto de
aquisição, análise esta que se descreveu como um novo processo gerencial para a
qualidade denominado pré-redução de dados. Para esta fez-se uso do aplicativo
ARENA da ROCKWELL e baseou-se num artigo sobre produtividade em túnel de
vento (GASPERS, MULHLSTEIN, 1998), no qual os autores descrevem que os dados
de força e de momento de um túnel de vento devem apresentar uma distribuição
normal.
Executou-se a análise estatística para verificar o nível de fidelidade dos dados
de força e momento em relação a distribuição normal, usando os recursos do aplicativo
comercial. Os modelos analíticos aplicados aos dados disponíveis dos ensaios do
TA-2 permitiram a disponibilidade e obtenção de informação de pré-redução, cobrindo
uma série de deficiências na avaliação desses dados, antes que fossem submetidos ao
subsistema de redução de dados.
5.7 REALINHAMENTO DE DADOS E PROCESSOS
A característica da METAPLI é fornecer uma maneira de proceder, de forma que
à medida que os projetos dos componentes de hardware e dos subprodutos de software
foram sendo definidos, concebidos e avaliados, as ações de migração de um ambiente
143
funcional para outro prosseguiam. Em outras palavras, somente depois de atingidos os
aspectos de desempenho, confiabilidade, facilidade de programação e provisão para
futuras evoluções do sistema de software, dava-se continuidade ao projeto do sistema
de medidas através das iterações e incrementos.
O realinhamento dos dados e processos de engenharia somente se tornaria
possível após algumas iterações, incrementos e reestruturações para obter os
subprodutos de software. No entanto, as práticas implantadas via METAPLI também
visam a melhoria dos processos gerenciais, para dirimir os riscos e garantir a
continuidade do projeto de software, em seu conteúdo proposto. Essas práticas
correspondem ao registro de problemas e propostas de modificações, tanto para os
processos técnicos como para os processos gerenciais, que são conduzidas durante o
ciclo de vida do projeto de software.
Melhor dizendo, à medida que os subprodutos dos softwares foram sendo
desenvolvidos e os requisitos foram sendo validados, foram sendo ajustados os dados e
processos, e para processos gerenciais acrescidos os requisitos suplementares. A
especificação de requisitos técnicos e gerenciais do sistema de medidas e sua
documentação seguiram parte da metodologia tradicional, que deve iniciar com uma
visão clara do sistema e subsistemas a ser concebido. Também seguiu parte da
metodologia ágil que deve definir e analisar os requisitos gerenciais, ou seja, os
processos, as práticas, os métodos e as técnicas.
O documento de especificação de requisitos de software foi sendo
complementado na medida em que se detalhavam as partes dos subsistemas definidos
no documento de visão do sistema de medidas. Esta forma de trabalho corresponde à
realização de atividades do desenvolvimento de software nas épocas em que elas são
efetivamente necessárias, conforme a visibilidade que se tem sobre o processo de
desenvolvimento dos subprodutos de software.
144
Este processo de refinamento traz, como aspecto positivo, a rapidez com que a
versão operacional do subproduto de software pode efetivamente ficar pronta.
Também em termos gerenciais concentra os esforços no detalhamento dos requisitos
de qualidade e de engenharia, tornando o sistema de medidas melhor implementado,
testado e acompanhado, completando as capacidades operacionais com o decorrer do
desenvolvimento, acrescentando aspectos de qualidade e de engenharia requeridos,
que não foram previstos originalmente.
5.7.1 Gerência de requisitos variáveis
Os requisitos de software podem variar devido a mudanças que podem ocorrer
no projeto de software de aquisição de dados. Devido à complexidade demonstrada
por seus subsistemas, pode ocorrer evolução das ferramentas e dos equipamentos
eletrônicos, que acarretem mudanças no software de aquisição de dados para
incorporar os requisitos pertinentes, até que se chegue no produto de software final.
O desenvolvimento do software de aquisição de dados é feito conjuntamente com
parceiros, e algumas vezes, em locais físicos separados com execução de trabalhos
progressivos, podendo ocorrer versões múltiplas de subprodutos de software, havendo
a necessidade de gerenciar as mudanças de requisitos e ambiente de engenharia, para
manter sob controle as versões e configurações, e assim garantir a qualidade dos
subprodutos e do produto final.
Alguns diagramas propostos na implantação da METAPLI foram adequados para
gerenciar os requisitos variáveis. Os documentos e planos do projeto do novo sistema
de medidas provêem a gestão dos subprodutos de software, dos componentes de
hardware e a engenharia, como requisitos de cada fase do ciclo de vida do
desenvolvimento de software. Os detalhes técnicos e gerenciais do desenvolvimento
de software podem ser vistos, nos capítulos seguintes deste trabalho.
145
CAPÍTULO 6 IMPLANTAÇÃO E RESULTADOS DA METAPLI
Para obter resultados aceitáveis e qualidade no projeto de software aplicado em
ensaios em túnel de vento se implantou a METAPLI. Esta implantação é
desempenhada em uma série de processos contínuos, que abrange o mapeamento das
práticas utilizadas para a documentação gerencial e técnica, práticas estas aplicadas na
modernização do sistema de medidas. Como o sistema antigo possuía alguns processos
documentados e outros não documentados do sistema de medidas e seus softwares,
desde o início desta implantação procuraram-se maneiras de documentar as atividades
do ciclo de vida de desenvolvimento.
A implantação via METAPLI das atividades das fases do processo de
desenvolvimento, com as ações selecionadas e práticas pertinentes estão detalhadas
neste capítulo. Esta implantação abrange as aplicações das atividades de informação,
planejamento, desenvolvimento, entregas e aceitações freqüentes, testes e validações
de resultados, demonstrações e qualificações dos clientes e também parte da gestão do
conhecimento. Fazem parte também deste trabalho, as lições aprendidas e o
realinhamento dos dados e processos, sendo que todas as atividades foram modeladas
para aplicações práticas no projeto do sistema de software do TA-2, podendo ser
estendidas para outros projetos de software.
As modelagens descritas neste trabalho são em sua maioria aplicáveis a projetos
de sistema de software de organizações governamental ou privada. Elas ajudam a
alinhar o conhecimento dos envolvidos quanto à maneira de entender e administrar as
diferentes funcionalidades do projeto de sistema de software. Também auxilia na
detecção dos requisitos funcionais e não funcionais que servem de subsídios para o
projeto de arquitetura, implementação, teste e implantação do software a ser
produzido. No caso deste trabalho, as modelagens auxiliam na documentação do
projeto dos softwares de aquisição e redução de dados, e conseqüentemente na
documentação do sistema de medidas do TA-2, completamente renovado.
146
A maneira como foram desenvolvidos esses softwares, o ciclo de vida, as
ferramentas, as modelagens e as técnicas, constam das práticas da METAPLI.
Praticamente a grande maioria do processo de desenvolvimento conta com
representações e modelagem das atividades de cada fase, as quais são apresentadas
neste capítulo. Também são apresentados os resultados dos dados processados pelos
novos softwares de aquisição e de redução de dados, comparados aos obtidos com a
antiga plataforma HP.
6.1 DOCUMENTAÇÃO GERENCIAL VIA METAPLI
A documentação gerencial via METAPLI foi gerada, adotando-se os recursos da
ferramenta Microsoft Office. Esta escolha foi feita pelos especialistas em ensaios em
túnel devido à facilidade de aquisição e por questões econômicas, para gerar os
documentos julgados adequados da norma DOD-STD-2167A (1988), e a grande
maioria dos documentos gerenciais voltados aos ensaios aerodinâmicos. As atividades
da metodologia e dos processos foram implantadas sem utilizar qualquer ferramenta
CASE disponível comercialmente que pudesse sustentar a geração de documentação
de desenvolvimento dos softwares de aquisição e de redução de dados.
As modelagens gerenciais e técnicas dos processos ou atividades são
representadas em documentos como planos, listas, procedimentos, instruções de
trabalho, diretrizes entre outros, os quais contêm diagramas, fluxos de trabalho e
fluxogramas explicativos. Essa modelagem abrange a engenharia de softwares
experimentais, subprodutos de softwares para o sistema de medidas e de softwares
finais da modernização do TA-2, engenharia esta representada de uma forma geral na
Figura 6.1, correspondente aos modelos e artefatos do sistema de software.
147
Figura 6.1 - Representação geral dos modelos e artefatos do sistema de software.
Cada artefato definido na figura 6.1 contém conteúdos importantes, considerados
resultados gerenciais e técnicos do sistema de software, como por exemplo, os planos
de avaliação, implantação de metodologia e processos, desenvolvimento de software,
iteração, teste, entre outros artefatos gerenciais. Os modelos apresentados são
detalhados por atividade ou processo. Nesta figura estão representados alguns
documentos ou artefatos principais do desenvolvimento do sistema de software, para
os quais serão definidos os papéis e as atividades designadas para gerar esses artefatos.
148
O artefato inicial é o plano de avaliação que foi gerado para averiguar a situação
e os riscos técnicos e gerenciais inerentes ao projeto de software, para a implantação
de metodologia e de processos de engenharia de software formais. Com a necessidade
de modernização do TA-2, esbarrou-se na ausência de padronização e de gerência das
atividades de engenharia de software, com a abrangência de planejamento e de
processos de projeto do sistema de software. Então em função disto elaborou-se o
plano de implantação de metodologia e processos, contendo a modelagem gerencial.
No escopo deste plano estão incluídos a aquisição, o desenvolvimento e
modificações significantes de software, para uso ou suporte aos ensaios
aerodinâmicos. O objetivo é preparar e implantar práticas comuns que incorporem
atividades integradas para a documentação técnica e gerencial, consolidadas pelos
envolvidos com o uso no projeto de desenvolvimento dos novos softwares de
aquisição e de redução de dados. Este se tornou um dos artefatos importante para a
engenharia dos softwares, aplicado no desenvolvimento do novo sistema de medidas
do TA-2.
Outro artefato gerado que contribui para o entendimento do sistema de software é
o documento de visão, que aborda o sistema de medidas do TA-2 e seus subsistemas,
no qual é descrita uma visão deste sistema para o planejamento, gerenciamento e
implantação do projeto dos softwares de aquisição e redução de dados, com enfoque
nas características essenciais do sistema e nos níveis aceitáveis de qualidade. Esta
visão focaliza as práticas e padrões de engenharia aplicados nos ensaios
aerodinâmicos, visando informar e manter relações com os parceiros sobre estes
enfoques de engenharia.
Após gerar os documentos de visão e de implantação de metodologia e
processos, obtêm-se informações importantes sobre o sistema de medidas, e os
conceitos de engenharia de software aplicáveis ao projeto do sistema de software.
Então, esses conceitos são tratados formalmente no plano de desenvolvimento de
software, do qual se originam os requisitos iniciais descritos nos documentos de
149
especificação de requisitos de segmento/sistema e de interface, de projeto de
segmento/sistema e de descrição de projeto e de interface, entre outros documentos,
segundo a norma DOD-STD-2167A (1988).
Como resultado da implantação da metodologia e de processos, foi elaborado um
processo interno para a especificação de software. Este é descrito de forma resumida
como uma parte da instrução de trabalho usada internamente no laboratório de túnel de
vento. O conteúdo informativo desta instrução de trabalho irá compor o caso de
desenvolvimento. Essa instrução de trabalho contém o seguinte:
1. Ao identificar a necessidade de desenvolvimento de software, qualquer
indivíduo do TA-2 pode gerar uma especificação de software, devendo
comunicar a sua proposta de desenvolvimento à chefia da organização para
estudo de viabilidade.
2. A especificação deve conter no mínimo a identificação do item de software a
ser desenvolvido, a descrição da visão geral do sistema, subsistemas, a
descrição de interfaces e documentos pertinentes. Também deve conter a
forma de organizar os documentos pertinentes, os recursos humanos e
materiais com suas capacidades, os dados, a adequação e segurança, os
métodos de qualificação e a determinação dos elementos complementares
para o glossário.
3. Recomenda-se o uso das modelagens gerenciais e técnicas para descrever os
detalhes conhecidos da especificação de software.
A especificação de software é muito utilizada para estabelecer seus requisitos
iniciais, visando esclarecer melhor as informações e possibilitar seu desenvolvimento.
Muitas destas especificações contêm as representações consideradas mais explicativas
dos processos de ensaios do TA-2. As informações contidas numa especificação de
150
software serão complementadas no decorrer do desenvolvimento, e gerados os
artefatos como especificação de requisitos de software e suplementar, entre outros.
As informações apresentadas nos documentos internos e gerados usando o
preconizado na norma, consistem de contexto, escopo, capacidades específicas e
características dos diferentes tipos de software e cenários operacionais, que visam
garantir a compreensão dos envolvidos com respeito ao novo sistema de software,
podendo ser utilizadas em projetos futuros.
Os modelos definidos na figura 6.1 serão detalhados neste capítulo, bem como
alguns artefatos interligados, pertinentes ao ciclo de vida de desenvolvimento. O
modelo gerencial e a aplicação das atividades de informação e de planejamento da
METAPLI, em sua forma detalhada, são definidos através de representações gráficas
como o diagrama da tartaruga, os fluxogramas, fluxos de trabalho e outros recursos,
que se proponham a resguardar as atividades de desenvolvimento e suas informações
relevantes.
6.2 RESULTADO DA MODELAGEM GERENCIAL
Uma das maneiras adotadas para a modelagem gerencial é a utilização do
diagrama da tartaruga. Este esclarece o processo de desenvolvimento dos softwares de
forma diagramática, apropriado para uso da equipe de qualidade de software. Neste
diagrama são detalhados os processos do sistema de medidas renovado, no qual estão
descritos os elementos usados para comprovar a qualidade deste projeto de sistema de
software como um todo. Para cada processo técnico do desenvolvimento de software
foi modelado um diagrama da tartaruga, com as representações das atividades
gerenciais aplicáveis, mostradas nas figuras 6.2, 6.3 e 6.4.
151
Com o quê? (Materiais / Equipamentos )
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Ambiente de Programação Visual LabView
Computadores PC e HP
Aplicativo Microsoft Office
Instrumentações e/ou Dispositivos Eletrônicos
Aplicativo Microsoft Windows
Bibliotecas de Drivers
Túnel Aerodinâmico nº 2
Modelo Aerodinâmico
Balança, Mastro, Sensores, Motor e Hélice
Artefatos do Modelo de Ensaio
Cruz de Calibração, Carenagens
Com quem? (Competências/
Habilidades/Treinamento)
x Especialistas de Engenharias
x Especialistas em Software
x Parceiros
Entradas
Saídas
x
x
x
x
x
x
x
Softwares Existentes
Tecnologias Disponíveis
Especialistas de Engenharias
Especialistas de Software
Histórico de Produtividade
Histórico de Disponibilidade
Histórico de
Manutenabilidade
x Experiências Anteriores
x Requisitos específicos dos
clientes
Processo de
Desenvolvimento
do Software de
Aquisição de
Dados
Como? Métodos, Processos e Técnicas
x
x
x
x
x
x
Análise de Software Existente
Adequações de Processos
Novas Tecnologias
METAPLI
Reuso
Normas
x Melhoria na Produtividade
x Confiança no
Funcionamento
x Melhoria na Usabilidade de
Subprodutos
x Compreensão Ambiente de
Ensaio
x Documentação
Com Qual Critério? (Chave, Medição,
Avaliação)
x
x
x
x
x
Comparação de Dados Plataforma PC x HP
Validação dos Processos
Monitoramento da Qualidade dos Dados
Melhoria Contínua
Avaliação dos Subprodutos
Figura 6.2 - Diagrama da tartaruga do processo de desenvolvimento do software de aquisição de dados
152
Com o quê? (Materiais / Equipamentos )
x
x
x
x
x
Aplicativo ARENA da Rockwell
Aplicativo Microsoft Office
Computador Pessoal
Aplicativo Microsoft Windows
Dados em Planilha Excel
Com quem? (Competências/
Habilidades/Treinamento)
x Especialistas de Engenharias
x Especialistas em Software
x Parceiros
Entradas
Saídas
x Tecnologias Disponíveis
x Compreensão Ambiente
Ensaio
x Especialistas de Engenharias
x Especialistas de Software
x Histórico de Produtividade
x Histórico de Disponibilidade
x Histórico de
Manutenabilidade
x Experiências Anteriores
x Requisitos específicos dos
clientes
Processo de
Aplicação de
Software na PréRedução de
Dados
Como? Métodos, Processos e Técnicas
x
x
x
x
x
x
Análise de dados Software Existente
Adequações de Processos
Novas Tecnologias
METAPLI
Análises estatísticas
Normas
x Melhoria na Produtividade
x Confiança no
Funcionamento e Dados
x Melhoria na Usabilidade de
Subprodutos
x Documentação
Com Qual Critério? (Chave, Medição,
Avaliação)
x Comparação de Dados Plataforma PC e
Distribuição Normal
x Validação dos Processos
x Avaliação da Qualidade dos Dados
x Melhoria Contínua
x Avaliação dos Subprodutos de Aquisição
Figura 6.3 - Diagrama da tartaruga do processo de aplicação de software na pré-redução de dados
153
Com o quê? (Materiais / Equipamentos )
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Aplicativo C++ Builder 4
Aplicativo Microsoft Office
Computador PC e HP
Instrumentações e/ou Dispositivos Eletrônicos
HP/PC
Aplicativo Microsoft Windows e UniX
Dados do Túnel Aerodinâmico nº 2
Dados do Modelo Aerodinâmico
Dados Transferidos da plataforma HP
Dados de Ensaio
Dados de Calibração
Com quem? (Competências/
Habilidades/Treinamento)
x Especialistas de Engenharias
x Especialistas em Software
x Parceiros
Entradas
Saídas
x
x
x
x
x
x
x
Softwares Existentes
Tecnologias Disponíveis
Especialistas de Engenharias
Especialistas de Software
Histórico de Produtividade
Histórico de Disponibilidade
Histórico de
Manutenabilidade
x Experiências Anteriores
x Requisitos específicos dos
clientes
Processo de
Desenvolvimento
do Software de
Redução de
Dados
Como? Métodos, Processos e Técnicas
x
x
x
x
x
x
Análise de Software Existente
Adequações de Processos
Novas Tecnologias
METAPLI
Reengenharia
Normas
x Melhoria na Produtividade
x Confiança nos Dados e
Funcionamento
x Melhoria na Usabilidade do
Sistema de Software
x Compreensão Ambiente de
Ensaio
x Documentação
Com Qual Critério? (Chave, Medição,
Avaliação)
x
x
x
x
x
Comparação de Dados Plataforma PC x HP
Validação dos Processos
Avaliação de Qualidade dos Dados
Melhoria Contínua
Avaliação dos Resultados
Figura 6.4 - Diagrama da tartaruga do processo de desenvolvimento do software de redução de dados
154
Os
diagramas
da
tartaruga
mostram
os
elementos
do
processo
de
desenvolvimento dos softwares de aquisição de dados e de redução de dados, e
também do processo de aplicação de software na pré-redução de dados. Este processo
da figura 6.3 consiste na aplicação de análise de dados usando um aplicativo COTS, e
portanto, não corresponde a um software desenvolvido, mas, devido à sua importância
na avaliação dos dados do TA-2, foi considerado um processo a ser gerenciado.
Como mostrado nos diagramas da tartaruga, as informações e os recursos
necessários para o desenvolvimento de cada software constam das entradas,
materiais/equipamentos, métodos, processos e técnicas, e competências/habilidades e
treinamento. Esta modelagem gerencial demonstra uma intensa necessidade dos
especialistas alocados nos ensaios em túnel e dos dados do sistema existente, sem os
quais, o conhecimento e o entendimento do sistema de medidas seria ainda mais
dificultado.
Cada recurso do projeto do sistema de software está alocado, baseado numa
abstração das necessidades dos processos de desenvolvimento de software. Os
recursos alocados nos diagramas da tartaruga foram avaliados no desenvolvimento
desses softwares, quanto ao quesito qualidade, ao qual cada processo de
desenvolvimento deve corresponder com o atendimento aos critérios de avaliação e
medição, e também às saídas dos diagramas referentes a esses processos.
Estes diagramas demonstram o envolvimento de parceiros com conhecimento de
outros desenvolvimentos de software, visando aprimorar a qualidade dos softwares, o
conhecimento e o entendimento do sistema de medidas do TA-2, e renová-lo em
conjunto com os especialistas, para que as documentações produzidas possam servir de
base para outras evoluções ou produções de sistema de software. A modelagem
gerencial adotada com representações das atividades, papéis e artefatos auxiliam esta
equipe na documentação do sistema de software. Assim, é papel do engenheiro de
software prover o planejamento e o gerenciamento do processo de engenharia dos
155
softwares de aquisição e de redução de dados. As atividades e os artefatos sob
responsabilidade deste papel são mostrados na figura 6.5.
Figura 6.5 - Modelagem gerencial do papel de engenheiro de software
O trabalhador identificado por engenheiro de software é responsável por diversas
atividades referentes ao projeto de desenvolvimento de um novo sistema de software,
dentre elas o planejamento, a engenharia e as modelagens construtivas e evolutivas do
sistema de medidas do TA-2. Esta identidade é responsável pelo artefato “caso de
desenvolvimento”, no qual são descritos os processos de desenvolvimento, capturados
e adaptados para o projeto do sistema de software, que são usados como fonte de
informações essenciais para as atividades de requisitos, análise, projeto e teste do
sistema de software, o qual apresenta o comportamento deste projeto de sistema
específico.
O engenheiro de software propõe a abrangência dos processos de
desenvolvimento para o sistema de medidas, e assegura que cada parte do software
156
será concluída e refinada pela equipe de desenvolvimento. As atividades de reuso e de
reengenharia aplicadas no desenvolvimento dos softwares de aquisição e de redução
de dados, são atividades detalhadas pelo papel de engenheiro de software, bem como
os planejamentos de revisões e/ou iterações propostas no ciclo de vida de reuso e de
reengenharia, demonstradas na figura 6.6.
No ciclo de vida de desenvolvimento com ações do processo unificado foram
atribuídos pontos de controle conhecidos como iterações, que também podem ser os
pontos de controle de revisões usados pela norma de documentação. Neste trabalho,
são mantidas as fases ou atividades dos ciclos de vida, pertinentes a cada processo de
desenvolvimento escolhido, seja unificado ou tradicional. No entanto, dado o enfoque
em reuso e em reengenharia, foram adequadas e acrescentadas algumas atividades,
contemplando as apresentações das revisões, mostradas na figura 6.6.
SRR
R
e
e
n
g
e
n
h
a
r
i
a
SSR
Análise de
Domínio
PDR
CDR
Reestruturação
dos Dados
QR
Tradução em C
Execução
com dados
HP
Generalização de
Requisitos e
Especificações
Reestruturação
do projeto
Execução
com dados
PC
Determinação
Requisitos Engenharia
Software
Análise de
Reuso
R
e
u
s
o
Verificação
de Reuso
Definição de
Requisitos
AR
Projeto
Preliminar
Projeto
Detalhado
Reuso
Drivers e
Funções
Preparar p/
Transição de
Software
Extração de
Biblioteca de
Reuso
Candidata
Modificações
Unidades
Reutilizáveis
Implementação
e Teste de
Sistema
Análise de
Requisitos
Figura 6.6 - Ciclos de vida com enfoque em reuso, reengenharia, ações e revisões.
Preservação
para Reuso
Teste de
Aceitação
Manutenção
e Operação
157
As revisões técnicas do ciclo de vida com enfoque em reuso e em reengenharia,
são orientadas pelas ações relativas a cada fase ou atividade, e visam atender a
estruturação da documentação necessária ao projeto de desenvolvimento do sistema de
software. Estas revisões são identificadas como indicado a seguir:
x SRR (System Requirements Review): os documentos para Revisão de
Requisitos de Sistema são os planos e as especificações do sistema e
subsistemas de medidas do TA-2 e de requisitos operacionais básicos do
TA-2. Também a análise de artefatos existentes ou funções disponíveis
para o reuso, análise do domínio para a especificação de requisitos de
sistema voltados para a reengenharia e o reuso.
x SSR (Software Specification Review): na Revisão de Especificação de
Software os documentos são os planos mais detalhados e as
especificações de requisitos de software e de interface, voltados para a
descrição operacional do sistema de medidas. As funções e artefatos
disponíveis são analisados mais detalhadamente em relação aos
requisitos operacionais do sistema e subsistema de software, voltados
para a reengenharia e o reuso.
x PDR (Preliminary Design Review): a documentação para a Revisão de
Projeto Preliminar são os planos de teste de hardware e software, de
garantia da qualidade e de gerenciamento de configuração, e o
documento de projeto preliminar de software. Também são feitas a
reestruturação de dados e do projeto na reengenharia, e a verificação de
funções ou artefatos para o reuso.
x CDR (Critical Design Review): para a Revisão Crítica de Projeto os
documentos são as descrições do projeto detalhado de software e de
interface, os planos de teste de software, de garantia da qualidade e de
158
gerenciamento de configuração completos, e os documentos das
descrições dos testes. A reestruturação dos dados e do projeto estão mais
detalhadas em documentos, à medida em que se entende melhor os
subsistemas e o sistema, e em que os artefatos e as funções estão sendo
mais exercitadas.
x QR (Qualification Review): para a Revisão de Qualificação os
documentos são o código fonte e o código executável, o documento das
descrições de versões, as descrições dos testes e resultados, a relação das
configurações, o resumo das realizações de software, os manuais de
usuário e do operador. O sistema de software é traduzido para a
linguagem de programação escolhida para reengenharia, e os dados e
resultados da plataforma HP e PC são comparados para a validação do
software. São usados os drivers e funções das bibliotecas de funções do
ambiente de programação visual, e procedidas algumas alterações para a
reutilização de dados, artefatos, conhecimento, funções, entre outros.
x AR (Acceptance Review): para a Revisão de Aceitação os documentos
são os planos de transição, instalação de software e o manual de operação
do computador, que fornece informações necessárias para operar o
computador e seus periféricos. Nesta etapa o sistema de medidas está
integrado e documentado, e os softwares de aquisição e de redução de
dados estão ajustados e preparados para a transição, as funções ou
artefatos sendo preservados e disponibilizados para o reuso em projetos
futuros.
Em um projeto de desenvolvimento de sistema de software as iterações ou
revisões iniciais (SRR e SSR) são as mais importantes. Nelas são esperados os
documentos e planos que determinarão a continuidade ou não de um projeto. No
desenvolvimento do novo sistema de medidas, através de avaliações dos riscos da lista
159
de riscos, se determinou a continuidade deste novo projeto de modernização do TA-2,
até a revisão ou iteração final.
No plano de avaliações se determinou o recurso financeiro e os prazos para o
projeto de modernização do TA-2. Mesmo se tratando de um projeto de
desenvolvimento para uma organização governamental de pesquisa, os riscos foram
avaliados freqüentemente. As avaliações são feitas nas iterações do ciclo de vida,
quando usando ações do processo unificado. Para gerenciar melhor as iterações, as
avaliações das evoluções do sistema de software são processadas, em conformidade
com as revisões estabelecidas no ciclo de vida.
Para isto, é descrita no plano de iteração outra modelagem gerencial adotada para
o desenvolvimento do projeto do novo sistema de medidas, que corresponde ao fluxo
de trabalho. Para este, dependendo do projeto em elaboração, foram propostos vários
caminhos que podem ser percorridos, em cada etapa em que se está no ciclo de vida do
desenvolvimento,
conforme
preconiza
o
processo
unificado
(RATIONAL
CORPORATION, 2000).
Durante a fase inicial do ciclo de vida o ritmo de mudanças no desenvolvimento
do sistema de medidas foi lento, ou seja, nas iterações iniciais onde se obtém a visão
geral e as descrições do sistema novo ou modificado, a obtenção dos artefatos de
planejamento e de gerência foi demorada. A identificação de áreas de risco para uso de
tecnologias de apoio ao desenvolvimento (hardware e software), recursos financeiros e
de pessoal, e para os processos ocorreu aos poucos. Delinearam-se então as atividades
de redução destes riscos, aplicadas entre as iterações do desenvolvimento do projeto.
Assim, aos poucos estes riscos eram dirimidos e as descrições e visões foram se
tornando abrangentes e detalhadas, sendo planejadas a gerência das atividades de
redução destes riscos em diversos planos e para cada iteração, os quais são interligados
ao plano de desenvolvimento. Esta modelagem pode ser vista na figura 6.7, aplicada
ao projeto de modernização do sistema de software, através de um fluxo de trabalho,
conforme preconizado no processo unificado (RATIONAL CORPORATION, 2000).
160
Neste fluxo de trabalho são descritas as declarações ou condições que
especificam determinados fatos do processo, e determinam as atividades de avaliação
da continuidade do projeto de modernização do sistema de software. Além disso, são
exploradas as atividades gerenciais ou de engenharia que auxiliam a compreender
melhor o projeto em desenvolvimento.
Figura 6.7 - Fluxo de trabalho do projeto de modernização do sistema de software (RATIONAL
CORPORATION, 2000).
161
Muitas dessas atividades, referenciadas e modeladas graficamente já foram
apresentadas neste trabalho, o que abrange o planejamento e a definição do novo
sistema de medidas, o planejamento da evolução do projeto e avaliação dos riscos
envolvidos, para cada iteração do processo. O que difere estas atividades do processo
unificado das preconizadas na METAPLI são as ações gerenciais e técnicas, para
obtenção dos subprodutos de software e documentação do projeto específico.
No fluxo de trabalho do projeto (RATIONAL CORPORATION, 2000) são
mostradas as práticas efetuadas e representadas as possíveis situações, as quais têm
lugar no projeto de desenvolvimento dos novos softwares. A característica
fundamental da notação em forma gráfica é descrever os processos gerenciais e
técnicos, que são identificados e usados durante um projeto de desenvolvimento de
software. Essa modelagem pode tratar de representações de gerência ou de engenharia,
aplicadas a um sistema de software.
Através da implantação da METAPLI é demonstrada a provisão de acesso a uma
base de informações, representada e composta por fluxos de trabalho, fluxogramas e
diagramas usados nas atividades de desenvolvimento do novo projeto de software.
Essas informações são compartilhadas por todos os componentes do grupo de
desenvolvimento do sistema de software do TA-2, garantindo que a visão do
desenvolvimento de software em questão seja a mesma para todos os envolvidos.
As atividades de um processo para o ensaio aerodinâmico podem ser
representadas em um fluxograma. Detalhes do fluxograma usado no TA-2 podem ser
vistos no Apêndice B deste trabalho. As atividades se iniciam com o recebimento do
modelo aerodinâmico, na qual o cliente normalmente envia um documento contendo
as coordenadas deste modelo.
A partir deste recebimento e é definido em conjunto o programa de ensaio, o qual
abrange as configurações que serão ensaiadas, bem como o material destas
162
configurações, que devem ser considerados pelo operador e outros especialistas
durante o desenvolvimento e testes dos subprodutos de software de aquisição e de
redução de dados. A previsão de carga e a preparação de instrumentação são
especificadas pelos especialistas em ensaio em túnel. Também devem ser registradas
as configurações de hardwares e dispositivos eletrônicos envolvidos, para a
consistência e confiança nos dados e resultados obtidos.
Em todo o processo de calibração da balança são adquiridos os dados e
armazenados através do software de aquisição de dados, para serem processados pelo
software de redução de dados para obtenção das matrizes, usadas posteriormente no
cálculo dos coeficientes aerodinâmicos. Por isso, os dados obtidos através do software
de aquisição de dados devem ser avaliados e analisados, durante toda a campanha de
ensaio. Neste trabalho, estes foram comparados com os dados obtidos com a
plataforma HP, para que a transição para o novo sistema de medidas obtivesse sucesso.
Também foram elaborados neste trabalho alguns softwares na fase de construção,
os chamados subprodutos ou artefatos técnicos, usados para obtenção das medidas de
referência da calibração, validação e experimentação dos dados, e para validar outras
instrumentações aplicadas nos ensaios em túnel para alguns modelos aerodinâmicos.
Os softwares construídos referentes às demais instrumentações são opções de escolha,
contidas em subprodutos desenvolvidos para os ensaios durante a modernização, que
estão integrados ao software final do novo sistema de medidas do TA-2, com reuso de
funções, artefatos e do conhecimento não mais fragmentado.
Para todas as atividades de desenvolvimento dos softwares e preparação do
ambiente de ensaios em túnel, foram estabelecidos papéis com responsabilidades de
executar as atividades e gerar os artefatos pertinentes. Sem estes, o projeto do novo
sistema de medidas poderia consumir tempo disponível despropositado da equipe de
projeto, e transmitir poucas informações relevantes sobre este empreendimento de
modernização.
163
Através da METAPLI designou-se diversas atividades para o papel de
engenheiro de software, responsável por muitos artefatos gerenciais gerados no
decorrer do projeto de desenvolvimento. Cabe ao engenheiro de software liderar e
coordenar as atividades gerenciais, para a obtenção dos artefatos técnicos ou
subprodutos. Este trabalhador é encarregado de planejar e propor o conteúdo gerencial
esperado para obtenção dos subprodutos e a ordem das iterações sucessivas.
Outra prática gerencial é o fluxo de trabalho que representa o processo de
soluções de problemas, aplicado na mudança de partes do software ou documentação,
cuja finalidade é levantar problemas, propor soluções para eles, controlar os desvios e
as modificações a serem efetuadas, e avaliar o impacto nos subsistemas e nos
softwares de aquisição e redução de dados, durante o desenvolvimento deste sistema
de software.
O fluxo de trabalho de soluções de problemas que melhor descreve as atividades
é mostrado na figura 6.8, o qual é aplicado no controle de configuração do sistema de
software antes da fase de transição. Este fluxo de trabalho surgiu devido às
dificuldades encontradas para lidar com requisitos variáveis, pois, nem todos os
requisitos eram implementados corretamente e para cada problema de levantado,
alguns ainda não teriam solução imediata e outros teriam diversas alternativas de
solução.
Neste fluxo se estabelece, de forma gerencial, que as soluções propostas
precisam ser analisadas com cuidado antes de serem efetivadas, principalmente em
relação aos aspectos de engenharia dos subsistemas. Alterações em um subsistema
podem afetar adversamente o resultado esperado e o desempenho de outros
subsistemas, do sistema de medidas do TA-2. Assim, surgiu a necessidade de se adotar
este fluxo de soluções de problemas para o sistema de software em desenvolvimento.
O processo de gerenciamento de soluções de problemas de software é acionado
quando o subproduto de software ou a documentação associada estiver com problemas
164
que afetem a iteração. Quando este problema é relevante deve-se incluir as atividades
de investigação e análise de modo mais criterioso, devido ao nível de importância com
que os subprodutos e/ou sua documentação são afetados.
Os problemas levantados são registrados na lista de problemas, e aqueles que
não apresentarem muita relevância podem ser considerados não prioritários, podendo
ser solucionados quando liberados pelo revisor de engenharia. Assim se prossegue até
ser executada a atividade de propor soluções, ou seja, até que a análise destes
problemas menos relevantes possa ser feita, e a solução dada conjuntamente com os
problemas relevantes.
Figura 6.8 - Fluxo de trabalho de soluções de problemas de sistema de software
165
Para que o sistema de software não seja corrompido por mudanças não
controladas, ou por evoluções nos subsistemas não compreendidas foi determinado o
uso do fluxo de trabalho de soluções de problemas, e todos os envolvidos devem
seguir as atividades prescritas neste processo. Essas atividades são desempenhadas
durante todo o ciclo de vida, do desenvolvimento dos softwares de aquisição e redução
dos dados do TA-2.
Coordenar as propostas de mudanças, armazenar as configurações em banco de
dados, e gerar o documento de descrição de versão são atividades do revisor de
engenharia. Este trabalhador é designado para efetuar as avaliações e revisões de
documentos ou artefatos, métodos e processos, e dos subprodutos e produto final do
sistema de software. As atividades e os artefatos designados para o revisor de
engenharia são mostrados na figura 6.9.
Figura 6.9 - Revisor de engenharia de sistema de software.
166
O revisor de engenharia é responsável por avaliar os artefatos ou documentos de
desenvolvimento do projeto do novo sistema de software, nos principais pontos de
revisão ou iteração do ciclo de vida do desenvolvimento. Os eventos de revisão são
importantes e podem determinar o cancelamento do sistema de software, por um
planejamento inadequado ou se o andamento do projeto se mostrar improdutível.
As revisões ou avaliações dos processos técnicos e de ensaios dos subprodutos
do sistema de software e dos documentos, também são de responsabilidade do revisor
de engenharia, bem como a gerência do banco de dados de configuração feito em
Microsoft Access, e a emissão do documento de descrição de versão, conforme
preconiza a norma DOD-STD-2167A (1988).
Para o gerenciamento de configuração do sistema de software foi adotado um
fluxo de trabalho, que trata de outra forma gerencial para representar as atividades, as
quais estão ligadas aos papéis estabelecidos para o projeto do novo sistema de
software. O fluxo de trabalho da figura 6.10 foi adotado para o gerenciamento de
configuração e controle de mudanças sendo o mesmo da metodologia RUP
(RATIONAL CORPORATION, 2002). Este fluxo abrange as atividades pertinentes à
gerência da documentação do sistema de software do TA-2, dos subprodutos de
software de cada iteração, e do produto final, através das ações implantadas via
METAPLI.
É de responsabilidade do revisor de engenharia avaliar os métodos e processos
aplicados durante o ciclo de desenvolvimento, para obtenção da qualidade do sistema
de software. Este trabalho inclui revisar os elementos fundamentais dos subsistemas e
os documentos suplementares, usados para manter o túnel de vento operacional. Estes
incluem os artefatos desenvolvidos, planejados, e aplicados nos diversos subprodutos
de software, principalmente aqueles entregues nos marcos importantes, considerados
baselines ou releases previstos no plano de gerenciamento de configuração e demais
planos.
167
Os subprodutos e artefatos do final de cada iteração ou final de cada fase do
processo em cascata, depois de submetidos às avaliações e testes com obtenção de
resultados satisfatórios, são “congelados” e entregues para uma revisão. A partir da
aceitação dos códigos das unidades ou componentes de software, e dos documentos
destes subprodutos, só podem ser alterados mediante processo de soluções de
problemas e gerenciamento de configuração, via METAPLI.
Figura 6.10 - Fluxo de trabalho do gerenciamento de configuração e controle de mudanças do RUP.
Um plano de gerenciamento de configuração é o documento gerado na primeira
atividade do fluxo de trabalho da figura 6.10. Neste plano estão as descrições de
padrões e procedimentos para gerenciar os subprodutos e documentos dos softwares de
aquisição e de redução de dados. Também são definidas as responsabilidades pelos
procedimentos de gerenciamento de configuração e pela submissão dos documentos e
subprodutos ao revisor de engenharia. Foi elaborado um esquema formal, para
identificar cada documento ou subproduto, conforme acordo entre especialistas em
ensaios em túnel e parceiros de desenvolvimento.
168
No fluxo de trabalho há eventos para gerenciamento da configuração dos
componentes ou partes dos subprodutos, entregues em cada final de iteração ou fase,
dependendo do processo especificado. Com a definição do responsável pela obtenção
dos subprodutos e artefatos funcionais, este são entregues como partes dos itens de
configuração, e cabe ao revisor de engenharia tratar dos documentos ou mídias,
avaliando e monitorando as partes dos softwares submetidas ao controle, bem como
gerenciar as solicitações de mudanças.
Nem todos os documentos técnicos ou gerenciais são controlados no projeto do
novo sistema de medidas do TA-2. Entretanto, aqueles mencionados pela norma
DOD-STD-2167A (1988) e outros considerados na metodologia deste trabalho, estão
sob controle de configuração, entre os quais estão incluídos os planos de
gerenciamento de configuração, garantia da qualidade, desenvolvimento de software,
iteração, entre outros.
É mantido um banco de dados de configuração que é um repositório para uso dos
envolvidos, os quais o utilizam para as armazenagens de documentos, código de
desenvolvimento e testes de componentes, e software integrado e teste final. Os itens
de desenvolvimento de software são controlados e mantidos armazenados em banco de
dados, somente pelo revisor de engenharia, que também se responsabiliza pelo
controle de cópias de documentos do projeto, e da distribuição desses subprodutos
para os envolvidos.
Como os softwares são desenvolvidos em pares, quando estes trabalham
separadamente no mesmo artefato devem fazer alterações seqüenciais, e os possíveis
problemas devido às mudanças incorporadas devem ser resolvidos antes de sua
entrega, podendo diminuir o ritmo da produção do software, mas garantindo a
integridade do artefato e dos dados, conforme previsto no plano de garantia da
qualidade de software.
169
As entregas dos itens de configuração são feitas com a concordância de ambas
as partes, assim que forem definidas e testadas as funcionalidades básicas, ficando sob
a revisão por parte do revisor de engenharia. Caso ocorram mudanças, na versão
especificada após a entrega, deve-se seguir o processo de solução de problemas. O
revisor de engenharia deve manter o relato dos defeitos e das demais partes afetadas,
em um histórico dessas versões no documento de descrição de versão, conforme
requisito da norma DOD-STD-2167A (1988).
Neste trabalho foram previstas quatro iterações na fase de construção para o
software de aquisição de dados, das quais se obtém os subprodutos do
desenvolvimento e suas documentações. À medida que os subprodutos de software
foram sendo criados, surgiram muitas versões diferentes de software, que
incorporaram propostas de mudanças, correções de defeitos e adaptações para os
diferentes dispositivos eletrônicos, hardwares, e versões mais recentes dos sistemas
operacionais e do ambiente de programação utilizado.
Como para o desenvolvimento do software de aquisição de dados se adotou o
processo incremental e iterativo, utilizou-se uma abordagem que se baseia em diversas
construções até completar todo o sistema de software. Assim, o planejamento da
configuração do projeto e o controle de mudanças abrangem mais intensamente cada
uma das versões, das construções previstas no desenvolvimento durante todo o ciclo
de vida, com o armazenamento e a gerência das configurações em banco de dados.
Também abrange a gerência e o controle das partes de subprodutos do software
de aquisição de dados, tais como os drivers do ambiente de programação virtual, e as
funções que compõem as extensões “vi”. Os documentos ou manuais correspondentes
são registrados ou listados, e também aqueles documentos referentes aos drivers e
funções em que as descrições são reproduzidas, desde que previstos e determinados
em prazos de entrega no planejamento.
170
A construção de partes dos subprodutos de software acompanhada de suas
documentações também contém a descrição dos problemas que surgiram na criação e
interações dessas partes e nos testes executados das versões. Tais testes devem resultar
de versões alteradas ou novas versões, que apresentem construções bem sucedidas, ou
seja, a descoberta e resoluções de defeitos de software devem ser descobertas durante
os testes dessas unidades, e documentados os problemas e os reparos ou soluções
conforme fluxo de trabalho definido na figura 6.8. O gerenciamento de versões dos
subprodutos é controlado através do registro em banco de dados de um histórico das
alterações, acompanhado das versões das documentações pertinentes.
Praticamente todas as representações gráficas contidas neste trabalho, com
respeito à modelagem gerencial do desenvolvimento do sistema de software, deram
suporte aos envolvidos no desenvolvimento dos novos softwares, e são adotados até
hoje pela organização.
Um dos aspectos considerados importantes na modelagem gerencial ou técnica é
a organização das pessoas com as várias competências, identificadas e definidas
através dos papéis, com as atividades e ações para produzir a documentação, os
subprodutos e o produto final desejados. Assim, os esforços de gestão foram feitos
priorizando a provisão da melhoria na qualidade dos softwares e dos dados gerados,
visando quando possível o aumento da produtividade do TA-2.
Para este trabalho, alguns processos foram estabelecidos e modelados, os quais têm
a finalidade de garantir qualidade usando ambiente de programação apropriado, testes
formais para comprovação de requisitos, verificações de projeto e aspectos de
implementação com base nos softwares existentes.
A implantação da METAPLI provê a geração de planos, procedimentos, métodos e
processos para as atividades de desenvolvimento de software, gerenciamento de
configuração de software, revisões de documentos, validação dos subprodutos de
171
software, abrangendo as incorporações graduais das funcionalidades dos subsistemas
do sistema de medidas.
No decorrer do projeto do novo sistema de software, o acompanhamento e o
controle do que era realizado pela engenharia durante o desenvolvimento, foi
comparado com o planejado. Quando ocorressem desvios ou mudanças fossem
necessárias para evolução do sistema de software, as ações cabíveis eram tomadas,
sempre mantendo atualizado o histórico do projeto de software.
As atividades ou processos técnicos aplicáveis ao desenvolvimento dos softwares
de aquisição e redução de dados e aos demais subprodutos importantes, que
possibilitassem manter operacional o sistema de medidas do túnel de vento, foram
documentados através de práticas da METAPLI. A metodologia provê modelagens
através de ações do processo unificado e tradicional, a partir das quais se obteve a
documentação técnica do projeto do novo sistema de medidas.
6.3 DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA VIA METAPLI
Para o desenvolvimento dos softwares de aquisição e redução de dados do TA-2,
as atividades de engenharia são similares a um processo industrial. A cada etapa do
ciclo de vida, os envolvidos no desenvolvimento do sistema de software geraram os
subprodutos, que puderam ser operados e entendidos por todos os elementos da
equipe.
A METAPLI é implantada abrangendo as práticas dos processos de
desenvolvimento selecionados, provendo também a modelagem das atividades do
sistema de software: requisitos, análise e projeto, implementação, teste e implantação.
Suas práticas são aplicadas conforme o plano de implantação de metodologia e
processo, para a obtenção dos subprodutos de software e documentação pertinente a
172
cada iteração ou revisão previstas no ciclo de vida, considerados os marcos para as
atividades de entregas e aceitações freqüentes.
Durante o processo de desenvolvimento do software de aquisição de dados, foi
dada ênfase no reuso de funções, provenientes da biblioteca de funções do ambiente de
programação visual, que facilitou uma parte do planejamento e da aplicação de
engenharia. Para o desenvolvimento do software de redução de dados foi dada ênfase
na reengenharia dos programas em linguagem BASIC existentes, que auxiliou na
produção da documentação do sistema de medidas do TA-2, facilitando o
entendimento deste sistema e dos subsistemas interligados.
Para se entender melhor a modelagem do sistema de software, as práticas
empregadas no desenvolvimento foram descritas, em sua maioria, para cada software
em separado, ou seja, foram geradas modelagens das atividades do desenvolvimento
de software de aquisição de dados em separado daquelas do software de redução de
dados. Há poucos casos em que estas modelagens das atividades técnicas do
desenvolvimento podem ser as mesmas, e quando isto ocorre, são descritas de forma
que haja interação entre as atividades as quais representam.
6.4 RESULTADO DA MODELAGEM DO SISTEMA DE SOFTWARE
A modelagem do sistema de software baseia-se numa diversidade de recursos
práticos e numa arquitetura aberta, desenvolvida em parceria com conceituados
desenvolvedores do mercado industrial de software. Esta modelagem visa agregar
funcionalidade e garantir ao sistema de medidas, um nível elevado de qualidade e de
confiança no funcionamento.
Para este trabalho os envolvidos priorizaram a obtenção de dados e de resultados
dos ensaios em similaridade aos obtidos com o sistema antigo. Então, foram
elaborados testes em que esses dados e resultados pudessem ser comparados de
173
imediato, sem afetar a dinâmica de trabalho do ensaio em túnel. Para isto, houve a
necessidade de gerar outros subprodutos ou usar aplicativos específicos nas iterações
da fase de construção, que contribuíssem para a validação dos dados e resultados de
ensaios aerodinâmicos.
O uso das práticas da METAPLI para o desenvolvimento do sistema de software
tem a finalidade auxiliar na modelagem desse sistema. Isso ocorre gradualmente,
através das descrições e representações dessa modelagem, que vai tornando o sistema
menos abstrato na medida em que vai se detalhando os requisitos. Os modelos de
requisitos e de arquitetura são aplicáveis a praticamente todas as fases de
desenvolvimento do sistema de software do TA-2.
Em todas as fases do ciclo de vida de desenvolvimento foram introduzidas
práticas gerenciais e técnicas usadas na indústria de software, visando facilitar a
validação do código, a obtenção de dados e resultados confiáveis, a permanência
operacional do túnel de vento e a implantação das configurações de hardware e de
software pertinentes. A modelagem do sistema de software tem o objetivo de
padronizar os métodos de trabalho, provendo o reuso de conhecimento para obter a
consistência do projeto dos softwares de aquisição e de redução de dados.
As práticas da METAPLI, implantadas e descritas em parte no capítulo 3 deste
trabalho, para as fases de iniciação e elaboração do sistema de software, abrangem
algumas atividades descritas em detalhes na segunda iteração da fase de elaboração,
para esclarecer e definir como proceder nas quatro construções previstas. Desde o
início desta segunda iteração da fase de elaboração do software de aquisição de dados,
implantaram-se as seguintes práticas:
x Desenvolvimento Iterativo e Incremental
x Gerência de Requisitos e Riscos
x Arquitetura de componentes
x Verificação contínua da qualidade
174
x Modelamento do sistema de software
x Gerenciamento de mudanças
Como mencionado anteriormente, o enfoque iterativo e incremental do
desenvolvimento de software de aquisição do TA-2 segue as atividades de forma
parecida com o chamado “processo” do enfoque de desenvolvimento tradicional, ou
seja, abrange as atividades de requisitos, análise e projeto, implementação e teste,
também conhecida como estrutura estática no processo unificado, sendo estas
atividades listadas nas fases do processo tradicional.
A gerência de requisitos e riscos neste trabalho para o desenvolvimento do
sistema de software segue as atividades ou fases citadas de ambos os processos. No
entanto, com uso do processo unificado no desenvolvimento do software de aquisição
de dados, é possível a prática de modificação de requisitos, artefatos e de decisões
gerenciais e técnicas em função dos riscos, até mesmo durante a obtenção de
resultados dos subprodutos da fase de construção. Isto significa que aplicando as
atividades do processo unificado adequadamente, há possibilidade de fazer
modificações e melhorias aceitáveis no software de aquisição de dados ou documentos
pertinentes a qualquer tempo, sem a necessidade de fazê-las ou analisá-las somente na
fase ou atividade de requisitos.
As modelagens para os softwares de aquisição e redução de dados são
diferentes, devido à definição de seus processos seguirem ações para representá-los de
formas diferentes. No entanto, as documentações referenciadas na norma DOD-STD2167A (1988) são as mesmas. Isto significa que, independente das ações do processo
adotado, devem ser gerados os documentos preconizados na norma, referentes às
atividades de requisitos, análise e projeto, implementação e teste do sistema de
software.
Para implantar a METAPLI com as ações do processo unificado no
desenvolvimento do software de aquisição de dados, cada disciplina é abordada com
175
as modelagens que melhor se adaptem à versão usada do ambiente de programação
gráfica visual comercial. Para a modelagem do software de redução de dados
adotou-se a abordagem estruturada, com algumas variações para adequação dos
métodos e processos de engenharia do sistema de medidas, voltados para os ensaios
aerodinâmicos.
Cabe lembrar que, as atividades referentes ao domínio do problema foram
apresentadas no capítulo 3, no qual é descrita a arquitetura do projeto do sistema de
medidas do TA-2. Esse sistema é composto pelos subsistemas de aquisição e de
redução de dados com novos softwares, e dos demais subsistemas interligados, com
implementação de medições, controles e processamentos, adequados à modernização
do sistema de medidas.
Para esta modernização foi criada uma modelagem especial para o ambiente de
desenvolvimento, considerada neste trabalho como uma representação técnica do
sistema de medidas, devido às suas especificidades. A modelagem técnica permite que
todo o suporte ao ambiente de desenvolvimento seja feito por profissionais alocados
no túnel de vento. Desta forma houve facilidades para o processo de aquisição,
instalação e configuração das ferramentas, aplicativos, hardwares de apoio, e do
ambiente de programação visual comercial, necessários para esta modernização em
específico.
6.4.1 Modelagem do ambiente de desenvolvimento
A modelagem do ambiente de desenvolvimento do projeto de modernização do
TA-2 tem a finalidade técnica de fornecer e manter disponíveis os recursos de
hardware e software de apoio, os ambientes de programação e as ferramentas ou
aplicativos de software estabelecidos para suportar o desenvolvimento do sistema de
medidas.
176
Esta foi implantada via METAPLI com ações um pouco diferenciadas do
processo unificado, devido à complexidade do sistema de medidas. Esta modelagem
do ambiente de desenvolvimento engloba os aplicativos operacionais e de apoio ao
desenvolvimento e a documentação do sistema de software.
Também, os dispositivos eletrônicos ou hardwares específicos da National
Instruments não são tratados pela modelagem do ambiente de desenvolvimento. Estes
componentes de hardware fazem parte da arquitetura do sistema de medidas do TA-2,
e foram tratados nas modelagens de requisitos, análise e projeto, e implementação e
teste, nos quais suas interligações foram detalhadas.
Assim, a modelagem de ambiente trata especificamente dos computadores, das
ferramentas e do ambiente de programação usadas para desenvolver os softwares de
aquisição e redução de dados, e demais ferramentas de suporte para gerar softwares ou
para serem aplicadas com a finalidade de avaliar e analisar os dados, transferir dados
entre as plataformas, ordenar dados experimentais, entre outras.
Os recursos relativos aos computadores de apoio, ambientes e ferramentas foram
selecionados para suportar o desenvolvimento dos softwares principais do sistema de
medidas. Os demais recursos de hardware, aplicativos ou ferramentas foram
requisitados na medida das necessidades para o auxílio no desenvolvimento ou para
aplicação específica nos softwares de ensaios em túnel, na validação de dados
experimentais e validação de redução de dados. Para este papel foi designado o
especialista em ferramentas e ambiente, conforme mostra a modelagem de ambiente de
desenvolvimento da figura 6.11.
Em sua modelagem de ambiente de desenvolvimento, destaca-se o papel deste
especialista como responsável por instalar, configurar e verificar a funcionalidade dos
computadores, ferramentas ou aplicativos de apoio utilizados no projeto de software,
tais como, microcomputador Pentium, Microsoft Windows, Microsoft Office, C++
Builder 4, LabView, entre outros.
177
Também se designa para este papel a responsabilidade por manter operacional o
ambiente de desenvolvimento da plataforma onde os softwares serão instalados, ou
seja, a manutenção dos hardwares e softwares de apoio, backup, redes, entre outros, do
túnel de vento como um todo e, principalmente, daqueles disponibilizados para
desenvolvimento dos softwares e processamento dos dados de ensaio aerodinâmico.
Figura 6.11 - Modelagem de ambiente de desenvolvimento
Com o papel e as responsabilidades definidas, cabe ao especialista dar suporte e
cuidar da utilização adequada dos hardwares, ambientes e ferramentas, para
possibilitar
a
elaboração
dos
artefatos,
subprodutos
ou
documentos
do
desenvolvimento dos softwares de aquisição e de redução de dados, e também dos
demais softwares de suporte ao desenvolvimento ou análise e interface de dados.
178
Conforme
já
mencionado
em
capítulos
anteriores,
o
ambiente
de
desenvolvimento do sistema de software do TA-2 representa um conjunto de
atividades relacionadas à coordenação e uso de hardwares e softwares de apoio, que
podem melhorar a produtividade dos documentos e do desenvolvimento do novo
sistema de medidas. Neste ambiente não se inclui ferramenta CASE, pois o aplicativo
LabView em sua versão 3.1, disponível para uso no desenvolvimento do novo sistema
de software do TA-2, em 1998, não suportava diretamente uma programação orientada
a objetos.
Também conforme mencionado anteriormente, em uma análise criteriosa
detectou-se que a ferramenta para UML (Unified Modelling Language), que é parte de
uma ferramenta CASE, sendo a principal ferramenta de programação orientada a
objeto quando usadas ações do processo unificado, não possuía geração automática de
código em LabView. Isto implicou na inviabilidade do uso de ferramentas CASE e de
modelamento orientado a objeto, com declaração explícita de unidades e atores, casos
de uso e estados, pois estes não poderiam ser integrados e tomados por completo para
a geração do sistema de software. Este fato foi avaliado como um risco tecnológico
que tornou inviável o uso de ferramenta CASE. Além disso, restrições financeiras
também contribuíram para inviabilizar a aquisição da ferramenta RUP.
Assim, neste trabalho os modelos são abordados sob a perspectiva de processo
tradicional, em que as funções pretendidas para o sistema de software estão ligadas ao
ambiente de ensaio em túnel, ou seja, são orientadas a funções com uma mesclagem de
conceitos do processo unificado e do tradicional, adotados em comum acordo com os
envolvidos no desenvolvimento.
As modelagens dos softwares a que se faz referência neste trabalho foram feitas
em atividades conjuntas para cada construção prevista. São agrupadas as modelagens
179
das atividades de requisitos com as de análise e projeto, que foram conduzidas a partir
de requisitos e considerando os dispositivos eletrônicos disponíveis no TA-2.
Também foram agrupadas as atividades de projeto detalhado, implementação
(codificação) e teste, que foram conduzidas com as arquiteturas de hardwares e
softwares definidas, para as quais alguns casos de teste são apresentados, e
demonstrados os dados e resultados alcançados com os novos softwares, que são
comparados aos obtidos com os softwares da plataforma HP.
6.4.2 Modelagem de requisitos, análise e projeto
Uma modelagem de requisitos é usada neste trabalho quando um conjunto de
requisitos é gerado em determinada fase do ciclo de vida do sistema de software. A
modelagem de arquitetura ou análise e projeto é usada quando estes requisitos, de
hardware ou de software, são distribuídos entre unidades físicas ou lógicas do sistema
de medidas do TA-2.
A especificação de requisitos independe da tecnologia, ou seja, um conjunto de
requisitos pode ter várias soluções possíveis, que são analisadas pelos responsáveis
designados para os diversos papéis, que envidam esforços para a escolha de uma
solução para o problema, a qual depende do que for decidido para a transformação.
Um modelo de arquitetura depende da tecnologia, devido às decisões para
transformação influenciarem nas iterações entre os modelos de requisitos e de
arquitetura de software ou de hardware. Portanto, a transformação de um modelo de
requisitos num modelo de arquitetura é considerada um processo iterativo, que é usado
para resolver todas as interfaces e distribuir os requisitos entre as alocações de
arquitetura, esta última definida neste trabalho na modelagem de análise e projeto.
180
Praticamente todas as atividades do ciclo de vida do sistema de software se
iniciam simultaneamente e variam de esforço e escopo na progressão do
desenvolvimento. As bases iniciais adotadas devido a esta simultaneidade, segundo
representado via METAPLI, são os modelos e artefatos da modelagem geral do
sistema de medidas. Em conformidade com esta modelagem na atividade de requisitos
é preparado o documento de especificação de requisitos de software, conforme as
solicitações dos principais envolvidos e a visão do sistema de medidas do TA-2 e de
seus subsistemas.
O diagrama do sistema de medidas e subsistemas apresentado no capítulo 3
representa o diagrama de contexto do sistema de software, com os elementos externos
com os quais os softwares de aquisição e redução de dados interagem. Para estes
softwares foram descritos os requisitos de funcionais e de domínio da engenharia, que
abrangem as atividades desde o início de seu desenvolvimento para fornecerem
integridade dos subsistemas físicos do TA-2.
Os requisitos funcionais e de domínio são cobertos com as modelagens do
sistema de software e constam do documento de especificação de requisitos de
software. Os requisitos não funcionais são tratados com a modelagem gerencial. Os
requisitos de interface que são definidos no documento de requisitos de interface são
alocados de acordo com os subprodutos e entidades ou dispositivos eletrônicos
(hardwares), com os quais o software de aquisição de dados troca dados e controles,
com possibilidade de reuso na construção de outro subproduto.
Os requisitos constantes nestes documentos são derivados da análise do sistema
de medidas do TA-2, o qual é subdividido em subsistemas de acordo com as
funcionalidades. A funcionalidade dos softwares de aquisição e de redução de dados
inclui os aspectos necessários para atender aos requisitos dos especialistas em ensaios
no túnel e seus clientes. Através das modelagens buscou-se garantir a qualidade do
sistema de medidas, e obter subprodutos de software e documentos aceitáveis para
181
manter em operação o TA-2. Para cada atividade são definidos os artefatos e os papéis
detalhados na figura 6.12 como de responsabilidade do analista de sistema.
Para o papel de analista de sistema foi designada uma responsabilidade
importante: trata-se da captura de um vocabulário comum que contempla a
terminologia básica, que consta do glossário deste trabalho no Apêndice C. O analista
de sistema tem a responsabilidade de atualizar este glossário, e gerar um documento no
qual estão definidas as terminologias comuns usadas no projeto de modernização do
TA-2, de forma consistente para uso de todos envolvidos.
Figura 6.12 - Papel do analista de sistema na modelagem de requisitos
É papel do analista de sistema gerar os documentos de visão, especificação de
requisitos, e especificação suplementar, nos quais são descritos o sistema de medidas
do TA-2, seus subsistemas, e os requisitos funcionais e de domínio. Para o
atendimento aos requisitos do subsistema de aquisição e de redução de dados são
associados um ou mais subprodutos funcionais, que incluem hardwares e softwares
182
essenciais para o ensaio aerodinâmico e permanência operacional do TA-2, durante o
projeto do novo sistema de medidas. As especificações de requisitos e suplementar são
complementadas com detalhes técnicos e operacionais de ensaio para cada subproduto
construído através do artefato de processo de engenharia.
O analista de sistema é responsável por especificar os processos de engenharia
para os ensaios a serem executados pelos subprodutos de software, apropriados para a
implementação de cada subproduto. Trata-se do desenvolvimento da atividade
referente aos processos de ensaios para a zeragem da balança, ZQ, ZAB, TARA, entre
outros, para cada subproduto a ser desenvolvido.
É também papel do analista de sistema o desenvolvimento das atividades
referentes aos processos operacionais dos ensaios, para possibilitar o projeto e
implementação destes nos subprodutos referentes ao novo sistema de medidas do TA2. Trata-se dos processos ou métodos de calibração da balança e daqueles pertinentes à
calibração de outras instrumentações, métodos e cálculos matemáticos aplicáveis para
obtenção das matrizes, processos para estabelecer a amostragem de dados necessária
para cada ensaio aerodinâmico, processos para aprovar ou rejeitar conjuntos de dados
de aquisição de cada amostra, entre outras atividades pertinentes.
Com a definição dos processos de ensaios e operacionais aplicáveis, os
subprodutos de software podem ser construídos de forma relativamente independentes,
visando um processo gradativo de implementação e integração, contendo componentes
ou unidades de software, drivers, funções, subfunções entre outros elementos,
codificados ou adaptados de ferramentas ou códigos existentes.
Para fins deste trabalho são especificados os requisitos e definidos os
subprodutos funcionais, que serão desenvolvidos nas iterações da fase de construção.
Estes seguirão os processos de análise, projeto, implementação e teste, com as
aplicações de práticas da METAPLI. Os subprodutos de software foram agrupados
considerando as funcionalidades que deveriam executar, para atender a demanda de
183
serviços de ensaios em túnel, solicitados pelos clientes naquela época. São definidos os
papéis designados para obtenção dos artefatos e execução das atividades, ligadas às
funcionalidades necessárias para a construção dos subprodutos.
Estes subprodutos são abordados neste trabalho pelos tipos de serviços,
conforme apresentado a seguir:
SWA – Software de Apoio ao Desenvolvimento: são softwares COTS que são
instalados em computadores pessoais para auxílio ao desenvolvimento, visando seu
uso para documentação ou modelagem de dados. Esses são subdivididos em software
operacional - SOP, como por exemplo, Windows e Unix, e software aplicativo – SAP,
tais como Microsoft Word, Microsoft Office entre outros, sob responsabilidade do
especialista em ferramenta e ambiente de desenvolvimento.
SWE – Software de Ensaios em Túnel: são os subprodutos de software que
visam dotar o sistema de medidas e/ou seus subsistemas de funcionalidades para
operação em ensaios aerodinâmicos específicos. Estes subprodutos têm o objetivo de
auxiliar na verificação e validação de parte das funcionalidades do sistema de medidas,
e manter operacional o TA-2. Parte destes serão integrados ao software final de
aquisição de dados considerando o enfoque em reuso, e suas saídas irão auxiliar na
reestruturação de dados do software de redução. Sua documentação e construção estão
sob responsabilidade de diversos papéis, tais como analista de sistema, especialista em
interface, arquiteto de instrumentação e arquiteto de software. Esse tipo de software foi
subdividido em:
1. Software de Aquisição de Dados do Laboratório de Força – SLF:
desenvolvido para o processo de calibração de células de carga no
Laboratório de Força e o armazenamento de dados, para obtenção dos
coeficientes de calibração, que servirão de base para comparação quando da
criação do software de aquisição de dados final. Esse software será
184
associado à parte do software de aquisição de dados do TA-2, com reuso
daquelas funções e dispositivos eletrônicos e computacionais pertinentes.
2. Software de Aquisição de Dados de Scanivalve – SSV: desenvolvido para
aquisição de dados da balança e de “scanivalves”, com comandos do
operador para atuação dos ângulos do subsistema mastro, com dispositivos
eletrônicos adequados, com reuso de partes pertinentes do subproduto e
dados do SLF.
3. Software de Aquisição de Dados e Calibração da Balança – SBA:
desenvolvido para aquisição de dados da calibração da balança e dos
ensaios dos modelos, com comandos do operador para atuação dos ângulos
do subsistema mastro, com dispositivos eletrônicos adequados, com reuso
de partes pertinentes do subproduto e dados do protótipo SSV.
4. Software de Aquisição de Dados e Controle do Túnel de Vento – SCB: software de aquisição de dados da balança e de controle do subsistema
motor e hélice, com comandos e monitorações dos sinais dos demais
subsistemas,
acrescentando
mais
funcionalidades e
englobando
e
aprimorando aquelas demonstradas pelo subproduto SBA.
SWV - Software de Validação de Dados Experimentais: são softwares que
visam modelar características dos dados ou de parte dos dados, com o propósito de
validar o comportamento dos dados, avaliar soluções alternativas para sua aquisição,
identificar problemas nestes dados e reduzir os riscos do uso destes dados pelo
software de redução. Os papéis ligados a este tipo são o especialista em interface,
arquiteto de software, arquiteto de instrumentação e analista de sistema. Esses
softwares foram subdivididos em:
1. Software com Aplicativo ARENA para Cálculo de Distribuição de Dados –
SAV: uso do software ARENA, aplicado para cálculo de distribuição dos
185
dados de forças e de momentos. Essa aplicação de software é usada para a
análise dos dados, que determina se deve ser executado o processamento
desses dados pelo software de redução dos dados, ou se esses dados devem
ser amostrados novamente.
2. Software com Aplicativo EXCEL para Ordenação de Dados da Scanivalve
– SVE: software elaborado através dos recursos disponíveis de edição e
gravação de macro da ferramenta Microsoft Excel, para ordenação de dados
de pressão adquiridos através do SSV. Esse software foi usado para auxílio
à redução de dados de um modelo durante o desenvolvimento dos softwares
de aquisição e de redução de dados, para viabilizar a obtenção dos
resultados do ensaio de um modelo aerodinâmico, solicitado por cliente do
TA-2.
SWI – Software de Interface: são softwares COTS adquiridos da National
Instruments. Tratam-se de softwares de drivers com bibliotecas de interface GPIB e
DAQ usados durante o desenvolvimento dos softwares de ensaio. Esses softwares são
considerados como de reuso e foi designado o papel de especialista em interface para
coordenar essas atividades. Esses softwares foram subdivididos em:
1. Software Aplicativo de Interface GPIB – SIG: consiste na aquisição
comercial de driver do ambiente de programação visual, o qual faz a
comunicação com outros dispositivos GPIB através de comandos advindos
de um microcomputador. Possui um protocolo padrão IEEE 488-2, que
corresponde a rotinas de alto nível que combinam um número de seqüência
de controle, para operações dos instrumentos. Esta interface de
comunicação é constituída de um conjunto de comandos de instrumentos
específicos, advindo do driver específico ou software aplicativo COTS,
comandos estes que controlam o dispositivo eletrônico.
186
2. Software Aplicativo de Interface DAQ – SIW: consiste em outro software
comercial ou software de driver da ferramenta LabView, o qual faz a
comunicação do microcomputador com dispositivos eletrônicos ou placas
da National Instruments, conhecidos como hardwares ou dispositivos DAQ,
com a função de interface de comandos e controles para aquisição de dados.
SWR – Software de Validação da Redução de Dados: são softwares
desenvolvidos para o subsistema de redução de dados stand alone. Abrange o
desenvolvimento de um software que transfere os dados da plataforma HP para o PC,
visando a validação dos dados e resultados da redução de dados. Inclui também o
desenvolvimento do software de redução de dados deste trabalho, para obtenção dos
resultados de calibração e dos ensaios com o modelo aerodinâmico. Para estes tipos
foram designados os mesmos papéis definidos para os SWE, tais como analista de
sistema, especialista em interface, arquiteto de instrumentação e arquiteto de software.
Estes são subdivididos em:
1. Software de Redução de Dados do Túnel de Vento – SRD: software que
calcula os coeficientes aerodinâmicos, com base em reajustes dos dados do
processo de calibração que geram diversas matrizes, as quais são
processadas para obtenção dos resultados do ensaio aerodinâmico.
2. Software de Transferência de Dados da HP para o PC – STD: software
desenvolvido em linguagem C, para processar a transferência dos dados da
plataforma HP para PC, em cumprimento ao requisito especificado de
manter operacional o TA-2 durante a modernização. Também foi usado para
validação do SRD, através da comparação de dados e resultados com
execução dos respectivos softwares nas plataformas pertinentes.
Todo o sistema de software precisa fornecer algum meio de apresentar as
informações ao usuário, podendo ser de forma textual ou gráfica. Para encontrar a
melhor apresentação das informações, o conhecimento e a experiência dos
187
especialistas em ensaios em túnel foram imprescindíveis. Assim foi possível
determinar o papel do especialista de interface de modo que se responsabilizasse, além
de outras atividades, por encontrar a maneira adequada para apresentar as informações
do sistema de medidas.
O especialista em interface provê algum meio de apresentação das informações
aos usuários ou operadores do TA-2, por intermédio de telas, gráficos e tabelas a
serem construídos para os softwares de aquisição e de redução de dados. Este é
responsável pela abordagem visual de todos os dados pertinentes aos ensaios
aerodinâmicos, e por prover a melhor das possibilidades de apresentação dessas
informações. O papel do especialista de interface pode ser visto na Figura 6.13.
Figura 6.13 - Modelagem do papel e das atividades do especialista em interface.
O especialista em interface possui um conjunto de atividades associadas de
acordo com seu perfil, e dentre elas está a coordenação e a construção da interface de
dados do sistema de software do TA-2. Para este especialista é designada a criação da
interface de dados, para a qual são definidas as principais abstrações do sistema de
medidas, dando uma idéia de como os dados devem ser compostos e armazenados,
para que possam ser processados pelo software de redução de dados.
188
O especialista de interface tem por função relacionar os dados com o projeto das
estruturas de dados, devendo ter ciência das possibilidades de visualização dos dados
importantes dos ensaios aerodinâmicos, procurando o aperfeiçoamento da interface em
termos das informações a serem apresentadas, podendo ser de forma atrativa, mas que
não induzam a erros de interpretação ou de entendimento do operador.
O fornecimento de orientação ao usuário advinda do projeto de interface,
desenvolvida para o projeto do novo sistema de medidas, abrange a documentação
fornecida com os subprodutos de software e as mensagens ou informações produzidas
para o sistema de software, em forma textual ou gráfica. Todas as informações úteis e
esclarecedoras para os usuários ou operadores do TA-2, passaram por um processo de
qualidade, e os problemas identificados foram corrigidos, e praticadas as melhorias
usando o processo de solução de problemas.
A princípio, a avaliação qualitativa das interfaces com usuário é feita com o
operador ou usuário, através da análise do cumprimento dos requisitos, os quais devem
corresponder às informações necessárias aos ensaios em túnel, contendo as
apresentações nas telas dos dados, gráficos e resultados especificados para cada
subproduto de software construído. Para a aceitação dos subprodutos de software, são
previstos testes de qualidade mais criteriosos, com avaliação do aprendizado de seus
usuários,
para
comprovar
a
facilidade
de
entendimento
da
interface
(SHNEIDERMAN, 1998).
Outro papel definido é o arquiteto de instrumentação que se encarrega de
especificar a interface de comunicação, selecionar um determinado número de
dispositivos eletrônicos, especificar a arquitetura de hardware ou ambiente de ensaio
integrado, para suportar os ensaios aerodinâmicos solicitados pelos clientes. Essas
arquiteturas se tornarão os recursos mais importantes para obtenção dos dados e
resultados, que são partes integrantes do sistema de medidas. As atividades e artefatos
são mostrados na figura 6.14.
189
Para cada instrumentação especificada para o ensaio ou modelo aerodinâmico,
pode ocorrer a calibração, tanto em laboratório quanto no próprio túnel. O papel do
arquiteto de instrumentação é coordenar, inspecionar e testar o ambiente de ensaio
integrado com todas as instrumentações, hardwares e dispositivos eletrônicos,
interligados e comunicando de forma correta antes do pré-ensaio, e gerar a lista de
controle de instrumentação.
Figura 6.14 - Atividades e artefatos do arquiteto de instrumentação
O arquiteto de instrumentação é também responsável pelas especificações das
interfaces de comunicação dos subprodutos a serem construídos, em cada iteração da
fase de construção do ciclo de vida de desenvolvimento. Neste trabalho, trata-se das
interfaces GPIB e DAQ aplicáveis através de drivers e seus protocolos, no
desenvolvimento do software de aquisição de dados, interligados através de placas de
aquisição e de outros dispositivos eletrônicos ao meio computacional, para aquisição
de dados e controle das instrumentações.
O arquiteto de instrumentação é responsável por configurar os dispositivos
eletrônicos para uso nos ensaios aerodinâmicos, conforme especificado pelo
190
fabricante, que pode ser através de jumps contidos na própria placa ou dispositivos
especificados, ou por intermédio de funções específicas da ferramenta LabView.
A medida que são definidos os requisitos se inicia o projeto preliminar dos
subprodutos de software, com uma arquitetura de hardware que vai sendo definida
pelo arquiteto de instrumentação e adaptada para cada subproduto, até resultar em um
projeto que possa ser implementado com os dispositivos eletrônicos ou componentes
de hardware, que a princípio são projetados como componentes “stand alone”.
O resultado deste processo de projeto de hardware com a definição e adaptação
de componentes, depende dos processos computacionais, que permitam que os dados
sejam coletados com rapidez a partir dos sensores alocados no TA-2, e também
possibilitar que o processamento da resposta do atuador associado ao subsistema seja
realizado, para um funcionamento integrado entre o software e o hardware.
A arquitetura de hardware definida e adaptada para os subprodutos SSV e SBA é
mostrada na figura 6.15, sendo que pode ser observada a adaptação com o reuso de
uma mesma arquitetura, para o processamento da aquisição de dados dos sensores
scanivalves e células de carga, e também para acionamento dos atuadores dos
subprodutos SSV e SBA nas figuras 6.15 e 6.16 (SCXI 1160 e SCXI 1180). O reuso
de alguns componentes de hardware também pode ser observado em outra arquitetura
definida e adaptada, para o processamento dos dados usando o subproduto SCB na
figura 6.17, considerado o sistema de software final do novo sistema de medidas do
TA-2.
Com relação à adaptação da arquitetura de hardware projetada para o subproduto
SBA, foi feita a substituição da placa de aquisição de dados “AT-MIO-64F5” pela
placa “AT-MIO-16E-10” e a interligação das placas SCXI com o antigo filtro da
plataforma HP. Além disso, as configurações dos canais das placas condicionadoras de
sinais foram alteradas via proposta de mudança, conforme definido pelo arquiteto de
instrumentação, e as instrumentações para o ensaio com este subproduto de software
191
foram relacionadas na lista de controle de instrumentação, para obtenção correta dos
sinais dos sensores de células de carga e do resultado do ensaio aerodinâmico.
Figura 6.15 - Arquitetura de hardware do subproduto SSV e de parte do SBA.
As arquiteturas de hardware foram definidas e adaptadas para uso conjunto com
subproduto SCB, através do levantamento dos sinais de estímulo e leitura associados
ao controle e supervisão do subsistema motor e hélice, e de parte da balança,
subestação e seção de ensaio, e também daqueles sinais de estímulo e leitura
relacionados ao subsistema de aquisição de dados, sensoriamento, balança e mastro.
Para o novo sistema de medidas são definidas duas arquiteturas de hardware
compostas dos dispositivos eletrônicos adequados, os quais trabalham integrados ao
software SCB, para o controle e aquisição de dados do TA-2. Estas duas arquiteturas
podem ser vistas nas figuras 6.16 e 6.17.
192
Figura 6.16 - Arquitetura de hardware para sistema de aquisição de dados do TA-2
193
Figura 6.17 - Arquitetura de hardware para o sistema de controle do TA-2
194
Foram analisados cada um dos sinais de estímulo e leitura segundo as suas
características, e alocados aos canais dos módulos ou dispositivos eletrônicos
pertinentes, levando em consideração a característica do sinal ou estímulo, para
relacioná-los ao tipo de condicionamento adequado. A arquitetura proposta baseia-se
na plataforma compactPCI (PXI), que permite uma flexibilidade para agregar novas
funcionalidade e expansões. Associada a esta plataforma, estão os dispositivos
eletrônicos para condicionamento de sinais, com recursos para os mais variados tipos
de sensoriamento e coleta de dados das grandezas físicas do sistema de medidas do
TA-2.
Pode ser vista no Apêndice B deste trabalho, a lista de controle de
instrumentação relacionada ao subproduto SCB, e definida pelo arquiteto de
instrumentação. Esta lista é composta dos dispositivos eletrônicos, tipos de sinais e
subsistema de origem dos sinais agrupados em forma de tabela. Para a definição,
adaptação e refinamento da arquitetura de hardware do SCB, se fez reuso da
arquitetura anterior e do conhecimento com experimentos de aplicações similares, em
projetos e implementações de sistemas de medidas no escopo industrial, e com a
obtenção dos subprodutos das iterações anteriores da fase de construção.
Com a definição da arquitetura geral de hardware, se prossegue o
desenvolvimento com o processo de refinamento desta, e também com o processo de
projeto da arquitetura de software. Ambos processos de arquitetura representam um
marco importante, para prosseguir com a implementação e testes dos subprodutos
gerados, atividades nas quais será comprovado o cumprimento dos requisitos
especificados para cada subproduto de software. Estes subprodutos possibilitaram a
operação do TA-2, com as leituras dos sensores e os estímulos de atuadores dos
subsistemas especificados, para realização dos ensaios aerodinâmicos.
As implementações de arquitetura de software representam um vínculo
importante entre o projeto e os processos de engenharia, que neste trabalho dependem
das arquiteturas de hardware e configurações das instrumentações da seção de ensaio,
195
modelo aerodinâmico e seção de controle do túnel de vento, aplicáveis para o
desenvolvimento de cada subproduto. Para projetar e documentar explicitamente uma
arquitetura de software do sistema de medidas do TA-2, é necessário conhecer e
administrar a arquitetura de hardware, para permitir que cada subproduto de software
cumpra seus requisitos.
Para cada subproduto de software desenvolvido durante o ciclo de vida de
desenvolvimento de software foi gerado o documento de projeto de arquitetura. Este
documento consiste em uma série de representações gráficas dos modelos aplicados
aos subprodutos, com texto descritivo associados a eles. Foi adotado o fluxo de
trabalho do RUP (RATIONAL CORPORATION, 2002) mostrado na figura 6.18, para
obtenção da documentação e de diferentes modelos gráficos das diferentes
perspectivas sobre a arquitetura dos subprodutos.
Figura 6.18 - Fluxo de trabalho de análise e projeto do RUP.
A função da etapa de análise e projeto é determinar a viabilidade do sistema, e
avaliar as tecnologias possíveis para a solução. O fluxo se inicia com a atividade de
realização de síntese arquitetural do sistema de medidas do TA-2, apresentado neste
196
trabalho no capítulo 3, como parte da fase de iniciação. Nesta etapa foram avaliados os
riscos envolvidos no desenvolvimento, que foram dirimidos, principalmente aqueles
quanto à compreensão do domínio e às novidades do sistema de software. Esta não foi
considerada uma etapa opcional, devido à fragmentação do conhecimento e pouca
documentação disponível do sistema de software.
A arquitetura para o sistema de medidas e seus subsistemas é desenvolvida
através da atividade de definição de uma sugestão de arquitetura, e é enfatizada na
primeira iteração da fase de elaboração, que fornece o ponto de partida para o trabalho
de análise inicial. A arquitetura de cada subproduto de software é elaborada e
produzida na segunda iteração da fase de elaboração e complementada e refinada nas
iterações da construção. Na atividade de projeto preliminar é analisado o
comportamento, com a criação de um conjunto inicial de elementos que fornecerão o
comportamento apropriado dos subprodutos gerados para o sistema de software.
Na atividade de detalhamento do projeto são praticados os refinamentos
necessários nos quais são analisados mais intensamente estes comportamentos, e
projetados os componentes ou partes dos subprodutos de software, que fornecem o
comportamento apropriado para atender aos requisitos do sistema. Assim se prossegue
simultaneamente com as atividades de implementação e teste da fase de construção.
A proposta técnica, em relação à arquitetura de hardware e de software, é
concluída e refinada pela equipe de desenvolvimento, com base na disponibilidade de
pessoal, nos requisitos do cliente em termos de subprodutos necessários para os
ensaios, na disponibilidade das ferramentas e dos produtos de terceiros (COTS) e nas
necessidades de outros subprodutos do sistema de software. Estes subprodutos são
desenvolvidos ou aplicados na fase de construção, e neste trabalho se descreve
sucintamente cada subproduto e suas arquiteturas de hardware e de software.
No desenvolvimento do software de aquisição de dados foram previstas quatro
iterações na fase de construção, ou seja, abrange as construções denominadas C1, C2,
197
C3 e C4. As práticas implantadas via METAPLI, provêem as seguintes atividades para
que cada construção de software seja um subproduto operacional:
x Alteração e complementação das Especificações de Requisitos de Software no
Documento pertinente da norma especificada.
x Projeto preliminar, detalhado e implementação das capacidades pertinentes a
cada construção, com a modelagem e descrição no documento preconizado pela
norma.
x Conclusão das propostas de testes de aceitação e aplicação dos testes para cada
construção, e a documentação nos documentos preconizados pela norma.
x Realizar o acompanhamento dos problemas abertos em reuniões, revisões e
testes do software.
x Realizar acompanhamento dos riscos identificados como abertos e controlá-los.
x Revisar os planos e documentos do projeto de software, como: documento de
visão, especificação de requisitos, arquitetura de software, planos de
desenvolvimento, garantia da qualidade, gerenciamento de configuração, plano
de teste, e demais documentos e planos do projeto.
x Analisar a confiabilidade dos dados a serem armazenados em mídia, pelos
critérios estabelecidos para cada construção.
x Rever os resultados alcançados e as lições aprendidas.
Para desenvolvimento dos subprodutos da fase de construção foi definido o papel
de arquiteto de software, responsável por liderar e coordenar as atividades de
arquitetura dos subprodutos de software, durante todo o desenvolvimento do novo
sistema de medidas.
O arquiteto de software é responsável pelas atividades tais como: estabelecer a
estrutura geral de cada arquitetura do subproduto a ser gerado, e também a
decomposição com a verificação de reuso de arquitetura, o agrupamento dos elementos
pertinentes ao subproduto de software de acordo com as interligações com hardware.
Também deve formar a ordem das iterações sucessivas, cumprir os requisitos
198
estabelecidos para liberação de cada subproduto, refinar a arquitetura do produto final
a cada iteração dos subprodutos entregues. As atividades e artefatos do papel do
arquiteto de software podem ser vistas na figura 6.19.
Figura 6.19 - Papel do arquiteto de software do novo sistema de medidas.
O projeto de arquitetura de software não distingue rigidamente a decomposição
dos subsistemas em módulos ou subprodutos. Assim, suas funcionalidades permitiram
o uso de modelos alternativos. Estes modelos transformam os dados de entrada em
dados de saída, e também definem as operações em cada estado referentes ao
subproduto, as quais podem ser implementados como componentes seqüenciais ou
como processos, com possibilidade de reuso de partes da modelagem de arquitetura,
partes da “vi” e interligações de funções e sub-funções, em outros subprodutos.
A modelagem de requisitos, análise e projeto ou arquitetura de cada subproduto,
definidos em projeto do sistema de software para a fase de construção do software de
aquisição de dados, e processo de reengenharia do software de redução de dados, são
descritas neste trabalho separadamente.
A descrição de arquitetura tem início com o software de aquisição de dados do
Laboratório de Força (SLF) que é considerado um tipo de subproduto de software de
199
ensaios em túnel (SWE). Este usa um tipo de subproduto de software aplicativo de
interface (SWI) abrangendo o software aplicativo de interface GPIB (SIG), com uma
das modelagens representada pelo diagrama de contexto com elementos de interface,
na modelagem foi dada ênfase ao reuso dos dados e funções estatísticas aplicáveis em
calibração.
A seguir foi feita a descrição do software de redução de dados do túnel de vento
(SRD) que é considerado um tipo de subproduto do software de validação da redução
de dados (SWR), representado pelo diagrama de contexto com as funcionalidades
necessárias e pelos diagramas de fluxo de dados de alto nível (DFD). Foi dada ênfase
também no reuso dos dados obtidos pela plataforma HP, para os quais foi elaborado o
software de transferência de dados da HP para o PC (STD).
Para o subproduto SRD foi aplicada a reengenharia dos dados, métodos
matemáticos e funções aplicáveis em calibração para o cálculo dos coeficientes
aerodinâmicos, com abordagem em reuso do conhecimento sobre os subsistemas do
sistema de medidas e suas ligações com a mecânica dos fluídos, para obtenção da
reestruturação dos dados e do projeto, e redocumentação do sistema de software.
Os demais subprodutos de software são descritos no detalhamento da modelagem
de projeto, implementação e teste, sendo que os casos de teste aplicados ao software de
redução de dados foram também detalhados, os quais representam os resultados finais
deste trabalho após o desenvolvimento de todos os subprodutos. Este sistema de
software integrado representa hoje o novo sistema de medidas do TA-2, que culminou
na finalização do projeto de modernização.
6.4.2.1 Software de aquisição de dados do laboratório de força (SLF)
O SFL foi projetado para atender aos requisitos dos usuários ou operadores do
processo de calibração do laboratório, que executam suas atividades manualmente
200
através da operação de medidas e registro dos resultados em papel, para
posteriormente inseri-los em planilhas do aplicativo Microsoft Excel e obter os
coeficientes de calibração. Os registros desses valores estavam sujeitos a erros, pois
caso fossem executados por usuários não familiarizados, estes poderiam anotar valores
discrepantes e digitá-los de forma incorreta no computador, além de poderem despertar
dúvidas em relação aos cálculos a serem realizados quando em posse dos dados.
Para início da modelagem de requisitos, análise e projeto adotou-se o diagrama
de contexto de cada subproduto do sistema de software. No diagrama do SLF e dos
demais subprodutos, destacam-se os elementos essenciais ligados ao software de
aquisição e redução de dados. Na representação destes diagramas constam as funções e
interfaces, que cada subproduto de software irá ter em seu desenvolvimento, iniciando
com o diagrama de contexto com os elementos de interface e funções do software de
aquisição de dados do laboratório de força.
O SLF foi projetado usando o software de apoio ao desenvolvimento (SWA)
Microsoft Windows 3.1 (SOP), o LabView versão 3.1 (SAP), o software aplicativo de
interface da National Instruments ou driver de interface GPIB (SIG), o protocolo de
comunicação IEEE 488.2 e o multímetro HP3458A. Além destes acrescenta-se outros
elementos e funções para a calibração de células de carga, interligados ao
microcomputador PC com configuração mínima estabelecida em requisitos, contendo
uma placa de aquisição GPIB do mesmo fabricante da interface, a qual permite a
execução das operações necessárias para obtenção dos dados de calibração.
Para cada célula de carga calibrada são armazenados os resultados da
calibração, dados estes que serão usados para comparação com os obtidos em cada
componente de força ou momento da cadeia de medidas do túnel de vento. Os detalhes
de partes deste subproduto podem ser vistos no diagrama de contexto da figura 6.20, o
qual representa uma visão do contexto das interfaces.
201
O processo de projeto do SLF foi definido com base nas funções apropriadas
para a iniciação, leitura, apresentação e armazenagem dos dados da calibração em
tração e compressão, e para os cálculos de regressão, visando à obtenção dos
coeficientes de calibração de cada célula de carga. As características deste software
englobam o uso de cálculo estatístico e matemático para calibração das células de
carga com massas ou cargas pré-definidas, que vão sendo acrescentadas na máquina de
calibração e computados seus efeitos via subproduto de software interligado aos
demais dispositivos.
Máquina de
Calibração de
Célula de Carga
Sensor de
Célula de
Carga
Dados de
Cargas
Software de
Aquisição de
Dados do
Laboratório
de Força
(SLF)
Dados de
Calibração
Armazenagem
de Dados
Dados de
Leituras do
Múltímetro
Dados de
Operação
Multímetro
HP 3458A
Controle do
Operador
Figura 6.20 - Diagrama de contexto de interfaces do subproduto SLF.
A interface do sensor de célula de carga é responsável por obter dados das forças
de tração e compressão do sensor em calibração. A interface do multímetro HP realiza
a leitura destas forças em comunicação com o software. A interface da máquina de
célula de carga é usada para fornecer os dados sobre a massa alocada durante o
processo de calibração. A interface do controle do operador é onde transitam as
202
informações necessárias para o processamento dos dados da calibração e obtenção de
resultados. A interface de armazenagem dos dados é usada para salvaguardar os dados
de calibração, para reuso na calibração de forças e momentos pelo sistema de medidas
do TA-2.
Usando modelagens em forma de diagramas de contexto, fluxo de dados entre
outros, foi descrito o processo de calibração do SLF, incluindo a definição de
arquiteturas deste subproduto usando os dispositivos, hardware e software, juntamente
com os detalhes funcionais de outros tipos de serviço. Assim foi desenvolvido este
subproduto para uso no laboratório de força e os demais subprodutos deste trabalho, os
quais atendem aos requisitos do novo sistema de medidas do TA-2.
Os resultados dos coeficientes e de armazenagem do processo de calibração,
obtidos com este subproduto de software projetado integralmente, podem ser vistos
neste trabalho na modelagem de projeto detalhado, implementação e teste, a qual
abrange as interfaces e funções para detecção do emprego das massas calibradas,
montadas na máquina de calibração de célula de carga, para as medidas utilizando o
multímetro HP3758A de 5 e meio dígitos e sua ligação a um computador pessoal, para
uso da placa de aquisição AT-GPIB/TnT e o driver de interface NI-488.2 para transitar
informações sob o controle do operador, e para obter dados do sensor de célula de
carga.
6.4.2.2. Software de redução de dados do túnel de vento (SRD)
Na reengenharia do software de redução de dados é necessário obter as bases de
dados das calibrações com as instrumentações, modelo aerodinâmico, dispositivos
eletrônicos, e acessórios adequadamente instalados na seção de ensaios do túnel de
vento. O processo de extração dos dados e o processamento das correções da pressão
dinâmica, zero inicial, forças e momentos, atitude do modelo, tara e interferência, são
macro-funções para o cálculo da matriz de calibração. A reengenharia foi aplicada
203
considerando todos os processos técnicos com seus métodos de cálculos utilizados no
sistema anterior.
Estas macro-funções antes desenvolvidas para a plataforma HP eram executadas
pelos programas “CALSENSORQ”, usado na calibração do sensor da pressão
dinâmica, “PRDINREF”, para calibração da pressão dinâmica versus pressão de
referência, “ZAB1701MC”, usado na obtenção da matriz ZAB, “ZQ1701MC”, para
obter a matriz ZQ, entre outros que ajustam os valores obtidos em cada processo. Para
entender melhor o processo de redução de dados através da METAPLI, se considerou
a geração da documentação do software com modelagens via método estruturado.
Os resultados da redução dos dados têm relação com as abordagens técnicas dos
subsistemas de medidas, e também com o tratamento dos dados de calibração. Este
tratamento dos dados ou redução inclui métodos de calibração, para a correção dos
valores e obtenção da matriz de calibração, que contribuem para obtenção dos
coeficientes aerodinâmicos. Para estes cálculos se faz uso dos coeficientes de
calibração das células de carga, pressão dinâmica, temperatura, entre outros, que neste
trabalho são calculados e comparados com os obtidos pela plataforma HP, e também
pelo software de aquisição do laboratório de força, os quais são armazenados em
forma de matriz, como por exemplo, a denominada “Matriz K”.
Nesta atividade aplicaram-se métodos como para calibração da balança externa
[NOGUEIRA, 1980], pelo qual se obtém a matriz de calibração, válida por um longo
período de tempo de ensaio aerodinâmico, e outros métodos de calibração para ajustes
e correções dos dados aerodinâmicos. O software de redução de dados foi
desenvolvido abrangendo os cálculos especificados pelos especialistas, relacionados
com as cargas e pressões aerodinâmicas, que após passar pelo subsistema de redução
de dados, fornecem os coeficientes aerodinâmicos documentados nos relatórios finais,
entregues aos clientes. Esses ajustes e correções são processados com os seguintes
elementos:
204
x Dados de zero inicial.
x Dados do efeito da pressão dinâmica (ZQ).
x Dados de variação da atitude do modelo (ZAB).
x Dados de forças e momentos.
x Dados de tara e interferência (TARA).
Os dados do zero inicial são adquiridos sem a presença do vento, através dos
sensores de célula de carga do subsistema de sensoriamento em conjunto com os
subsistemas balança, mastro, modelo e aquisição de dados. O objetivo desta correção é
descontar os valores residuais que podem ser variáveis durante os ensaios, em relação
as forças e momentos das diversas configurações e atitudes do modelo aerodinâmico.
Os valores de zero inicial são armazenados em arquivos de dados, que são lidos e
processados por um componente de software, gerado com a reengenharia do software
de redução de dados.
No trabalho de reestruturação dos dados foram criados o dicionário e o
repositório ou depósito de dados, os quais estarão disponíveis para os demais
componentes de software do subsistema de redução de dados. Procurou-se organizar
os dados e gerar a estrutura de variáveis, de forma que pudessem expressar as funções
de ajustes e de correções para os quais estaria sendo executado o processamento, mas
esta forma de projeto e de programação não é considerada neste trabalho com
componentes orientados a objetos.
A correção do efeito da pressão dinâmica (ZQ) é feita através dos dados
adquiridos do tubo de pitot padrão, instalado na posição do modelo aerodinâmico, com
o vento gerado pelo subsistema motor e hélice em conjunto com os subsistemas
sensoriamento e balança. Trata-se das medidas simultâneas do pitot padrão e dos pitots
fixos na seção de ensaio, que juntamente com a medida da carga da balança,
constituem dados os quais se ajustam as curvas de carga versus pressão dinâmica,
através do método dos mínimos quadrados, que relacionam a carga medida no ensaio
205
com a variação da pressão dinâmica, gerando os dados armazenados em arquivos
disponíveis para os componentes do software de redução de dados.
Com a variação dos ângulos, altera-se a posição do centro de gravidade do
modelo em relação à balança, processo que envolve os subsistemas de sensoriamento,
balança, aquisição de dados e mastro, denominado Zalfa para atitude em D, e Zbeta
para atitude em E, denominado ZAB, o conjunto das duas atitudes. Este ensaio é feito
com o modelo instalado no TA-2 e sem a presença do vento. Nos cálculos de correção
da atitude usando os dados obtidos na calibração, são processados métodos de ajustes e
regressões para posterior armazenagem em arquivos em forma de matriz, que são
então usados para a correção dos dados do ensaio em relação a atitude.
Para os cálculos das forças e momentos são utilizados os arquivos de dados
contendo as matrizes da saída dos sensores, a “Matriz K” e a “Matriz E”, com as quais
são ajustados as forças e os momentos e processadas as correções. O processo de
ajuste para obtenção da matriz de calibração é através de método para calibração de
medidas de múltiplas componentes, aplicável para balança externa. A matriz de
calibração e os resultados de ajustes de forças e momentos usando o SRD serão
apresentados como caso de teste deste trabalho.
Também faz parte de ajustes e correções de dados o processo do sistema de
transferência e de adimensionalização. Os cálculos do sistema de transferência são
utilizados tanto para ensaios com ângulos de ataque em alfa quanto em beta. A
transferência trata os dados com relação ao centro de referência dos momentos
aerodinâmicos. Os valores são medidos na posição do centro de gravidade (CG) do
túnel de vento, que via cálculos são transferidos para a posição do CG de fixação do
modelo, e posteriormente sendo processados os cálculos dos momentos com referência
à posição do CG especificado pelo cliente, o qual é o centro de referência do
momento.
206
Os especialistas em ensaios em túnel apresentam os resultados das forças
aerodinâmicas através de coeficientes adimensionais, que são calculados em função
das relações geométricas do modelo aerodinâmico, do número de Mach, e do número
de Reynolds. Estes cálculos influenciam de forma relevante na obtenção dos
coeficientes aerodinâmicos, em que os coeficientes de forças aerodinâmicas são
adimensionalizados pela pressão dinâmica e pela área de referência do modelo. Para
estes cálculos se faz uso das coordenadas do modelo obtidas dos clientes juntamente
com o programa de ensaios.
Os dados de ensaios e de calibração foram reestruturados em um repositório de
dados específico no software para PC, pois o programa em BASIC denominado
“RED170FS2” por exemplo, era alterado em cada ensaio para modelos aerodinâmicos
diferentes. Este processo de alteração muitas vezes era esquecido causando erros nos
resultados da redução, ou após alterá-lo se deveria gerar uma nova versão do programa
em questão, que seria compilado e executado novamente apenas pela mudança de
alguns dados.
O processo de correção de tara e interferência é iterativo e são necessários os
dados de carregamento de tara para o ajuste dos carregamentos da calibração. Neste
processo são ajustados os valores baseados em resultados dos ajustes anteriores. O
software de redução efetua os cálculos de tara e interferência, os quais são processados
para tirar o efeito dos mastros e ajustar os coeficientes aerodinâmicos às condições de
referência aerodinâmica. São medidas as forças e pressões atuantes no modelo durante
os ensaios, para os cálculos de tara de algumas configurações que possam interferir de
forma relevante na obtenção dos coeficientes.
O software de redução de dados de um ensaio em túnel de vento constitui um
subproduto complexo, e dependente dos resultados dos processos e dados anteriores.
Estes processos podem ser vistos nos diagramas de contexto e de fluxo de dados. O
diagrama de contexto mostrado na figura 6.21 representa as funções do software de
redução de dados, no qual são identificadas as dependências do subproduto de
207
software e as relações com os dados produzidos, transferidos ou armazenados, os quais
o sistema de software processa de acordo com os requisitos, sendo o processo
representado pelo circulo com a declaração do principal objetivo da redução de dados.
Este diagrama de contexto em sua arquitetura geral é representado através de blocos,
modelados com a abordagem abstrata dos propósitos declarados deste software com
relação ao sistema de medidas do TA-2.
Aquisição de
Dados
Calibração
Dados Calibração
Aquisição
de Dados
Ensaio
Calcular
Redução de
Dados
Dados
Ensaios
Operador
Cliente
Resultado
da Redução
Evolução
dos dados
Figura 6.21 - Diagrama de contexto do software de redução de dados do túnel de vento
O único processo do diagrama de contexto do software de redução de dados é
“Calcular Redução de Dados” que representa a função puramente lógica deste
processo, ou seja, a declaração funcional que é desenvolvida na estrutura do projeto.
Os diagramas de fluxo de dados são maneiras de representar como são
processados os dados pelo SRD, nos quais a notação utilizada representa o
processamento funcional, o repositório de dados e os movimentos dos dados entre as
funções ou processos. Estes dados são transformados a cada etapa de processamento, e
são mostrados nos diagramas das figuras 6.22 a 6.25, para documentar o projeto do
software de redução de dados.
208
Dados Modelo Ensaiado
Dados Ensaio
Obter
Dados de
Ensaio
Obter Dados
do Modelo
Configuração
2
1
Dados Objeto Ensaiado
Posição Modelo
Dados Ensaio
Tipo
Ensaio
REDUC
Fornecer
Redução
de Dados
Resultado Redução
3
Figura 6.22 - DFD0 – Calcular redução de dados.
Dados Calibração
Dados Matriz ZQ
Obter Dados
Calibração
Obter Dados
Matriz K
.1
.2
Mv_calibração
Zeros_Iniciais
Coeficientes Calibração
REDUC
Zab_Comp_Regres
Dados ZAB
ZQ_Comp_Regres
Obter
Dados
ZAB
.3
Obter
Dados
Matriz ZQ
.4
Figura 6.23 - DFD1 – Obter dados de ensaio.
Dados ZQ
209
Posição_
Modelo
Dados
Matriz Alfa
Obter
Dados
Tara
Obter
Dados
Matriz
Alfa
.2
Dados Tara
.1
Tipo Ensaio
REDUC
Obter
Dados
Matriz
Beta
Dados Matriz Beta
Tipo Ensaio
.3
Figura 6.24 - DFD2 – Obter dados do objeto ensaiado.
Mv_Aquisição
Zeros iniciais
Descontar
Zeros
.1
Calcular
ZQ
Calcular
ZAB
.2
.3
Redução ZAB
Redução Zeros
Redução ZQ
Transferencia
Redução
Zeros
Redução Força
Calcular
Transferencia
.5
REDUC
Calcular
Força
.4
Redução
ZAB
Redução Correção
Túnel
Redução Força
Adimensionalização
Transferência
Calcular
Adimensionalização
.6
Fornecer
Redução
Dados
.8
Calcular
Correção
Túnel
.7
Resultado Redução
Figura 6.25 - DFD3 – Fornecer redução de dados.
210
As figuras de 6.22 a 6.25 mostram os processos envolvidos no processamento de
dados do software de redução de dados do TA-2, os quais foram obtidos na
reestruturação do projeto, através de engenharia reversa dos códigos existentes em
linguagem BASIC. Com a identificação dos dados de cada processo, se gerou a
reestruturação dos dados contidos no repositório ou depósito de dados. O processo
“Calcular a Redução de Dados” faz interface com o operador e com os dados de ensaio
e de calibração no modelo geral, o qual é desmembrado em três outros processos
constantes dos diagramas de fluxo de dados. Estes processos indicam o repositório
denominado “REDUC”, no qual estão armazenados os dados associados a cada
processo.
Os diagramas de fluxo de dados “Obter Dados de Ensaios”, “Obter Dados do
Objeto Ensaiado” e “Fornecer Redução de Dados” mostram as perspectivas funcionais
em níveis mais detalhados, dos quais são gerados outros níveis até que representem
uma única função, de modo a detalhar como é descrito o processamento dentro do
software de redução de dados, para possibilitar a tradução do código em linguagem
BASIC para a linguagem C.
Todos esses diagramas de fluxo de dados fizeram parte da atividade de análise e
projeto, do software de redução de dados. Cabe lembrar que para o desenvolvimento
deste software, aplicou-se a técnica de reengenharia, portanto a documentação é
considerada a atividade mais importante, principalmente as informações sobre os
cálculos que constam no projeto do diagrama “Fornecer Redução de Dados”.
Para a obtenção dos dados visando a recuperação rápida daqueles ensaios
armazenados com a plataforma HP, e a validação do software de redução de dados foi
construído o software de transferência dos dados da HP para o PC (STD), o qual
possibilitou passar os dados de aquisição, calibração e algumas matrizes já processadas
pelos softwares da HP. O objetivo principal da construção deste produto é a
armazenagem dos dados para recuperação de resultados de ensaios, com uso da
plataforma PC.
211
O subproduto STD foi desenvolvido em linguagem de programação C, usando os
recursos da interface e protocolo GPIB, interligando as plataformas HP e PC, para a
transferência dos dados. Hoje a plataforma HP está desativada, entretanto os dados dos
ensaios que foram executados estão recuperados e salvos em mídia, trabalho este
executado pelo STD usando a plataforma PC. O diagrama de contexto do STD da
figura 6.26 descreve de forma simplificada o ambiente deste subproduto de software.
Dados de
Ensaios e
Calibração
Dados de
Ensaios e
Calibração
HP
Dados da
Plataforma HP
Transferidos
Software de
Transferência
de Dados da
HP para o PC
Dados da
Plataforma PC
Figura 6.26 - Diagrama de contexto do STD
Na figura 6.26 observamos que o STD está conectado aos depósitos de dados das
plataformas HP e PC, que produzem ou consomem os dados de ensaios e calibração.
Estes dados quando transferidos para a plataforma PC são processados pelo SRD ou
armazenados em mídia, visando garantir a recuperação e reuso dos dados de serviços
prestados de ensaios no TA-2. A maior contribuição do STD para o novo sistema de
medidas foi na disponibilidade dos dados, possibilitando os testes e a obtenção de
resultados para validação do subproduto de software de redução de dados.
Para possibilitar o reuso ou a reengenharia em projetos futuros, a documentação
associada deve auxiliar o desenvolvedor a compreender e adaptar o sistema de
software a uma nova aplicação. Os diagramas, fluxogramas, fluxos de trabalho e
outras práticas, auxiliam ao desenvolvedor com pretensões de reuso e reengenharia, a
localizar as informações sobre onde os componentes ou funções foram utilizadas, e
sobre os problemas que tenham sido encontrados.
212
A visão gerencial e técnica contida nas documentações deste trabalho,
implantada via METAPLI, foram consideradas reuso do conhecimento. A obtenção da
documentação de cada subproduto de software, na qual consta a descrição da aplicação
específica de forma abstrata, produz informações que permitiram que partes dos
subprodutos e artefatos fossem selecionados, visando o reuso do conhecimento que,
quando combinadas, permitiram a um desenvolvedor compor e controlar as abstrações
para o novo aplicativo ou no caso do projeto do TA-2, para um novo subproduto.
Os critérios adotados e implantados via METAPLI, para análise e seleção de
componentes de software ou subprodutos previamente desenvolvidos, e disponíveis
em bibliotecas de funções de aplicativos, com objetivo de reuso ou de alterações para
torná-los reutilizáveis, são os seguintes:
x Facilidade de acesso ao subproduto ou componente.
x Funções e interfaces providas.
x Demonstração da operação correta.
x Condições de instalação, preparação, treinamento e uso.
x Identificação e o registro pelo gerenciamento de configuração.
x Condições de manutenção incluindo as possibilidades de alteração.
x Restrições de copyright.
A garantia da qualidade, voltada para o reuso de software, é provida pela
atividade de análise da durabilidade e validade dos métodos e ferramentas usadas no
desenvolvimento do software, visando o uso futuro. Para cada componente ou
subproduto selecionado para reuso são avaliados:
x A validade ou melhoria operacional.
x O estado de documentação gerencial e técnica.
x A qualidade funcional, ou seja, não conformidades, complexidade.
confiabilidade dos dados, entre outros.
213
Esses critérios e avaliações abrangem todas as etapas do ciclo de vida de
desenvolvimento, às quais são aplicadas as atividades de reuso e de reengenharia. A
visão para o reuso do conhecimento é mais evidente quando finalizadas as modelagens
do projeto detalhado, implementação e teste dos subprodutos de software, etapas em
que as funcionalidades de cada subproduto foram comprovadas.
6.4.3 Modelagem de projeto detalhado, implementação e testes
Para modelagem de análise e projeto do sistema de software foram decididas
quais as capacitações ou certas funções do sistema de medidas que seriam
implementadas via software, e quais via hardware especializados ou dispositivos
eletrônicos e suas interligações, para cada subproduto de software a ser construído.
Partes da arquitetura geral de cada subsistema foram descritas no capítulo 3 deste
trabalho, no qual constam as descrições simplificadas da arquitetura e da visão dos
subsistemas para a aquisição e redução de dados.
Neste trabalho, para facilitar a disponibilidade operacional do túnel de vento,
foram definidos alguns papéis, os quais têm por finalidade atender a solicitações de
serviços de ensaios aerodinâmicos. Todos os subprodutos de software foram
desenvolvidos ou construídos sob coordenação e controle destes papéis especificados.
As atividades e os artefatos de cada papel específico são para o cumprimento do
programa de ensaio aerodinâmico, para o qual os subprodutos de software são
desenvolvidos ou experimentados, e considerados aceitos para o propósito
operacional.
Demandou-se um esforço considerável para o projeto detalhado da arquitetura do
sistema de software, a qual foi usada nas construções dos subprodutos de software
específicos. Estes subprodutos quando implementados irão processar a troca de dados
e de controle com os subsistemas. Para obter este projeto de arquitetura detalhado
foram implantados os seguintes passos via METAPLI:
214
x Definição de arquiteturas do sistema de medidas com os dispositivos
eletrônicos, os hardwares, e componentes ou subprodutos de software.
x Análise para melhorias nas arquiteturas em cada iteração da fase de
construção do subproduto.
x Desenho esquemático com os componentes dessas arquiteturas.
x Refino das arquiteturas para abranger os subsistemas e seus subprodutos de
software.
A modelagem desta arquitetura detalhada do sistema de software do TA-2, obtida
no final da fase de elaboração, aborda cada subproduto de software a ser desenvolvido.
Esta foi obtida seguindo os passos estabelecidos anteriormente e pode ser vista na
figura 6.27. As funções referentes aos comandos dos atuadores, monitoramento dos
subsistemas, aquisição de dados dos sensores, leituras e armazenagem de dados, entre
outras, são implementadas em cada subproduto de software apresentado nesta
arquitetura detalhada, provendo a disponibilidade do TA-2 para operação, conforme as
necessidades de ensaios solicitadas pelos clientes.
O processo de projeto detalhado e de implementação do sistema de software
utiliza as abordagens deste trabalho, para o desenvolvimento dos subprodutos de
software, as quais minimizam os erros humanos e auxiliam na descoberta de defeitos
no sistema de medidas, antes de colocá-lo em pleno uso. À medida que os subprodutos
de software são colocados em funcionamento para os ensaios em túnel de vento, são
observados os problemas através dos testes para encontrar os defeitos e comparação de
resultados com os obtidos usando a plataforma HP. A aplicação do reuso, da
reengenharia e dos testes, auxiliam a tornar o sistema de software mais confiável.
215
Célula Carga
Software de Aquisição de Dados do
Laboratório de Força
Balança
Software de Aplicativo de Interface GPIB
Software com
Aplicativo
EXCEL para
Ordenação de
Dados da
Scanivalve
Software de Aquisição de Dados e Controle do Túnel
Software de
Aquisição de
Dados de
Scanivalve
Software de
Aquisição de
Dados e
Calibração da
Balança
Sensores
Software Aplicativo
de Interface DAQ
Visualização
Modelo
Sensor 1
Atuador D
Sensor N
Atuador E
Sensores
Atuadores
Balança
Mastro
Software de Aquisição
de Dados com HP
Software com Aplicativo
ARENA para Cálculo de
Distribuição de Dados
S/W Operacional HP
Software de
Transferência de Dados
da HP para o PC
Motor e
Hélice
Software de Redução de Dados do Túnel de Vento
Software Aplicativo de Apoio
Figura 6.27 - Arquitetura detalhada do sistema de software.
Software Operacional do PC
216
Neste trabalho, com a inviabilidade do uso de ferramentas CASE para executar a
modelagem do projeto detalhado, e a codificação em diagramas de blocos do ambiente
de programação visual comercial, se fez uso dos recursos da própria ferramenta
LabView, para a modelagem dos subprodutos de software de aquisição de dados, como
uma equivalência ao diagrama de estado de um projeto detalhado da programação
orientada a objetos, os quais são codificados considerando estas equivalências com uso
de botões e rótulos visuais para representar as mudanças de estado.
Para execução deste trabalho é definido o papel do implementador, o qual é
responsável pela codificação e implementação dos subprodutos ou componentes, com
execução de atividades e geração de artefatos referentes às construções dos
subprodutos de software e testes das operações destes com os subsistemas. Estas
atividades requerem uma atenção especial nos testes com relação à aquisição e
monitoramento dos dados, as instalações do modelo aerodinâmico, a calibração de
instrumentos no laboratório de força e outras atividades. A figura 6.28 mostra as
responsabilidades do implementador.
Figura 6.28 - Papel do implementador no TA-2.
217
O implementador é responsável pelas atividades de codificação e testes de partes
ou unidades dos subprodutos, como por exemplo, daquelas referentes às configurações
do modelo de ensaio, identificação dos ensaios, carregamentos das forças, entre outras
partes de cada subproduto de software especificado. Estas partes dos subprodutos com
uso da ferramenta LabView correspondem às unidades com as extensões “.vi” e “.ctl”,
que irão compor os códigos fontes do subproduto completo.
Para a modelagem do projeto detalhado em conjunto com a implementação dos
subprodutos de software de aquisição de dados, foi adotado o próprio código de
programação em LabView como um modelo de diagrama de estados, nos quais as
funções e os elementos que formam o código são definidos, e através da verificação da
ocorrência de um possível evento, disparar uma transição de estado, conforme mostra
a figura 6.29.
3
0
ana
ric a rd o
0
ana
f u la n o
ric a rd o
f u la n o
4
Usuário reprovado
4
1
N o m e d o u s u á rio
U s u á rio
U s u á rio a p ro v a d o
Senha
2
Figura 6.29 - Diagrama de estado para os subprodutos SWE em LabView.
218
A figura 6.29 mostra uma parte funcional do subproduto SSV denominado
“Confere usuário e senha.vi”, a qual é a codificação da equivalência de estados de
parte do subproduto de software, ou seja, aquelas programações que constituem uma
“vi” ou “ctl” do LabView. Este exemplo é usado para ilustrar os estados ou condições
que levam a uma transição para um estado diferente a partir de um estímulo, que são
definidos conforme o seguinte:
1
Estado inicial para conferência de usuário e senha
2
Condição de parada que define o estado final para esse diagrama de
estado
3
Estrutura “While” que define os limites do diagrama de estados, no qual
O código em seu interior será executado ciclicamente, até que ocorra a
Condição de parada.
4
As atividades a serem executadas neste estado
Esta modelagem de projeto para mudança de estado equivale aos botões e
rótulos, que representam os estímulos contidos nos subprodutos de software, que
quando acionados forçam a transição de um estado para outro, conforme mostrado na
figura 6.30, em que os estímulos são representados pelos botões com rótulos
“ENTRE” e “DESISTO”. Esta operação da mudança de estado acontece assim que o
operador acionar os botões rotulados, movimentando o mouse até que indique estar
sobre o botão virtual e pressionando-o, quando então a operação é habilitada e assim é
alterado o estado inicial, ao qual se retorna depois de finalizada a operação, ou através
da escolha de outra operação.
219
Figura 6.30 - Diagrama de estado com botões em LabView.
O uso de funções disponíveis em conjunto com a ferramenta LabView, facilitou o
desenvolvimento dos subprodutos de software de aquisição de dados do túnel de
vento, ou seja, o desenvolvimento dos subprodutos das construções C1, C2, C3 e C4.
As funções disponibilizadas através de bibliotecas de funções, com códigos escritos e
testados, possibilitaram aos desenvolvedores a escolha daquelas necessárias, e também
a adaptação, criação, modificação e implementação de códigos complementares, para
compor e completar o desenvolvimento do novo software de aquisição de dados do
TA-2, com as seleções daquelas funções com características de reusabilidade, para
auxiliar no desenvolvimento dos códigos e nas evoluções de uma iteração da fase de
construção para a próxima.
Muito esforço foi feito para que o sistema de medidas do TA-2 e seus
subprodutos de software atingissem a funcionalidade esperada o mais rápido possível,
para que a implementação obtivesse sucesso nos detalhes de operação de um ensaio
em túnel de vento. As mudanças dos subprodutos entre uma iteração e outra da fase de
construção seguiriam o processo de controle de mudança, no qual são gerados as lista
220
de problemas e proposta de engenharia, e submetidas ao revisor de engenharia para
apreciação e avaliação.
Para facilitar a implementação ou codificação dos subprodutos de software da
construção C2 em diante, um dos critérios estabelecidos via METAPLI é que se
investigasse o reuso, baseando-se nas principais funções usadas para a leitura dos
sensores, comunicação entre hardwares e instrumentações, configuração dos canais
dos dispositivos, estímulos dos atuadores, apresentações em tela dos principais dados
para monitoramento, usadas no subproduto anterior. Estas devem ser definidas de
forma clara, ficando a critério do desenvolvedor esta definição, com adaptações e
refinamentos em consenso com seus parceiros, para compor as unidades dos
subprodutos.
Como já descrito anteriormente, a declaração formal de unidade como uma UML
(Unified Modeling Language), não era suportada pelo LabView versão 3.1, razão pela
qual para este trabalho foram criadas as unidades de forma manual. Estas unidades se
constituem dos chamados “controles”, armazenados em arquivos “.ctl”, e de outras
unidades, armazenadas como arquivos “.vi”, todos agrupados dentro de bibliotecas
“.llb”. Para a codificação de cada uma destas unidades se adotou o critério
estabelecido pela METAPLI para o reuso de funções.
Todos os papéis definidos para a modelagem de requisitos, análise e projeto,
implementação e teste dos subprodutos de software, têm como responsabilidade liderar
e coordenar o processo de desenvolvimento, até que se cumpram os requisitos
estabelecidos no projeto do novo sistema de medidas. A demonstração do
cumprimento destes requisitos é feita através dos documentos, dos códigos e
resultados de testes gerados. A maioria destas demonstrações depende das
programações das funcionalidades do sistema de software constante em cada unidade,
e das delimitações deste sistema implementadas nos subprodutos.
221
Todo o desenvolvimento dos subprodutos foi feito visando a melhoria da
qualidade com a minimização de defeitos do sistema de medidas, e a disponibilidade
operacional deste sistema durante todo ciclo de desenvolvimento. A figura 6.31 ilustra
algumas unidades contidas na biblioteca “TA-2_SV.llb”, codificadas no subproduto de
software de aquisição de dados de scanivalve (SSV).
/
Figura 6.31 - Declaração de unidades do software de aquisição de dados de scanivalve.
Neste trabalho são codificadas pelo implementador, diversas unidades para
compor os subprodutos, dentre as quais aquelas com características de reuso. Estas são
definidas e adaptadas pelos desenvolvedores para o reuso nos demais subprodutos.
Dentre estas unidades para reuso, este trabalho destaca aquelas que lêem sinais ou
dados, as que armazenam dados em forma de planilha e as que processam o cálculo de
ganho.
Os reusos dos softwares para leitura de sinais ou dados, e armazenagem de dados
em forma de planilha, podem ser observados na codificação das unidades do
subproduto SSV, as quais correspondem às unidades “leitura.vi” e “TA-2-Scanivalves
P1.vi”, para aquisição de dados de pressão. Estas unidades do subproduto SSV foram
222
adaptadas e refinadas para o reuso no subproduto SCB, e podem ser observadas nas
figuras 6.32 e 6.33.
Figura 6.32 - Declaração de unidades do software de aquisição de dados e controle do túnel de vento.
223
Figura 6.33 - Continuação da declaração de unidades do software de aquisição de dados e controle do túnel de
vento.
Na implementação e teste do subproduto de software de calibração do laboratório
de força (SLF) são apresentadas diversas unidades implementadas e testadas, os quais
apresentam como resultados os coeficientes de calibração das células de carga. O
reuso destes dados da calibração é o foco principal deste subproduto de software da
construção C1, que também contribuiu para o exercício das práticas da METAPLI e a
gestão do conhecimento, para a construção dos demais subprodutos.
Os detalhes das implementações e testes de unidades de leitura de sinais ou dados
de pressão observados no subproduto SSV, apresentadas na figura 6.31, são descritos
no tópico de implementação e teste do subproduto de software de aquisição de dados
com Scanivalve, complementado com a implementação e teste do subproduto de
software com aplicativo EXCEL para ordenação de dados da Scanivalve (SVE).
O software de transferência de dados da HP para o PC (STD) foi implementado e
testado, juntamente com o software de aquisição de dados e calibração da balança
224
(SBA) da construção C3. O STR é implementado seguindo as ações do processo
tradicional.No entanto, faz uso dos dados adquiridos com SBA e com o programa em
BASIC “AQU1701MC” da HP. Esses dados transferidos são depois processados pelo
software de redução de dados do túnel de vento (SRD), para cálculo da matriz de
calibração, cujos resultados são apresentados pelo tópico implementação e teste do
subsistema de redução de dados.
As implementações e testes das unidades refinadas para cálculo de ganho
apresentadas nas figuras 6.32 e 6.33, as quais foram codificadas no subproduto SBA,
são apresentadas no tópico de implementação e teste do subproduto de aquisição de
dados e calibração da balança (SBA). E o reuso destas unidades, nas implementações e
testes do subproduto SCB, é apresentado no tópico de implementação e teste do
subproduto de software de aquisição de dados e controle do túnel de vento (SCB).
6.4.3.1 Implementação e testes do subproduto de software de aquisição de dados do
laboratório de força - SLF (C1)
Na implementação do software de aquisição de dados do laboratório de força
(SLF) com o ambiente de programação visual comercial LabView, foram obtidos os
diagramas de dados ou códigos e os painéis ou telas deste subproduto. Fez-se uso de
funções estatísticas, de comunicação com o multímetro, funções de leitura e
armazenagem dos dados, entre outras, alocadas especialmente para a tecnologia de
medição das forças aerodinâmicas.
Este subproduto de software foi desenvolvido na primeira iteração da fase de
construção (C1), na qual se aplicou reuso de funções da biblioteca disponíveis na
ferramenta, como driver para comunicação GPIB com o multímetro HP3458A, e de
várias outras funções, com as quais foram desenvolvidas as diversas unidades deste
subproduto, apresentadas em forma hierárquica na figura 6.34.
225
Figura 6.34 - Hierarquia de unidades do subproduto SLF.
Os coeficientes de calibração das células de carga são obtidos através destas
unidades, por intermédio de definições de cargas e usando hardwares com interfaces
de software devidamente instaladas, para uso com SLF. Este software tem por função
registrar, armazenar e processar os dados a fim de calcular os coeficientes de
calibração, que são usados como referência nos ensaios do TA-2, para comparação
com aqueles obtidos na calibração da balança externa com essas mesmas células de
carga.
A execução da calibração é conduzida através dos painéis virtuais do SLF, com
inserções de informações sobre as células de carga, tipos de calibração entre outras,
pertinentes a cada unidade, com as quais são obtidos os coeficientes de calibração
reutilizados pelo subproduto de software de aquisição de dados da balança. Partes do
subproduto SLF são mostradas nas figuras 6.35 a 6.39, as quais incluem as unidades
para processar as funções para cálculo da média de uma série de leituras, ajustes de
curva de força versus sinal de saída, cálculo de correlação, determinação de erro
fiducial, entre outras unidades implementadas.
226
Figura 6.35 - Unidade de software para gravar coeficientes de calibração.
Figura 6.36 - Cálculos de coeficientes de tração e compressão.
227
Figura 6.37 - a) Unidade de cálculo de erro fiducial
b) Cálculo de correlação
Figura 6.38 - Unidade de software de cálculo de ajuste de curva
228
Figura 6.39 - Unidade de software de leitura dos sinais do multímetro.
Na construção do SLF, se confirma a relação da METAPLI com ações do
processo unificado em relação ao envolvimento de pessoas na programação e revisão
em par do processo de calibração, para resolver o problema específico de calibração de
célula de carga. Com a análise do resultado dos coeficientes é evidente que o processo
de calibração automático através de um mecanismo computacional e de
documentação, é melhor compreendido pelo usuário e assim é possível minimizar os
erros humanos nas demais construções dos subprodutos.
O
desenvolvimento
deste
subproduto
auxiliou
na
familiarização
dos
desenvolvedores com as diversas funções do ambiente de programação visual
comercial, através de implementações de funções para leitura e armazenagem de
dados, acionamento do multímetro e cálculos estatísticos. A sua implementação
contribuiu para validação dos processos de engenharia aplicáveis na calibração de
células de carga, que servem de base para a codificação dos demais subprodutos.
Assim com a implementação deste subproduto se obteve:
x A documentação dos cálculos estatísticos aplicáveis.
x A definição do processo para calibração de células de carga.
x A automatização deste processo, com registro e armazenagem dos dados
de calibração.
x A qualidade assegurada dos dados.
229
x A documentação dos dispositivos e hardwares envolvidos.
x Os dados dos coeficientes de calibração mais corretos e precisos para os
ensaios de modelos aerodinâmicos com as células de carga calibradas no
laboratório de Força.
Os testes neste subproduto foram aplicados usando o critério de comparação dos
resultados com células de carga com libras iguais. Foram testadas primeiramente todas
as unidades individualmente, com tensões inseridas por intermédio de uma fonte de
alimentação e informações textuais. Por ser o primeiro subproduto gerado foram
concebidas diversas versões de cada unidade, até a obtenção daquelas consideradas
uma versão completa pelo implementador, neste trabalho considerando sempre dois
elementos da equipe, as quais são integradas e aceitas pelo revisor de engenharia.
Os coeficientes obtidos com aplicação de um teste para a calibração de células de
carga, com o subproduto SLF, são mostrados na tabela 6.1. Estes coeficientes são
comparados com os obtidos com cada célula de carga na calibração da balança externa
do TA-2, e são armazenados no arquivo que contém a matriz K. As capacidades das
células de carga são apresentadas em libras (lb) e segue o especificado pelo fabricante.
Tabela 6.1 - Coeficientes obtidos com SLF.
Capacidades
Coeficientes
(lb)
(mV)
100
-1,567723
100
-1,568747
100
-1,586274
300
-4.532817
250
-3.591140
Pode-se observar nesta tabela que os coeficientes obtidos com células de carga
com libras iguais, apresentaram os coeficientes com valores aproximados, o que
demonstra atingir o objetivo de um teste de software, aplicado pelo implementador ao
230
subproduto SLF, por intermédio do documento de descrição de teste de software.
Obviamente valores aproximados a estes para libras iguais devem se repetir com o
processo de calibração da balança externa, onde são instaladas estas células de carga.
6.4.3.2 Implementação e testes do subproduto software de aquisição de dados de
scanivalve – SSV (C2)
Este subproduto SSV foi construído para obtenção de dados das scanivalves
instaladas para tomadas de pressão de perfil NACA 0012 e usado na validação do
modelo aerodinâmico de um cliente. A arquitetura de hardware que faz interface com
o SSV, definida pelo papel do arquiteto de instrumentação e apresentada
anteriormente, inclui a identificação das placas da National Instruments alocadas para
aquisição dos dados, de cada canal das scanivalves, e de demais sensores e
instrumentações envolvidas. As identificações das placas, canais e sensores são usados
para conferência dos dados advindos do modelo aerodinâmico em ensaio.
Foi prevista a construção deste subproduto para resolver outro problema
específico, este solicitado pelo cliente, para aquisição de dados de pressão visando à
validação de um modelo aerodinâmico. Para esta implementação são usadas funções
para leitura dos sensores de pressão e para atuação das scanivalves. É prevista a
análise e verificação de reuso de funções ou unidades, em que seriam avaliadas as
partes reutilizáveis dos processos de comunicação com os dispositivos de hardware,
comando de atuação das scanivalves, aquisição de tomadas de pressão, aquisições de
calibrações, entre outros componentes ou unidades de software as quais são propensas
a serem reutilizáveis.
Alguns exemplos destas unidades, com seus painéis e diagrama de blocos são
mostradas nas figuras de 6.40 a 6.42, e foram codificadas e testadas pelo
implementador, com a verificação de reuso de funções também voltadas para a
identificação dos ensaios. As informações sobre os ensaios são requisitos do cliente
231
que deveriam ser cumpridos, e também a armazenagem em arquivo de parte desta
identificação com respeito aos ensaios aerodinâmicos.
Figura 6.40 - Unidade de software de identificação do ensaio.
Título do ensaio:
N o m e d o U s u á rio :
Nome do usuário:
C :\ S c h a d \ T a 2 \ T e s te ta 2 .tx t
Arquivo de Dados Criado:
T í t u lo :
Título do Ensaio:
D e s c riç ã o :
Descrição do Ensaio:
Responsável Técnico:
R e s p o n s á v e l T é c n ic o :
D a ta :
H o rá rio :
Data:
Horário:
Figura 6.41 - Diagrama de blocos e funções da unidade identificação de ensaio.
232
INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
ASA-L T ÚNEL AERODINÂMICO
ENSAIO COM SCANIVALVES
Responsável Técnico:
Nome do operador:
ana
ana
Descrição do Ensaio:
Título do Ensaio:
Teste
ENS01/ 99
CONFIRMAR DADOS
Data:
Horário:
08/ 04/ 99
19:01
Arquivo de Dados Criado:
C:\ TA2-SV\ Teste
Ângulo (graus):
0,00
Novo ângulo (graus):
CONFIRMAR
NOVO ÂNGULO
0,00
n u m b e r re a d
Canal
100
2
Média das saídas das scanivalves:
0
0,34
-0,59
0,00
Pressão relativa:
0,45
0,05
0,84
0 ,4 5
0 ,0 5
0 ,8 2
1,00
PARE
scan backlog
0
Saídas das scanivalves:
0
0 ,3 4
-0 , 5 9
-0 , 0 0
0
Figura 6.42 - Unidade de software para aquisição de dados de scanivalves P1.
As implementações do subproduto SSV foram apresentadas nas figuras 6.40 a
6.42, e constituem uma combinação dos dados das unidades “info de ensaios” e
“scanivalves p1,p2,p3,p4,p5,p6”, com tomadas de pressão das scanivalves, as quais
foram obtidas com a plataforma PC, com relação aos dados de cada experimento e
configuração estabelecidos no programa de ensaio.
Os resultados dos testes aplicados para a unidade identificação de ensaios no
subproduto SSV correspondem às saídas armazenadas em arquivos, as quais são
mostrados nas figuras 6.43 e 6.44 conforme aquisição para mesmo ângulo de ataque,
porém por questão de sigilo, não são indicadas a quais tomadas de pressões estes
valores correspondem.
233
Nome do operador:
TAKESHI
Título do ensaio: A0045
Descrição do ensaio:
Rake Azul pos. 2.5
Scan 06 (1, 2, 3, 6 e 5)
Responsável técnico:
Pressao Barometrica = 709.7
Data:
29/04/99
Horário: 21:52
Pressão dinâmica: 0,000098
0,0000000 0,0000000 -0,0003395
-0,0003739
-0,0001820
-0,0003886
-0,0006667
2,7312608 0,0001065
0,0000000 1,0000000 -0,0003409
-0,0004205
-0,0001804
-0,0003855
-0,0006651
2,7311294 0,0001061
0,0000000 2,0000000 -0,0003438
-0,0003901
-0,0001806
-0,0003764
-0,0006632
2,7310836 0,0001061
Figura 6.43 - Resultados de testes de ensaio A0045 e armazenagem de dados.
Nome do operador:
ANA LUCIA
Título do ensaio: A0046
Descrição do ensaio:
Rake Arrasto. FLAP=0. X=5. Z=0. SLAT2=0.X=5 .Z=0
Responsável técnico:
Pressao Barometrica = 710.655
Data:
30/04/99
Horário: 08:04
Pressão dinâmica: 0.000058
0.0000000 0.0000000 -0.0003362
-0.0003752
-0.0001634
-0.0004248
-0.0006706
2.6096816 0.0000922
0.0000000 1.0000000 -0.0003412
-0.0003723
-0.0001564
-0.0004155
-0.0006678
2.6097977 0.0000927
0.0000000 2.0000000 -0.0003363
-0.0003762
-0.0001612
-0.0004272
-0.0006738
2.6099763 0.0000917
Figura 6.44 - Resultados de testes de ensaio A0046 e armazenagem de dados.
No ensaio de um modelo NACA0012, foi utilizado o rake de arrasto (tubos
posicionados em fila montados e fixados em intervalos fixos, interligados por tubos
flexíveis a transdutores de pressão) composto de 92 tomadas de pressão, incluindo as
medidas de três pitots de pressão estática. Para validação dos dados deste ensaio, todas
as medidas foram feitas em conjunto usando ambas plataformas HP e PC, ou seja, com
os sistemas de softwares existentes da HP e a biblioteca “TA2_SV.llb” instalada no
PC. As scanivalves e sensores usados para estes ensaios são mostrados na tabela 6.2,
os quais são as mesmas para ambas as plataformas.
234
Tabela 6.2 - Scanivalves usadas no ensaio do modelo NACA0012 do TA-2
Material
Modelo
Num. Série
Scanivalve 1
48D3
1357
Sensor
PDCR23D
B11192 (±1 PSI)
Scanivalve 2
48D3
1360
Sensor
PDCR23D
B9539
Scanivalve 3
48D3
1358
Sensor
PDCR23D
B11193
Scanivalve 4
48D3
1362
Sensor
PDCR23D
B9533 (±1 PSI)
Scanivalve 5
48D3
1359
Sensor
PDCR23D
B11191 (±1 PSI)
Scanivalve 6
48D3
1361
Sensor
PDCR23D
B9536 (±1 PSI)
Este ensaio com ambas as plataformas serviu de caso de teste para validação do
subproduto SSV. Para execução deste caso de teste foram definidos os dispositivos
eletrônicos do ambiente de ensaio, para executar as funcionalidades e operações de
leitura de sinais e atuações de ângulo de ataque, pressão dos 48 canais das scanivalves
1,2,3,4,5,6, e também pressão dinâmica do pitot, cumprindo com os requisitos para
aquisição dos seguintes dados:
x Dados dos três pitots de tomadas estáticas.
x Dados instalados no rake de arrasto.
x Dados de dentro do caixão do modelo aerodinâmico, que corresponde ao
bordo de ataque, intradorso e o extradorso do modelo aerodinâmico, e os
dados da calha.
x Dados de pressão do spoiler e slat.
x Dados das pressões estática e total do pitot.
x Dados das pressões estáticas da parede à frente, à direita e à esquerda do
perfil.
235
x Dados da estática externa.
x Dados da varredura da pressão dinâmica local dentro do espaço entre as
paredes, com relação a saída dos tubos do rake de arrasto.
Os componentes ou unidades de software do SSV são testados individualmente e
integrados para criar um sistema de software parcial. Os resultados obtidos são
comparados com aqueles obtidos com a plataforma HP. Neste caso de teste, pelo fato
da aquisição ser feita quase que instantaneamente com ambas as plataformas, os dados
obtidos também foram avaliados simultaneamente, validando-os por comparação
visual feita pelos especialistas durante o ensaio. Pode-se observar neste ensaio que o
tempo de aquisição com SSV em relação aos obtidos com HP, era menor, ou seja,
cerca de dois segundos mais rápido.
Este fato ocorreu devido aos equipamentos HP interligados, necessitarem de um
delay para o sincronismo entre eles, para prosseguir com a aquisição de dados. Este
fato comprova um melhor desempenho na aquisição de dados com o SSV, instalado na
plataforma PC e dispositivos eletrônicos interligados, definidos e revisados pelos
papéis competentes.
Como requisito de software e de interface para este subproduto, está aquele
referente à modelagem dos dados para ser possível executar o tratamento destes dados,
conforme solicitado pelos especialistas em ensaios de túnel de vento e pelos clientes,
dadas as necessidades de urgência dos resultados e para manter a operacionalidade do
TA-2. Para cumprir este requisito se desenvolveu o subproduto de software com
aplicativo EXCEL para ordenação de dados da scanivalve (SVE). O desenvolvimento
deste seria uma solicitação do cliente e do especialista em ensaios em túnel, para que o
processamento dos dados pudesse ser realizado de forma correta.
236
6.4.3.3 Implementação e testes do subproduto de software com aplicativo EXCEL para
ordenação de dados da scanivalve – SVE
A ferramenta Microsoft Excel disponibiliza os recursos de programação de
edição e gravação de macro, como acesso direto à linguagem de programação Visual
Basic. Foi solicitada pelo cliente a ordenação dos dados das scanivalves e dos rakes,
usados nos ensaios do modelo aerodinâmico da aeronave 170, com o NACA 0012 em
1999, correspondentes ao contorno do perfil aerodinâmico, para uso destes dados
posteriormente, na validação de um projeto experimental.
Para este trabalho foi construído o subproduto SVE utilizando os recursos
disponibilizados pela ferramenta EXCEL para criar uma macro, com uso do
mecanismo de gravação de macros, e quando necessário utilizava-se o recursos de
edição, para executar as modificações necessárias na estrutura dessa macro, e adequar
às reais intenções de ordenação dos dados.
O uso de macros para ordenação dos dados exigiu do desenvolvedor mais
conhecimento do que normalmente ele dispunha, devido ao fato deste ter que conhecer
todo o subsistema do modelo de ensaio, para estabelecer as respectivas ordenações.
Trata-se de saber identificar onde estavam as tomadas de pressão estáticas da parede,
os zeros iniciais das scanivalves, as pressões dinâmicas médias, os sinais dos flaps, da
calha, do corpo central, dos spoilers, do slat e dos rakes envolvidos nos ensaios.
Algumas partes deste subproduto de software podem ser vistas no Apêndice D, deste
trabalho.
Como pode ser observado o SVE obtém os dados das planilhas a partir dos
valores adquiridos e armazenados pelo subproduto SSV, os ordena e armazena em
arquivos. Estes dados ordenados das tomadas de pressão das scanivalves de todo o
perfil aerodinâmico ficam disponíveis para o processamento e cálculos de redução de
dados, conforme solicitação do cliente.
237
Com os subprodutos SSV e SVE pode-se comprovar o reuso dos dados de
pressões das scanivalves, e o cumprimento dos requisitos dos clientes. Os testes
aplicados em tempo de execução dos ensaios serviram de evidências, para
comprovação do funcionamento correto destes subprodutos. Os dados obtidos foram
ajustados com o SVE, para possibilitar o processamento destes pelos clientes
juntamente com os especialistas em ensaios em túnel.
6.4.3.4 Implementação e testes do subproduto de software de aquisição de dados e
calibração da balança – SBA (C3).
A implementação do SBA também foi feita usando o LabView, fazendo reuso de
funções desta ferramenta. Também se fez reuso de funções e interfaces com usuário
com algumas adequações, processos de engenharia comuns, dispositivos eletrônicos, e
alguns hardwares aplicados no SSV com exceção da placa de aquisição instalada no
PC, que foi substituída pela placa “AT-MIO-16E-10”.
No desenvolvimento deste subproduto os requisitos em destaque, neste trabalho,
são aqueles correspondentes à calibração da balança externa, na qual o cálculo de
ganho é uma funcionalidade importante. Assim como a coleta dos demais dados de
zero inicial, forças e momentos aerodinâmicos, entre outros, estes cálculos são
implementados em diagramas de blocos e painéis, conforme apresentado nas figuras
6.45 a 6.50.
238
Figura 6.45 - Implementação do SBA alto nível balanceado.
Figura 6.46 - Implementação do SBA baixo nível balanceado.
239
Figura 6.47 - Implementação do SBA alto nível desbalanceado.
Figura 6.48 - Implementação do SBA baixo nível desbalanceado.
240
Figura 6.49 - Implementação do SBA aquisição, ganho e zero inicial.
Figura 6.50 - Implementação do SBA de unidade para gravação de dados.
241
O objetivo da calibração é relacionar os sinais eletrônicos fornecidos pelos
sensores com os fenômenos físicos registrados computacionalmente como dados, por
um software de aquisição de dados. A calibração da balança externa do TA-2, por
exemplo, tem por objetivo relacionar os sinais fornecidos pelas células de carga às
forças aplicadas através dos carregamentos, ou do próprio vento durante o pré-ensaio
com o modelo aerodinâmico.
As atuações das forças surgem de deformações elásticas que provocam
desalinhamento do carregamento e, com isso, há indução de forças e momentos em
outras componentes, a partir dos quais primeiramente são obtidas as constantes de
calibração no laboratório de força, e em seguida é feita a obtenção dos dados com os
carregamentos e cargas em alfa ou beta, para posteriormente aplicar um modelo de
iteração (NOGUEIRA, 1980), para obter a matriz de calibração.
A calibração da balança do TA-2 é feita com aquisição de dados brutos
conhecidos na comunidade de especialistas do TA-2 como dados de baixo nível. Os
ensaios aerodinâmicos com os modelos instalados no mastro sob a balança, são feitos
com aquisições de dados processados, conhecidos como dados de alto nível, ou seja,
os sinais são medidos com ganho e a aquisição de dados via software registra o efeito
do filtro, de condicionadores de sinais entre outros dispositivos interligados.
O efeito desse sistema de aquisição em baixo e alto nível foi avaliado mediante
comparações entre sinais obtidos com software da HP e com o software do PC
contendo a “vi” de cálculo de ganho, para que através dos resultados destas fosse
validado o novo software de aquisição de dados. O cálculo de ganho é um dos itens
fundamentais no processo de correção do sistema de medidas com o software de
redução de dados com modelo aerodinâmico. Para a aceitação do novo software de
aquisição de dados foi estabelecido um caso de teste de cálculo de ganho.
242
6.4.3.4.1 Caso de teste de cálculo de ganho
Um dos casos de teste trata do cálculo do ganho com as aquisições de dados de
cada uma das componentes aerodinâmicas de forças e momentos, no qual
computacionalmente é demonstrada a conformidade do cálculo de ganho. Para este
caso de teste são feitas aquisições de dados dos sinais em baixo nível e em alto nível
com os dispositivos eletrônicos instalados para as plataformas PC e HP.
O ganho de cada componente é obtido através de cálculos feitos via software,
durante a aquisição dos dados. A comparação dos dados obtidos das células de carga
da balança, entre as aquisições com as plataformas PC e HP, visam validar os
resultados deste caso de teste de cálculo de ganho, com o software de aquisição de
dados da terceira iteração da fase de construção do processo unificado.
Para obtenção dos resultados fizeram-se uso dos dispositivos estabelecidos para
as plataformas PC e HP; no entanto, um dos dispositivos, por disponibilizar mais
facilidades de manuseio de condicionamento de sinais, foi comum para ambas as
plataformas: trata-se do condicionador de sinal da Honeywell Accudata. Dois destes
dispositivos foram instalados um interligado à plataforma PC e outro, à HP. O
operador manipula ambos simultaneamente e a aquisição de dados é feita através do
software existente denominado “Cálculo do Ganho” ou “NOVOGANHO” para HP e
do subproduto SBA para PC, com objetivo de que forneçam resultados compatíveis.
Para este caso de teste, a placa SCXI 1121 da National Instruments estava
instalada, porém com ganho zero, pois o objetivo do caso de teste é a aceitação do
software com vistas ao reuso da “vi” de ganho. O cálculo efetuado pelo novo software
de aquisição e o da plataforma HP fez uso de uma das facilidades com o dispositivo da
Honeywell, no qual o painel de comando dos ganhos pode ser facilmente manuseado.
A placa SCXI desempenharia a mesma função, porém dificultava o processo devido ao
estabelecimento do ganho se dar através de “jumpeamento”, na qual a placa deveria
243
ser aberta e manuseada a cada alteração de ganho. A figura 6.51 mostra o diagrama
das medidas de alto nível e baixo nível.
Offset AN
Offset BN
-
+
Processamento
de Sinais
6
Sensor
-
+
6
IN
Saída
OUT
+
Dado de Baixo Nível
(mV, mA, ...)
=
Dado Bruto
Dado de Alto Nível
=
Dado condicionado e
filtrado
Figura 6.51 - Diagrama das medidas de alto e baixo nível.
O ganho é calculado com os dados de offset de alto e de baixo nível de cada
canal, conforme a equação 6.1 a seguir. Os resultados desta aquisição de dados são
apresentados nas tabelas de 6.3 a 6.9 a seguir. Nestes resultados pode ser observados
que os cálculo de ganho tanto com a plataforma HP quanto com a plataforma PC são
similares. Este fato comprova a qualidade dos dados, os quais também validam o
subproduto SBA e a possibilidade de reuso das funções implementadas.
Ganho
Saída
Entrada
altonivel offsetAN
baixonivel offsetBN
(6.1)
Tabela 6.3 - Dados de offset de baixo nível com HP e PC
Software
R1
R2
R3
R4
R5
R6
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
HP
-0,00003
0,00031
-0,00006
-0,00007
-0,00006
0,00025
PC
-0,00002
0,00030
-0,00009
-0,00006
-0,00005
0,00026
244
Tabela 6.4 - Dados de calibração baixo nível com HP
R1
R2
R3
R4
R5
R6
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
-0,01023
-0,01027
-0,01019
-0,01021
-0,01021
-0,01023
-0,00510
-0,00514
-0,00509
-0,00510
-0,00509
-0,00502
0,00513
0,00511
0,00510
0,00513
0,00513
0,00512
0,01026
0,01025
0,01020
0,01025
0,01025
0,01022
Tabela 6.5 - Dados de calibração baixo nível com PC
R1
R2
R3
R4
R5
R6
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
-0,01025
-0,01007
-0,01023
-0,01022
-0,01023
-0,00997
-0,00513
-0,00494
-0,00519
-0,00512
-0,00513
-0,00480
0,00511
0,00534
0,00502
0,00509
0,00508
0,00526
0,01024
0,01048
0,01013
0,01024
0,01023
0,01060
Tabela 6.6 - Dados de offset de alto nível com HP e PC
Software
R1
R2
R3
R4
R5
R6
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
HP
-0,02587
0,07969
-0,05399
-0,01950
-0,02520
0,03153
PC
-0,02572
0,07356
-0,05866
-0,01713
-0,02432
0,03144
Tabela 6.7 - Dados de calibração alto nível com HP
R1
R2
R3
R4
R5
R6
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
-4,09413
-3,39808
-8,34261
-7,65091
-7,67788
-4,05577
-2,06692
-1,69589
-4,26323
-3,81540
-3,81690
-2,01908
1,98204
1,70490
3,89486
3,85128
3,89664
2,04578
4,00941
3,40725
7,97457
7,69000
7,75820
4,08426
245
Tabela 6.8 - Dados de calibração alto nível com PC
R1
R2
R3
R4
R5
R6
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
-4,09464
-3,39889
-8,33982
-7,65147
-7,67572
-4,05787
-2,06731
-1,69654
-4,26020
-3,81597
-3,81437
-2,02029
1,98189
1,70452
3,89827
3,85122
3,84898
2,04653
4,00933
3,40690
7,97863
7,69027
7,76070
4,08575
Tabela 6.9 - Cálculo do ganho HP e PC
Software
R1
R2
R3
R4
R5
R6
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
Nominal
395,00
331,00
800,00
750,00
755,00
400,00
HP
395,67
331,96
800,71
749,67
754,59
399,80
PC
395,47
330,93
800,32
750,40
754,93
400,08
# HP
+0,67
+0,96
+0,71
-0,33
-0,41
-0,20
# PC
+0,47
-0,07
+0,32
+0,40
-0,07
+0,08
Os dados apresentados nas tabelas anteriores são aqueles adquiridos com as
plataformas HP e PC, usando o subproduto SBA na aplicação do caso de teste de
cálculo de ganho do PC, o qual possui funções em uma “vi” com características de
usabilidade, com a possibilidade de reuso na iteração C4, pelo subproduto software de
aquisição de dados e controle do túnel de vento (SCB).
Usando este mesmo subproduto, para a aplicação de outro caso de teste na
calibração dos pitots, com objetivo de validação dos dados dos ensaios aerodinâmicos,
surgiu a urgência de desenvolvimento de outro subproduto de software, o STD
denominado software de transferência de dados da HP para o PC, implementado de
forma rápida devido aos equipamentos HP virem apresentando sinais de falhas.
Com a implementação do STD, todos os dados obtidos com a plataforma HP
foram recuperados, transferidos e armazenados no PC, possibilitando a validação do
246
SBA, por apresentar uma similaridade de valores obtidos com aplicação dos cálculos
de calibração, usando os dados de ambas as plataformas em um caso de teste. Os
resultados com aplicação do caso de teste de calibração de pitots foram comparados,
comprovando assim que o subproduto SBA apresenta dados corretos.
6.4.3.5 Implementação e testes do subproduto de software de transferência de dados da
HP para o PC - STD.
O subproduto de software de transferência de dados da HP para o PC foi
implementado em linguagem de programação C, em regime de urgência. A
implementação deste subproduto colaborou na recuperação de todos os dados
adquiridos pela plataforma HP, e armazenagem em arquivos na plataforma PC.
Estes dados foram posteriormente usados para validação dos resultados de
calibração usando os subprodutos SBA e SCB deste trabalho, no cálculo de
distribuição dos dados usando o aplicativo ARENA, e no cálculo dos coeficientes
aerodinâmicos usando o subproduto de software de redução de dados do túnel de vento
(SRD).
Nesta implementação se fez uso de técnicas estruturadas e da ferramenta C++
Builder 4, e também de uma parceria com especialistas da EMBRAER para o
desenvolvimento deste subproduto. Parte desta implementação pode ser observada no
Apêndice D, deste trabalho. A aplicação do caso de teste de calibração dos pitots
usando o subproduto SBA, assim como os demais casos de testes aplicados, demonstra
a validação da correta transferência dos dados usando o STD.
O caso de teste do processo de calibração do pitot é apresentado de forma
completa, ou seja, são apresentados os dados obtidos e armazenados pelo SBA e o
processamento destes para obtenção dos coeficientes de calibração, com comparações
dos resultados das aplicações dos métodos de regressões usando os dados adquiridos
247
por ambas as plataformas, com auxílio do software de transferência de dados da HP
para o PC (STD).
Exclusivamente para o processo de calibração do pitot, considera-se que a
velocidade do vento é medida por um tubo de pitot instalado na Seção de Ensaios e
outro pitot próximo ao modelo aerodinâmico, com os quais se estima a velocidade
aerodinâmica através da medida da pressão dinâmica no local do ensaio. Alguns erros
podem ser cometidos ao se obter essa medida, que podem ocorrer na indicação do
instrumento quando este não está calibrado ou instalado corretamente, ou baseados no
posicionamento das tomadas de pressão, na compressividade do fluído, na diferença
entre a densidade local e a utilizada para computar a velocidade aerodinâmica.
Para solucionar alguns desses erros, primeiramente é calibrado o tubo de pitot
instalado no local do ensaio, em seguida este pitot é alinhado em relação ao vento ou
adotam-se fatores de correção do vento em relação ao modelo aerodinâmico. Para
comprovação dos requisitos de calibração do pitot, além dos dados de aquisição
apresentados nas tabelas pelos valores em milivolts, se executou o processamento
destes para apresentação dos resultados do processo de calibração do pitot, para
obtenção dos coeficientes da pressão dinâmica.
6.4.3.5.1 Caso de teste de calibração de pitot
O caso de teste de calibração do pitot utiliza funções de regressão, para
processamento dos dados da pressão dinâmica em milivolts adquiridos com o SBA, e
que através do STD são transferidos da plataforma HP para o PC. Estes cálculos de
constantes ou coeficientes da calibração são uma parte do software de redução de
dados do túnel de vento (SRD). Os resultados do caso de teste de calibração do pitot
com a plataforma HP são apresentados na tabela 6.10 e figura 6.52.
248
Tabela 6.10 - Resultado da aplicação do caso de teste de calibração do pitot com HP.
Pressão
Dinâmica
Milivolts
0,00
10,23
19,05
31,06
40,10
50,11
61,35
63,50
61,24
50,78
40,75
30,35
19,25
10,47
0,00
0,8953071
1,1892414
1,4774741
1,8259247
2,1208484
2,4404654
2,7529688
2,7937263
2,7244823
2,4420671
2,1284617
1,8138217
1,4554307
1,1842961
0,8926424
Resultado
do Teste
(mV)
0,8875368
1,1981435
1,4659393
1,8305908
2,1050663
2,4089933
2,7502659
2,8155449
2,7469260
2,4293360
2,1248018
1,8090336
1,4720117
1,2054305
0,8875368
(mV)
Regressão da HP
Pdin X mV
Polinômio Grau 1
3,00
2,50
Milivolts
2,00
1,50
1,00
y = 0,03036233x + 0,88753685
R2 = 0,99945095
0,50
0,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
Pressão Dinâmica
Figura 6.52 - Resultado da calibração do pitot com HP.
A aplicação deste caso de teste é para validar os dados transferidos da plataforma
HP para o PC. Neste teste foram usados os dados do processo de calibração do pitot,
de um tubo de pitot instalado próximo ao modelo aerodinâmico no TA-2, e as
249
amostras de um dos canais do scaner interligado ao multímetro, para medir a pressão
dinâmica de outro pitot instalado na seção de ensaio do TA-2, e calcular as constantes
de calibração. Os dados transferidos da HP para o PC foram inspecionados e
considerados dados válidos ao serem comparados com os armazenados pela
plataforma HP.
O software STD transfere e armazena os dados gerando o arquivo em formato de
texto (.txt ou .dat) e após o processamento destes é obtido o gráfico, apresentando as
constantes de calibração com correlação de 0,999, para um desvio padrão menor que
um (0,67%). Estas constantes de calibração são necessárias na etapa de redução dos
dados de ensaios aerodinâmicos. A aplicação do caso de teste com o processo de
calibração do pitot, com a plataforma PC utiliza a placa SCXI 1121, a qual via SBA
adquire amostras por um canal do sensor de pressão dinâmica, conforme apresentado
na tabela 6.11 e figura 6.53.
Tabela 6.11 - Resultado da aplicação do caso de teste de calibração do pitot com PC.
Pressão
Milivolts
Resultado
Dinâmica
(mV)
do Teste
0,00
10,23
19,05
31,06
40,10
50,11
61,35
63,50
61,24
50,78
40,75
30,35
19,25
10,47
0,00
0,8953071
1,2189205
1,5167078
1,8685558
2,1682261
2,4787895
2,8215980
2,8687457
2,7876170
2,4809245
2,1750535
1,8571191
1,4961125
1,2148308
0,8954955
0,9015013
1,2204342
1,4954085
1,8698351
2,1516682
2,4637423
2,8141632
2,8811921
2,8107338
2,4846304
2,1719328
1,8477000
1,5016438
1,2279165
0,9015013
250
Pdin X mV
Regressão do PC
Polinômio Grau
1
3,50
Milivolts
3,00
2,50
2,00
1,50
y = 0,03117623x + 0,90150133
R2 = 0,99968584
1,00
0,50
0,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
Pressão Dinâmica
Figura 6.53 - Resultado da calibração do pitot com PC.
Segundo as especificações do fabricante dos pitots, os dados de calibração
obtidos através de uma regressão linear devem apresentar um coeficiente de correlação
com valor próximo a um, caso contrário este instrumento de medição não pode ser
usado para o sistema de medidas. Com esta prática se comparou o resultado da
calibração do pitot obtido com a plataforma HP com o obtido com a plataforma PC,
apresentando a correlação entre estes resultados através da figura 6.54.
Correlação HP X PC
3,50
Milivolts
3,00
2,50
2,00
Valores HP
1,50
Valores PC
1,00
0,50
0,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
Pressão Dinâmica
Figura 6.54 - Correlação entre a calibração do pitot com plataforma HP X PC.
251
Este caso de teste serviu para validar a parte do subproduto SBA ou unidade de
software usada para calibração do pitot, buscando a compatibilidade de resultados com
aqueles obtidos com o software da HP. Em um ensaio em túnel atualmente o desvio
padrão estabelecido está numa ordem menor, cerca de 0,5%. Chegou-se ao
cumprimento deste requisito com a melhoria do processo de calibração, e demais
processos de engenharia, para obtenção dos coeficientes ou constantes de calibração de
pressão dinâmica.
6.4.3.6 Implementação e testes do subproduto de software de aquisição de dados e
controle do túnel de vento – SCB (C4)
O subproduto de software SCB foi desenvolvido na quarta iteração da fase de
construção, e atualmente está em fase de beta teste, para aceitação final do sistema de
software integrado, englobando a operação de todos os subsistemas do sistema de
medidas do TA-2. Este software será considerado um produto final, após esta
aceitação formal pelos especialistas em ensaios em túnel e seus operadores. Na
construção deste subproduto é aplicado o reuso de partes dos subprodutos das
construções anteriores, dentre eles a unidade de software para cálculo de ganho,
conforme mostrada nas figuras 6.55 e 6.56.
252
Figura 6.55 - Painel de acionamento do cálculo de ganho.
Figura 6.56 - Painel de cálculo de ganho do SCB.
253
O ganho especificado é aquele nominal do subproduto SBA e estabelecido por
hardware e o calculado é implementado por software, para cálculo de ganho de forças
e momentos, e de pressão dinâmica. Assim se comprova o reuso no desenvolvimento
do subproduto de software de aquisição de dados e controle do túnel de vento (SCB),
conforme apresentada na “vi” de cálculo de ganho.
Além do reuso de funções ou “vi” diversas, outras unidades ou componentes de
software foram desenvolvidos, adaptados e implementados no SCB. Para cada “vi” são
aplicados casos de teste para validação dos dados armazenados por este subproduto.
São implementadas via SCB as funções de monitoramento de dados do
subsistema motor e hélice, o qual complementa o sistema de medidas do TA-2. O SCB
faz parte da última iteração da fase de construção (C4), complementado quando a
hélice foi substituída por outra confeccionada em fibra de vidro. Detalhes de algumas
“vi” implementadas são apresentadas nas figuras de 6.57 a 6.61.
Figura 6.57 - Monitoramento dos dados do subsistema motor e hélice.
254
Figura 6.58 - Painel de tipos de aquisições e calibrações.
Figura 6.59 - Painel de zeragem automática da balança
255
Figura 6.60 - Painel de obtenção de dados de ensaios, ZAB e ZQ
Figura 6.61 - Painel de controle de tipo de ensaio.
Na primeira iteração da fase de transição se validariam as unidades de software
referentes ao monitoramento e controle do motor com uma equipe formada pelos
especialistas do TA-2 e alguns elementos externos ao túnel, porém internos ao CTA.
Nesta primeira iteração os testes de aceitação ainda envolviam algum risco com
256
respeito ao entendimento das funcionalidades do sistema de software pelos operadores
do túnel.
Uma vez dirimidos os riscos se deu início a segunda iteração da fase de transição
em que este produto final está em execução dos testes de aceitação. Para aceitação do
sistema de software nesta segunda fase de transição, consideram-se principalmente os
processos de engenharia abrangendo: modelos aerodinâmicos em escala na seção de
testes; monitoramento e controle do motor e hélice; aquisição de cargas da balança
externa; movimento do modelo em posições relativas; e medidas das interações
aerodinâmicas resultantes.
Os casos de testes aplicados para validação do SCB são praticamente os mesmos
aplicados para os demais subprodutos deste trabalho. Aqueles requisitos referentes ao
subsistema motor e hélice são comprovados de forma integrada, ou seja, englobando o
sistema de medidas como um todo, incluindo o software com aplicativo ARENA para
cálculo de distribuição de dados (SAV) e o software de redução de dados (SRD).
6.4.3.7 Implementação e testes do software com aplicativo ARENA para cálculo de
distribuição de dados – SAV
A pesquisa na pré-redução dos dados em milivolts das forças e momentos foi
feita por simulação usando o aplicativo ARENA da Rockwell, buscando obter as
distribuições estatísticas para os dados, para os quais, em princípio, deve ser alcançada
a distribuição normal, conforme preconizado por Gasper e Muhlstein (1998).
O processo de aquisição de dados é normalmente executado com a velocidade do
vento constante, e por meio de painéis virtuais adequados, implementados via novo
software de aquisição de dados e monitorados pelo operador. Para reduzir a quantidade
de dados com problemas na fase que precede a redução de dados foi criado este novo
processo, no qual o critério de eficiência adotado para os dados é a distribuição
257
normal, com alterações na taxa de amostragem para observações dos efeitos e
influências nos dados, de forma mais apurada.
Primeiramente foram calculadas as distribuições para uma duração de história de
tempo de 10 segundos, e posteriormente para 6 segundos. O objetivo principal é
observar o quanto o tempo de amostra influencia nos dados adquiridos do sensor de
túnel de vento, e observar o nível de ruído ou desvio padrão do sinal do sensor,
variando com histórias de tempos diferentes, observando as variações de distribuições
em cada força e momento aerodinâmico. As figuras 6.62 e 6.63 apresentam as
distribuições das forças e momentos de R1 (força de arrasto) obtidas com o aplicativo
ARENA. Os demais resultados de distribuição para histórias de tempo de 10 e 6
segundos de R2 a R6 constam do Apêndice D deste trabalho.
Distribution Summary
Distribution: Beta
Expression: -0.03 + 0.04 * BETA(15.7, 16.7)
Square Error: 0.000642
Chi Square Test
Number of intervals
=9
Degrees of freedom
=6
Test Statistic
= 4.45
Corresponding p-value
= 0.619
Histogram Summary
Histogram Range = -0.03 to 0.01
Number of Intervals = 22
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic
= 0.0356
Corresponding p-value
> 0.15
Data Summary
Number of Data Points
= 500
Min Data Value
= -0.0208
Max Data Value
= 0.000305
Sample Mean
= -0.0106
Sample Std Dev
= 0.00346
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r1.txt
Function
Sq Error
Beta
0.000642
Normal
0.000681
Lognormal 0.00152
Erlang
0.00189
Gamma
0.00196
Weibull 0.00336
Triangular 0.0519
Uniform 0.102
Exponential 0.123
Figura 6.62 - Distribuição de R1 para história de tempo de 10 segundos.
258
Distribution Summary
Distribution: Beta
Expression: -0.03 + 0.03 * BETA(13.5, 7.63)
Square Error: 0.000228
Chi Square Test
Number of intervals
=7
Degrees of freedom
=4
Test Statistic
= 0.846
Corresponding p-value
> 0.75
Histogram Summary
Histogram Range = -0.03 to 0
Number of Intervals = 17
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic
= 0.0417
Corresponding p-value
> 0.15
Data Summary
Number of Data Points
= 300
Min Data Value
= -0.0201
Max Data Value
= -0.00305
Sample Mean
= -0.0108
Sample Std Dev
= 0.00306
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r1.txt
Function
Sq Error
Beta
0.000228
Normal
0.000663
Weibull 0.000896
Lognormal 0.00425
Erlang
0.00807
Gamma
0.00818
Triangular 0.0453
Uniform 0.104
Exponential 0.138
Figura 6.63 - Distribuição de R1 para história de tempo de 6 segundos.
Os dados analisados na pré-redução recebem a influência causada pelo vento no
modelo aerodinâmico, capturada pelos sensores de células de carga instaladas na
balança externa abaixo da seção de ensaios. Para melhoria do processo de obtenção de
resultados aerodinâmicos, é recomendável que essas influências sejam conhecidas
antes de processar a redução de dados, as quais podem implicar na mudança de
amostragem dos dados, ou até mesmo em nova aquisição de dados, facilitando a
decisão de limitação ou liberação dos dados devido ao processo de análise de préredução.
Uma indicação de outra distribuição que não a normal pode ocorrer nos dados de
forças e momentos. No entanto, o desvio padrão apresentado deve permanecer na
ordem almejada pelos especialistas em ensaios em túnel, que atualmente é de 0,5%.
Assim, os testes estatísticos foram aplicados como um processo de pré-redução de
dados, para determinar se uma amostra de dados de força ou de momento é originada
259
de uma população que segue uma distribuição normal (GASPERS, MUHLSTEIN,
1998).
O último dos subprodutos construído e testado, utilizado para os ensaios em
túnel, integra todos os subsistemas, mas este ainda é considerado em desenvolvimento
até a validação dos resultados após processamento usando o software de redução de
dados do túnel de vento (SRD), no qual são aplicados os testes de integração, para
avaliação funcional de todos os subsistemas do novo sistema de medidas. Os
resultados destes testes e daqueles para liberação dos subprodutos ou componentes,
são submetidos para avaliação dos clientes. Este trabalho é de responsabilidade do
integrador.
O papel do integrador é incorporar os elementos dos subprodutos construídos ao
sistema de medidas do TA-2, e criar os casos de testes necessários para comprovação
dos resultados, quando comparados aos obtidos com o sistema de software da
plataforma HP. A figura 6.64 mostra o papel do integrador com suas atividades e
artefatos correlatos.
Figura 6.64 - Papel do integrador no TA-2
260
O papel do integrador é combinar os componentes de software liberados pelo
revisor de software e implementador, proceder a interação com o hardware, a
descrição dos testes de integração e testar o sistema de software de forma integrada.
Também é responsável por planejar a integração com as instalações dos subsistemas,
gerar o manual do usuário de sistema e descrever a especificação do produto de
software.
Na modernização do TA-2, a integração de alguns subsistemas, foi feita com os
subprodutos da construção C2 e C3 e o novo software de redução de dados. O
subsistema de motor e hélice foi integrado na construção C4, sendo considerado o
produto final de aquisição de dados, atualmente em fase de testes finais de integração
com o software de redução de dados, para aprovação dos resultados de ensaios pelos
clientes.
6.4.3.8 Implementação e testes do subproduto de software de redução de dados do
túnel de vento – SRD
A reengenharia neste trabalho também está associada ao re-projeto dos processos
de engenharia de software do túnel de vento, visando melhorar a eficiência destes
processos. Esta reengenharia, devido às falhas na plataforma de hardware HP, e a falta
de apoio nas manutenções do software, não pôde ser acomodada por meio da
manutenção normal dos programas em BASIC. Por isso, neste trabalho se executou a
reestrutura do projeto, a tradução para a linguagem C e outras atividades. O sistema de
medidas antigo com seus softwares associados é a especificação para o novo sistema
de software de redução de dados.
As práticas da METAPLI aplicadas no processo de reengenharia estão voltadas
para a conversão dos programas em BASIC para a linguagem C, com atualização da
plataforma de hardware, a análise dos métodos de engenharia extraídos deste processo
261
de redução de dados, a análise e modificação da estrutura do programa para facilitar o
entendimento, o agrupamento de forma apropriada de partes que se relacionam nos
programas, com alguma transformação de arquitetura de software e a reengenharia dos
dados para refletir as reestruturações feitas nos novos softwares, mantendo atualizada a
documentação do sistema de software.
A aplicação via METAPLI do processo de reengenharia do software de redução
dos dados teve início com análise de domínio, para obter conhecimento sobre o
funcionamento do sistema de medidas do TA-2 antigo, que serve de base para a
determinação dos requisitos de engenharia de software. A implementação deste
subproduto foi feita usando a linguagem de programação C, levando-se em conta os
processos de engenharia aplicáveis, as funções e os métodos de forma similar aos
softwares existentes em linguagem BASIC, a alteração dos processos de engenharia de
software, das estruturas de dados e de projeto.
No processo de reengenharia do software de redução de dados foram
implementadas as melhorias na estrutura do programa e dos dados, para diminuir a
complexidade da estrutura lógica, simplificando e tornando-o compreensível, abolindo
os comandos “go to” e reescrevendo os códigos em termos condicionais simples tais
como: “while”, “if-then-else”, entre outros. Também se agruparam os dados, de forma
a proporcionar funções de construção e de acesso facilmente recuperáveis e de
interpretação rápida. Praticamente todas as denominações dos dados foram alteradas,
para facilitar a compreensão e a identificação das entidades lógicas.
Os comentários e as atualizações dos programas ou unidades de software são
documentados como parte do processo de reestruturação dos dados. Os dados que são
modificáveis de um programa de ensaio para outro, constam em depósitos de dados
específicos (reduc.h, dred.h), possibilitando efetuar as mudanças de valores referentes
ao novo modelo aerodinâmico, refletindo as condições do espécime e dos ensaios
262
solicitadas pelos clientes. Os detalhes de parte do código e dos dados reestruturados
nos depósitos de dados do SRD podem ser observados nas figuras de 6.65 e 6.66.
/* reduc.h */
extern float Ang_Alfa[40],
Ang_Beta[40],
Mv_Pdin[40],
Mv_R1[40],
Mv_R2[40],
Mv_R3[40],
Mv_R4[40],
Mv_R5[40],
Mv_R6[40],
Mv_Temp[40],
Mv_Pa[40];
Programa para Descontar Zero
void Desc_Zero()
{
printf("%i\t", C);
Zero_Pdin = Mv_Pdin[C] - Zero[2];
Zero_R1 = Mv_R1[C] - Zero[3];
Zero_R2 = Mv_R2[C] - Zero[4];
Zero_R3 = Mv_R3[C] - Zero[5];
Zero_R4 = Mv_R4[C] - Zero[6];
Zero_R5 = Mv_R5[C] - Zero[7];
Zero_R6 = Mv_R6[C] - Zero[8];
printf(" %f %f %f %f %f %f %f\n",
Zero_Pdin, Zero_R1, Zero_R2, Zero_R3, Zero_R4,
Zero_R5, Zero_R6);
printf("\n");
getch();
}
extern float Zero_Pdin,
Zero_R1,
Zero_R2,
Zero_R3,
Zero_R4,
Zero_R5,
Zero_R6;
Figura 6.65 - Reestrutura de dados e código que desconta zero.
/*
Arquivo de dados da Redução "dred.h" */
/* DEFINIÇÕES DE DADOS DE ENSAIO PELO GERENTE DE
ENSAIO DO TUNEL */
#define FALSE 0
#define TRUE 1
#define PI
3.14159265358979 /* Constante admensional */
#define KCORR 5.939E-01
#define KMAC 0.324
#define KREY1 2.07
#define KREY2 383.5
#define KREY3 273.16
#define KVEL 6.498
#define ALFA
#define BETA
0xA0
0xA1
#define KTEMP1 -12.3923
#define KTEMP2 +13.1173
#define VOLTS +10.0000
Figura 6.66 - Reestruturação de dados modificáveis em campanhas de ensaios.
263
O processo de geração de documentos é iterativo e as informações obtidas
durante o ciclo de vida de desenvolvimento com reengenharia são utilizadas para as
reestruturações de projeto e dados. A edição do código compreende a documentação
do código definida no plano da qualidade, bem como outras atividades referentes à
mídia contendo as relações de componentes identificados, conforme estabelecido neste
mesmo plano.
Os programas foram reorganizados e as partes relacionadas, por exemplo, ao
cálculo de ZAB, ZQ, forças e momentos, entre outros, foram coletadas e consideradas
um único módulo funcional ou programa, os quais juntamente com outros módulos de
apoio ao processo, e de abstração de dados, compõem o novo software de redução de
dados do TA-2. Para validação do SRD, foram preparados e aplicados vários casos de
teste, sendo que neste trabalho, é apresentado aquele referente ao processo de obtenção
da matriz de calibração.
O caso de teste aplicado abrange os dados da calibração transferidos da HP e
aqueles obtidos com o SBA e SCB, os quais são os mais importantes para garantir
resultados aerodinâmicos confiáveis. Em vista de calibração, o método adotado é
aplicado para medidas de múltiplas componentes de forças e momentos (NOGUEIRA,
1980), pelas quais são averiguadas e avaliadas as influências aerodinâmicas globais,
nos dados processados com uso do SRD.
O novo software de redução de dados abrange os métodos implementados para
obtenção da matriz de calibração. Dentre esses métodos estão as regressões lineares,
quadráticas e cúbicas dos dados de aquisições para obter os coeficientes ou constantes
de calibração, e o método de medidas de múltiplas componentes com interações, para
determinar a matriz de calibração.
Para aplicação deste caso de teste para obtenção de matriz de calibração, diversos
outros casos de teste foram aplicados separadamente com a validação dos resultados.
264
Dentre eles podemos destacar o caso de teste para cálculo das forças e momentos, e o
caso de teste para calibração de células de carga, no ambiente de ensaio.
6.4.3.8.1 Caso de teste para obtenção de matriz de calibração
O caso de teste para obtenção da matriz de calibração usa os dados dos
carregamentos com as respectivas cargas, em que são comparados os resultados
obtidos com o PC e HP. Neste trabalho são demonstrados os resultados com os
carregamentos da força de arrasto (F1) da célula de carga de 300 libras de série 91481,
nos quais, devido ao grande volume de dados, os carregamentos com carga zero foram
desprezados.
O objetivo deste caso de teste é demonstrar que a matriz de calibração obtida
com os softwares de redução de dados da HP e PC são equivalentes. São então
apresentados os resultados intermediários obtidos, que comprovam os resultados de
calibração da força F1. Observa-se que os resultados apresentados, usando ambas as
plataformas demonstram um desvio padrão similar. Deve ser mencionado que, se
colocados todos os carregamentos, inclusive aqueles com zero o desvio padrão é
melhorado.
Para cada combinação de graus 1 ou 2 existem dois carregamentos combinados,
com cargas mínimas, máximas ou zero já calculadas computacionalmente, por outro
módulo do software de redução de dados, para o ângulo ALFA. Para os carregamentos
em ângulo alfa, são efetuados 73 carregamentos sem repetição, para os quais os dados
foram armazenados e posteriormente processados por outro módulo do software de
redução de dados. As combinações de grau 1 são mostradas na tabela 6.12.
265
Tabela 6.12 - Combinações de grau 1
FORÇA/MOMENTO
CARGA 1
CARGA 2
Arrasto
Máximo
Zero
Sustentação
Máximo
Mínimo
Força Lateral
Máximo
Mínimo
Arfagem
Máximo
Mínimo
Guinada
Máximo
Mínimo
Rolamento
Máximo
Mínimo
Nas combinações de grau 1 ou com duas cargas por componente são obtidos 12
carregamentos combinados:
C 61
6*2
Nas combinações de grau 2 com duas cargas por componente são obtidos 60
carregamentos combinados:
C 61 * C 51
30 * 2
Além das combinações de graus 1 e 2, há um carregamento nulo, compondo o
correspondente aos 73 carregamentos, com as cargas estabelecidas na lista de
carregamentos para calibração em ângulo alfa.
Carregamen tos
12 60 1 73
Para a calibração em ângulo Beta são feitos 219 carregamentos combinados, que
abrangem tanto os dados das componentes com carregamento acima de zero, quanto
aqueles dados das componentes descarregadas ou com carregamento zero.
266
Como mencionado, a obtenção da matriz de calibração envolve diversos outros
casos de teste já aplicados, com a obtenção dos dados e resultados em milivolts, lidos
de arquivos armazenados em forma de planilhas, visando a aceitação das
funcionalidades do software de redução de dados, integrado ao sistema de medidas. A
tabela 6.13 apresenta o resultado de um destes casos de teste já aplicados para o
cálculo de cargas F1 com software da HP e do PC, para ângulo ALFA, ou seja, com 73
carregamentos, porém apresentados aqui sem os carregamentos com zero.
Tabela 6.13 - Cálculo de cargas de F1 com software da HP.
Número do
Carga
Carga
Diferença entre
Carregamento
Carretada
Calculada
Carga Calculada e
F1
(Kgf)
(Kgf)
Carregada
8
9
18
19
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
52
53
60
61
70
71
50
100
50
100
50
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
50
100
50
100
50
100
49,9779
99,9856
49,9395
99,9496
49,8923
100,0411
100,0063
100,0105
100,0277
100,0133
100,0095
50,0517
50,0572
50,1181
50,0587
50,0581
49,956
100,0085
49,8898
99,9749
50,003
99,9742
-0,0221
-0,0144
-0,0605
-0,0504
-0,1077
0,0411
0,0063
0,0105
0,0277
0,0133
0,0095
0,0517
0,0572
0,1181
0,0587
0,0581
-0,044
0,0085
-0,1102
-0,0251
0,003
-0,0258
267
O desvio padrão obtido das cargas calculadas pelo software de aquisição de
dados com HP com as cargas da tabela 6.13 e com todas as cargas, contando com
aquelas com zero é apresentada na tabela 6.14.
Tabela 6.14 - Valores dos desvios padrão de cargas parcial e total de F1 com HP
Desvio Padrão Carga Parcial HP
Desvio Padrão Carga Total HP
0,055006
0,036991
Tabela 6.15 - Cálculo de cargas de F1 com software da PC.
Número do
Carga
Carga
Diferença entre
Carregamento
Carretada
Calculada
Carga Calculada e
F1
(Kgf)
(Kgf)
Carregada
8
9
18
19
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
52
53
60
61
70
71
50
100
50
100
50
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
50
100
50
100
50
100
49,9286
99,9561
49,952
100,0124
49,9691
100,0259
99,9644
100,0069
100,0483
100,0077
99,9741
50,0469
50,0493
50,1063
50,0507
50,0659
49,9863
100,0172
49,9409
100,0181
49,9035
99,9684
-0,0714
-0,0439
-0,048
0,0124
-0,0309
0,0259
-0,0356
0,0069
0,0483
0,0077
-0,0259
0,0469
0,0493
0,1063
0,0507
0,0659
-0,0137
0,0172
-0,0591
0,0181
-0,0965
-0,0316
268
O desvio padrão obtido das cargas calculadas pelo software de aquisição de
dados com PC com as cargas da tabela 6.15 e com todas as cargas, contando com
aquelas com zero é apresentado na tabela 6.16.
Tabela 6.16 - Valores dos desvios padrão de cargas parcial e total de F1 com PC
Desvio Padrão Carga Parcial PC
Desvio Padrão Carga Total PC
0,050211
0,03322
As preocupações das análises com a aplicação dos casos de teste deste trabalho
são com a similaridade de resultados entre ambas plataformas, processados pelo SRD
para a validação dos processos de reengenharia para obtenção dos dados e resultados.
Conforme estabelecido pelos especialistas em ensaios em túnel, estes casos de teste
foram aplicados em separado, sem as condições otimizadas do túnel de vento e do
modelo aerodinâmico.
O método implementado computacionalmente para obtenção da matriz de
calibração usando o SRD, é usado na determinação dos coeficientes aerodinâmicos,
com o uso destes dados armazenados das três forças e três momentos. Este método de
calibração do sistema de medidas de múltiplas componentes com interação
(NOGUEIRA, 1980) usa a combinação de carregamentos, descarregamentos ou
carregamento zero sem repetição e conta com a equação 6.2:
6
Fk
6
6
Tk ¦ Aki * Ri ¦¦ Bkij * Ri * R j
i 1
(6.2)
i 1 j 1
Na equação 6.2, implementada computacionalmente no SRD, os termos lineares
são causados por uma não perfeita isolação entre as componentes de forças e
momentos, assimetria dos mecanismos de ensaios, posicionamento de sensores, entre
outros, que influenciam no resultado do ensaio do modelo aerodinâmico. Os termos
quadráticos são devidos a deformações causadas pelas cargas na geometria e os termos
269
de ordem superior a 2, se aparecerem deverão ser analisados quanto aos problemas de
projeto, falha de fabricação do modelo aerodinâmico ou outros itens do projeto real.
A equação 6.2 fornece 162 coeficientes a determinar, variando o k de 1 a 6, para
obter seis grupos de 27 combinações. O método em forma de matriz pode ser
modelado conforme mostrado a seguir:
ª F1 º
«F »
« 2»
« F3 »
« »
« F4 »
«F »
« 5»
«¬ F6 »¼
ª
« a1 a 2
«
« b1 b2
« «f
¬ 1 f2
ª R1 º
«
»
« R2 »
« R3 »
«
»
:
«
»
º
«
2
a 27 » « R1 »»
»
b27 » * « R1 R2 »
»
» «:
«
»
f 27 »¼ « R R »
1 6
« 2 »
« R2 »
«:
»
«
»
«¬ R62 »¼
As componentes aerodinâmicas correspondem às três forças e três momentos,
que constituem as grandezas distintas denominadas F1, F2, F3, F4, F5 e F6, e os sinais
de saída denominados R1, R2, R3, R4, R5 e R6, que produzem 27 combinações dois a
dois, carregando-se duas componentes e medindo a influência em todas as outras na
calibração. A matriz de calibração final é calculada através das 27 combinações
obtidas com o modelo de interação (NOGUEIRA, 1980), no qual o resultado deste
cálculo representa os coeficientes de calibração das forças e momentos, esses
coeficientes esses obtidos ao quadrado, e em 15 grupos com combinação das seis
componentes, dois a dois.
C 61
6
R12 , R22 , R32 , R42 , R52 , R62
Combinaçõe s
C 62
6
15 6 6
27
6 * 5 * 4!
15
2!4!
270
A matriz de calibração apresentada neste trabalho foi obtida com o novo software
de redução de dados em linguagem C, e usando os dados de aquisição obtidos do
NACA 0012 com os softwares SBA da plataforma PC, no sistema de medidas
integrado. Com este resultado do caso de teste para obtenção da matriz de calibração,
os novos softwares do sistema de medidas do TA-2 foram aprovados pelos clientes,
com base nestes resultados. A matriz de calibração obtida é apresentada na tabela 6.17.
Tabela 6.17- Resultados dos testes de obtenção da matriz de calibração
1
R1
+2,0292E+02
-9,4167E-01
+7,7101E-01
-8,9793E-01
-4,2310E-01
-1,4914E-01
2
R2
+3,1318E-01
-2,7455E+02
-3,5191E-01
-7,3249E-01
-2,7426E+00
-2,4502E+00
3
R3
+2,7236E-01
+2,6857E-01
+6,2692E+02
-8,5739E+00
-6,6761E-01
+1,9485E-01
4
R4
+7,6865E-02
-1,0542E-01
+2,4094E-01
+1,4988E+02
+1,1951E-01
+3,9691E-02
5
R5
-4,5932E-02
+3,3798E-02
-7,4666E-02
-9,2139E-02
-7,5451E+01
+1,7001E-02
6
R6
-2,3165E-02
-4,8331E+01
-9,4808E-02
+3,4277E-012
-2,5972E-02
-6,8546E+01
7
R1.R1
+1,4007E+00
-2,1832E-02
+3,5752E-03
+1,6562E-01
+8,1778E-01
+1,6960E-02
8
R1.R2
+2,7391E-02
-3,8442E-01
-4,0256E-02
-3,4837E-01
-2,2785E-02
-1,6902E-01
9
R1.R3
+1,6384E+00
+8,9691E-02
-3,4449E-02
-3,5946E-01
+2,0237E+00
+1,0646E-01
10
R1.R4
+2,0437E-01
-1,1037E-01
-7,3540E-01
-4,9078E-02
+2,0794E-01
-1,1073E+00
11
R1.R5
+1,1968E-01
-3,2120E-02
+1,6228E-01
+1,3096E-01
-3,9819E-01
-6,20407E-02
12
R1.R6
-6,4699E-02
-1,1253E-02
-2,2598E-01
+1,7699E+00
-1,8204E-02
-9,3574E-01
13
R2.R2
-2,3998E-03
+4,0505E-01
+4,7166E-01
-3,7658E-01
+2,9057E-02
-3,0963E-02
14
R2.R3
-6,2905E-02
-7,9181E-01
+4,1035E-01
+2,5064E+00
-1,7574E-01
+3,9574E-01
15
R2.R4
-1,6502E-01
-1,3657E-02
+3,5884E-01
+1,5472E-01
-4,1090E-02
-7,3521E-02
16
R2.R5
-1,7390E-02
+1,5719E-02
-4,5612E-02
+4,6130E-03
-3,2570E-03
-5,4416E-01
17
R2.R6
+2,9027E-01
-3,1012E-02
+1,3563E-01
+1,1290E-02
-1,9501E+00
-3,3649E-01
18
R3.R3
+1,2163E-01
+4,7432E-01
+7,1502E-01
-1,5655E-01
+5,2972E-01
+1,4043E-01
19
R3.R4
+2,1351E-01
-1,7668E-01
+1,8394E+00
+2,1386E+00
+5,5406E-02
+8,7819E-02
20
R3.R5
-6,4079E-02
+4,3983E-02
+3,8948E-02
-6,3628E-02
-1,1348E+00
+6,8095E-02
21
R3.R6
-2,2759E-01
-6,8079E-02
+3,2525E-01
+3,0468E-01
-2,0721E-01
-1,8672E-01
22
R4.R4
+1,3462E-01
+4,5435E-01
+3,7369E-01
-4,2612E-01
-2,2462E-02
+1,1773E-01
23
R4.R5
+5,8425E-02
-5,5715E-02
+2,7817E-01
-1,4248E-01
-2,0320E-01
+1,4911E-03
24
R4.R6
+1,5197E-01
-2,1405E-01
,+9,2989E-02
+1,1722E-01
+5,3127E-01
+1,5294E-01
25
R5.R5
+6,7803E-02
+9,5712E-02
+8,4002E-02
-4,1514E-02
+5,5874E-02
+4,1934E-01
26
R5.R6
+2,6873E-03
-1,2119E-01
-1,2959E-02
+3,0681E-02
-3,1816E-02
-7,0949E-02
27
R6.R6
+1,0319E-01
+8,1741E-02
-5,8498E-02
-1,2454E-01
-3,2001E-01
-1,4218E-01
271
Finalizando o trabalho de reengenharia do software de redução de dados, são
apresentados os resultados com SRD de um dos ensaios com o modelo aerodinâmico
NACA 0012. Estes complementam a integração do sistema de software, as medidas
sendo obtidas com o SBA e a redução, com o SRD, e são mostradas na tabela 6.18.
Tabela 6.18 - Resultados de ensaios com o modelo aerodinâmico NACA0012
ALFA
CD
CY
CL
CM
CR
CN
Q
VEL
MACH
RE*106
-2,0
-0,0020
0,009
-0,044
-0,005
0,0362
0,0196
358,5
80,6
0,232
2,380
-1,0
-0,0020
0,010
-0,044
-0,005
0,0375
0,0198
363,3
81,2
0,234
2,393
0,0
-0,0019
0,010
-0,043
-0,005
0,0369
0,0199
360,2
80,9
0,233
2,381
1,0
-0,0018
0,011
-0,043
-0,005
0,0366
0,0204
362,0
81,1
0,233
2,386
2,0
-0,0017
0,012
-0,042
-0,005
0,0382
0,0208
361,9
81,1
0,233
2,385
Com os resultados apresentados podemos afirmar que a metodologia deste
trabalho abrange o desenvolvimento dos softwares do novo sistema de medidas do
túnel de vento, e pode ser estendida para desenvolver outros sistemas de software.
Através dela muitas práticas que implicam em mudanças técnicas e gerenciais,
auxiliam na avaliação e assimilação de novos conhecimentos pelo grupo envolvido, de
modo a evitar a dependência de conhecimentos gerados por fontes cujo acesso seria
limitado.
As práticas da METAPLI são implantadas como uma combinação entre as ações
dos processos unificado e tradicional, as quais sustentam a nova forma de trabalho
para desenvolvimento de software do TA-2 e envolvem:
x Um modelo gerencial com conjunto de papéis e responsabilidades definidos.
x Mecanismos de qualidade associados aos processos e aos produtos e
subprodutos de software.
x Ênfase em técnicas de reuso e de reengenharia.
x Aumento da produtividade.
272
x Soluções rápidas suportadas pela reutilização de “vi” e bibliotecas de
ambiente de programação visual comercial.
x Soluções com desenvolvimento de subprodutos adicionais para agilizar a
operacionalidade do TA-2.
Todos esses esforços juntamente com aplicação de reuso e de reengenharia,
métodos gráficos usados para a modelagem do sistema de software, enfoques de
linguagens estruturadas e de ambientes de programação visuais comerciais; proveram
aos envolvidos no projeto de modernização do TA-2, oportunidades adicionais de
aplicação de métodos, técnicas, processos e práticas de engenharia de software.
Os softwares do sistema de medida do TA-2 contemplam a aquisição automática
dos dados, geram os arquivos de saída com dados organizados e apresentam a maioria
dos dados na forma gráfica ou numérica ao operador ou usuário. As medidas e o
controle dos subsistemas foram implementados e testados no TA-2, com comparações
dos dados obtidos das plataformas PC e HP, e com apresentação de resultados
similares usando o sistema de medidas modernizado, montado e testado no TA-2.
A capacidade dos integrantes do túnel de vento, no que tange ao
desenvolvimento de software, aumentou gradativamente e foi de fundamental
importância para a continuidade dos ensaios no TA-2. O atendimento aos requisitos
especificados pelos especialistas em ensaios em túnel foi satisfeito, e significou
superar as deficiências de desempenho funcional que afetavam a eficácia operacional
do sistema de medidas, ao qual pertence os softwares de aquisição e de redução de
dados.
273
CAPÍTULO 7 DISCUSSÕES DOS RESULTADOS
As metodologias apresentadas na literatura compreendem ações voltadas para
diversos tipos de softwares. No entanto, as metodologias ágeis são apontadas para
projetos considerados pequenos, que a modernização do sistema de software do túnel
de vento do CTA não se enquadra. Entretanto o enfoque de um desenvolvimento
voltado para as pessoas, contribuiria com ações importantes em um sistema de grande
porte como a modernização do Túnel de Vento Aerodinâmico nº 2 - TA-2, do CTA.
As metodologias tradicionais são empregadas em sistemas de softwares
aeroespaciais com sucesso. No entanto, os requisitos destes sistemas em termos
operacionais são definidos desde o início de um projeto, que geraria restrições e
limitações para manter operacional o túnel de vento durante a atualização de software.
Portanto, sua implantação na íntegra não seria adequada para o sistema de software do
TA-2.
Neste trabalho se criou uma nova metodologia de projeto, a METAPLI,
considerando as ações das metodologias tradicionais e ágeis, no que tange ao
desenvolvimento dos softwares de aquisição e redução de dados, com enfoque em
processos, documentos e pessoas. Esta nova metodologia de projeto se mostrou
vantajosa em relação às metodologias tradicionais e ágeis porque com suas ações
ajustadas ao grupo de projeto, possibilitou reduzir significativamente a resistência às
mudanças e o esforço dos envolvidos, com aprendizado e uso dos processos, práticas,
técnicas e tecnologias.
O trabalho de implantação da metodologia de projeto permitiu a mudança
cultural do grupo de projeto em relação à engenharia de software, de forma que este
grupo cumprisse com sucesso todas as etapas previstas nesta metodologia que são:
x Levantamento das informações necessárias do estado atual do sistema de
medidas, para iniciar o projeto de modernização do TA-2.
274
x Planejamento das práticas, processos, atividades, métodos e pessoas para
execução dos trabalhos de renovação do sistema de medidas.
x Desenvolvimento do sistema de software cumprindo as atividades de
requisitos, arquitetura de hardware e de software, implementação e teste dos
subprodutos, deixando-os operacionais para uso nos ensaios aerodinâmicos
requeridos.
x Entregas e aceitações freqüentes destes subprodutos de software para
aplicação operacional nos ensaios aerodinâmicos.
x Testes e Validações dos Resultados por comparação com resultados
experimentais com uso da plataforma HP.
x Realinhamento dos Dados e Processos adotando práticas para melhoria da
qualidade dos processos e dos dados a cada implementação e teste com os
subprodutos.
x Lições aprendidas diversas descritas e documentadas conforme atividades
estabelecidas via METAPLI e norma de desenvolvimento de software.
x Reuso do conhecimento no desenvolvimento de cada subproduto.
x Demonstrações aos clientes por intermédio de relatórios de ensaios, com
descrições e apresentações de resultados, com uso de instrumentações,
equipamentos, subsistemas e subprodutos de software modernizados.
Com a inovadora metodologia de projeto aplicada na modernização do TA-2 para
o desenvolvimento dos softwares de aquisição e redução de dados com técnicas de
reuso e reengenharia, atingiu-se as seguintes perspectivas:
275
x Permitir a modelagem e construção dos softwares de aquisição e de redução
de dados.
x Fornecer subprodutos executáveis, permitindo a operacionalidade do TA-2.
x Permitir a aplicação de ações adequadas dos processos incremental e
iterativo com o processo em cascata.
x Facilitar a documentação do sistema de medidas e dos softwares com uso de
norma.
x Permitir a adequação da linguagem de modelagem, tanto para modelagem
gerencial quanto para a modelagem técnica, incluindo um conjunto
específico de requisitos necessários para representar o novo sistema de
medidas.
Com o uso das práticas descritas e implantadas via METAPLI houve melhoria da
qualidade no projeto nos seguintes elementos:
x Qualificação da mão de obra.
x Treinamento dos operadores do TA-2.
x Subprodutos de software e do sistema de medidas final.
x Nível tecnológico dos produtos empregados e obtidos.
x Capacidade dos envolvidos para a produção e alteração de software.
x Flexibilidade do processo de desenvolvimento de software.
x Disponibilidade das informações sobre o desenvolvimento do sistema de
medidas.
x Reuso de Tecnologia viável.
x Medição e entendimento do impacto de reuso de software nos produtos e
processos de desenvolvimento.
276
x Entendimento do que é e como implantar reuso em cada fase do ciclo de
vida.
x Coleta e acúmulo de conhecimento para evolução de tecnologias no futuro.
A inovadora abordagem gerencial e técnica contribuíram para geração da
documentação requerida pela norma DOD-STD-2167A, e outros documentos
complementares do projeto do sistema de software. Com a implantação da METAPLI,
os subprodutos de software gerados durante o desenvolvimento, foram de fundamental
importância para manter a operacionalidade do TA-2, provendo dados e resultados
representativos dos ensaios em túnel de vento.
Portanto, foi implantado com sucesso o projeto do novo sistema de software. Os
investimentos e os esforços nas melhorias de processos de engenharia, de software e
gerenciais foram evidenciados. Também foram minimizados os erros funcionais que
afetavam os dados e resultados aerodinâmicos dos subsistemas. As mudanças culturais
foram conseguidas com esforços do grupo de projeto, de modo a agilizar a
implementação dos processos de engenharia e obter os ganhos almejados, atingindo as
perspectivas deste trabalho.
277
CAPÍTULO 8 CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS
Neste trabalho foram analisadas diversas fontes de informações sobre
metodologias tradicionais e ágeis, processos de desenvolvimento de software, sistema
de medidas, ensaios em túnel de vento, reuso e reengenharia de software. Os
processos, métodos, práticas, técnicas e capacitações aplicáveis ao empreendimento,
são estabelecidos de forma clara e são praticadas e compreendidas pelos envolvidos na
modernização do TA-2.
A METAPLI foi criada com ações adequadas das metodologias ágeis e
tradicionais, e implantada com sucesso via modelagem do desenvolvimento dos
softwares de aquisição e redução de dados com aplicação de reuso e reengenharia. Os
projetistas dos softwares atenderam as funcionalidades necessárias, provendo a
automação das medidas e de controles dos subsistemas que compõem o sistema de
medidas modernizado do TA-2, mantendo a operacionalidade do túnel durante todo o
projeto. Com aplicação das ações da METAPLI houve aumento do conhecimento, da
produtividade, da qualidade e da confiabilidade dos dados e resultados de ensaios
aerodinâmicos, representando a engenharia de software de um novo sistema de
medidas em túnel de vento.
Através desta metodologia de projeto foram implantados os novos softwares de
aquisição e redução de dados, considerados os elementos mais importantes do sistema
de medidas, que juntamente com os demais subprodutos de softwares e a
documentação representam os resultados obtidos com este trabalho. A implantação da
METAPLI facilitou a gerência e a engenharia do projeto do novo sistema
computacional complexo. Também via esta metodologia de projeto se aplicou normas
de desenvolvimento para documentação destes softwares, e assim foram transferidos
os conhecimentos para o novo projeto. Durante o ciclo de vida deste projeto de
modernização do sistema de medidas, todo conhecimento foi disponibilizado e
divulgado aos envolvidos podendo ser reutilizado em trabalhos futuros.
278
A implantação da METAPLI possibilitou representar de forma consistente o
projeto de desenvolvimento do sistema de software do TA-2, e foi utilizada em todo o
ciclo de vida do desenvolvimento. O emprego das práticas prescritas na metodologia
possibilitou a disponibilidade de informações e recursos de forma organizada, a
verificação e avaliação da eficácia dos processos aplicados na atualização e
revitalização do sistema de medidas de um túnel de vento. Assim, conclui-se que
foram conseguidos com sucesso os aspectos principais, que estimularam o interesse
deste trabalho, tais como:
x Sanar as necessidades de recursos computacionais e eletrônicos para
substituir os anteriores que apresentavam falhas.
x Conscientizar a equipe de que as atualizações requeriam arquiteturas
particulares como sistemas operacionais, hardwares e softwares mais
adequados ao novo projeto do sistema de medidas.
x Implementar novas técnicas, ferramentas, arquitetura, ambiente de
programação, e principalmente implantar os processos de engenharia de
software, que melhoraram a velocidade de execução das atividades e
operações do novo sistema de medidas.
x Usar ferramentas computacionais adequadas e dispositivos eletrônicos ou de
instrumentação mais modernos, que permitiram progressos na integração
dos diversos subsistemas ao sistema de medidas final.
x Permitir através da METAPLI a aplicação de práticas de engenharia de
software com aplicação de reuso e de reengenharia, cuja abordagem
possibilita avaliar os aspectos como desempenho, programabilidade,
confiabilidade e futuras evoluções do novo sistema de medidas.
Em trabalhos futuros, a METAPLI pode ser utilizada em projetos voltados para
outras áreas, as quais tem sistemas de software específicos. As etapas desta
metodologia em nível de macro-ações que são: informação, planejamento,
desenvolvimento, entregas e aceitações freqüentes, testes e validações de resultados,
realinhamento dos dados e processos, conhecimento acumulado, conhecimento de
279
interesse, e demonstrações e qualificações dos clientes, provêem a abrangência
necessária, para o emprego em outros empreendimentos.
A partir das práticas de cada macro-ação da METAPLI, os projetistas de novos
sistemas de software podem adequar os processos, técnicas, métodos e novas
tecnologias para o projeto específico. Mesmo as futuras evoluções do sistema de
software do TA-2 abrangendo outro projeto de modernização do sistema de medidas,
podem fazer uso destas macro-ações. Por exemplo, os projetistas podem fazer uso do
diagrama da tartaruga nos novos processos, a abordagem de reuso do projeto anterior,
outras normas de desenvolvimento com adequação da documentação, adequação das
responsabilidades, artefatos e atividades específicas do grupo de projeto para uso de
ferramentas CASE com abordagem de tempo real e orientação a objeto, entre outras
adequações. Na proposta de um novo trabalho estaria um re-planejamento das
atividades de engenharia de software e conseqüentemente a re-documentação, de
forma a possibilitar o uso de tecnologias como ferramentas CASE, que contemplem a
geração de códigos em LabView, para possibilitar o enfoque de orientação a objetos e
UML, desde o início de um novo projeto.
Novos estudos referentes aos métodos de engenharia aplicáveis em túnel de
vento são propostas de futuras modernizações, possibilitando trabalhos na área de
sistema de software de tempo real. Também possibilita estudos na disciplina de análise
de sinais, voltados a métodos matemáticos a serem implantados computacionalmente,
para estudo de história de tempo de amostras de dados, medidos de ensaios no TA-2.
Propõe se um trabalho de pesquisa em visualização dos ensaios em túnel, voltado
para uso de imagens para levantamento completo do escoamento. A pesquisa em
visualização de imagens permitiria aumentar significativamente a quantidade de
informações sobre os ensaios, e proveria a visualização de detalhes do escoamento nos
modelos aerodinâmicos submetidos aos ensaios. Este trabalho envolveria projeto de
sistema de software complexo, com tecnologias avançadas.
280
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291
APÊNDICE A - PRINCIPAIS NORMAS DE SOFTWARE.
Na tabela A1 a seguir são apresentadas as principais normas utilizadas para
projeto de sistemas de software. Algumas dessas normas ou padrões já se encontram
descontinuadas ou substituídas, no entanto, muitos projetos nacionais ainda vem sendo
desenvolvidos segundo os requisitos apresentados por elas.
Tabela A1 - Principais normas de software
Aplicação
Normas de Software
DOD-STD-2167A
Processo / Ciclo de Vida
MIL-STD-498
SPICE ou ISO 15504
ISO/IEC 12207
DOD-STD-2168
Qualidade de Software como
Produto
ISO 9126 ou NBR13596
ISO 12119 (p/ software COTS)
ISO 14598 ( em conjunto com a ISO
9126)
Certificação de Sistemas de Software
Gerenciamento da Configuração
RTCA/DO-178B
MIL-STD-973
MIL-STD-1521B
ISO 9000-3
SAE AS 9106
Sistema da Qualidade de Software
AQAP 150
AQAP 159
AQAP 160
292
As diferenças entre os documentos das normas DOD-STD-7935A (1998),
DOD-STD-2167A (1988) e MIL-STD-498 (1994) podem ser observadas na tabela A2
a seguir:
Tabela A2 - Diferenças entre os documentos das normas de software.
DOD-STD-7935A
DOD-STD-2167A
MIL-STD-498
Funtional Description (FD) Software Development Plan Software Development
Plan
Implementation Procedures
_
Software Installation
Plan
Maintenance Manual
Funtional Description
System/Subsystem Spec
Funtional Description (FD)
Computer Resources
Integrated Support
Document
System/Segment Design
Document
System/Segment
Specification
Software Transition
Plan
Operational Concept
Description
System/Subsystem
Specification
System/Subsystem Spec
System/Segment Design
Document
System/Subsystem
Design Description
Software Unit
Software Requirements
Specification
Software Requirements
Specification
Software Unit
Specification
Software Unit
Specification
Maintenance Manual
Software Unit
Specification
Database Specification
Interface Requirements
Specification
Software Design Document
Interface Requirements
Specification
Software Design
Description
Interface Design Document
Test Plan
Test Plan
Software Test Plan
Software Test Description
Test Analysis Report
Software Test Report
Interface Design
Description
Database Design
Description
Software Test Plan
Software Test
Description
Software Test Report
Specification
--
293
DOD-STD-7935A
Manual Maintenance
-End User Manual
Computer Operation
Manual
Users Manual
----
DOD-STD-2167A
Computer Resources
Integrated Support
Document
Software Product
Specification
Version Description
Document
Software User´s manual
--Computer System
Operator´s Manual
Software Programmer´s
Manual
Firmware Support Manual
MIL-STD-498
Software Product
Specification
Software Version
Description
Software User Manual
Software Center
Operator Manual
Software Input/Output
Manual
Computer Operation
Manual
Computer Programming
Manual
Firmware Support
Manual
As normas apresentadas na tabela A2 foram evoluídas e podem ser observadas
pelos acréscimos ou ajustes de documentações de uma para outra. Existe atualmente
outra evolução destas normas que é a NBR ISO/IEC 12207 (1998), a qual durante o
desenvolvimento deste trabalho se observou a imaturidade dos processos de
engenharia de software utilizados no TA-2, para adoção de tal norma para
desenvolvimento dos subprodutos.
294
APÊNDICE B – MATERIAIS DO SISTEMA DE MEDIDAS DO TA-2
B.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO TA-2
O Túnel de Vento nº 2, mais conhecido como TA-2, é um túnel de vento
subsônico, do tipo contínuo, de circuito fechado, funciona com pressão e temperatura
ambientes. Possui uma seção de ensaios fechada e de baixa turbulência. A estrutura do
TA-2 é construída em concreto armado, com uma Seção de Ensaio em chapa de aço,
que possui uma área de 6,3 m2, em forma geométrica retangular. As velocidades
típicas na Seção de ensaios são:
x Máxima sem bloqueio: 500km/h (139 m/s).
x Mínima: 5 km/h (1,4 m/s).
As características típicas da Seção de Ensaios são:
x Seção transversal de 3,20 m por 2,10 m.
x Máximo número de Mach: 0,25.
x Potência do Motor de 1600 HP.
x Entradas e Saídas de sinais: na faixa de 0 a 5V.
x Nível de ruído: Baixo, inferior a 20 mV.
x Alimentação elétrica: ± 12V Gnd DC ou 220V AC.
x Perturbação elétrica: em degrau via chave on/off.
A velocidade do vento deve ser controlada na execução do ensaio do modelo
aerodinâmico. O ensaio no túnel é feito com uso de um modelo aerodinâmico em
escala (1:10 e 1:8) instalado em um ou dois suportes. Estes suportes são montados sob
uma balança externa de 06 componentes com sensores instalados para medir forças e
momentos, existindo também outros sensores para medir temperatura, pressão e outros
fenômenos físicos. No suporte estão instalados atuadores para mudança de ângulos em
pitch e yaw. Os dados e resultados dos testes são obtidos e armazenados através dos
softwares de aquisição e redução de dados
295
Materiais usados no sistema de medidas do TA-2 com a plataforma HP são os
seguintes:
1- Computador HP9000/300;
2- Multímetro HP3956A;
3- Scanner HP3947A;
4- Impressora HP2932A;
5- Condicionador de sinal Honeywell da Accodata;
6- Filtro Analógico feito nas dependências da Boeing para o TA-2;
7- Cabo de comunicação HP-IB.
Os softwares em linguagem BASIC da plataforma HP estudados neste trabalho são
apresentados a seguir:
1. Software de Redução de Dados NACA0012/ALFA/SCANIVALVE,
“NACA001299/REDNACA12SC”, de março de 1999;
2. Software de Aquisição de Dados em ALFA/BIDIMENSIONAL,
“EMB17099BD/AQ170BA”, de abril de 1999;
3. Software de Aquisição de Dados em ALFA/BETA,
“EMB991701C/AQU1701MC”, de julho de 1999;
4. Software de Redução de Dados em ALFA/BETA,
“EMB99170O1C/RED1701OS”, de junho de 1999;
5. Software de Redução de Dados em ALFA/BETA,
“EMB991701C/RED170FS2”, de agosto de 1999;
6. Software de Redução de Dados em ALFA/BETA,
“EMB991701C/RED1701MC”, de julho de 1999;
296
7. Software de Aquisição de Calibração da Balança T & C – TA2,
“PROGRAMASL/CALBALTA2/ACALBALTA2”, de março de 2000;
8. Software de Cálculo de Cargas para Calibração da Balança T & C, “CALCAR”,
julho de 1986;
9. Software de Cálculo de Cargas para Calibração da Balança T & C,
CALBALTA2/CARGATA2”, sem data;
10. Software de Calibração de Sesor de Pressão Dinâmica”,
CALSENSASL/CALSENSORQ”, sem data;
11. Software de Calibração de Pressão Dinâmica X Referência (pitot centro X
pitot AMX), ‘CALSENSASL/PRDINREF”, sem data
12. Software de Aquisição de Medida PSI.ESP.32HD, “PSIESP32HD/AQUPSI”,
de outubro de 2000;
13. Software de Zeragem da Balança TA-2, “CALBALTA2/ZERAGEM”, sem
data;
14. Software para Calcular a Matriz Alfa, “CALBALTA2/MATRIZALFA”, de
setembro de 1999;
15. Software para Calcular a Matriz Beta, “CALBALTA2/MATRIZBETA”, sem
data;
16. Software para Calcular a Matriz K (Coeficientes de Sensores),
“CALBALTA2/CALMATK”, sem data;
297
17. Software que Fornece Resultados de Carregamentos ,
“CALBALTA2/CALGRAU1”, de novembro de 1990;
18. Calibração da Balança Combinado – 12 carregamentos,
CALBATA2/CALBALRAP, de setembro de 1989;
19. Software de Cálculo de Ganho – Regressão Linear, Quadrática e Cúbica,
“AUXILIAR/NOVOGANHO”, sem data;
20. Software de Calibração da Balança Combinado 12 Carregamentos,
“AUXILIAR/TESTECAL”, sem data.
Como podem ser observados existem vários softwares para aquisição e redução de
dados relacionados anteriormente, no entanto, como a cada manutenção estes
softwares eram alterados devido aos requisitos do cliente, estes foram também
estudados para confecção deste trabalho.
B.2 MATERIAIS PARA CALIBRAÇÕES E MEDIDAS
Para as calibrações e medidas de pressão, de temperatura e de velocidade de
escoamento são utilizados os seguintes instrumentos:
x Transdutores de pressão: Conjunto de sensores de pressão diferencial com
faixas de r 0,60 Pa (0,6 mbar) a 17236,88 Pa (2,5 psi), para medir pressões
estática, dinâmica e total (estática + dinâmica), são sensores da marca
Druck, Gold Statham e Ashcroft.
x Scanivalves: Conjunto de 08 scanivalves com 48 tomadas de pressão,
modelo 48D3, com sensores PDCR23D, para medir pressões advindas do
modelo aerodinâmico.
298
x Bancos de transdutores de pressão: 11 escaneadores de pressão diferencial
com faixas de 2490,89 Pa (10 polegadas) de coluna de água a 17236,88 Pa
(2,5 psi), com 32 canais cada escaneador.
x Padrões de transferência Druck para calibração de sistema em instalação
final, faixas de 1723,69 Pa (0,25 psi), 6894,75 Pa (1 psi) e 17236,88 Pa (2,5
psi), com precisão de 0,01%.
x Coluna líquida: marca airflow de 4903,33 Pa (500 mmH2O) e 58,84 Pa (6
mmH2O).
x
Balança de peso morto para calibração de pressão DANTEC, com faixas de
50000 Pa (500 mbar) e 10000 Pa (100 mbar), com incerteza de 200 ppm.
x Termômetros de resistência: marca PT-100 condicionados, 13 unidades para
monitoração do motor e 3 unidades para monitoração do escoamento e
ambiente de equipamentos.
x Tubo de pitot: fabricado pela Airflow Developments Limited, sem modelo.
x Anemômetro a fio quente: marca DANTEC, com pontas de prova a 1, 2 ou 3
eixos.
B.3 MATERIAIS E PROCESSOS DE CALIBRAÇÃO PARA PLATAFORMA PC
Um processo para a calibração de um sensor de pressão deve ser usado, para
verificar os valores das constantes de cada um dos sensores dos diversos ensaios. Essas
constantes são comparadas com as calibrações dos fabricantes e devem ser
armazenadas, caso sejam equivalentes, ou simplesmente usadas as do fabricante para
os ensaios em túnel, que são inseridas nas respectivas variáveis do software de
aquisição de dados.
299
Um outro processo de calibração só que com carregamentos de cargas é feito
para as células de carga, no laboratório de força, também para obtenção das constantes
de calibração de cada célula de carga, que serão instaladas na balança correspondentes
às forças e aos momentos. Neste caso, o processo é repetido na cadeia de medidas,
para 73 carregamentos em alfa (subida ou descida) e 219 em beta (esquerda ou
direita), com as taxas de aquisições de dados em milivolts, a qual se determinou
experimentalmente para o modelo aerodinâmico específico.
Para o processo de calibração das células de carga implementado no laboratório
de força na primeira iteração da construção de software, foram usados alguns
instrumentos, dispositivos eletrônicos e drivers, os quais foram definidos na primeira
iteração da elaboração, para a criação do subproduto de software de aquisição de dados
para calibração de células de carga. Estes recursos para as calibrações e medidas de
forças e momentos do laboratório de força do TA-2, planejados para a primeira
construção, são os seguintes:
x Células de carga: marcas BLH, HBM, com faixas de 20 kgf a 500 kgf.
x Máquina de calibração de células de carga para tração e compressão, para carga
máxima de 500 kgf e conjunto de pesos padrão de aço inox.
x Multímetro digital marca HP, modelo HP3958A.
x Placa de aquisição de dados da National Instruments de interface IEEE 488 AT-GPIB/TNT (Plug and Play), com configuração automática de endereço de
entrada e saída, nível de interrupção e canais Direct Memory Access – DMA.
x Driver de Software NI-488.2, para Windows 3.1/9x/Me/NT.
x Cabo da National Instruments GPIB com 2 metros.
x Computador pessoal.
x Aplicativo LabView versão 3.1, para Windows 3.1/ 95.
A provisão de materiais para o novo sistema de medidas constam das tabelas B.1 a
B.5, correspondentes a segunda, terceira e quarta iteração da fase de construção, com
ações do processo unificado via METAPLI.
300
Tabela B.1 - Provisão de dispositivos da 2ª e 3ª iteração de construção.
Descrição
Aplicação
Característica
Módulo/Placa
AT-MIO-64F-5
Aquisição
de
dados 64 entradas e saídas analógicas
Placa de aquisição diversos
de 12 bits, de 500 kS/s de
analógica
amostragem por canal
PC-DIO-96 Placa de Controles
aquisição digital
diversos
programados
SCXI-1001 Gabinete Acoplar os módulos ou 12 slots
de CPU
placas DAQ
SCXI-1121
Condicionar
Condicionador
sinais
de 4 canais diferenciais, range de
de diversos sensores
Sinais
r 5V com ganho selecionado
através de jumper, filtro tipo 3
pólos RC, freqüência de corte
de
4Hz
ou
10
KHz,
selecionado através de jumper,
erro de offset de r6PV r 3
mV/ganho.
SCXI-1181 Módulo Criar o circuito otimizado Controla sistema em um slot
de Alimentação
no sistema SCXI
SCXI
SCXI-1160 Módulo Ativação dos dispositivos De 0 a 5 V
de relês
para controlar os sinais de
baixo nível para ângulos,
vibrador
AT-GPIB/TNT Placa Controle e medição de padrão IEEE 488.2
de
dados
aquisição
de instrumentos GPIB
301
Tabela B.2 - Provisão de dispositivos da 4ª iteração de construção.
Descrição
Aplicação
Característica
Módulo/Placa
PXI-1045
Gabinete
Uso misto para entrada e 18 slots
Plataforma saída
compactPCI (PXI)
de
dados
controlador
com
interno
ao
módulos
ou 12 slots
gabinete
SCXI-1001
Acoplar
os
Gabinete de CPU
placas DAQ
NI PXI 8186RT
Gerencia todos os módulos Controlador
interno
ao
Microcomputador com acoplados
através
de gabinete.
processador Intel
barramento
existente
no adicionais de interfaces e
Pentium 4 de 2,2 Ghz
gabinete
sinais de trigger
Para uso futuro
Para Windows
Recursos
com LabView Real
Time
NI PXI 8231
Controlador Ethernet
GBIT
NI PXI 6071E
Controle dos módulos SCXI, Conversor A/D, conversão
Placa multifunção de para entrada analógica
de 12 bits e 64 canais de
aquisição de dados NI-
entrada
DAQ
velocidade de varredura de
analógica,
1,25 M S/s, de ± 10V
NI PXI 6704
Reserva
Conversor digital
implementações futuras em faixa de 0 a 10V
analógico
relação
para 16 canais de saída, para
ao
velocidade
principal
controle
do
de
motor
302
Tabela B.3 - Provisão de dispositivos da 4ª iteração de construção (continuação).
Descrição
Aplicação
Característica
Módulo/Placa
NI PXI 4070
Capacidade de digitalizar em alta Adquirir gráficos usando
Voltímetro de 6½ voltagem para leitura de sinais em funções do LabView para
dígitos
Volts DC ou AC da vibração do analisar estes gráficos no
mancal do motor e 6 componentes domínio do tempo e da
da balança em baixo nível usada freqüência, de r 10V e de r
com SCXI-1127
30 mV
NI PXI 6602
Para controle de zeragem do cartão
Módulo
mastro, através de driver de configuráveis, anível TTL
Temporizador
controle para acionamento dos de 300 Hz
com
8
canais
Contador e NI- motores de passo e também do
DAQ
reostato líquido com controle
através de driver apropriado
NI PXI 7358
Para o controle dos motores de Controle
Controlador de
passo para movimentação dos simultaneamente
movimentos
ângulos D e E do mastro
NI PXI 6052E
Aquisição
DAQ
de
de
8
eixos
entrada Conversor de 16 bits e 16
Placa multifunção analógica para leitura de pressão canais de entrada analógica,
do módulo multiplexador (cartão para DC de r 10V e de 0 a
1) e de 6 componentes da balança 5V, 30 mV.
e da pressão dinâmica (cartão 2).
SCXI-1102B
Monitoramento dos parâmetros do de 32 canais , para sensor
Amplificador
de motor que gera o vento e a de 0 a 10 V, e Banda de
Leitura Analógica subestação do túnel
200 Hz
303
Tabela B.3 - Provisão de dispositivos da 4ª iteração de construção (continuação).
Descrição
Aplicação
Característica
Módulo/Placa
SCXI-1160 Módulo Ativação dos dispositivos para De 0 a 5 V
de relês
controlar os sinais de baixo
nível para ângulos, vibrador,
subestação, motor de passo e
sentido
de
rotação
6
componentes
SCXI 1180 Painel
Amplia os sinais de entrada e Ocupa um slot do sistema
saída de dispositivos DAQ SCXI e é também usado
para o painel frontal do chassis para rotear os sinais de
SCXI
dispositivos
DAQ
separados.
SCXI 1127
Para uso associado ao PXI- de 64 canais, do tipo
Multiplexador de alta 4070, de sinais analógicos VRMS e DC de r 30 mV
voltagem
especiais
de
vibração
do
mancal e 6 componentes da
balança em baixo nível
SCXI 1581
Leituras dos parâmetros de de 32 canais, para sensor
Condicionador de
temperatura de enrolamento do PT100 e temperatura RTD
sinais
motor que gera o vento
SCXI 1162HV
Indicação de anomalias do de 32 canais e níveis de
Módulo de entrada
motor e da porta da seção de sinais de 24V DC e 5V
digital de alta
ensaio
voltagem isolada
de 0 a 100°C
TTL.
304
Tabela B.3 - Provisão de dispositivos da 4ª iteração de construção (continuação).
Descrição
Aplicação
Característica
Módulo/Placa
SCXI 1163R
Determinação do sentido de 32 relês, corrente 100mA
Cartão com relês de rotação e a velocidade do motor e tensão de 24V
estado sólido
de
passo
que
controla
o
movimento de subida e descida
do reostato líquido
SCXI 1353
Cabo
Usado com cabo SH1006868 e de 2m, para conectores de
Assembly dois adaptadores de cabo SCXI 100 pinos de placas séries
Blindado
de 50 pinos cada. O 1º adaptador E para chassis SCXI.
é
idêntico
ao
SCXI-1359
enquanto o 2º roteia os sinais
digitais e analógicos ampliados
para módulos digitais SCXI.
SCXI
1357
Cabo Conectar os dispositivos NI PXI Conexão
Assembly Blindado
4070 para um chassis SCXI
SCXI 1300
Conectam sinais de entrada aos Possui
sensor
Bloco de Terminal de módulos SCXI-1100 e SCXI- temperatura a bordo
Propósito Geral
1181
SCXI 1302 Bloco de Para uso com SCXI 1180
50 ligações
Terminal
SCXI 1331 Bloco de Para uso com SCXI 1127
de 64 canais com CJC
terminal
SCXI 1326 Bloco de Alta voltagem para módulos de 48 terminais de ligação
terminal
séries SCXI-1162HV
SCXI 1324 Bloco de Alta voltagem para SCXI-1160
Terminal
48 terminais de ligação
de
305
Tabela B.3 - Provisão de dispositivos da 4ª iteração de construção (continuação).
Descrição
Aplicação
Característica
Módulo/Placa
NI PXI 6509
Usado para entradas de ângulo do Para TTL
Módulo de I/O de encoder
sinais digitais
NI PXI 6528
Usado para as saídas de pressão + 12V, +24V
Módulo de I/O de multiplexadas
e
entradas
de
sinais digitais
zeragem das 6 componentes
NI PXI 8423/4
Módulo reserva para uso futuro
Módulo de I/O serial
Possui 4 portas seriais
RS-485,
transferência
de 460 Kb/s e isolação
de 2 kV
SCXI 1520 módulo Módulo
condicionador
de
reserva
para Do tipo DC para 30 mV
de condicionar entrada analógica ,
sinal
composto de 4 cartões
SCXI 1100B
Para leitura de alto nível dos De 0 a 10V e de 0 a 5 V
Módulo para leitura sensores
de
pressão
estática,
analógica
barométrica, temperatura, umidade
amplificada
e pressão dinâmica
SCXI 1349
Conectar os dispositivos NI PXI Conectores de 68 pinos
Cabo Assembly
6052E para um chassis SCXI
Blindado
SCXI 1314 Bloco de De montagem frontal para módulo Resistores de 350 :
Terminal
SCXI-1520
para cada canal
Resistores de 120 :
para strain gauge
SCB 100
Para saída analógica do módulo conexão
Bloco conector de NI PXI-6509 e 6528
I/O blindado
306
Tabela B.3 - Provisão de dispositivos da 4ª iteração de construção (continuação).
Descrição
Aplicação
Característica
Módulo/Placa
SH100-100-F
Cabo Para saída analógica, trabalha Conexão de 2 m
assembly
com dispositivos NI PXI
6528
SH68-68-EP
Para saída analógica, trabalha 68
Cabo I/O blindado
com dispositivos NI PXI- conectores fêmea
condutores
com
2
6052E
SH68-C68-S
Para saída analógica, trabalha conexão
com dispositivos NI PXI
7358
SCB-68
Para
saída
analógica
do conexão
Bloco de conector de módulo NI PXI-6704 e 6602
I/O blindado
SH68-68-D1
Para uso com NI PXI-6704 Similar
Cabo de I/O blindado de
dispositivos
de
ao
SH-68-68-EP,
saída para conexão de 2 m.
analógico e NI PXI-6602 de
dispositivos de I/O digitais
Em todos os ensaios em túnel, os dados da pressão dinâmica devem ser obtidos e
armazenados durante o ensaio, assim como a umidade relativa e a temperatura, sendo
que os valores em milivolts relacionados a cada grandeza física deverão ser obtidos a
partir de testes experimentais para validar as taxas de aquisições de dados.
Além dessas provisões de dispositivos definidos na segunda iteração da fase de
elaboração, outros mais são previstos, que são:
307
x Software Driver NI-DAQ para Windows 95/98/NT, com variedades de
funções de entrada/saída para sinais analógicos e digitais, que trabalha com
tipos diferentes de controladores para transferência de dados por Direct
Memory Acess -DMA e interrupções.
x Software NI-DAQ para Windows 95/98/NT.
x Pacotes de Software Driver NI-488.2 para Windows 95/98/NT, permitindo a
mudança de configuração de hardware com interface GPIB, para plataforma
ISA.
x Driver de níveis de corrente e tensão para acionamento do mastro.
x UMI 7764: encoders de 20 MHz.
O sistema de aquisição de dados de ensaio foi especificado para adquirir, por
exemplo, até 40 canais analógicos de parâmetros condicionados com conversão de
16bits, 333 kilosamples / segundo ou 6½ para medidas até 30mV, 48 entradas digitais
isoladas para encoders dos ângulos do modelo, entradas/saídas a relé ou isoladas para
comando de atuadores para tara de balança, sensoriamentos de seus fins de curso e
enderaçamento de escaneadores de pressão para até 352 canais.
Para execução de ensaios estão disponíveis também, alguns equipamentos
adicionais como:
x Sistema de anemometria de fio quente com calibrador de velocidade;
x
Equipamento para medida de velocidade de vento e turbulência em 3 eixos;
x Acelerômetros em faixas diversas de + 0,1 g a + 50 g;
x Multímetro digital;
x Analisador de espectro de 2 canais; e
x Osciloscópio digital.
308
Estão ainda disponíveis para o ensaio em túnel de vento:
x Uma balança padrão de peso morto e padrão de transferência para rastreamento
das medidas de pressão do sistema.
x Uma base para calibração de células de carga.
x Balanças digitais e conjunto de massa padrão para rastreamento das medidas de
força do sistema.
O túnel de vento também possui equipamentos de visualização de escoamento
como:
x Gerador de fumaça.
x Sistemas de visualização de escoamento e anemometria a laser PIV e LDA,
além de câmeras de TV em miniaturas e gravador de vídeo SVHS.
B.4 FLUXOGRAMA DE ENSAIOS DO TA-2
Todos estes materiais e processos são empregados segundo a modelagem feita
por fluxograma, que representa as atividades de um ensaio aerodinâmico, no qual cada
condição ou declaração é seguida conforme necessidade planejada para o ensaio
aerodinâmico específico. Este fluxograma possibilita o entendimento do grupo
referente ao processo completo de um ensaio aerodinâmico, e é apresentado nas
figuras B.1 e B.2. Nele estão definidos e identificados os fluxos planejados para os
ensaios aerodinâmicos, que abrangem todas as atividades de um programa de ensaios
do túnel de vento do CTA.
309
INÍCIO DO ENSAIO
Reunião
Recebimento do
Previsão de
Preparação de
Não
Não
Calibrar
Balança?
Mudar Posição
Pitot?
1
Sim
Sim
Mudança Faixa
Balança
Montagem do
Mastro
Referência Pitot
Montagem de Cruz de Calibração
mV
Zeragem da Balança
Medidas
Refer.
Matriz
E
Calibração da Balança
Calibração Rápida
3
Tem
Certificado
Medição?
1
Montagem do Modelo
Não
Matriz
K
Alinhamento do Modelo
Providenciar
Medição
TARA
Zeragem da Balança
Pré-Ensaio
Sim
2
Não
TARA?
Tara Aerodinâmica
Figura B.1 - Fluxograma de ensaios aerodinâmicos do TA-2.
310
2
Sim
Troca Configuração?
Não
Troca Configuração
Zera Balança?
Zeragem Balança
Sim
Não
ZAB
Tem ZAB?
ZAB
Sim
Não
mV
Aquisição de Dados
Redução de Dados
3
Coef.
Aer.
Mais Ensaios?
Sim
Não
Desmontagem do Modelo
Elaboração do Relatório
Não
Embalagem do Modelo
Relatório OK?
Expedição do Modelo
Correção do
Relatório
Sim
CLIENTE
Reprodução do Relatório
FIM DO ENSAIO
Figura B.2 - Continuação do fluxograma de ensaios aerodinâmico do TA-2
Arquivo
311
Estas atividades serviram de base para a seleção das práticas de cada ensaio em
túnel, e auxiliou na decisão das atribuições das prioridades de modernização dos
subsistemas envolvidos. Trata-se de atividades como calibrações e aquisições
necessárias para a determinação dos coeficientes aerodinâmicos e também para a
avaliação do projeto aerodinâmico em estudo.
312
APÊNDICE C - GLOSSÁRIO DE TERMOS
Abstração. Ato de criar ou ter de uma visão geral de um modelo que contenha
características essenciais ou propriedades de partes ou de produtos de software, que
atenda o cumprimento parcial ou completo de projetos de sistemas de softwares.
Ambiente de desenvolvimento. Uma instância ampla contendo configuração de
hardware e software elaborada com o objetivo de instalar e executar o software
durante o ciclo de desenvolvimento.
Ambiente de teste. Uma instância específica dentro do ambiente de desenvolvimento
com uma configuração de hardware e software criada com a finalidade de realizar
testes em condições conhecidas e controladas.
Análise e projeto. As ações do processo unificado implantada via METAPLI, para
mostrar como os subprodutos do sistema de software serão realizados na
implementação. Trata-se das atividades gerais implantadas durante o ciclo de
desenvolvimento, as quais decisões gerenciais e técnicas são tomadas para atender aos
requisitos funcionais e não funcionais, visando a qualidade de um subproduto do
sistema.
Analista de Sistema. Papel responsável pela coordenação e obtenção dos requisitos
de software e levantamento das funcionalidades do sistema de medidas e seus
subsistemas.
Aprovação ou Aceitação. O ato ou instância de expressar uma opinião favorável ou
conceder autorização oficial ou formal de uso de partes ou todo software
desenvolvido.
Arquiteto de Instrumentação. Papel responsável pela seleção e controle de
instrumentação aplicada aos ensaios, definição de interfaces de comunicação e
protocolos, configuração dos dispositivos eletrônicos do ambiente de ensaio. É
responsável por coordenar as atividades de arquitetura de hardware para um ensaio
aerodinâmico.
Arquiteto de Software. Papel responsável por coordenar atividades de geração de
arquitetura dos subprodutos e do produto final de software do sistema de medidas.
Arquitetura. Um projeto de alto nível que provê decisões feitas sobre os problemas
que um componente irá resolver, podendo se tratar de componente de software ou de
hardware, descrições de componentes, relações entre os componentes e descrição
dinâmica de operação.
313
Artefato. Uma parte da informação que é produzida, modificada ou usada pelo
processo, define uma área de responsabilidade e está sujeito a controle de versão. Um
artefato pode ser um modelo, um elemento do modelo ou um documento.
Ator. Pessoa que assume, um dado momento, dentro do ambiente de desenvolvimento
de software, uma função especifica. Portanto ela pode assumir vários papeis
simultâneos ou não durante o ciclo de desenvolvimento.
Baseline. Uma configuração aprovada e registrada de um ou mais itens de
configuração (subprodutos), que serve como base para favorecer o desenvolvimento,
que é mudado somente através de procedimentos de mudança.
Caso de desenvolvimento. O processo de engenharia de software usado pela
organização realizadora, o qual é desenvolvido como uma configuração ou uma
personalização para obtenção do produto, com processos adaptados às necessidades do
projeto.
Caso de uso. Uma seqüência de ações de desempenhos de um sistema que produz um
resultado observável de valores para um ator particular. Um caso de uso contém todos
os fluxos principais, alternativos e exceções dos eventos relacionados com a produção
de valores de resultados observáveis.
Caso de teste. A definição geralmente formal de um conjunto específico de teste com
entradas, condições de execução e resultados esperados, identificados para avaliar um
determinado aspecto de partes de um subproduto de software, o subproduto,
subsistemas ou o sistema completo. É uma especificação do teste formada de maneira
mais completa para testar um sistema de software.
Ciclo de desenvolvimento. Conjunto de fases do processo de desenvolvimento, no
caso do processo unificado pelas fases de iniciação, elaboração, construção e transição
e no processo tradicional as fases ou processos de requisitos, análise, projeto
preliminar, projeto detalhado, implementação, teste e entrega.
Ciclo de testes. Um período de atividades que pode durar ou não uma fase dentro do
ciclo de desenvolvimento, com objetivo de avaliar, testar e coletar dados que
comprovem as funcionalidades e iterações de sub sistemas do projeto. A certificação
ou aprovação dos sistemas de software tem como base os resultados apresentados
nesta fase.
Código ou Programa. A implementação de dados particulares ou programa de
computador particular na forma simbólica, como um código fonte, código objeto ou
código de máquina.
Compilador. Programa que traduz declarações de código fonte de linguagem de alto
nível, como BASIC, FORTRAN, C em código objeto.
314
Componente ou Subproduto. Uma parte auto contida, combinações de partes, sub
montagens ou unidades, que desempenham uma função distinta de um sistema ou
subsistema.
Controle de Mudança. O processo de registro, avaliação, aprovação ou desaprovação
e coordenação de mudanças de itens de configuração, após o estabelecimento formal
de suas identificações de configuração ou baselines.
Depósito de Dados. Um conjunto de dados, parte ou todo de qualquer conjunto de
dados, consistindo de uma menor parcela de um arquivo, o qual é suficiente para
aplicar ou conhecer o sistema de processamento de dados.
Desenvolvedor. É um agente coletivo responsável por criar um plano de construção
de software que esteja dentro das condições estabelecidas pelo cliente.Uma
organização ou grupo de pessoas responsável pelo desenvolvimento das
funcionalidades necessárias para o projeto do sistema de software.
Desenvolvimento de Software. Processos ou atividades que abrangem a condução do
projeto de um produto ou subproduto de software até um estado em que esteja pronto
para entrar em fase operacional.
Diagrama. Uma representação gráfica parcial ou total de uma modelagem ou de uma
coleção de elementos de modelo, geralmente processados como um gráfico de
elementos de modelo conectados.
Diagrama de Contexto. Uma representação gráfica da visão de um conjunto de
elementos de modelagem, relacionados e voltados para uma determinada finalidade
como, por exemplo, a especificação de uma operação do túnel de vento.
Diagrama de Estado. Um diagrama que mostra uma máquina de estado. Consulte
máquina de estado.
Dispositivo Eletrônico. Conjunto de dispositivos de engenharia (placas de aquisição,
placas condicionadoras, entre outros), instalados ou interligados em uma determinada
plataforma para a aquisição de parâmetros do sistema avaliado.
Documentação. Atividade de descrever e registrar informações produzidas pelos
processos ou atividades do ciclo de vida de desenvolvimento de software.
Documento. Um documento é uma coleção de informações que são representadas em
papel ou em uma mídia que representa um papel. Essa representação de papel inclui o
conceito de páginas e tem uma seqüência de conteúdo explícita ou implícita. As
informações estão em texto ou em imagens bidimensionais. São exemplos de
representação de papel: documentos de processadores de texto, planilhas, agendas,
páginas da Web e apresentações de slide.
315
Documento de Requisitos de Produto. Uma descrição de alto nível do produto
(sistema), seu uso pretendido e o conjunto de recursos que ele oferece.
Elaboração. É a segunda fase do processo unificado em que a visão do produto e sua
arquitetura são definidas.
Elaboração do Modelo. O processo de geração de um tipo de um repositório a partir
de um modelo publicado. Inclui a geração de interfaces e implementações, que permite
que os repositórios sejam instanciados e preenchidos de acordo e com base no modelo
elaborado.
Engenharia Reversa. O método de extrair informação do projeto de software de um
código fonte. Dentro de um contexto filosófico é o processo em que um produto tem
suas partes criteriosamente analisadas e estudadas para entender as funcionalidades e
interações, compondo um conjunto de conhecimentos que possa ser utilizada para
obter o produto ou outro semelhante.
Engenheiro de Software. Papel responsável por coordenar e executar atividades
referentes ao projeto de software. É responsável por propor a abrangência dos
processos, atividades e modelagens gerenciais e técnicas para o projeto do sistema de
software.
Entrega. O ato de formalidade marcando a autorização e liberação para uso do item
de configuração obtido.
Especialista em Ferramentas e Ambiente. Papel responsável pelo suporte ao
desenvolvimento na utilização e instalação dos hardwares, softwares, ambientes e
ferramentas de apoio.
Especialista em Interface. Papel responsável pela coordenação e construção de
interface de dados e prover a apresentação desses dados ao usuário, gerando os
artefatos pertinentes.
Especificação. Uma descrição declarativa do que algo é ou faz.
Especificação de Requisitos de Software (SRS). Um conjunto de requisitos que
definem completamente o comportamento externo do sistema a ser criado - às vezes é
denominada especificação funcional.
Fase. O tempo entre dois marcos primários do projeto, durante o qual um conjunto
bem definido de objetivos é atendido, artefatos são concluídos e decisões são tomadas
sobre passar ou não para a próxima fase.
316
Ferramenta de Programação Visual. Uma ferramenta que fornece meios para
especificar programas graficamente. Neste caso através de ícones ou representações
gráficas colocados no editor de programação em que cada um representa uma função e
ou ação do aplicativo em desenvolvimento.
Fluxo de Trabalho. Uma representação gráfica do agrupamento de atividades
realizadas em colaboração com os parceiros, para alcançar algum resultado no
desenvolvimento de sistema de software. As atividades geralmente são realizadas em
paralelo ou iterativamente, com a saída de uma atividade servindo de entrada para
outra atividade. Os fluxos de trabalho são usados para agrupar atividades a fim de
fornecer um nível mais alto de abstração e aumentar a abrangência das atividades de
trabalho.
Fluxograma. É uma representação diagramática resumida das entradas e saídas de
um processo que passam pelas atividades específicas com as práticas e interações entre
elas.
Garantia da Qaulidade. Atividades para fornecer a garantia adequada de que os
processos e subprodutos de software, no ciclo de vida do projeto, estejam em
conformidade com seus requisitos especificados e sejam aderentes aos planos
estabelecidos.
Gerência de Configuração. Atividades para aplicação de procedimentos gerenciais
durante todo o ciclo de vida de software, destinados a identificar e definir partes dos
subprodutos de software que compõem um sistema, estabelecendo suas linhas básicas
(baseline) de composição, o controle das modificações e liberações das partes do
software, o registro e apresentação da situação dos subprodutos e os pedidos de
modificação. Estas atividades visam garantir que os subprodutos de software estejam
completos, consistentes e corretos, que é feito o controle do armazenamento dos dados
e dos subprodutos e que atende de forma correta a obtenção e distribuição de partes
destes subprodutos, do subproduto e do produto final de software.
Gerenciamento de Requisitos. Uma abordagem sistemática para identificar,
organizar e documentar os requisitos do sistema, além de firmar e atualizar acordos
entre o cliente e a equipe do projeto sobre os requisitos variáveis do sistema.
Gerente de Projeto. O indivíduo ou grupo com responsabilidade total pelo projeto. O
gerente de projeto assegura que as tarefas sejam programadas, alocadas e concluídas,
de acordo com a programação do projeto, o orçamento e os requisitos de qualidade.
Gestão do Conhecimento. É um processo sistemático, articulado e intencional,
apoiado na geração, codificação, disseminação e apropriação de conhecimentos, com o
propósito de atingir a excelência organizacional.
317
Identificação de Configuração. O processo de designação de itens de configuração
em um sistema e registro de suas características. A documentação aprovada que define
um item de configuração.
Identificação de Riscos. Atividade ou processo necessário para determinar os riscos
que podem afetar o projeto e documentar suas características.
Implantação. Uma disciplina no processo de engenharia de software cuja finalidade é
assegurar uma transição bem-sucedida do sistema desenvolvido para seus usuários.
Estão incluídos artefatos como material de treinamento e procedimentos de instalação.
São ações procedidas na prática durante o ciclo do projeto de forma a ativar e
empregar operacionalmente os processos técnicos e funcionalmente os processos
gerenciais continuados.
Implementação. Uma disciplina no processo de engenharia de software cuja
finalidade é implementar e realizar teste do desenvolvedor em componentes de
software. Definição de como algo é construído ou computado. Por exemplo, uma
classe é a implementação de um tipo; um método é a implementação de uma operação.
Implementador.
Papel responsável pela codificação e implementação dos
subprodutos de software e teste de unidades destes subprodutos. Responsável por gerar
as funções para operações dos subsistemas e do sistema de medidas.
Instrumentação. Conjunto de dispositivos de engenharia (sensores, transdutores,
mostradores, registradores, transmissores, entre outros), instalados ou interligados em
uma determinada plataforma para a aquisição de parâmetros do sistema avaliado.
Integração. Atividade de engenharia em que componentes são combinados em um
conjunto executável.
Integrador. Papel responsável pela combinação das unidades ou componentes de
software com o hardware. Responsável pela integração e testes do produto no
ambiente final de ensaio com todos os subsistemas completos e gerar a documentação
para o usuário.
Item de Configuração. Um ou mais componentes de hardware ou de software tratado
como uma unidade para propósitos de gerenciamento de configuração. Dados do ciclo
de vida do sistema de software também são tratados como uma unidade para
propósitos de configuração.
Iteração. Uma seqüência distinta de atividades com um plano baselines e critério de
avaliação, resultando em uma entrega (interna ou externa).
Interface. Uma coleção de operações usadas para especificar um serviço de uma
classe ou de um componente. Um conjunto nomeado de operações que caracterizam o
comportamento de um elemento.
318
Interface do Usuário. Constitui-se do hardware ou software (ou ambos) que permite
que um usuário interaja com um computador. O termo "interface do usuário"
geralmente se refere à apresentação visual e o software que a fundamenta, com os
quais interage o usuário.
Interface Gráfica de Usuário (GUI). Um tipo de interface que permite a
comunicação dos usuários com o programa através da manipulação de recursos
gráficos, em vez da digitação de comandos. Normalmente, a GUI inclui uma
combinação de elementos gráficos, dispositivos apontadores, barras de menu e outros
menus, janelas sobrepostas e ícones.
Lições Aprendidas. Registro das causas e razões que motivam a modificação dos
processos técnicos e gerenciais durante o ciclo de vida do projeto, de modo a compor o
histórico deste projeto como parte de documentações ou em informações de interesse
para o mesmo.
Linguagem Unificada de Modelagem (UML). Uma linguagem para visualizar,
especificar, construir e documentar os artefatos de um sistema intensivo de software.
Manutenção. Atividades ou processos de modificação de software executada
excepcionalmente para corrigir erros ou inserir novas funções para suprir novos
requisitos.
Melhoria de Processo. É atividade que consiste no exame de problemas ocorridos,
restrições e atividades com a identificação destas durante o processo em operação.
Mensagem. Uma especificação da comunicação de informações de uma instância
para outra, com a perspectiva de que alguma atividade dela decorra. Uma mensagem
pode especificar o aumento de um sinal ou a chamada de uma operação.
METAPLI. Uma Metodologia Especial Tradicional e Ágil de aplicação em Projeto
Legado de software em Inovação, para de forma sistemática organizar as etapas a
serem seguidas para o desenvolvimento de software, de modo a prover ações práticas
para o cumprimento das atividades e geração da documentação de um projeto de
software completo.
Método. Forma sistemática e regular de realizar algo; planos ou procedimentos
detalhados e ordenados de forma lógica, seguidos de modo a cumprir uma tarefa ou
atingir uma meta. A implementação de uma operação, do algoritmo ou do
procedimento que gera os resultados de uma operação.
Metodologia de Projeto. Definição sistemática de processos, práticas, técnicas e
métodos que auxiliam uma equipe no desenvolvimento e controle de um projeto.
319
Modelo em Cascata. Um modelo do processo de desenvolvimento de software no
qual as atividades constituintes - fase de concepção, de requisitos, de design, de
implementação, de teste, de instalação e de verificação - são executadas nessa ordem,
provavelmente com pouca ou nenhuma iteração. No modelo de desenvolvimento em
cascata, elas ocorrem apenas uma vez, em seqüência, com pouca ou nenhuma
sobreposição.
Modernização.
Modificação introduzida em um sistema, aperfeiçoando-o
tecnologicamente, com objetivo de incrementar suas funções, alterando seu ciclo de
vida.
Modificação. É toda e qualquer alteração em processo, documentos e em
especificações originais decorrentes dos processos de melhoria, revitalização ou
modernização do projeto do sistema de software ou alterações no uso de
equipamentos, dispositivos eletrônicos, instrumentações, subproduto ou componente
de software.
Norma. É um “documento estabelecido por consenso e aprovado por um organismo
reconhecido que fornece para uso comum e repetido, regras, diretrizes ou
características para atividades ou seus resultados, visando à obtenção de um grau ideal
de ordenação de um dado contexto” (PMBOK, 2004).
Operacionalidade.
Atributos que determinam a operação e procedimentos
relacionados com a operação do sistema de software através do uso dos subprodutos,
do produto final e seus documentos.
Padronização. É o uso mais eficiente possível dos processos de desenvolvimento e de
gerenciamento, de modo a assegurar a aplicação de critérios, procedimentos técnicos e
operacionais comuns e compatíveis.
Plano de Garantia da Qualidade. Documento contendo o processo necessário para
identificar e aplicar os padrões de qualidade e as atividades de qualidade relevantes
para o projeto de produtos, subproduto e documentos de um sistema de software e
determinar como satisfazê-los para garantir que o projeto emprega todos os processos
necessários para atender os requisitos.
Plano de Risco. Documento contendo o processo necessário para decidir como
abordar, planejar e executar as atividades de gerenciamento de riscos do projeto de
sistema de software.
Plano de Gerenciamento de Configuração. Documento contendo o processo e os
procedimentos com orientações técnicas e gerenciais para acompanhamento, revisão,
aprovação ou aceitação de mudanças propostas em um sistema de software, e os
critérios de aprovação para autorizar as mudanças e liberação dos subprodutos,
produtos e documentos de software.
320
Processo. Uma coleção de atividades desempenhada no ciclo de vida de software para
produzir uma saída definível ou um produto.
Programação em Par. É o processo utilizado quando grupos de dois ou mais
programadores compartilham um único computador para desenvolver todo o código,
ou drivers, ou unidades de software, enquanto o outro revisa os códigos quanto à
correta implementação e entendimento dos requisitos, ao mesmo tempo.
Programa de Ensaio. É um conjunto de ações e atividades sobre os serviços
prestados durante o ciclo de vida do projeto aerodinâmico, que deve ser cumprido
pelos envolvidos em relação ao ensaio em túnel de vento, visando a obtenção de
resultados aerodinâmicos ou atendimento de uma necessidade do cliente.
Projeto de Sistema de Software. É um esforço temporário empreendido para criar
um produto de software, serviço ou resultado exclusivo para ser usado em seu
ambiente operacional.
Rake. Instrumento de medida similar a uma régua em que são instalados diversos
pitots espaçados e alinhados, usado para tomadas de pressões aerodinâmicas em
modelos bidimencionais.
Rastreabilidade. Atributos do software e de documentação que fornecem ligações
dos requisitos às implementações com respeito ao desenvolvimento específico e
ambiente operacional.
Reengenharia. Técnica de reestruturação ou modificação de software existente, ou
desenvolvimento de um novo software, preservando-se inalterada a especificação ou o
projeto de software.
Requisitos. Necessidades básicas do cliente explicitadas como um problema a ser
resolvido. Um conjunto de atividades que permite identificar as necessidades do
cliente de modo a obter uma definição clara das características do sistema de software
em termos de funcionalidades, desempenho esperado, restrições do projeto, níveis de
qualidade esperados, interfaces com outros elementos ou subsistemas. Processo de
estudar as necessidades do usuário ou cliente para se chegar a uma definição dos
sistemas, subsistemas, hardwares e softwares necessários.
Requisitos Suplementares. Requisitos adicionais resultantes de um processo de
desenvolvimento de software, que pode não ser diretamente rastreável por requisitos.
Reuso. Técnica de utilização de uma função ou biblioteca de função em uma ou mais
aplicação, ou em diferentes implementações de uma aplicação. Extensão em que um
software pode ser utilizado em outras aplicações que são relacionadas com as funções
que o mesmo executa.
321
Revisões de Software. Avaliação que visa fornecer visibilidade do processo de
desenvolvimento. A revisão deve assegurar que em certos pontos de verificação o
desenvolvimento do software segue de acordo com os planos e que o software final ou
os subprodutos cumprirão todos os requisitos e que o projeto de software está
documentado conforme planejado.
Revisor de Engenharia. Papel responsável por avaliar, revisar, arquivar e liberar os
processos, métodos, artefatos, subprodutos e produto final do projeto de software.
Revitalização. É o trabalho executado com a finalidade de restaurar a capacidade
operacional de um sistema de software, através de substituição ou modificação de
equipamentos, dispositivos eletrônicos ou software, desde que não implique na
degradação da capacidade operacional deste sistema.
Scanivalve. Instrumento de medida para tomadas de pressões contendo 48 canais.
Strain-gage.
Instrumento de medida usado para medir forças e momentos
aerodinâmicos como balanças internas aos modelos aerodinâmicos.
Testes: São processos de exercitar ou avaliar um sistema de software ou componentes
por meios automáticos ou manuais para verificar que ele satisfaz os requisitos
especificados ou para identificar diferenças entre os resultados esperados e os
verdadeiros.
Transdutor. É um dispositivo que transforma um tipo de energia em outro tipo,
utilizando para isso um sensor que recebe os dados e os transforma. Por exemplo, o
sensor pode traduzir informação não elétrica velocidade, posição, temperatura em
informação elétrica.
Testes de Aceitação. Teste forma conduzido para determinar se um sistema de
software satisfaz ou não seus critérios de aceitação e para permitir ao cliente
determinar se aceita ou não o sistema.
Testes de Sistema. Processo de testar um sistema integrado de hardware e software
para verificar se satisfaz os requisitos especificados.
Testes de Unidade. Verificações dos componentes de um software através de teste
funcional, desenvolvido a partir da especificação das funções previstas para o
componente, ou teste estrutural, desenvolvido a partir da descrição da estrutura do
componente.
Teste Funcional. Teste conduzido para demonstrar a operacionalidade das funções
que foram especificadas.
322
Teste de Integração. Técnica sistemática para a construção da estrutura de um
software, realizando-se ao mesmo tempo, testes para descobrir erros associados a
interfaces. A partir dos módulos testados a nível de unidade, construir a estrutura do
programa que foi determinada pelo projeto.
Usabilidade. É a extensão na qual um produto pode ser usado por usuários
específicos para alcançar objetivos específicos com efetividade, eficiência e satisfação
em um contexto de uso específico.
Validação. Atividades ou processo para determinar se os requisitos, os documentos,
os subprodutos e o produto final atendem ao uso específico proposto.
Verificação. Atividades ou processo para determinar se os documentos, os
subprodutos e o produto de uma determinada fase do ciclo de desenvolvimento
atendem os requisitos estabelecidos em fases anteriores ou condições impostas a eles.
323
APÊNDICE D CÓDIGOS DOS SUBPRODUTOS DE SOFTWARE
Os subprodutos de software implementados e testados via METAPLI são
constituídos de códigos para o tratamento dos dados, em sua maioria, antes de serem
processados pelo software de redução de dados. Neste trabalho, limitou-se a mostrar
partes destes códigos dos subprodutos implementados, as quais contribuíram para
obtenção dos resultados dos experimentos do TA-2, provendo qualidade e a confiança
no funcionamento para o projeto do novo sistema de medidas.
D.1 PARTE DO CÓDIGO DO SUBPRODUTO DE SOFTWARE COM
APLICATIVO EXCEL PARA ORDENAÇÃO DE DADOS DA SCANIVALVE SVE
As partes do código do SVE podem ser vistas nas figuras D.1 a D.3 a seguir.
'Sub ARRUMAFLAP()
Range("G10:G42").Select
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Range("B5").Select
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
Range("B38").Select
Figura D.1 - Parte do SVE a) ordena dados flap
'CORPO CENTRAL
Windows(MACROMV).Activate
Range("D15:D55").Select
Application.CutCopyMode = False
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Range("B43").Select
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
'CALHA
Windows(MACROMV).Activate
Range("D10:D14").Select
Application.CutCopyMode = False
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
b) ordena dados calha.
'SPOILER
Windows(MACROMV).Activate
Range("F10:F23").Select
Application.CutCopyMode = False
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Range("B84").Select
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
Figura D.2: Parte do SVE a) ordena dados corpo central b) ordena dados spoiler.
324
'SLAT
Windows(MACROMV).Activate
Range("F24:F48").Select
Application.CutCopyMode = False
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Range("B98").Select
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
'RAKE
Windows(MACROMV).Activate
Range("C10:C55").Select
Application.CutCopyMode = False
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Range("B123").Select
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
ActiveWindow.SmallScroll Down:=45
Windows(MACROMV).Activate
'MEDIA DAS PRESSOES DINAMICAS
Windows(MACROMV).Activate
Range("I10:I55").Select
Application.CutCopyMode = False
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Range("B215").Select
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
Range("E10:E55").Select
Application.CutCopyMode = False
Selection.Copy
Windows(Nome).Activate
Range("B169").Select
Selection.PasteSpecial Paste:=xlValues,
Operation:=xlNone, _
SkipBlanks:=False, Transpose:=False
Figura D.3 - Parte do SVE a) ordena dados slat b) ordena dados rake de arrasto c) Calcula média das pressões
dinâmicas.
D.2 PARTE DO CÓDIGO DO SUBPRODUTO DE
TRANSFERÊNCIA DE DADOS DA HP PARA O PC - STD
SOFTWARE
DE
O subproduto STD é usado neste trabalho para processar a transferência dos
dados da plataforma HP para o PC. Os dados e resultados obtidos com os softwares em
BASIC da HP precisavam ser recuperados, dada a importância dos projetos
aerodinâmicos ensaiados no TA-2. Para a transferência destes dados se gerou o
subproduto STD, cujas partes do código podem ser vistas nas figuras D.4 a D.7 a
seguir.
325
void inicializa ( )
/*
========================
Inicialização da Placa HPIB
========================
*/
{
error = IORESET (isc);
error_handler (error, “IORESET”);
error = IOTIMEOUT (isc, 5.0);
error_handler (error, “IOTIMEOUT”);
error = IOCLEAR (isc);
error_handler (error, “IOCLEAR”);
error = IOEOI (isc, 0);
error_handler (error, “IOEOI”);
}
Figura D.4 - Parte do subproduto STD para inicialização da placa HP-IB.
void error_handler (int error, char *routine)
/*
================================
Tratamento de erros
================================
*/
{
char *estring;
char ch;
if (error != NOERR)
{
wopen (1,1,5,50,1,WHITE|_BROWN,WHITE|_BROWN);
add_shadow( );
wprintf(“Erro na chamada de %s \n”, routine);
wprintf(“
Error = %d
%s \n”, error, errstr(error);
Pause( );
}
}
Figura D.5 - Parte do subproduto STD para tratamento de erros.
326
void readout2 ( )
/*
====================================
Leitura de matrizes ZAB e mV (ENS)
====================================
*/
{
int x;
int counter, error;
float temp;
x=0
message(3,0);
counter=70;
error=IOENTERS(hp_addr, filename, &counter);
error_handler(error,”IOENTERS”);
message(4,0);
if(strlen(filename) < 6)
exit (0);
/*
*/
/* numero do ensaio */
/*
*/
message(6,0);
message(7,0);
counter=14;
error=IOENTERS(hp_addr, ensaio, &counter);
erro_handler(error,”IOENTER”);
message(8,0);
/*
*/
/* recebe array ZAB */
/*
*/
message(24,0);
counter=18;
zab_array=(float *) malloc(counter*sizeof(float));
errorIOENTERA(hp_addr,zab_array, &counter);
error_handler(error,”IOENTERA”);
1
Figura D.6 - Parte do STD para leitura da matriz ZAB e dados do ensaio.
/*
*/
/* recebe quantidade de pontos */
/*
*/
message(16,0);
error=IOENTER(hp_addr, &temp);
error_handler(error,”IOENTER”);
qtty_ptos[x]=(int) temp;
if(qtty_ptos[x]== 0)
{
message(17,x);
return;
}
else
message(18,x);
message(19,0);
error=IOENTER(hp_addr, &temp);
error_handler(error,”IOENTER”);
cc[x]=(int) temp;
327
1
/*
*/
/* recebe zero de sensores */
/*
*/
message(33,0);
counter=9;
zero_sens_array=(flot *) malloc(counter*sizeof(float));
error=IOENTERA(hp-addr,zero_sens_array, &counter);
error_handler(error,”IOENTERA”);
/*
*/
/* recebe array mV
*/
/*
*/
message(23,0);
counter=qtty_ptos[x] * qtty_coefs[x];
mv_array=(float *) malloc(counter*sizeof(float));
error=IOENTERA(hp_addr,mv_array, &counter);
error_handler(error,”IOENTERA”);
}
Figura D.7 - Continuação da parte do subproduto STD para leitura da matriz ZAB e dados do ensaio.
D.3 PARTE DO CÓDIGO DO SOFTWARE COM APLICATIVO ARENA PARA
CÁLCULO DE DISTRIBUIÇÃO DE DADOS - SAV
Este processo de projeto do SAV foi definido gerencialmente como pré-redução
dos dados. As distribuições estatísticas dos dados são de suma importância para
validação dos mesmos. Neste processo pode-se identificar problemas com os dados e
antecipar soluções de processo de engenharia. Os resultados das distribuições das
forças e momentos de R2 a R6 usando o SAV podem ser vistas nas figuras D.8 a D.17
a seguir.
328
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
Square Error:
Normal
NORM(0.0674, 0.00431)
0.000880
Chi Square Test
Number of intervals
= 11
Degrees of freedom
=8
Test Statistic = 7.2
Corresponding p-value = 0.516
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
= 0.05 to 0.09
= 22
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.028
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 500
= 0.0549
= 0.08
= 0.0674
= 0.00432
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r2.txt
Function
Sq Error
Normal
0.00088
Beta
0.00105
Weibull 0.00182
Erlang
0.00208
Gamma
0.00219
Lognormal 0.00432
Triangular 0.0377
Uniform 0.0744
Exponential 0.0919
Figura D.8 - Distribuição de R2 para história de tempo de 10 segundos.
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
Square Error:
Beta
0.05 + 0.04 * BETA(12.6, 16.7)
0.001025
Chi Square Test
Number of intervals
=7
Degrees of freedom
=4
Test Statistic = 2.55
Corresponding p-value = 0.641
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
= 0.05 to 0.09
= 17
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0367
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 300
= 0.0577
= 0.079
= 0.0672
= 0.00359
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r2.txt
Function
Sq Error
Beta
0.00103
Normal
0.00109
Gamma
0.0019
Erlang
0.00191
Weibull 0.0032
Lognormal 0.0035
Triangular 0.0767
Uniform 0.127
Exponential 0.15
Figura D.9 - Distribuição de R2 para história de tempo de 6 segundos.
329
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
Square Error:
Beta
-0.02 + 0.04 * BETA(16.2, 14.5)
0.001360
Chi Square Test
Number of intervals
=9
Degrees of freedom
=6
Test Statistic = 8.02
Corresponding p-value = 0.24
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0199
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 500
= -0.0116
= 0.0101
= 0.00112
= 0.00355
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r3.txt
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
= -0.02 to 0.02
= 22
Function
Sq Error
Beta
0.00136
Normal
0.00162
Weibull 0.00279
Lognormal 0.00356
Erlang
0.00379
Gamma
0.00386
Triangular 0.0466
Uniform 0.0936
Exponential 0.117
Figura D.10 - Distribuição de R3 para história de tempo de 10 segundos.
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
Square Error:
Weibull
-0.02 + WEIB(0.0223, 6.96)
0.000731
Chi Square Test
Number of intervals
=7
Degrees of freedom
=4
Test Statistic = 3.24
Corresponding p-value = 0.521
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 300
= -0.0116
= 0.0101
= 0.000877
= 0.00338
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r3.txt
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0292
Corresponding p-value > 0.15
= -0.02 to 0.02
= 17
Function
Sq Error
Weibull 0.000731
Beta
0.000903
Normal
0.00094
Lognormal 0.00598
Erlang
0.00951
Gamma
0.00964
Triangular 0.0724
Uniform 0.137
Exponential 0.167
Figura D.11 - Distribuição de R3 para história de tempo de 6 segundos.
330
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
Square Error:
Normal
NORM(-0.0151, 0.00316)
0.002624
Chi Square Test
Number of intervals
= 10
Degrees of freedom
=7
Test Statistic = 10.9
Corresponding p-value = 0.157
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
= -0.03 to 0
= 22
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0256
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 500
= -0.0247
= -0.00488
= -0.0151
= 0.00316
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r4.txt
Function
Sq Error
Normal
0.00262
Beta
0.00266
Erlang
0.00306
Gamma
0.00311
Lognormal 0.00421
Weibull 0.00453
Triangular 0.035
Uniform 0.0802
Exponential 0.102
Figura D.12 - Distribuição de R4 para história de tempo de 10 segundos.
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
13.4)
Square Error:
Beta
-0.03 + 0.03 * BETA(13.2,
0.002767
Chi Square Test
Number of intervals
=7
Degrees of freedom
=4
Test Statistic = 7.41
Corresponding p-value = 0.123
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
= -0.03 to 0
= 17
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0355
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 300
= -0.0247
= -0.00793
= -0.0151
= 0.00286
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r4.txt
Function
Sq Error
Beta
0.00277
Normal
0.00304
Erlang
0.00336
Gamma
0.0034
Lognormal 0.00447
Weibull 0.00471
Triangular 0.0539
Uniform 0.115
Exponential 0.143
Figura D.13: Distribuição de R4 para história de tempo de 6 segundos.
331
Distribution Summary
Distribution:
Weibull
Expression:
-0.03 + WEIB(0.0122, 3.98)
Square Error:
0.003027
Chi Square Test
Number of intervals
= 10
Degrees of freedom
=7
Test Statistic = 14.5
Corresponding p-value = 0.0447
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
= -0.03 to 0
= 22
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0366
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 500
= -0.0278
= -0.0113
= -0.0189
= 0.00311
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r5.txt
Function
Sq Error
Weibull 0.00303
Normal
0.00306
Gamma
0.0032
Erlang
0.00336
Lognormal 0.00491
Beta
0.00946
Triangular 0.0301
Uniform 0.0737
Exponential 0.086
Figura D.14- Distribuição de R5 para história de tempo de 10 segundos.
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
Square Error:
Gamma
-0.03 + GAMM(0.000851, 13)
0.004315
Chi Square Test
Number of intervals
=7
Degrees of freedom
=4
Test Statistic = 14
Corresponding p-value = 0.00771
Histogram Summary
Histogram Range
= -0.03 to 0
Number of Intervals
= 17
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0489
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 300
= -0.0259
= -0.0113
= -0.0189
= 0.00299
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r5.txt
Function
Sq Error
Gamma
0.00432
Erlang
0.00436
Beta
0.00455
Lognormal 0.00493
Normal
0.00678
Weibull 0.00743
Triangular 0.0453
Uniform 0.104
Exponential 0.121
Figura D.15 - Distribuição de R5 para história de tempo de 6 segundos.
332
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
Square Error:
Erlang
-0.03 + ERLA(0.000767, 25)
0.001519
Chi Square Test
Number of intervals
= 10
Degrees of freedom
=7
Test Statistic = 8.1
Corresponding p-value = 0.337
Histogram Summary
Histogram Range
Number of Intervals
= -0.03 to 0.01
= 22
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0477
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 500
= -0.0214
= 0.00397
= -0.0108
= 0.0038
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r6.txt
Function
Sq Error
Erlang
0.00152
Gamma
0.00157
Normal
0.00191
Beta
0.00207
Lognormal 0.00235
Weibull 0.00535
Triangular 0.0462
Uniform 0.094
Exponential 0.115
Figura D.16 - Distribuição de R6 para história de tempo de 10 segundos.
Distribution Summary
Distribution:
Expression:
0.00324)
Square Error:
Lognormal
-0.03 + LOGN(0.0192,
0.001502
Chi Square Test
Number of intervals
=8
Degrees of freedom
=5
Test Statistic = 7.22
Corresponding p-value = 0.216
Histogram Summary
Histogram Range
= -0.03 to 0
Number of Intervals
= 17
Kolmogorov-Smirnov Test
Test Statistic = 0.0463
Corresponding p-value > 0.15
Data Summary
Number of Data Points
Min Data Value
Max Data Value
Sample Mean
Sample Std Dev
= 300
= -0.0214
= -0.00214
= -0.0108
= 0.00316
Fit All Summary
Data File: C:\Meus
documentos\AnaLucia\ana r6.txt
Function
Sq Error
Lognormal 0.0015
Normal
0.00348
Erlang
0.00546
Gamma
0.00557
Beta
0.00681
Weibull 0.00952
Triangular 0.0466
Uniform 0.0981
Exponential 0.132
Figura D.17 - Distribuição de R6 para história de tempo de 6 segundos.
333
D.4 PARTE DO CÓDIGO DO SUBPRODUTO DE SOFTWARE DE REDUÇÃO DE
DADOS - SRD
O subproduto SRD é usado neste trabalho para processar a redução de dados da
plataforma PC. Os dados obtidos com os softwares da plataforma HP e PC dos
projetos aerodinâmicos ensaiados no TA-2, são processados com o subproduto SRD.
Partes do código podem ser vistas nas figuras D.18 a D.20 a seguir.
extern float Zq_R1_Lin,
Zq_R1_Qdr,
Zq_R1_Cub,
Zq_R2_Lin,
Zq_R2_Qdr,
Zq_R2_Cub,
Zq_R3_Lin,
Zq_R3_Qdr,
Zq_R3_Cub,
Zq_R4_Lin,
Zq_R4_Qdr,
Zq_R4_Cub,
Zq_R5_Lin,
Zq_R5_Qdr,
Zq_R5_Cub,
Zq_R6_Lin,
Zq_R6_Qdr,
Zq_R6_Cub;
extern float Zab_R1_TIn,
Zab_R1_Lin,
Zab_R1_Qdr,
Zab_R1_Cub,
Zab_R2_TIn,
Zab_R2_Lin,
Zab_R2_Qdr,
Zab_R2_Cub,
Zab_R3_TIn,
Zab_R3_Lin,
Zab_R3_Qdr,
Zab_R3_Cub,
extern float Zab_R4_TIn,
Zab_R4_Lin,
Zab_R4_Qdr,
Zab_R4_Cub,
Zab_R5_TIn,
Zab_R5_Lin,
Zab_R5_Qdr,
Zab_R5_Cub,
Zab_R6_TIn,
Zab_R6_Lin,
Zab_R6_Qdr,
Zab_R6_Cub;
Figura D.18 - Declaração de variáveis para calcular ZQ e ZAB
Programa Calcula_ZQ
void Calcula_ZQ()
Programa Calcula_ZAB
void Calcula_ZAB()
{
{
Zq_R1 = Zero_R1 - (Zq_R1_Lin * Qd[C]
+ Zq_R1_Qdr * pow(Qd[C],2.) +
Zq_R1_Cub * pow(Qd[C],3.));
Zq_R2 = Zero_R2 - (Zq_R2_Lin *
Qd[C] + Zq_R2_Qdr * pow(Qd[C],2.) +
Zq_R2_Cub * pow(Qd[C],3.));
Zq_R3 = Zero_R3 - (Zq_R3_Lin *
Qd[C] + Zq_R3_Qdr * pow(Qd[C],2.) +
Zq_R3_Cub * pow(Qd[C],3.));
Zq_R4 = Zero_R4 - (Zq_R4_Lin *
Qd[C] + Zq_R4_Qdr * pow(Qd[C],2.) +
Zq_R4_Cub * pow(Qd[C],3.));
Zq_R5 = Zero_R5 - (Zq_R5_Lin *
Qd[C] + Zq_R5_Qdr * pow(Qd[C],2.) +
Zq_R4_Cub * pow(Qd[C],3.));
Zq_R6 = Zero_R6 - (Zq_R6_Lin *
Qd[C] + Zq_R6_Qdr * pow(Qd[C],2.) +
Zq_R6_Cub * pow(Qd[C],3.));
printf("\n ZQ \n");
printf("%f %f %f %f %f %f \n",
Zq_R1, Zq_R2, Zq_R3, Zq_R4, Zq_R5,
Zq_R6);
Zab_R1 = Zq_R1 - (Zab_R1_TIn + Zab_R1_Lin *
Ang_Red[C] + Zab_R1_Qdr * pow(Ang_Red[C],2.) +
Zab_R1_Cub * pow(Ang_Red[C],3.));
Zab_R2 = Zq_R2 - (Zab_R2_TIn + Zab_R2_Lin *
Ang_Red[C] + Zab_R2_Qdr * pow(Ang_Red[C],2.) +
Zab_R2_Cub * pow(Ang_Red[C],3.));
Zab_R3 = Zq_R3 - (Zab_R3_TIn + Zab_R3_Lin *
Ang_Red[C] + Zab_R3_Qdr * pow(Ang_Red[C],2.) +
Zab_R3_Cub * pow(Ang_Red[C],3.));
Zab_R4 = Zq_R4 - (Zab_R4_TIn + Zab_R4_Lin *
Ang_Red[C] + Zab_R4_Qdr * pow(Ang_Red[C],2.) +
Zab_R4_Cub * pow(Ang_Red[C],3.));
Zab_R5 = Zq_R5 - (Zab_R5_TIn + Zab_R5_Lin *
Ang_Red[C] + Zab_R5_Qdr * pow(Ang_Red[C],2.) +
Zab_R5_Cub * pow(Ang_Red[C],3.));
Zab_R6 = Zq_R6 - (Zab_R6_TIn + Zab_R6_Lin *
Ang_Red[C] + Zab_R6_Qdr * pow(Ang_Red[C],2.) +
Zab_R6_Cub * pow(Ang_Red[C],3.));
}
}
Figura D.19 - Programa para cálculo de ZQ e ZAB
printf("\n ZAB \n");
printf("%f %f %f %f %f %f \n",Zab_R1,
Zab_R2, Zab_R3, Zab_R4, Zab_R5, Zab_R6);
334
Programa Calcula_Forca
void Calcula_Forca()
{
Forca[0] = Zab_R1 / Const_R1 / VOLTS;
Forca[1] = Zab_R2 / Const_R2 / VOLTS;
Forca[2] = Zab_R3 / Const_R3 / VOLTS;
Forca[3] = Zab_R4 / Const_R4 / VOLTS;
Forca[4] = Zab_R5 / Const_R5 / VOLTS;
Forca[5] = Zab_R6 / Const_R6 / VOLTS;
C1 = 6;
/* alfa */
if(Angulo == BETA)
{
Forca[6] = sin(Ang_Red[C]) * Deg_Rad;
Forca[7] = cos(Ang_Red[C]) * Deg_Rad;
C1 = 8;
}
Forca_R1 = 0.0;
Forca_R2 = 0.0;
Forca_R3 = 0.0;
Forca_R4 = 0.0;
Forca_R5 = 0.0;
Forca R6 = 0.0;
Figura D.20 - Programa de cálculo de forças e momentos.
switch(Angulo)
{
case ALFA: /* Angulo Alfa */
/* Calculo da forca de R1 */
for (I=0; I<6; I++)
{
Forca_R1 = Forca_R1 + Malfa_R1[I] *
Forca[I];
}
Rf = 6;
for (J=0; J<6; J++)
{
for (I=J; I<C1; I++)
{
Forca_R1 = Forca_R1 + Malfa_R1[Rf]
* Forca[J] * Forca[I]; /*beta*/
Rf++;
}
}
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