Engenharia de requisitos

A engenharia de requisitos (no contexto da engenharia de software) é um processo que engloba todas as atividades que contribuem para a produção de um documento de requisitos e sua manutenção ao longo do tempo.

Este processo deve ser precedido de estudos de viabilidade que, a partir das restrições do projeto, determinam se este é ou não viável e se deve prosseguir para a identificação dos requisitos.

O processo de engenharia de requisitos é composto por quatro atividades de alto nível:
- Identificação;

- Análise e negociação;

- Especificação e documentação;

- Validação.

Uma outra atividade que se pode considerar que faz também parte deste processo, se incluirmos a fase posterior à produção do documento (isto é, a sua "manutenção"), é a gestão dos requisitos (change management, sendo que as alterações podem ser causadas pelos mais diversos fatores desde inovações tecnológicas a mudanças na natureza do negócio, e consequentemente nos requisitos, entre outras). 

1 Estudos de viabilidade

Algumas das questões que podem ser postas nesta coleta de informações são, por exemplo:

* Se o novo sistema não fosse implementado, quais seriam as alternativas para a organização?
* Quais são os problemas que os sistemas atuais apresentam e como é que um sistema novo irá resolver estas falhas?
* De que forma é que o sistema irá contribuir diretamente para os objetivos da organização?
* É possível a integração com os outros sistemas da organização (de um ponto de vista tecnológico)? Com que facilidade é que se consegue partilhar informação entre estes sistemas? 

2 Identificação

Atividades envolvidas

* Compreensão do domínio: é muito importante para o analista compreender o domínio no qual a organização e o projeto se inserem; quanto maior for o conhecimento acerca do domínio, mais eficaz será a comunicação entre o analista e as partes interessadas.

* Identificação das partes interessadas: estes já deverão ter sido identificados nos estudos de viabilidade, porém para efeitos de identificação de requisitos convém concentrar as atenções nos utilizadores do sistema.

* Captura: consiste na obtenção com o cliente dos requisitos (funcionais e não-funcionais) pretendidos para o sistema.

* Identificação e análise de problemas: os problemas devem ser identificados (e a sua definição deve ser consensual) e devem ser propostas soluções em conjunto com as partes interessadas.

Dificuldades

* O cliente pode não saber exatamente o que deseja para o sistema, ou sabê-lo mas não conseguir articulá-lo.
* Os requisitos identificados podem não ser realistas (do ponto de vista econômico ou tecnológico, por exemplo).
* Cada parte interessada pode expressar os mesmos requisitos de formas diferentes, sendo necessário - através de um bom conhecimento do domínio - identificar estas situações.

2.1 Entrevistas e Questionários

Entrevistas e Questionários é talvez a técnica mais simples de utilizar. Ainda que seja bastante eficaz numa fase inicial de obtenção de dados (e mesmo de esclarecimento de algumas dúvidas), está condicionada a alguns fatores:
* Influência do entrevistador nas respostas do cliente: convém que o entrevistador dê margem ao entrevistado para expor as suas ideias sem as enviesar logo à partida.
* Relação pessoal entre os intervenientes na entrevista.
* Predisposição do entrevistado: caso, por exemplo, o papel do entrevistado venha a ser afetado pela introdução de um sistema na organização, este pode propositadamente dificultar o acesso à informação.
* Capacidade de seguir um "plano" para a entrevista: na ausência destes planos é natural que haja tendência para que os intervenientes se dispersem um pouco, levando a que a entrevista demore mais tempo do que seria suposto. Caso a entrevista se torne demasiado longa, as pessoas podem cair na tentação de "querer despachar" sendo os últimos pontos da entrevista abordados de forma superficial (ou podem nem chegar a ser abordados).

Um dos aspectos fundamentais deste tipo de entrevistas é garantir que as ideias e predisposições naturais do entrevistador não interfiram com uma livre troca de informação. Isto pode ser algo difícil de conseguir uma vez que cada pessoa é influenciada por um conjunto de vivências pessoais, que podem dificultar a compreensão de ideias vinda de outras pessoas.

2.1.1 Elaboração das perguntas

2.1.1.1 Perguntas de contexto livre

As perguntas de contexto livre ajudam o analista a obter informação acerca do problema, minimizando ao máximo as suas influências pessoais na resposta do cliente.

Como exemplo de perguntas deste género, podemos ter:

* Quem são os utilizadores?
* Quem é o cliente?
* Têm necessidades diferentes?
* Onde podem ser encontradas outras soluções para este problema?

Estas perguntas obrigam o analista a ouvir primeiro antes de tentar encontrar uma potencial solução, e começar a descrevê-la quase instintivamente influenciando desta forma o entrevistado.

O ouvir cuidadosamente permite uma melhor compreensão do problema principal e quaisquer outros problemas relacionados, que muitas vezes passam despercebidos, mas que afetam a motivação e comportamento do entrevistado.

2.1.1.2 Perguntas centradas na solução

Durante a fase de pesquisa e identificação de requisitos, pode também ser apropriado começar a dirigir o tipo de perguntas mais para o contexto de uma solução, após terem sido obtidas as respostas às perguntas de contexto livre. No fundo, o papel do analista é o de fornecer soluções específicas aos problemas em causa, e não apenas compreender o problema no geral.

Após terem sido feitas as perguntas de contexto livre, pode começar-se a explorar as soluções propostas com estas perguntas mais direccionadas:
* (Apresentar as capacidade gerais de uma solução) E se pudesse fazer … e …?
* Como classificaria a importância de cada uma das funcionalidades apresentadas?

2.2 Workshops de requisitos

O Workshop de Requisitos consiste numa técnica usada através de uma reunião estruturada, da qual devem fazer parte um grupo de analistas e um grupo representando o cliente, para então obter um conjunto de requisitos bem definidos. Ao contrário das reuniões, promove-se a interação entre todos os elementos presentes no workshop fomentando momentos de descontração como forma de dinamizar o trabalho em equipe, existindo um facilitador neutro cujo papel é conduzir a workshop e promover a discussão entre os vários intervenientes (ainda que não tenha realmente poder de decisão). As tomadas de decisão devem seguir processos bem definidos e devem resultar de um processo de negociação, mediado pelo facilitador. Uma técnica que é também útil em workshops é o uso de brainstorming (tempestade de idéias) como forma de gerar um elevado número de ideias numa pequena quantidade de tempo. Como resultado dos workshops deve ser produzida documentação que reflita os requisitos e decisões tomadas sobre o sistema a implementar.

2.3 Cenários

* Uma forma de levar as pessoas a imaginarem o comportamento de um sistema é o uso de cenários. Através de exemplos práticos descritivos do comportamento de um sistema, os seus utilizadores podem comentar acerca do seu comportamento e da interação que esperam ter com ele. Trata-se de uma abordagem informal, prática e aplicável a qualquer tipo de sistema. De um modo geral, os cenários devem incluir os seguintes elementos:

* Estado do sistema no início do cenário.
* Sequência de eventos esperada (na ausência de erros) no cenário.
* Listagem de erros que podem ocorrer no decorrer dos eventos do cenário e de como estes erros serão tratados.
* Outras atividades que podem ser executadas ao mesmo tempo que as deste cenário.
* Estado do sistema depois de o cenário terminar.

2.4 Prototipagem

O uso de prototipagem é feito em diversas fases do processo de engenharia de requisitos (por exemplo na identificação, na análise e na validação). Trata-se de uma versão inicial do sistema, baseada em requisitos ainda pouco definidos, mas que pode ajudar a encontrar desde cedo falhas que através da comunicação verbal não são tão facilmente identificáveis. Neste tipo de abordagem apenas são desenvolvidas algumas funcionalidades sendo normalmente desenvolvidas primeiro aquelas que são mais fáceis de compreender por parte do utilizador e que lhe podem trazer maior valor acrescentado (principalmente na prototipificação evolutiva, isto é, aquela que mais tarde é evoluída para a fase de desenvolvimento). O uso de protótipos deve ser considerado apenas mediante uma análise custo-benefício, já que os custos de desenvolvimento de um protótipo podem facilmente crescer, sendo particularmente úteis em situações em que a interface com os utilizadores é, para eles, um aspecto crítico.

2.5 Estudo etnográfico

Os Estudos Etnográficos são uma análise da componente social das tarefas desempenhadas numa dada organização. Quando um dado conjunto de tarefas se torna rotineiro para uma pessoa, é de esperar que esta sinta dificuldade em articular todos os passos que segue ou todas as pessoas com as quais interage para as levar a cabo. Através de uma observação direta das atividades realizadas durante um período de trabalho de um funcionário é possível encontrar requisitos que não seriam observáveis usando técnicas convencionais. Esta observação pode ser acompanhada de registros de áudio/vídeo, porém não convém usá-los em demasia visto que o tempo necessário para os processar pode ser demasiado. Nesta técnica assume-se que o representante do cliente observado desempenha as suas funções "corretamente", pelo que convém ter algum cuidado na escolha do mesmo.

3. Análise e negociação dos requisitos

3.1 Classificação

Agrupamento de requisitos em "módulos" para facilitar a visão global do funcionamento pretendido para o sistema.

3.2 Resolução de conflitos

Dada a multiplicidade e diversidade de papéis das partes interessadas envolvidas na captura e na análise de requisitos, é inevitável a existência de conflitos nos requisitos identificados; é importante resolver estes conflitos o mais breve possível.

3.3 Priorização

Consiste na atribuição de uma "prioridade" a cada requisito (por exemplo, elevada/média/baixa); obviamente este pode ser um fator gerador de conflitos.

3.4 Confirmação

É confirmada com as partes interessadas a completude dos requisitos, sua consistência e sua validade (de acordo com o que se pretende do sistema). 

4. Especificação e documentação

Em todos os tipos de especificação há 2 tipos de requisitos a considerar:
* Requisitos funcionais: descrevem as funcionalidades que se espera que o sistema disponibilize, de uma forma completa e consistente. É aquilo que o utilizador espera que o sistema ofereça, atendendo aos propósitos para qual o sistema será desenvolvido.
* Requisitos não-funcionais: referem-se a aspectos não-funcionais do sistema, como restrições nas quais o sistema deve operar ou propriedades emergentes do sistema. Costumam ser divididos em Requisitos não-funcionais de: Utilidade, Confiança, Desempenho, Suporte e Escalabilidade.

4.1 Especificação de requisitos do utilizador

Os requisitos do utilizador destinam-se portanto aos vários níveis hierárquicos da organização na qual o sistema será implementado (desde gestores a utilizadores), pelo que são descritos usando apenas (conforme já foi referido) linguagem natural, formulários e diagramas muito simples.

Algumas considerações úteis a ter em conta ao escrever uma especificação de requisitos do utilizador:
* Usar o mesmo formato em todos os requisitos (evitam-se omissões e facilita-se a verificação dos requisitos).
* Distinguir claramente entre comportamentos esperados e desejáveis do sistema através do uso de expressões como "O sistema permitirá criar (...)" ou "Deverá ser possível criar (...)" respectivamente. É importante deixar claro o que o sistema tem de fazer e sugestões de como o deve fazer e, acima de tudo, usar este tipo de expressões de forma consistente ao longo de todo o documento.

* Usar formatação de texto para salientar determinados aspectos do documento (usando negrito, por exemplo).
* Evitar usar termos demasiado técnicos ou fora do âmbito do sistema, identificando-os e definindo-os de uma forma clara quando for absolutamente necessário usá-los.

4.2 Especificação de requisitos do sistema

Os requisitos do sistema tem um caráter mais técnico, consistindo numa descrição detalhada dos requisitos do utilizador correspondentes recorrendo ao uso, para além da linguagem natural, de linguagens estruturadas e notações gráficas. Estes requisitos destinam-se ainda aos utilizadores do sistema (e particularmente aos engenheiros que trabalhem nessa organização) e destinam-se também às equipes de especificação de arquitetura do sistema e de desenvolvimento.

4.3 Especificação do design da aplicação

A especificação do design da aplicação consiste num documento usado pela equipe de desenvolvimento do sistema no qual estão definidos pormenores, em um nível mais técnico, acerca da implementação do sistema e sua arquitetura. A partir deste documento, um elemento que entre para a equipe de desenvolvimento no meio do projeto deverá ser capaz de "se situar" quando precisar começar a codificar, compreendendo a forma como a implementação, em um nível global, está sendo feita, mas sem conhecer necessariamente os detalhes de implementação aprofundados. Não convém cair na tentação de deixar toda a implementação detalhada, uma vez que convém que os desenvolvedores tenham alguma margem de manobra tanto para inovar como para resolver problemas encontrados em sub-sistemas de formas que uma especificação inicial da arquitetura não consegue prever.

4.4 Documento de especificação de requisitos

Inclui uma combinação dos requisitos do utilizador e do sistema e tem diferentes utilidades para diferentes pessoas:
* Clientes: confirmar a completude dos requisitos e propor alterações.
* Gestores: orçar o sistema e planejar o processo de desenvolvimento.
* Arquitetos/Projetistas: compreender o sistema a desenvolver.
* Engenheiros (testes): desenvolver testes para validar o cumprimento dos requisitos.
* Arquitetos/Projetistas (manutenção): compreender o sistema e a ligação entre as suas partes.

Existem diversos padrões para este documento. A IEEE propõe o modelo IEEE/ANSI 830-1993.

5. Validação

Pretende-se demonstrar que o documento de requisitos produzido corresponde, de fato, ao sistema que o cliente pretende.

Durante a fase de validação dos requisitos, devem ser verificados (através de checklists) os seguintes atributos dos requisitos:

* Validade: a especificação resulta da análise dos requisitos identificados junto das diversas partes interessadas envolvidas. Como tal, requisitos identificados individualmente (isto é, junto de cada parte interessada) podem diferir da especificação final que se atinge após o cruzamento de informação e é necessário que cada cliente compreenda e aceite a especificação final obtida.
* Consistência: não devem existir conflitos entre os requisitos identificados.
* Compreensibilidade / Ambiguidade: os requisitos devem poder ser compreendidos de forma inequívoca pelas partes interessadas.
* Completude: todas as funcionalidades pretendidas devem fazer parte da especificação do sistema.
* Realismo: dadas as restrições do projeto (tecnológicas, financeiras e temporais) o sistema especificado tem de ser implementável.
* Verificabilidade: de forma a evitar futuras discordâncias quanto à concretização dos requisitos especificados, estes devem ser descritos de modo que seja possível verificar se foram ou não concretizados, isto é, se o sistema final corresponde à especificação inicial.
* Rastreabilidade: a origem dos requisitos, em relação ao cliente, deve estar claramente identificada. Entre outros motivos, isto é importante para facilitar a gestão futura dos requisitos.
* Conformidade com normas: para além dos aspectos funcionais dos requisitos, a sua especificação deve obedecer às normas usadas ao longo de todo o documento.


5.1 Revisões dos requisitos

Uma equipe de revisores pode analisar sistematicamente a especificação produzida de forma a garantir que esta corresponda ao sistema pretendido; em revisões informais, a equipe de revisores pode simplesmente ter uma conversa, envolvendo o maior número possível de representantes das partes interessadas, acerca dos requisitos produzidos; em revisões formais, a equipe de revisores deve confirmar junto do cliente um conjunto de critérios que todos os requisitos devem cumprir:
* verificabilidade;
* compreensibilidade (por parte dos utilizadores finais);
* rastreabilidade (a origem dos requisitos deve ser identificável);
* adaptabilidade (capacidade de sofrer alterações sem produzir efeitos em todos os outros requisitos);

5.2 Prototipificação

A implementação de um protótipo (por exemplo, da interface do sistema) pode ser útil para os utilizadores finais (e demais interessados), já que se trata do elemento do sistema em desenvolvimento aparentemente mais próximo do sistema que estará de fato operacional; 

5.3 Geração de casos de teste

Uma vez que cada requisito deve ser testável, deveria ser possível criar (desenhar) os respectivos testes desde a fase de validação de requisitos; se isto não for possível, é sinónimo de que a implementação deste requisito será difícil e que este poderá ter de ser reconsiderado.

5.4 Análise de consistência automática

Através da especificação formal de modelos para o sistema é possível, recorrendo a ferramentas adequadas (como as ferramentas CASE), testar de forma automática a consistência dos modelos criados (Exemplo: Matriz de reastreabilidade); apenas a consistência é testada nesta técnica, pelo que tem de ser complementada com uma das outras técnicas referidas.

6. Gestão de requisitos

Responsável por controlar e gerenciar as mudaças de requisitos, que inevitavelmente tendem a ocorrer durante a especificação do sistema, isto pode suceder pelo problema abordado não conseguir ficar completamente definido antes da produção do documento de requisitos (ou mesmo antes de o sistema ser implementado) ou, por outro lado, pode também acontecer pelos próprios requisitos se alterarem no decorrer do projeto (reflectindo evoluções tecnológicas ou alterações na organização na qual é usado).

Na prática, a gestão de requisitos acaba por coincidir com o início de novos processos de engenharia de requisitos (para os "novos" requisitos, isto é, os "antigos" que sofreram alterações).

Como tal, o planejamento é uma parte importante da gestão de requisitos. Devem estar definidas desde o início da gestão de requisitos políticas para:
* Identificação de requisitos: identificação unívoca (ser interpretado de uma forma) em especial para facilitar a rastreabilidade.
* Processo de gestão de mudanças utilizadas: conjunto de atividades que permitem avaliar o custo e impacto das alterações.
* Rastreabilidade: relações entre os requisitos e relações entre requisitos e design; estas podem precisar manter associada a cada requisito informação como a parte interessada que a propôs, dependências de outros requisitos e associação a módulos específicos do design do sistema.
* Ferramentas utilizadas: para sistemas grandes, a quantidade de informação a processar pode ser elevada, sendo o uso de ferramentas CASE aconselhado.

Para manter a consistência entre as várias alterações pedidas (e para estas serem feitas de um modo controlado), é importante que o processo de gestão de mudanças esteja definido de um modo formal, sendo que deverá incluir as seguintes fases:
* Análise do problema e especificação da alteração a fazer: identificação do problema existente nos requisitos originais e proposta de alteração a fazer aos requisitos do sistema.

* Análise da alteração e seu impacto: através das políticas de rastreabilidade definidas previamente, avaliação do impacto da alteração no sistema.
* Implementação da alteração: alteração no documento de requisitos e, conforme seja necessário, no design e implementação.