Aplicação de modelo de melhoria de processo para sistemas críticos

Método para aplicação de modelos de
melhoria e avaliação do processo de
desenvolvimento de software em
sistemas críticos de segurança.
Eng. Christian Becker Bueno de Abreu
Prof. Dr. Paulo Sérgio Cugnasca
EP-USP
São Paulo 2008

Agenda
• Introdução, objetivo, motivação
• Segurança, sistemas críticos
• Qualidade de software
– Processo de Desenvolvimento x (Produto)
• Modelos de Desenvolvimento
– SOFTEX MPS.BR, (CMU/SEI CMMi-DEV)
• Extensão de Segurança
– ADD/DMO CMMi-DEV +SAFE x (FAA, RAMS)
• Modelo de Decisão por Múltiplos Critérios
– AHP

Agenda
• Descrição do método proposto
• Estudo de caso e resultados obtidos
• Conclusões
• Propostas de trabalhos futuros

Introdução
• Avanço em modelos de melhoria de
processos de desenvolvimento software;
• Avanço de tecnologia em aplicações de
segurança crítica;
• Uso comum de critérios e julgamentos
qualitativos e subjetivos;
• Ferramentas de auxílio à decisão.

Objetivo
O objetivo deste trabalho de
investigação científica é propor
um método para aplicação de
um modelo de melhoria e
avaliação do processo de
desenvolvimento de software
com extensão em aspectos de
segurança, para aplicação em
sistemas críticos, utilizando
como critério de priorização das
atividades prescritas nesse
modelo a experiência de
especialistas desta área.

Motivação/Justificativa
• Emprego intensivo de software para a
realização de funções de segurança.
• Desafios práticos encontrados nos
projetos de sistemas críticos.
• Produção acadêmico-científica, no
seu estado atual da arte.
Modernização

Segurança
• Functional Safety – IEC 61508
– ausência de risco inaceitável
• dano físico, ou à saúde de pessoas
• dano ao patrimônio ou ao meio ambiente
• RAMS – CENELEC 50126
– nenhum sistema é absolutamente seguro
– projetar um sistema de forma a atender ao
nível de segurança apropriado.

Segurança
• A determinação de um
nível de segurança apropriado:
envolve opiniões e julgamentos pessoais;
é afetada por fatores emocionais.
(STOREY, 1996)

Segurança de Sistema
• probabilidade do sistema
– efetuar suas operações de forma correta, ou
– descontinuar seu funcionamento de forma a
não comprometer a operação de outros
sistemas ou comprometer a segurança
(JOHNSON, 1989)

Software
• componentes ou arranjos com
modos de falha conhecidos.
• maior complexidade
microprocessadores
não comprometer a segurança do
processo controlado em caso de falhas.

Software
• componentes ou arranjos com
modos de falha conhecidos.
• maior complexidade
microprocessadores
levantamento de modos de falha proibitivo
possibilidade de prever efeitos inseguros?

Qualidade
Qualidade é a totalidade das
características de um produto ou serviço
que se baseia na sua habilidade de
satisfazer uma dada necessidade.
(GUSTAFSON 2003)

Qualidade
• Qualidade dos Processos
– NBR ISO 9000-3
– ISO/IEC 12207, ISO/IEC 15504
– CMU/SEI CMMi-DEV, FAA iCMM
– MR-MPS, MA-MPS
• Qualidade dos Produtos
– ISO/IEC 9126-1
– Fatores e sub-fatores comuns aos modelos de
qualidade e segurança
(PÁSCOA, 2002)

Processo x Produto
• Processo de Software: seqüência de etapas
executadas para realizar um determinado
objetivo e que envolve métodos, ferramentas e
pessoas.
(HUMPHREY, 1989)
• Produto de software: conjunto completo de
programas de computador, procedimentos e
documentação correlata, assim como dados
designados para entrega a um usuário;
(ISO/IEC 90003)

Modelo de Processo
• Modelo de processo de software:
descreve os processos realizados para
atingir o desenvolvimento de software.
Pode ser utilizado para descrever o
processo padrão de desenvolvimento de
software (prescritivo).
(GUSTAFSON, 2003)

MR-MPS
• Coordenação:
• Apoio:

MR-MPS
• MR-MPS rev. 1.2
– Compatível com SEI/CMU CMMI-DEV
– Aderente às normas:
• ISO/IEC 12207 “Information Technology - Software Life Cycle
Processes”; e
• ISO/IEC 15504 “Information Technology - Process Assessment”

Maturidade MR-MPS
• Representação
“em estágios”
• Cada nível de Maturidade
possui um conjunto de
Áreas de Processo
• Os Atributos do Processo
definidos para cada nível
devem ser aplicados às
Áreas de Processo dos
níveis inferiores.

Maturidade CMMI
• CMMI-DEV “staged”

Capacidade CMMI
• CMMI-DEV “continuos”

Capacidade MR-MPS
• Representação
“contínua”
• Áreas de Processo
escolhidas livremente
• Os níveis de capacidade são definidos para
cada Área de Processo através do atendimento
aos Atributos de Processo esperados.

Níveis de Capacidade
• Os níveis de capacidade são definidos para
cada Área de Processo através do atendimento
aos Atributos de Processo esperados.

Extensão CMMI
• CMMI-DEV
– Segurança não é mencionada nos componentes
necessários ou esperados, apenas poucas vezes em
componentes informativos do CMMI
– As atividades relacionadas à segurança podem ser
inseridas no modelo CMMI (ex. IPPD)
• Extensões de Segurança CMMI
– FAA Safety and Security extensions for iCMM
– RAMS/CENELEC 50128 (FONSECA, 2005)
– ADD/DMO CMMI-DEV +SAFE

CMMI-DEV +SAFE
• Duas Áreas de Processo
– Engenharia de Segurança
– Gerenciamento de Segurança
• Definidas em níveis de capacidade
– Representação “contínua”
(metas genéricas ou atributos do processo)

+SAFE em níveis
• S0 - Projeto não classificado como segurança.

+SAFE em níveis
• S1 - Projeto classificado como de segurança,
porém não há ameaça identificada.
Gerenciar fornecedores relacionados à segurança.SG3 / GSEG 3
Monitorar incidentes de segurança.SG2 / GSEG 2
Desenvolver planos de segurança.SG1 / GSEG 1
Viabilizar aceitação de segurança.SG5 / ESEG 5
Identificar ameaças, acidentes e fontes de ameaças.SG1 / ESEG 1

+SAFE em níveis
porém todas as ameaças são aceitáveis.
Analisar ameaças e realizar análise de riscos.SG2 / ESEG 2

+SAFE em níveis
e inclui ameaças não aceitáveis.
Projeto voltado à segurança.SG4 / ESEG 4
Definir e manter requisitos de segurança.SG3 / ESEG 3
Analisar ameaças e realizar análise de riscos.SG2 / ESEG 2

MDMC
(método de decisão por múltiplos critérios)
• Estabelecer o domínio do problema
– A necessidade ou objetivo de obter decisões
• Relacionar um conjunto de alternativas
– Possíveis soluções para o problema
• Escolher critérios de decisão
– Relevantes para o objetivo
– Pelos quais as alternativas serão avaliadas

AHP
(Método de Análise Hierárquica)
• Campo de aplicação variado
– Pesquisa aponta para 150+ artigos publicados nas áreas social,
pessoal, política, educação, fabricação, engenharia, industrial e
governamental.
(VAIDYA; KUMAR, 2004)
• Aplicação em planejamento, alocação de recursos e
solução de conflitos.
(SAATY, 2006)
• Exemplos (Eng. de Software):
– Melhorar a precisão de estimativas subjetivas realizadas por
especialistas em estágio inicial de desenvolvimento;
– Seleção de ferramenta de projeto de software COTS com base
em critérios baseados em características oferecidas pela maior
parte das soluções.

AHP - Decomposição do Problema

Método Proposto
Estudo de Caso

Método Proposto
Definir Escalas
Preparação para o AHP
Definir
Áreas de Processo
MR-MPS
+SAFE
Definir Objetivo
Definir Critérios
Obter Julgamento
dos Especialistas
Aplicar o AHP
Elaborar Hierarquia
Prioridades
Perfil de Capacidade
Desejado
Questionário

Áreas de Processo
• GSEG Gerenciamento de Segurança (+SAFE);
• AQU Aquisição (nível F);
• GQA Garantia da Qualidade (nível F); e
• GPR Gerenciamento de Projetos (nível G).
• ESEG Engenharia de Segurança (+SAFE);
• DRE Desenvolvimento de Requisitos (nível D);
• ITP Integração de Produto (nível D);
• PCP Projeto e Construção do Produto (nível D);
• VAL Validação (nível D); e
• VER Verificação (nível D).

Preparação para o AHP
Definir Escalas
Definir
Áreas de Processo
MR-MPS
+SAFE
Definir Objetivo
Definir Critérios
Obter Julgamento
dos Especialistas
Aplicar o AHP
Elaborar Hierarquia
Prioridades
Perfil de Capacidade
Desejado
Questionário
Método Proposto

Preparação AHP
(objetivo, critério, escala, hierarquia)

Método Proposto
• Obtenção matemática de um perfil de capacidade a
partir do vetor prioridades resultante do uso do método
AHP.
– Estipular um valor de ajuste k arbitrário, que pode ser
manipulado livremente, e é proporcional ao nível de esforço ou à
expectativa de melhoria de processos na organização
– Multiplicar o vetor de prioridades pelo valor de ajuste k e
arredondar para números inteiros compreendidos entre 0 e 5,
correspondentes aos níveis de capacidade das Áreas de
Processo

Perfil de Capacidade 1
• GQA Garantia da Qualidade (nível F);
• GPR Gerenciamento de Projetos (nível G);
• VER Verificação (nível D)
• Valor de k=20
• Perfil de capacidade atual – não verificado
• 5 Otimizados
• 4 Quantitativamente Gerenciados
• 3 Institucionalizados
• 2 Gerenciados
• 1 Executados ao acaso (ad hoc)
• 0 Incompletos

• Valor de k=35
• Perfil de capacidade atual – MR-MPS F
• 5 Otimizados
• 2 Gerenciados
• 0 Incompletos

• Valor de k=60
• Perfil de capacidade atual – MR-MPS C
• 5 Otimizados
• 2 Gerenciados
• 0 Incompletos

Conclusões
– Abordagem da qualidade de software para obtenção
de produtos adequados à segurança de sistemas;
– Solução de problemas complexos e de natureza
qualitativa com ferramenta de auxílio à decisão;
– Síntese e registro de opiniões de especialistas
através de julgamentos qualitativos.
– Possibilidade de aplicação do método em diversos
estágios de maturidade das organizações;
– Avaliação e melhoria dos processos de
desenvolvimento de software prioritários;

Trabalhos Futuros
– Análise de sensibilidade de opiniões;
– Obtenção e discussão de resultados de julgamentos
por especialistas:
• Em diferentes áreas de aplicação dos sistemas críticos;
• Com experiência prática e acadêmica diversa.
– Aplicação da lógica nebulosa (fuzzy) para obtenção
mais precisa de opiniões;
– Construir matriz de custo x benefício;
– Prescrição do valor de ajuste k;
– A aplicação deste método em outras áreas de
desenvolvimento de software para uso da
representação “contínua” do CMMI / MR-MPS;

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