Claudio Giulliano Alves da Costa, MD,

Rodrigo Paulo Quaresma, BE e Renato Marcos Endrizzi Sabbatini, PhD.

Núcleo de Informática Biomédica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas/SP, Brasil

Ainda que muitas definições abrangentes tenham sido propostas para a ES, todas elas reforçam a exigência da disciplina de engenharia no desenvolvimento de software, e abrange um conjunto de três elementos fundamentais : métodos, ferramentas e procedimentos. Onde os métodos detalham "como fazer" para se construir o software, as ferramentas proporcionam apoio automatizado ou semi-automatizado aos métodos, e os procedimentos constituem o elo de ligação que mantém juntos os métodos e as suas ferramentas, e possibilita um processo de desenvolvimento claro, eficiente, visando garantir ao desenvolvedor e seus clientes, a produção de um software de qualidade ¹.

Nos últimos 20 anos, o hardware deixou de ser o item mais caro na implementação de um sistema, enquanto que o custo relacionado ao software cresceu e se tornou o principal ítem no orçamento da computação. Isso se deve principalmente pela crescente complexidade dos problemas a serem resolvidos pelos softwares. Sistemas como os de gestão hospitalar e sistemas de PEP chegam a possuir milhões de linhas de código e envolvem vários especialistas para o seu desenvolvimento ². Aliado a isso, alguns problemas inerentes ao processo de desenvolvimento de um software começaram a surgir ¹ : as estimativas de prazo e de custo freqüentemente são imprecisas, a produtividade das pessoas da área de software não tem acompanhado a demanda por seus serviços e, a qualidade de software às vezes é menos que adequada, ocorrendo muito freqüentemente a insatisfação do usuário. A chave para se vencer esses problemas e dificuldades acima relatados é a larga utilização de uma abordagem de engenharia ao desenvolvimento de software, aliada a uma contínua melhoria das técnicas e ferramentas ^{1, 2}, no intuito também de melhorar a produtividade da equipe ².

Dessa forma, podemos destarcar duas tendências para justificar o uso da ES : primeiro, o software é um item de alto custo e em progressivo aumento; e segundo, que os softwares têm um importante papel no bem-estar da sociedade ³; dessa forma, a ES assume papel crítico para garantir que tarefas, dados, pessoas e tecnologia estejam apropriadamente alinhadas para produzir um sistema efetivo e eficiente ⁴.

Um conjunto de etapas são definidas no processo de desenvolvimento de um software, a esse conjunto de etapas denomina-se de Paradigmas da ES ¹.

Destacam-se 4 paradigmas principais ^{1, 5}: o ciclo de vida clássico , a prototipação, o modelo espiral e as técnicas de Quarta geração (4GT). Deve ser lembrado ainda, que podemos combinar os paradigmas, obtendo-se um melhor resultado.

Independentemente do paradigma a ser utilizado, 3 fases genéricas dividem o processo de desenvolvimento ¹ : Definição. Esta fase focaliza o "o quê" (análise do sistema, planejamento do projeto de software e análise de requisitos). Desenvolvimento. Focaliza-se o "como" (projeto de software, codificação e realização de testes do software). Manutenção. Concentra-se nas "mudanças" (correção, adaptação e melhoramento funcional).

A Prototipação traz bons resultados principalmente quando o cliente não tem precisão na declaração do problema. A construção de protótipos em projeto de PEP deve ser extensamente utilizada, principalmente porque estes são sistemas complexos, que necessitam de um alto nível de colaboração do usuário no processo de desenvolvimento ⁶.

O modelo espiral é baseado no princípio do desenvolvimento incremental, onde novas funções são adicionadas a cada ciclo. Análise, especificação, projeto, implementação e validação são repetidas a cada ciclo, gerando uma nova versão do software e permitindo um feedback mais imediato do usuário ².

As técnicas de quarta geração utilizam poderosas ferramentas para o desenvolvimento do software, essas permitem um nível de especificação mais elevado, próximo à linguagem natural, sendo capazes à partir dessas definições, gerar o código-fonte do sistema ¹.

O gerenciamento de projetos abrange todo o desenvolvimento, sendo praticado em cada etapa do processo. Uma das primeiras atividades de gerenciamento é o chamado Estudo de Viabilidade. Sua proposta é justificar a necessidade para o desenvolvimento do sistema, tanto do ponto de vista técnico e organizacional como financeiro (custos), através do estudo de índices como Retorno sobre Investimento ⁷. No gerenciamento, deve-se destacar o uso das métricas de software que são usadas para medir a qualidade dos softwares e controlar a produtividade dos projetos ⁵. As métricas podem ser categorizadas como diretas ou indiretas; da produtividade, da qualidade e técnicas; e ainda em orientadas ao tamanho (LOC), à função (FP - Function Point) e às pessoas ⁸.

O planejamento, como atividade de gerenciamento, deve ocorrer baseado em estimativas seguras, e em geral, estas possuem a experiência passada como único guia. Daí surge a necessidade de efetivamente usarmos métricas de software, para construirmos uma grande base de informações, para que possam ser utilizadas em projetos futuros. Diversos modelos empíricos de estimativa foram desenvolvidos, destaca-se o COnstructive COst MOdel (COCOMO) ³ e o modelo de estimativa de Putnam. Há também modelos de gráficos para o controle do cronograma do projeto, tais como o de Gantt e o PERT ⁴ .

Os requisitos referem-se às necessidades dos usuários. É de fundamental importância a compreensão total dos requisitos dos software para se obter sucesso no desenvolvimento de softwares ^{1, 5}. A análise de requisitos visa também garantir uma estrutura de dados adequada, para que futuras aplicações, tais como estudos de resultados clínicos, possam ser implementados e contar com todas as informações necessárias ⁹. A especificação é de suma importância, pois a maior parte dos erros encontrados durante os testes e a operação dos sistemas são derivados de um pouco entendimento ou má interpretação dos requisitos ^{5, 2}.

Existem diversas técnicas para análise e modelagem de sistemas, tais como : análise estruturada, análise orientada a objeto (OOA), modelagem de dados, dentre outras. Atualmente destaca-se a OOA que introduziu uma série de novos conceitos. A OOA traz vários benefícios, tais como : funcionalidades complexas podem ser desenvolvidas com uma codificação menor e melhor; um rápido desenvolvimento é alcançado comparado a outros métodos e as aplicações são mantidas mais facilmente ⁷.

Com a evolução dos processos, sentiu-se a necessidade de se ter uma linguagem unificada que se tornasse poderosa o suficiente para modelar qualquer tipo de aplicação. Dessa necessidade, surgiu a UML (Unified Modeling Language), uma linguagem padrão para especificar, visualizar, documentar e construir artefatos de um sistema. Grandes grupos tais como o OMG (Object Management Group) aprovam e estão envolvidos no processo de normatização desta linguagem ¹⁰.

Hoje, a maioria dos sistemas de PEP utilizaram ou utilizam a OOA, com vários trabalhos descrevendo o uso da OOA em PEPs ^{11, 12}.

Enquanto as especificações concentram-se no "o quê" a solução fará, o projeto descreve "como" o software será implementado ⁸. É durante a fase de projeto que a estrutura geral e o estilo são definidos ¹³. Segundo Pressman ¹, 1995, essa fase do desenvolvimento, produz : um projeto de dados, um projeto arquitetural e um projeto procedimental.

Além desses um projeto de interface distinto deve ser elaborado, que estabelece o layout e os mecanismos para interação homem-máquina ¹. Estudos tem demonstrado que até 75% de todo o código da aplicação é destinada a interface, tamanha a sua importância ². O estudo da interface com o usuário é de fundamental importância no desenvolvimento de PEPs, onde uma interação adequada é necessária para adesão dos usuários ao sistema; assim, conceitos como usabilidade e ergonomia, bem como uma série de recomendações para a interface, tornam-se importantes para garantir o sucesso de um sistema de PEP ^{14, 15.}. O ideal é que a interface seja intuitiva, fácil de usar e acessível para os não-especialistas; para PEPs a interface deve ser adaptada ao método de trabalho dos profissionais de saúde, e ainda ser capaz de representar os diversos tipos de mídia representes na informação médica (texto, gráficos, imagens e sons) ².

Da mesma forma que na análise, existem diversos métodos para o projeto do software, cada qual com o seu conjunto de princípios e notações. Dentre vários podemos citar : projeto orientado ao fluxo de dados, projeto orientado a objeto (OOD), projeto estruturado e o desenvolvimento estruturado de Jackson. Entretanto, o OOD atualmente tem tomado a atenção dos desenvolvedores, que o têm utilizado largamente, e em conjunto, obviamente, com a OOA, constituindo uma metodologia completa : a análise e projeto orientado a objeto (OOAD). Vários trabalhos citam o desenvolvimento de PEP utilizando projeto orientado a objeto ^{11, 12}. Com o OOAD é possível ainda a criação de Design Patterns e Frameworks. Design Patterns são estruturas que aparecem repetidamente nos projetos orientados a objeto para resolver um determinado problema de forma flexível e adaptável dinamicamente, trazendo vantagens como : aumento da produtividade e da consistência das aplicações, podem ser combinados para resolverem problemas mais complicados e, a cada dia, surgem novos padrões que enriquecem o leque de opções para o desenvolvedor. Um Framework pode ser considerado como uma infra-estrutura de classes que provêem o comportamento necessário para implementar aplicações dentro de um domínio específico, funcionando com um molde para as aplicações ¹⁶. Espera-se que no futuro, possa se contar com um grande número de Design Patterns e Frameworks para a construção de PEPs, e que aqueles que o desenvolverem compartilhem com toda a comunidade de desenvolvedores.

Após o projeto, segue-se a codificação, também chamada de implementação. Esta fase é uma simples questão de tradução do projeto para um código, já que as decisões mais difíceis já foram tomadas durante a fase de projeto ¹³. Temos hoje as ferramentas RAD (Rapid Application Development) que permitem ao usuário um rápido desenvolvimento, baseado em conceitos de reusabilidade e componentização. Java, Visual Basic, Delphi e C++ são algumas das linguagens de programação mais usadas atualmente. Além disso, tecnologias para o desenvolvimento de sistemas na Web tem tido um crescimento exponencial.

Várias estratégias de testes podem ser implementadas para assegurar que o software está realmente em acordo com suas especificações e livre de erros. Teste de unidade, teste de integração, teste de sistema, teste de instalação e teste de aceitação são exemplos de técnicas que podem ser utilizadas ⁸. Temos ainda o chamado alfa-test onde o software é testado num ambiente controlado por alguns usuários e na presença dos desenvolvedores; e o beta-test, onde o software é testado por um conjunto maior de usuários, que se propõe a dar um feedback aos desenvolvedores caso alguma irregularidade seja encontrada. Já existem ferramentas de software que automatizam o processo de teste.

Em geral, a manutenção de software usualmente consome mais que 60% do custo no ciclo de vida de um software, sendo isto devido ao fato de que os programadores, freqüentemente, são negligentes durante as fases do desenvolvimento do software, tais como análise e projeto ⁵. Dessa forma, para uma manutenção mais tranqüila e segura, deve-se utilizar extensamente a ES que garantirá um design adequado e escalável para futuras modificações. Durante a manutenção, são realizadas atividades corretivas, adaptativas, perfectivas e preventivas. A manutenção de um sistema de PEP deve ser feita de maneira criteriosa, para evitar que alterações inseridas venham a prejudicar o funcionamento do sistema e incorra em erros que podem causar sérios danos, principalmente ao paciente, como por exemplo, a disponbilização de informações incorretas.

A ES é a responsável pelo controle da qualidade do software, fazendo com que este atenda a todos os requisitos e atributos ⁵, assumindo assim papel crítico na produção dos sistemas. A garantia de qualidade de software (Software Quality Assurance – SQA) é uma atividade que deve ser aplicada ao longo de todo o processo de ES; envolvendo revisões técnicas formais, múltiplas fases de teste, controle da documentação de software e das mudanças, um procedimento para garantir a adequação aos padrões e mecanismos de medição e divulgação ¹.

A avaliação de um sistema de informação médico, como um PEP, por exemplo, é um processo que deve ser feito por toda a "vida" do software, devendo-se avaliar itens como : performance, custo-efetividade, aceitação do usuário e segurança ¹⁷.

Uma metodologia mais forte e organizada para a avaliação da qualidade que está em expansão é o CMM (Capability Maturity Model), que estabelece níveis de maturidade no processo de desenvolvimento ¹⁸.

Entretanto, o uso dessas ferramentas ainda é pequeno, principalmente nos projetos de PEP, como pode ser observado pela escassa literatura sobre o assunto. É importante se destacar que as ferramentas CASE aumentam a produtividade no desenvolvimento de grandes projetos de sistemas de informação em saúde ¹⁹. O projeto HELIOS é um excelente exemplo para um ambiente de ES para o desenvolvimento de sistemas médicos, uma iniciativa que deve ser seguida ²⁰.