Forma do teste de envelhecimento acelerado

A seguir, os elementos de definem a forma do TEA são apresentados.

5.4.1.1. Medida de performance

Durante o TEA, a degradação do sistema é medida periodicamente a fim de se construir os caminhos de degradação a serem utilizados na obtenção dos tempos de pseudofalha. Normalmente, esta medida será a mesma que foi utilizada como variável resposta (y) durante a seleção do FE.

A construção dos caminhos de degradação (ver seção 4.2.6.1) ocorre tomando-se periodicamente os valores da variável de performance. Quanto ao número de medidas que devem ser realizadas, os trabalhos na área não apresentam um padrão para este valor. Por exemplo, em Meeker e Escobar (1998, p. 338) foi utilizado um ADT com 17 medições, mais do que o dobro em relação ao valor utilizado em Nelson (1981), que foi de 8 medições. Diferente dos exemplos anteriores, Carey e Koeng (1991) realizaram um número específico de medições para cada nível de estresse (9 - baixo, 7 - intermediário e 13 - alto).

Ressalta-se que os caminhos de degradação são séries de dados temporais que, na maioria dos casos, serão usadas para a predição dos tempos de pseudofalha. Portanto, técnicas apropriadas para a previsão de dados em séries temporais devem ser empregadas para a obtenção destes tempos. Neste contexto, aspectos como o tipo de curva (ex. linear, curvilínea, etc.), a técnica de estimação dos parâmetros do modelo, o intervalo de confiança das estimativas, restrições práticas (ex. mecanismo de medição), dentre outros aspectos, estão diretamente relacionados com as decisões que determinarão a quantidade de medições usadas na construção dos caminhos de degradação.

A fim de se manter genérico quanto à forma do caminho de degradação, o método deixa a critério do experimentador a escolha da abordagem a ser empregada para a obtenção dos tempos de pseudofalha. Conseqüentemente, o número de medições que serão realizadas irá

depender da abordagem adotada. Em Hanke, Reitsch e Wichern (2001)e Neter et al. (1996) são apresentadas várias técnicas usadas para este propósito.

5.4.1.2. Determinação das condições de teste

A carga de trabalho usada durante o TEA é a mesma caracterizada nas condições normais de operação do SST, com exceção dos valores atribuídos ao(s) fator(es) selecionado(s) para FE. Um aspecto importante que determina a confiabilidade dos resultados

do TEA é a capacidade de reprodução, em nível experimental, das mesmas condições de operação existentes no ambiente real. Em muitos casos, o mesmo ambiente utilizado para executar os experimentos da etapa de seleção do FE servirá para a implementação do TEA.

5.4.1.3. Definição das variáveis de estresse

O conceito de variável de estresse ou estresse de aceleração foi definido no início do capítulo, como os padrões da carga de trabalho que ativam as faltas relacionadas ao envelhecimento. As variáveis de estresse que serão usadas no TEA são representadas pelo fator de envelhecimento (FE), que foi obtido com a execução do primeiro processo do método.

O FE é considerado como uma das entradas do atual processo.

5.4.1.4. Definição da forma de aplicação da carga de estresse

Dentre as formas de aplicação estudadas no capítulo 4, o método proposto é baseado na utilização de estresse constante. Esta escolha está fundamenta nos prós e contras de cada forma de aplicação discutidos na seção 4.2.4. A adoção desta forma de estresse é predominante na literatura, corroborando com os argumentos de Nelson (2004, p. 19) sobre a maior maturidade desta abordagem.

Nesta configuração, para cada nível de estresse o TEA adota a mesma composição da carga de trabalho caracterizada para o nível de uso, com exceção dos valores das requisições do tipo FE, que são diferentes para cada nível de estresse. Neste caso, a taxa de chegada do FE

é a mesma para todos os níveis. Contudo, pode ser necessário adotar uma taxa de chegada do FE, diferente daquela caracterizada para o nível de uso, principalmente quando a ocorrência

do FE for considerada um evento raro. Para estas situações, ressalta-se a importância de

do envelhecimento (ver seção 4.2.3.1), já que se está trabalhando com estresse constante. Se comprovado este pressuposto, a taxa de chegada do FE pode ser controlada de forma a se

reduzir o tempo de execução do TEA.

Ao se usar uma taxa de chegada do FE, diferente daquela caracterizada para o nível de

uso, exige-se ao final do TEA que as estimativas (ex. MTTF) sejam convertidas. Por exemplo, considere um cenário onde a taxa de chegada do FE, caracterizada para o nível de uso, tenha

sido de 1 ocorrência a cada 10 horas. Durante o TEA, foi utilizada uma taxa de 1 ocorrência a cada hora para todos os níveis de estresse, respeitando o pressuposto descrito anteriormente. Neste cenário, a partir dos resultados do TEA, obteve-se uma estimativa de MTTF de 20 horas para o nível de uso. Devido à utilização de uma taxa de chegada diferente daquela caracterizada para o nível de uso, necessita-se compatibilizar o valor do MTTF com a taxa de chegada caracterizada para o nível de uso. Para este exemplo, a transformação aplicável deve ser MTTF x 10 = 200 horas.

5.4.1.5. Mecanismo de censura

Como o TEA é um teste do tipo ADT, se faz necessário definir a duração do teste (Dt) e

o limiar de envelhecimento (Df). Um valor de Dt ideal seria aquele em que todos os caminhos

de degradação alcançassem o limiar Df durante a execução do TEA. Contudo, na prática a

obtenção de falhas de envelhecimento nos níveis mais baixos de estresse (próximos ao nível de uso), normalmente exige ensaios por longos períodos ininterruptos, o que muitas vezes não é possível devido a restrições de tempo e recursos. A definição do valor Dt deve ter como base

estas restrições, bem como o conhecimento do experimentador sobre o comportamento dos efeitos do envelhecimento sobre o SST. A etapa prévia de validação da existência do envelhecimento pode ser usada como referência.

Com relação ao valor de Df, este deve ser um limiar que, ao ser atingido ou ultrapassado

pela medida de performance, se declara que ocorreu uma falha do sistema. A condição de falha (y ≥ Df ou y ≤ Df) depende do tipo de medida de performance adotada. Por exemplo, se a

medida de performance é o tamanho de um processo e a falha ocorre quando este processo

atingir um determinado tamanho (ex. Df = 1 megabytes), então a condição de falha será y ≥

Df. De outra forma, y poderia ser a taxa de resposta de um sistema que falha quando sua

A fim de melhor compreender o comportamento do envelhecimento, com o objetivo de definir os valores mais adequados para Dt e Df, as etapas de identificação do envelhecimento e

seleção do FE são importantes fontes de informação para o experimentador. 5.4.2. Plano experimental

Dentre as três propostas de plano experimental (ver seção 4.3), sugere-se inicialmente adotar planos tradicionais ou de compromisso. Os planos tradicionais geralmente apresentam desempenho inferior aos demais em termos de acuracidade das estimativas. Contudo, Nelson (2004, p. 349) explica que em casos onde são necessárias extrapolações maiores, os planos tradicionais com três níveis e igual alocação podem oferecer maior acuracidade e tolerância a desvios do modelo de relacionamento.

Os planos de compromisso, assim como os planos tradicionais, por possuírem mais de dois níveis, são mais tolerantes aos possíveis desvios do modelo estresse-envelhecimento. Contudo, a política de alocação também é um aspecto importante a se considerar. Nelson (2004, p. 349) avalia a alocação 4:2:1, dos planos de Meeker-Hahn, como sendo muito desigual, sendo mais apropriada para os casos onde a exigência de extrapolação é pequena. O mesmo autor sugere, como melhor alocação de compromisso, um maior número de testes nas extremidades (sendo maior no nível inferior), com o nível intermediário recebendo a menor parcela. Desta forma estes planos se aproximam dos planos tradicionais em condições que envolvam um maior grau de extrapolação.

Os planos ótimos, apesar de proporcionarem maior acuracidade com menos testes, possuem a limitação de terem apenas dois níveis. Segundo Meeker e Escobar (1998, p. 544), por causa desta característica os planos ótimos tendem a possuir pouca robustez frente a desvios do modelo de relacionamento estresse-envelhecimento.

A sugestão inicial de se usar planos tradicionais ou de compromisso, considera basicamente os aspectos discutidos na revisão da literatura, principalmente o melhor desempenho destes frente a cenários envolvendo extrapolações mais longas e eventuais desvios do modelo de relacionamento. A ausência de trabalhos com resultados sobre a aplicação destes planos em ensaios acelerados para produtos de software, motivou a proposta de se usar planos mais conservadores neste estágio da pesquisa.

Para concluir a etapa de planejamento do TEA, é necessário definir o número de testes (tamanho da amostra) que serão executados de acordo com os planos sugeridos.

5.4.2.1. Cálculo do tamanho da amostra do TEA

Considerando que além das duas sugestões anteriores o experimentador tenha a necessidade de implementar novos tipos de planos, optou-se por um procedimento que seja aplicável aos três planos experimentais e para qualquer política de alocação. Este procedimento está descrito em Nelson (2004, p. 327) e considera os seguintes pressupostos:

a) Todos os testes falham durante o TEA;

b) O relacionamento vida-estresse seja do tipo linear;

c) A distribuição dos tempos de falha segue um dos seguintes modelos: Lognormal, Weibull ou Exponencial;

d) As estimativas de interesse são a média ou mediana dos tempos de falha; e) A estimação dos parâmetros é realizada pelo método dos mínimos quadrados. A suposição (a) é satisfeita considerando que no TEA, para cada caminho de degradação, se tem um tempo de falha ou pseudofalha. Com relação ao modelo de relacionamento (b), será adotado o IPL, o qual é linearizável (ver seção 4.2.5.1.1). Com respeito ao pressuposto (c), a distribuição de Weibull foi usada por Garg et al. (1996a) para modelar os tempos de falha por envelhecimento de software. Ainda, Nelson (2004, p. 170) destaca que uma das aplicações da distribuição Lognormal é para modelar dados de degradação, como é o caso dos testes de envelhecimento acelerados (TEA).

O procedimento adotado para o cálculo da amostra está exposto no apêndice A. Relacionado ao item (e), Nelson (2004, p. 190) explica que quando a distribuição de vida for Weibull ou Exponencial, o método da máxima verossimilhança pode ser usado, pois oferece estimativas mais acuradas do que o método dos mínimos quadrados. Esta abordagem está descrita em detalhes em Nelson (2004, p. 330) e Freitas e Colosimo (1997, p. 240). Para os casos onde o MLE for adotado, uma sugestão prática é que no mínimo existam 20 tempos de falhas (NELSON, 2004, p. 236). Baseando-se neste valor e considerando a adoção dos planos tradicionais ou de compromisso, com três níveis, o método considera um número mínimo de 10 testes para cada nível, totalizando 30 falhas/pseudofalhas ao final do TEA.