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Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Gestão do Conhecimento e da Tecnologia da Informação, da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para obtenção do Título de Mestre em Gestão do Conhecimento e Tecnologia da Informação.
Orientador: Prof. Dr. João Souza Neto
Ferreira Neto, Arthur Nunes
Metamodelos Ontológicos de Frameworks Melhores Práticas de TI, 2009.
225 f.: il; 30 cm.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Católica de Brasília, 2010. Orientação: João Souza Neto
1. Metamodelos. 2. Metamodelagem. 3. Frameworks de TI. 4. Melhores práticas de TI. 5. Entidade/Relacionamento.I. Neto, João Souza, Orientador. II. Título.
TERMO DE APROVAÇÃO
Dissertação defendida e aprovada como requisito parcial para a obtenção do Título de Mestre em Gestão do Conhecimento e Tecnologia da Informação. Defendida e aprovada em 28 de Abril de 2010, pela banca examinadora constituída de:
_______________________________________________
Nome do Professor
_______________________________________________
Nome do Professor
_______________________________________________
DEDICATÓRIA
Este trabalho é dedicado a Amujaci Bittencourt Ferreira,
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador, Prof. Dr. João Souza Neto, sem o qual este trabalho não teria nascido, pelo excelente relacionamento pessoal e profissional, direcionamento seguro, incentivo constante, presença nos momentos de dificuldades técnicas, contribuições importantes, colocações pertinentes e correções de rumo.
EPÍGRAFE
“Os problemas significativos
que enfrentamos não
podem ser resolvidos no
mesmo nível de
pensamento em que
estávamos quando os
criamos.”
RESUMO
Este trabalho de pesquisa investigou as aplicações dos metamodelos ontológicos nos frameworks de melhores práticas de TI. Os metamodelos ontológicos representam as ricas estruturas lógicas e semânticas formadoras dos modelos. Portanto são ferramentas adequadas para permitir a análise, adaptação, comparação e integração dos frameworks de melhores práticas de TI. Foi proposta e aplicada uma metodologia para a criação de metamodelos dos frameworks de TI chamada de MetaFrame, fundamentada na disciplina de metamodelagem conceitual e na metodologia Entidade/Relacionamento estendida. Aplicou-se a metodologia na criação, análise, adaptação, comparação e integração dos metamodelos dos frameworks de melhores práticas de TI Cobit 4.1 e o eSCM (SP 2.01 e CL 1.1).
ABSTRACT
This work deals with the application of ontological metamodels on IT best
practices frameworks. The ontological metamodels represent the rich logical and
semantical structures that compose the models. Therefore, it is a proper tool for the
analysis, adaptation, comparison and integration of the IT best practices frameworks.
A methodology for the generation of the metamodels of the IT best practices
frameworks, named Metaframe, based on the discipline of conceptual metamodelling
and on the Extended Entity/Relationship methodology, is proposed and applied. The
methodology was applied on the generation, analysis, adaptation, comparison, and
integration of the metamodels of some of the Cobit 4.1 and eSCM (SP 2.01 and CL
1.1) frameworks.
SUMÁRIO
RESUMO ... vii
ABSTRACT ... viii
LISTA DE FIGURAS ... xi
LISTA DE QUADROS ... xiii
LISTA DE TABELAS ... xv
1. INTRODUÇÃO ... 1
1.1 TEMA ... 4
1.2 REVISÃO DA LITERATURA ... 5
1.3 RELEVÂNCIA DO ESTUDO OU JUSTIFICATIVA ... 9
1.4 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA ... 11
1.5 OBJETIVOS ... 12
1.5.1 OBJETIVO GERAL ... 12
1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 12
2. REFERENCIAL TEÓRICO ... 13
2.1 METAMODELOS ... 13
2.1.1 DEFINIÇÕES DE MODELOS E METAMODELOS ... 13
2.1.2 UMA FORMALIZAÇÃO PARA MODELOS E METAMODELOS ... 14
2.1.3 HIERARQUIAS E TIPOS... 15
2.1.4 CRITÉRIOS DE QUALIDADE E ORIENTAÇÕES PARA METAMODELOS ... 22
2.2 METODOLOGIA ENTIDADE-RELACIONAMENTO ESTENDIDA ... 24
2.2.1 CONCEITOS E FORMALIZAÇÃO ... 24
2.2.2 NOTAÇÃO DA METODOLOGIA E/RESTENDIDA ... 38
2.2.3 ORIENTAÇÕES PARA A CRIAÇÃO DE MODELOS ... 41
2.2.3.1 IDENTIFICAÇÃO DOS OBJETOS DA METODOLOGIA E/RESTENDIDA ... 41
2.2.3.2 ESTRATÉGIAS DE MODELAGEM PARA A METODOLOGIA E/RESTENDIDA ... 42
2.2.3.3 VERIFICAÇÃO DO MODELO DA METODOLOGIA E/RESTENDIDA ... 49
2.2.3.4 DOCUMENTAÇÃO DOS COMPONENTES DA METODOLOGIA E/RESTENDIDA ... 50
2.2.3.5 USO DE FERRAMENTAS DE MODELAGEM ... 51
2.2.3.6 MÉTODO PARA A CRIAÇÃO DE MODELOS CONCEITUAIS ... 53
2.3 FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 54
2.3.1 COBIT 4.1(CONTROL OBJECTIVES FOR INFORMATION AND RELATED TECHNOLOGY ... 54
2.3.2 ESCM-SP2.01(ESOURCING CAPABILITY MODEL FOR SERVICE PROVIDERS)... 57
2.3.3 ESCM-CL1.1(ESOURCING CAPABILITY MODEL FOR CLIENT ORGANIZATIONS) ... 60
2.4 APLICAÇÕES DOS METAMODELOS DE FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 64
2.4.1 ANÁLISE E AVALIAÇÃO DOS METAMODELOS DOS FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 65
2.4.2 COMPARAÇÃO E INTEGRAÇÃO DOS FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 68
3. METODOLOGIA ... 74
3.1 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA ... 74
3.2 HIPÓTESES OU SUPOSIÇÕES ... 86
3.3 COLETA EANÁLISE DE DADOS ... 76
3.4 DELIMITAÇÃO DO ESTUDO ... 77
3.5 RESULTADOS ESPERADOS ... 78
3.6 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA METAFRAME ... 78
3.7 VERIFICAÇÃO DOS METAMODELOS DE FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 78
4. RESULTADOS ... 80
4.1 METODOLOGIA METAFRAME -METAMODELOS PARA FRAMEWORKS DE TI ... 80
4.1.1 FASES, ETAPAS E PASSOS DA METODOLOGIA METAFRAME ... 81
4.1.2 MODELOS DE DOCUMENTOS ... 90
4.1.3 REGRAS PARA A LEITURA DO METAMODELO DA METODOLOGIA METAFRAME ... 93
4.1.4 DIVULGAÇÃO, APRENDIZADO E APLICAÇÃO DO METAMODELO ... 94
4.2 APLICAÇÕES DA METODOLOGIA METAFRAME ... 95
4.2.1 METAMODELO DO ESCM-SP(2.01) E ESCM-CL(1.1) ... 95
4.2.1.1 DESENHO DO METAMODELO DO ESCM-SP(2.01) E ESCM-CL(1.1) ... 102
4.2.1.2 RESUMO EXPLICATIVO DOS METAMODELOS ... 103
4.2.1.3 QUESTÕES RELEVANTES DO ESTUDO DE CASO ... 105
4.2.2 METAMODELO DO COBIT4.1 ... 108
4.2.2.1 DESENHO DO METAMODELO DO COBIT4.1 ... 114
4.2.2.2 DESENHO DO METAMODELO DO COBIT4.1 ... 115
4.2.2.3 QUESTÕES RELEVANTES DO METAMODELO DO COBIT4.1 ... 117
4.3 APLICAÇÕES DOS METAMODELOS DA METODOLOGIA METAFRAME ... 120
4.3.1 ANÁLISE DOS FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 120
4.3.2 ADAPTAÇÃO DOS FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 125
4.3.3 COMPARAÇÃO ENTRE OS FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 128
4.3.4 INTEGRAÇÃO DOS FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 141
4.3.5 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO PARA OS FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 148
5. CONCLUSÕES e TRABALHOS FUTUROS ... 150
5.2 PROPOSTAS PARA TRABALHOS FUTUROS ... 151
5.2.1 CRIAÇÃO DE BIBLIOTECA DE METAMODELOS DE FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 151
5.2.2 CRIAÇÃO DE DICIONÁRIO DE SINÔNIMOS DOS METAMODELOS DE FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 152
5.2.3 CRIAÇÃO DE ONTOLOGIA PARA FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 152
5.2.4 CRIAÇÃO DO METAMETAMODELO DE FRAMEWORKS DE MELHORES PRÁTICAS DE TI ... 153
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 154
APÊNDICES A ... 158
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Dinâmica da pesquisa ... 3
Figura 2: Metamodelos do COBIT 4.1 e PMBoK 4 ... 10
Figura 3: Metamodelo Lingüístico ... 16
Figura 4: Metamodelo Ontológico ... 17
Figura 5: Metamodelo da classificação biológica ... 17
Figura 6: Níveis lingüísticos/ontológicos do metamodelo do CobiT ... 19
Figura 7: Metamodelos baseados em níveis de linguagem ... 20
Figura 8: Diferentes aspectos da pesquisa sobre metamodelos ... 21
Figura 9: Demandas de design e integração dos metamodelos ... 21
Figura 10: Representação gráfica para o tipo entidade ... 25
Figura 11: Representação gráfica dos atributos ... 25
Figura 12: Representação gráfica para o atributo valorado por objeto ... 26
Figura 13: Representação gráfica dos atributos multivalorados ... 27
Figura 14: Representação gráfica do tipo relacionamento ... 28
Figura 15: Representação gráfica do atributo do tipo relacionamento ... 28
Figura 16: Representação gráfica da forma geral do tipo construtor ... 29
Figura 17: Representação gráfica de especializações ... 30
Figura 18: Representação gráfica de atributos valorados por objetos ... 33
Figura 19: Representação gráfica de uma associação ... 35
Figura 20: Representação gráfica de particionamentos ... 36
Figura 21: Representação gráfica da cardinalidade (1, *) ... 37
Figura 22: Representação gráfica da cardinalidade (1, 1) ... 37
Figura 23: Estratégia Top-Down de modelagem ... 43
Figura 24: Estratégia Inside-Out de modelagem E/R estendida... 47
Figura 25: Dicionário de componentes e regras de negócio ... 51
Figura 26: Visão Geral do framework CobiT ... 56
Figura 27: As três dimensões do eSCM-SP ... 57
Figura 28: As três dimensões do eSCM-CL ... 60
Figura 29: Metamodelo do CobiT 4.0 ... 66
Figura 30: Arquitetura usando metamodelos e ontologias ... 73
Figura 31: Fases do projeto de pesquisa ... 74
Figura 33: Metodologia MetaFrame - Metamodelos de frameworks de melhores
práticas de TI ... 89
Figura 34: Formulário para registro dos dados bibliográficos ... 90
Figura 35: Formulário para coleta de dados ... 90
Figura 36: Formulário de definição de componentes - Tipo Entidade ... 91
Figura 37: Formulário de definição de componentes - Tipo Relacionamento .. 91
Figura 38: Formulário de verificação do nível ontológico do metamodelo ... 92
Figura 39: Formulário de verificação de qualidade do metamodelo ... 92
Figura 40: Modelo para desenho do metamodelo ... 93
Figura 41: Sentido de leitura dos tipos relacionamento do metamodelo. ... 94
Figura 42: Cronograma para a construção do metamodelo do eSCM-SP ... 98
Figura 43: Metamodelo do eSCM-SP 2.01 e eSCM-CL v 1.1 ... 102
Figura 44: Cronograma para a construção do metamodelo do CobiT 4.1 ... 110
Figura 45: Metamodelo do CobiT 4.1 ... 114
Figura 46: Representação do atributo do relacionamento ... 118
Figura 47: Adaptação do framework eSCM a partir do metamodelo ... 127
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Sites de bases de pesquisa acadêmica da UCB ... 5
Quadro 2: Critérios de qualidade para a formatação gráfica de modelos ... 23
Quadro 3: Representação dos componentes da metodologia E/R estendida .. 38
Quadro 4: Regras para nomeação da metodologia E/R estendida ... 40
Quadro 5: Identificação de componentes da metodologia E/R estendida ... 41
Quadro 6: Transformações Top-Down da metodologia E/R estendida ... 43
Quadro 7: Transformações Bottom-Up da metodologia E/R estendida ... 46
Quadro 8: Estratégias mais usadas por fonte de informação ... 48
Quadro 9: Níveis de Capacidade do Modelo eSCM-SP 2.01 ... 58
Quadro 10: Áreas de Capacidade do eSCM-SP 2.01. ... 59
Quadro 11: Práticas de Gestão de Pessoas do eSCM-SP 2.01... 59
Quadro 12: Níveis de Capacidade do modelo eSCM-CL 1.1 ... 61
Quadro 13: Áreas de Capacidade/Ciclos/Práticas do eSCM-CL 1.1 ... 62
Quadro 14: Comparação entre o eSCM-SP 2.01 e o CobiT 3... 63
Quadro 15: Validação do metamodelo do COBIT 4.0 ... 67
Quadro 16: Classificação da presente pesquisa segundo Vergara ... 75
Quadro 17: Início dos projetos de criação dos metamodelos ... 78
Quadro 18: Princípios/Orientações para verificação de metamodelos ... 79
Quadro 19: Fases, etapas e passos da metodologia MetaFrame ... 81
Quadro 20: Fase de Preparação do metamodelo do eSCM-SP 2.01 ... 96
Quadro 21: Fase de Execução do metamodelo do eSCM-SP 2.01 ... 98
Quadro 22: Fase de Verificação do metamodelo do eSCM-SP 2.01 ... 100
Quadro 23: Fase de Preparação do metamodelo do CobiT 4.1 ... 108
Quadro 24: Fase de Execução do metamodelo do CobiT 4.1 ... 111
Quadro 25: Fase de Verificação do metamodelo do CobiT 4.1 ... 113
Quadro 26: Análise dos frameworks através a partir do metamodelo. ... 120
Quadro 27: Exemplos de análise do metamodelo do eSCM ... 122
Quadro 28: Adaptação dos frameworks a partir do metamodelo ... 125
Quadro 29: Comparação dos frameworks a partir dos metamodelos ... 129
Quadro 30: Comparação do escopo e objetivos dos frameworks ... 131
Quadro 31: Comparação do tipo entidade central dos frameworks ... 133
Quadro 32: Contagem dos tipos entidade agrupados dos frameworks ... 134
LISTA DE TABELAS
1. INTRODUÇÃO
A sobrevivência e o sucesso de uma organização diante do novo mercado globalizado, onde os tempos e as distâncias foram suprimidos, estão no efetivo gerenciamento das informações e de suas relativas tecnologias. Diante deste contexto, em que a TI (Tecnologia da Informação) assume um papel decisivo e estratégico dentro das organizações, surgem os modelos ou frameworks de melhores práticas de TI.
Os frameworks de melhores práticas de TI, surgidos nas duas últimas décadas, são uma resposta do meio empresarial para os desafios das áreas de Gestão de TI. Segundo Johannsen e Goeken (2007), “os modelos de melhores práticas de TI descrevem objetivos, processos e aspectos organizacionais do gerenciamento e controle da TI”.
Na presente pesquisa foram analisados os guias oficias de três dos principais frameworks de melhores práticas de TI usados atualmente pelas organizações: O CobiT 4.1 (Control Objectives for Information and Related Technology), o eSCM-SP
(eSourcing Capability Model for Service Providers) e o eSCM-CL (eSourcing Capability Model for Client Organizations). A escolha destes frameworks está relacionada com a sua qualidade, comprovada pelas organizações de TI. O CobiT 4.1, pela sua abrangência e popularidade, se tornou um padrão de fato para o controle e auditoria de processos de TI. O eSCM é um framework de terceira geração, ou seja, foi projetado para complementar outros frameworks como o CobiT, que não tratam em detalhe as questões críticas de terceirização de TI. Foi também fator de seleção destes frameworks a possibilidade de integração entre eles, pela existência de conceitos semelhantes.
A implementação de um framework de melhores práticas de TI é uma atividade complexa, que exige muito planejamento, pois poderá trazer mudanças significativas, impactando nos processos organizacionais. Então, surge o desafio de entender profundamente a própria estrutura do framework para que se possa fazer um estudo de adequação com os processos da organização.
tecnologia. Surge então o desafio da utilização concomitante de mais de um framework dentro da mesma organização.
As diferenças conceituais e estruturais entre os frameworks de melhores práticas de TI criam o problema da presente pesquisa. Pretende-se estudar um caminho para realizar a análise, adaptação, comparação e integração entre os diferentes frameworks para que sejam beneficiadas as organizações e profissionais que os implementam.
Entende-se que o primeiro passo em direção à integração dos diferentes frameworks é a compreensão das suas estruturas lógicas e semânticas. O conhecimento das intenções ou dos conceitos primordiais e geradores dos frameworks são essenciais para uma análise profunda do objeto de pesquisa.
A hipótese desta pesquisa é de que a solução do problema da adaptação, comparação e integração dos frameworks de melhores práticas de TI passa pela criação de modelos conceituais. Os modelos auxiliam a compreensão do problema e a sua solução. Esta abordagem é muito utilizada na área de Análise de Sistemas, onde, um analista de sistemas cria um modelo conceitual, geralmente usando a metodologia Entidade/Relacionamento (E/R), para fazer a modelagem do sistema que será desenvolvido. É fundamental, também, o uso da metodologia de modelagem para a criação de banco de dados e também para o entendimento das regras de negócio dos sistemas. Desde modo, abstraem-se da realidade os conceitos do sistema (os tipos entidade e seus atributos) e a sua estrutura lógica (os tipos relacionamento, as restrições etc.).
Os frameworks de melhores práticas de TI são modelos de um determinado assunto da realidade da TI. Por conseguinte, através da construção de metamodelos, ou seja, dos modelos dos modelos, pode-se extrair os conceitos e as estruturas lógicas que geraram os frameworks. A partir do metamodelo conceitual do framework de melhores práticas de TI, pode-se iniciar o estudo comparativo do framework com os modelos conceituais da organização e com outros frameworks. São diversas as aplicações possíveis como, por exemplo, adaptar um framework para uma determinada organização ou fazer a integração entre os frameworks.
dos metamodelos de frameworks de melhores práticas de TI. A metodologia poderá ser aplicada a qualquer framework de melhores práticas de TI, contanto que exista um guia oficial como fonte formal de extração dos dados do metamodelo.
Com os metamodelos de frameworks de melhores práticas de TI prontos, analisa-se, a seguir, as suas aplicações. Percebe-se que um dos problemas a serem enfrentados na comparação dos metamodelos será o de lidar com as distorções de linguagem, como os sinônimos (conceitos diferentes, mas com mesmo significado) e homônimos (mesmo conceito, mas com significados diferentes). A criação de um dicionário de dados dos conceitos dos metamodelos é pré-requisito para que se possa fazer uma efetiva comparação entre eles.
A base de conhecimentos científicos provê o conjunto de conhecimentos aplicáveis (teorias, frameworks, instrumentos, construções, modelos e métodos) que possibilitam o desenvolvimento e a construção do artefato “MetaFrame: Metodologia de criação dos metamodelos dos frameworks de melhores práticas de TI” e também de metodologias (técnicas, formalismos, orientações, critérios de avaliação e métricas) para a sua validação através de aplicações. A figura 1 representa os componentes desta pesquisa.
Figura 1: Dinâmica da Pesquisa (Fonte: o Autor)
A pesquisa utilizará trabalhos acadêmicos de fontes reconhecidas na área de modelos e metamodelos, assim como metodologias usadas nas pesquisas de
A Base de Conhecimento
Fundamentos
Teoria dos Modelos/Metamodelos Componentes do modelo E/R
Metodologias
Metodologia E/R estendida etc. O Ambiente
Pessoas Organizações
Frameworks de Governança de TI
Tecnologias
A Pesquisa
Desenvolvimento/Construção
Metodologia de Metamodelos de
frameworks de Governança de TI
Validação
Aplicações
Necessidades de negócio Conhecimento Aplicável
Sistemas de Informação, como, por exemplo, a metodologia Entidade/Relacionamento estendida (E/R estendida) de Engels et all (1992). Esta metodologia se originou com o trabalho de Chen (1976), que teve um enorme impacto - na análise de sistemas e na concepção de bancos de dados - na forma como os sistemas de informação são representados. Os componentes da metodologia E/R estendida também são usados para a construção de modelos de situações de negócios específicas, pois representam a lógica e a semântica dos dados.
Este trabalho está organizado em 5 capítulos. O capítulo 1 – Introdução, apresenta a revisão da literatura, a formulação do problema e os objetivos da pesquisa. O capítulo 2 apresenta o referencial teórico com os temas: Metamodelos, Metodologia E/R estendida, Frameworks de melhores práticas de TI e, por último, as Aplicações dos metamodelos de frameworks de melhores práticas de TI. O capítulo 3 apresenta a metodologia da pesquisa, a coleta, análise e validação dos dados, e a delimitação do problema de pesquisa. O capítulo 4 apresenta a metodologia de criação de metamodelos de frameworks de melhores práticas de TI e os outros resultados da pesquisa. O capítulo 5 apresenta a conclusão da pesquisa e as propostas de trabalhos futuros.
1.1 Tema
O assunto do presente trabalho surgiu de uma pesquisa inicial sobre o problema da comparação e integração entre os diferentes frameworks de melhores práticas de TI. Neste estudo, identificou-se um artigo recente sobre a utilização de metamodelos para facilitar essa comparação e integração dos frameworks.
1.2 Revisão da Literatura
A revisão da literatura, feita entre Fevereiro/2009 e Maio/2009, foi realizada por meio de pesquisa bibliográfica em artigos, periódicos e livros relacionados com as palavras-chaves da pesquisa. A literatura pesquisada priorizou as fontes oficiais dos frameworks de melhores práticas de TI e os trabalhos acadêmicos sobre a aplicação dos metamodelos e da metodologia E/R estendida.
Com exceção da base Caros/Elsevier, todas as outras bases de pesquisa acadêmica foram acessadas através do site da Universidade Católica de Brasília (http://www.biblioteca.ucb.br/), selecionando as bases dos cursos de Ciência da Computação, Sistemas de Informação e Administração de acordo com o quadro 1.
Quadro 1: Sites de bases de pesquisa acadêmica da UCB. Bases Pesquisadas Ciência da
Computação
Sistemas de Informação
Administração
Web of Science
pcs.isiknowledge.com
Scirus / Elsevier
www.scirus.com/
Springer
www.springerlink.com
ACM
portal.acm.org/portal.cfm
Science Direct
www.sciencedirect.com/
Emerald
hermia.emeraldinsight.com
IEEE
www2.computer.org
A pesquisa também utilizou o site do Google Scholar
consideração a fazer é sobre a base do Web of Science que não considera na busca palavras como “IT” e “BEST”. Esta é a razão da grande quantidade de documentos para “IT BEST PRACTICES” (ver o “>100000*” na tabela 1).
A tabela 1 mostra as palavras-chaves da pesquisa. A palavra framework, que significa “estrutura”, “arcabouço”, pode estar relacionada a muitos outros assuntos distantes do tema da pesquisa como, por exemplo, tecnologias de desenvolvimento de software, padrões e bibliotecas de componentes etc. Portanto, para restringir a palavra framework aos modelos de melhores práticas de TI, foram selecionadas as sete (palavras-chaves de 1 a 7) ocorrências mais comuns relacionadas aos frameworks de melhores práticas de TI. Este procedimento gerou uma quantidade substancial de documentos sobre os frameworks da pesquisa em bases como, por exemplo, o Emerald. A conjunção lógica destas buscas gerou o conjunto 8, que contém os documentos para a intersecção com as outras palavras-chaves (palavras-chaves 9, 10 e 11) da pesquisa. Observa-se que o relacionamento dos frameworks de melhores práticas de TI com qualquer uma das palavras “metamodelos”, “modelo entidade relacionamento” ou “metamodelagem” é quase inexistente.
Tabela 1: Síntese da revisão da literatura (Fonte: o autor em 26/05/2009).
PALAVRAS-CHAVE DA PESQUISA
BASES PESQUISADAS
Web of
Science Elsevier Scirus / Springer ACM Science Direct Emerald
1 "IT Governance Framework" 83 1.500 19 1 17 176 2 "IT Governance Frameworks" 26 350 11 5 17 30 3 "IT Governance Best Practices" 16 69 0 0 1 17 4 "IT Management Framework" 763 121 4 0 2 962 5 "IT Management Frameworks" 113 76 1 1 2 177 6 "IT Management Best Practices" 293 195 0 1 0 80 7 "IT Best Practices" >100000* 7.870 8 9 77 4.665 8 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 >100000* 10.014 32 16 96 5.717
9 Metamodel 566 37.189 2.608 932 1.206 46
10 "Entity Relationship Model" 184 17.952 661 777 1.156 54
11 Metamodeling 227 8.258 645 307 406 15
12 8 and 9 7 10 3 0 1 3
13 8 and 10 2 2 0 0 1 6
As bases de pesquisa acadêmica foram fundamentais para viabilizar o acesso rápido ao conhecimento de qualidade e auxiliar na formulação do problema e das hipóteses da pesquisa. Apresenta-se a seguir os principais autores por assunto, que contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho.
O tema da pesquisa trata da criação e aplicação de metamodelos de frameworks de melhores práticas de TI. Para a definição do que são modelos temos a contribuição da teoria dos modelos de Stachowiak (1973), de Steinmüller (1993) temos a relação com a informação e, recentemente, Kühne (2005, 2006) analisa as possíveis definições e propõe uma formalização.
As contribuições para os conceitos sobre metamodelos são dadas por Karagiannis e Kühn (2002) que falam sobre os metamodelos fixos, Atkinson e Kühne (2003a) com os fundamentos da metamodelagem e o desenvolvimento orientado a modelos, o Object Management Group-OMG (2003) que descreve a Arquitetura Orientada a Modelos (MDA) e Kühne (2006) que pondera sobre a exatidão das definições existentes, inclusive os conceitos da OMG/MDA, e oferece uma formalização para os metamodelos.
Citada por vários autores sobre metamodelos está a pesquisa de Strahringer (1996), que estudou como as hierarquias ou níveis de abstração dos metamodelos são construídos. Ela cunhou o termo “Princípio da Metaização1”, para designar uma operação que pode ser aplicada repetidamente e destacou que existem diferentes modos de ir das instâncias do mundo real (M0) para os modelos (M1) e destes para os metamodelos (M2) e assim por diante. Outros autores também descrevem os tipos e hierarquias dos metamodelos, entre eles Atkinson e Kühne (2003a/2003b), Gitzel e Hildenbrand (2005) que definem a hierarquia de metamodelos como uma árvore de modelos conectadas por relacionamentos do tipo “instância de”, e Karagiannis e Höfferer (2006) que mostram os diferentes aspectos sobre a pesquisa de metamodelos.
Orientações e critérios de avaliação dos metamodelos são propostos por Schuette (1998), Moody (2005) e Goeken e Alter (2009). Por fim, a integração de modelos e metamodelos é discutida com Batini et all (1987), Spaccapietra et all (1992a), Teorey (1999), Conrad (2002), Rizopoulos (2005), Magnani et all (2005), Kurpjuweit e Winter (2007) e Karagiannis e Höfferer (2008).
Uma importante contribuição para a nossa pesquisa vem de Goeken e Alter (2009) da Frankfurt School of Finance & Management. Estes pesquisadores estão começando a pesquisar a criação de metamodelos de frameworks de Governança de TI, em especial o CobiT, porém indicam uma metodologia para a criação dos metamodelos dos frameworks.
São diversos os autores da metodologia E/R e E/R Estendida. Começamos pelo seu criador, o Dr. Peter Chen (1976, 1977, 1983, 1984, 1985, 1998, 2002). O seu artigo original é considerado um dos mais influentes em Ciência da Computação e em 2005, quase trinta anos após seu lançamento, era o quarto artigo mais baixado da biblioteca digital ACM. O Modelo E/R é considerado a metodologia principal para a concepção de bancos de dados e uma das mais importantes metodologias para a criação de sistemas de informação. O modelo E/R foi adotado como o padrão para metamodelos do padrão ANSI dentro do Sistema de Diretórios de Recursos da Informação (IRDS). O modelo E/R é o fundamento para os estudos sobre ferramentas CASE, Orientação a Objetos, Metodologias de Design, Web Semântica e da linguagem UML. O Modelo E/R tem forte fundamentação matemática, baseando-se na Teoria dos Conjuntos, Relações Matemáticas, Álgebra Moderna, Lógica e Lattice Theory. Atzeni et all (1999) fazem um bom resumo de todos os conceitos da metodologia E/R.
Foram criadas mais de 100 extensões do modelo E/R. Elas foram motivadas por vários fatores, como incrementar a expressividade, aplicabilidade, correção, integração e implementação do modelo. Patim (2005) estudou a evolução das extensões do modelo E/R e propôs uma teoria da evolução das linguagens de modelagem. Esta pesquisadora aponta o Extended E/R Model de Engels et all (1992) como a extensão que possui uma completa formalização semântica. Na presente pesquisa avaliamos e escolhemos a metodologia E/R Estendida para representar os metamodelos da pesquisa, pela formalização e expressividade na representação dos atributos. Pesquisamos diversos outros modelos E/R, entre eles: Talheim (2000) - E/R Hierárquico, Sapia (1998) - E/R Multidimensional, Spaccapietra e Parent (1992b) - E/R Complexo, Hainaut (1989) – E/R Genérico etc.
Os frameworks de melhores práticas de TI que fazem parte deste trabalho são o CobiT 4.1 do ITGI (2007), Information Technology Governance Institute (2007), o eSCM-SP 2.01 e o eSCM-CL 1.1 do ITSqc/CMU (2006), Information Technology Servives Qualification Center da Carnegie Mellon University.
1.3 Relevância do Estudo ou Justificativa
Os frameworks de melhores práticas de TI consolidam grande quantidade de conhecimento sobre gestão de TI e são uma rica fonte de pesquisas para o meio acadêmico. Este conhecimento foi gerado, principalmente, a partir da experiência prática dos profissionais de TI do meio empresarial, para também ser utilizado na prática profissional. Agora que as organizações contam com os recursos dos diversos frameworks que surgiram nos últimos anos, aparecem os desafios da sua harmônica utilização concomitante.
A presente pesquisa foca este importante contexto e quer contribuir para resolver algumas questões complexas sobre o tema. Pretende-se trazer um embasamento teórico e fundamentação científica para a representação das estruturas conceituais e lógicas dos frameworks de melhores práticas de TI. Possibilita-se com isto incrementar os estudos sobre a análise, adaptação, comparação e integração destes frameworks de TI.
O primeiro passo para a integração dos diversos frameworks de melhores práticas de TI é a análise e comparação dos frameworks. A abordagem utilizada até o momento, por algumas organizações criadoras dos frameworks de melhores práticas de TI, é o mapeamento detalhado dos processos entre os frameworks. Entretanto, apenas a utilização desta abordagem não contribui significativamente para a solução do problema da integração dos frameworks. O mapeamento das funções e processos dos frameworks possuem um alto nível de detalhe mas com pouca ajuda para a compreensão das estruturas conceituais e lógicas, importantes para o planejamento e efetividade da integração.
metamodelos ontológicos, uma compreensão dos conceitos e das estruturas profundas ou subjacentes que geraram os próprios frameworks. Por conseguinte, as análises comparativas e os estudos para a realização de integrações entre os frameworks terão maior qualidade e efetividade. A figura 2 exemplifica a criação dos metamodelos dos frameworks COBIT 4.1 e PMBoK 4 (2008).
Figura 2: Metamodelos do COBIT 4.1 e PMBoK 4 (Fonte: o autor).
A partir da revisão da literatura no tópico 1.2, percebe-se que existem muito poucas iniciativas dentro do nosso tema de pesquisa, que relacionem metamodelos aos frameworks de melhores práticas de TI. Porém, a tendência é a de que, com a publicação de artigos sobre o tema, muitos outros pesquisadores somarão seus esforços dentro desta área do conhecimento.
assunto dos metamodelos e frameworks, envolvendo equipes multidisciplinares de pesquisadores.
O tema da pesquisa é adequado aos conhecimentos acadêmicos e profissionais dos pesquisadores deste trabalho e às linhas de pesquisa do MGCTI. Outro aspecto importante desta pesquisa é que as suas maiores contribuições - a criação de uma metodologia para criação dos metamodelos e os exemplos de suas aplicações poderão ser desenvolvidas dentro do tempo previsto pelo MGCTI.
No que se refere à relevância do estudo ou justificativa da pesquisa, Moresi (2004, p.31) nos sugere os seguintes questionamentos: “Quais os pontos positivos que você percebe na abordagem proposta? Que vantagens e benefícios você pressupõe que sua pesquisa irá proporcionar?”. Entre os pontos positivos podem ser destacados a atualidade do tema e inovação da proposta de criação da metodologia de criação de metamodelos. As grandes contribuições da pesquisa são a criação da metodologia de criação de metamodelos, análise, adaptação, comparação e integração de metamodelos de frameworks de TI.
1.4 Formulação do Problema
Uma analogia ajudará o entendimento do problema da pesquisa. A necessidade de integração das tecnologias, aplicações, ferramentas e componentes em TI é proporcional à quantidade de fornecedores destes produtos e também a demanda cada vez maior por soluções para a crescente complexidade. Apenas com a criação de normas, padrões e tecnologias de integração, como, por exemplo, Drivers para hardware, ODBC e OLE DB para bancos de dados, a área de TI pode se desenvolver. Pode-se estar vivendo uma situação semelhante quanto aos diversos frameworks de melhores práticas de TI, criados por diferentes instituições, empresas e governos? Não é chegado o momento para se fazer um esforço para a integração entre eles?
Como integrar os processos de TI de uma organização que, por exemplo, adotou os processos de Governança de TI do framework COBIT, mas que, ao mesmo tempo faz uso do framework do eSCM-SP como modelo de melhores práticas de terceirização? Como fazer uma análise comparativa dos frameworks CMMI e PMBoK para saber qual é o mais adequado a determinada organização? Como analisar o framework ITIL quanto à sua estrutura e abrangência? Como comparar e adaptar os processos deste framework com os processos da organização?
As perguntas acima tratam do problema da análise, adaptação, comparação e integração dos frameworks de melhores práticas de TI. Para responder a estas e muitas outras perguntas semelhantes enfrentamos o problema de conhecer profundamente os conceitos e a estrutura lógica e semântica dos frameworks. A presente pesquisa pretender dar um passo nesta direção e busca responder à seguinte questão:
“Como permitir os processos de análise, adaptação, comparação e integração
dos diferentes frameworks de melhores práticas de TI?”
1.5 Objetivos
1.5.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho é a criação de uma metodologia para a criação de metamodelos ontológicos dos frameworks de melhores práticas de TI para, com isto, representar seus componentes conceituais e as estruturas lógicas e semânticas dos seus relacionamentos, favorecendo a análise, adaptação, comparação, e integração destes frameworks.
1.5.2 Objetivos Específicos
Como objetivos específicos podem ser destacados:
• Criação da metodologia MetaFrame de criação dos metamodelos de frameworks de melhores práticas de TI.
• Aplicar a metodologia MetaFrame criando os metamodelos dos frameworks CobiT 4.1, eSCM-SP 2.01 e eSCM-CL 1.1.
2. REFERÊNCIAL TEÓRICO
2.1 Metamodelos
2.1.1 Definições de modelos e metamodelos
Segundo Kühne (2006) uma caracterização geral do que seja um modelo poderia ser: “um modelo é a descrição de alguma coisa”. Outra definição usada pelo autor é a de que um modelo é uma abstração de um sistema (real ou baseado em linguagem) permitindo que predições ou inferências sejam feitas.
De acordo com a Teoria dos Modelos do filósofo Stachowiak (1973), um modelo possui três características:
• Mapeamento: Um modelo é baseado em seu original.
• Redução: Um modelo reflete uma relevante seleção das propriedades do original.
• Pragmatismo: Um modelo necessita ser usado no lugar do original em respeito a algum propósito.
Para Kühne (2005) as duas primeiras características são simultaneamente atendidas, pensando-se em um modelo como uma projeção, o que implica que alguma coisa (o original) é projetada e que uma parcela da informação é perdida durante a projeção. A parcela da informação é perdida na atividade chamada abstração, e a parcela que é retida depende do propósito para o qual o modelo será usado.
O entendimento da terceira característica pode ser facilitado pelo detalhamento do que é o uso pragmático de um modelo. De acordo com Steinmüller (1993), um modelo é informação:
• Sobre alguma coisa (conteúdo). • Criado por alguém (remetente). • Para alguém (receptor).
• Para algum propósito (uso).
conduzir um diálogo é um metadiálogo. Em resumo “meta” é usada antes de alguma operação ƒƒƒƒ de modo a caracterizar que ela é realizada duas vezes. Ao invés de escrever ƒƒƒƒ-ƒƒƒƒ , como em modelo-modelo, usa-se meta-ƒƒƒƒ, isto é, metamodelo. Para qualquer outra aplicação da operação, outro prefixo “meta” é adicionado, por exemplo, metametamodelo. Segundo a OMG-MDA (2003) um metamodelo é um modelo de um modelo, e para a OMG-UML (2004) um modelo é uma instância de um metamodelo, o que implica que um metamodelo é um modelo de outro modelo.
2.1.2 Uma formalização para modelos e metamodelos
Apesar de Kühne (2006) não pretender apresentar uma formalização completa sobre modelagem ele denota um relacionamento entre um sistema qualquer e um modelo deste sistema como:
.
A relação “modelo-de” geralmente estabelece uma relação muitos-para-muitos desde que um modelo pode descrever vários sistemas e um sistema pode ser descrito por vários modelos. Um subconjunto desta relação é representado porρ, então:
ρ( →→→→
Enquanto a relação “modelo-de” ( ) qualquer par sistema/modelo, a relação ρ captura apenas os pares onde o modelo possui a intenção de representar o sistema correspondente. Pode-se declarar que um modelo 2modela outro modelo
1, mas que ambos representam um mesmo sistema original:
1∧∧∧∧ ρ( 1
1 2∧∧∧∧ ρ( 2
Conformeρ( 1 2
é a mesma coisa que superclasse. Então, qualquer relação entre duas entidades, que serão usadas para construir uma meta-entidade, não devem ser transitivas. De modo a definir isto formalmente, usa-se a composição de relação (R S) para
compor uma relação consigo própria.
Intuitivamente, e1Rne2 significa que existe um caminho de tamanho n de e1 para e2 dentro da relação R. A propriedade transitiva padrão para relações pode então ser expressa como e1R2e2 → → → → e1Re2. Então, uma relação R adequada para construir metaníveis será:
Acíclica: ∀ e1, e2, n : e1Rne2 →→→→ ¬ e2Re1, e
Anti-transitiva: ∀ n≥ 2 : Rn∩ R = ∅.
2.1.3 Hierarquias e tipos
Segundo Kühne (2005) os metamodelos podem ser vistos como definições de linguagens. O autor representa na figura 2, que qualquer sistema é representado por um modelo que, por sua vez, é uma instância ou ocorrência de um metamodelo. O metamodelo é uma instância do metametamodelo e assim por diante. O modelo é expresso através da linguagem do seu metamodelo. O metamodelo, por sua vez, é expresso através da metalinguagem do seu metametamodelo.
Atkinson e Kühne (2003a) identificaram duas dimensões de metamodelagem, dando nascimento a duas formas distintas de instanciação dos objetos do metamodelo. Uma dimensão é referente à definição da linguagem e faz uso da instanciação lingüística. A outra dimensão é sobre a definição do domínio ou tipo do objeto e usa a instanciação ontológica. Ambas as formas ocorrem simultaneamente e servem para localizar precisamente um elemento do modelo no espaço lingüístico-ontológico.
divisão vertical no nível M1. Ao explicitar as duas metadimensões, a figura 2.2 também ilustra o relacionamento entre os elementos do modelo e do mundo real. O cachorro e a lâmpada (conceito mental) do nível M0 são os elementos do mundo real que serão modelados. Percebe-se que a Lassie real é “representada” pelo objeto Lassie e não é uma ‘instância de” do objeto Collie. O nível de abstração M1 contém o primeiro nível de abstração de um objeto do mundo real, junto com o tipo do qual o objeto é uma instância ontológica. Na figura 3 o objeto Lassie (O0) é uma instância ontológica do tipo Collie (O1). A partir de M1, todo nível é um modelo expressado na linguagem definida no nível superior. Em M2 temos que o objeto Lassie é uma instância lingüística do tipo Object, que em M3 é uma instância lingüística do tipo Class.
Figura 3: Metamodelo Lingüístico (Atkinson e Kühne, 2003a)
Figura 4: Metamodelo Ontológico (Atkinson e Kühne, 2003a)
A utilidade do uso de metaconceitos já é reconhecida há muito tempo. Por exemplo, fazer o uso de metaconceitos como raça e espécie trazem enormes vantagens. A figura 5 mostra um dos mais maduros metamodelos ontológicos, a taxonomia biológica para os seres vivos. Observa-se a criação do nível ontológico O3 mesmo não existindo um estereótipo para dar suporte.
Figura 5: Metamodelo da classificação biológica (Adaptado de Atkinson e Kühne, 2003a)
O primeiro tipo de classificação se refere à forma e a segunda ao conteúdo do elemento. Estas duas dimensões de classificação podem ser expressas graficamente. Nos modelos visuais, os metamodelos lingüísticos se referem à classificação dos elementos do modelo quanto à sua forma (Objeto, Classe, Associação, Atributo). Os metamodelos ontológicos tratam da classificação do conteúdo dos elementos do modelo (Collie, Raça, Espécie).
De acordo com Atkinson e Kühne (2003b), apesar da validade e utilidade dos metamodelos ontológicos de tipos, para os construtores de ferramentas e membros de consórcios de padronização como a OMG (Object Management Group), o termo metamodelo se refere tipicamente apenas ao metamodelo do tipo lingüístico. Entretanto, da perspectiva de um usuário de uma linguagem, a hierarquia de tipos formada pelos níveis ontológicos é muito mais relevante. Em outras palavras os metamodelos ontológicos são metamodelos para os usuários focados no conteúdo e os metamodelos lingüísticos são um padrão de metamodelos focados na forma.
A pesquisadora Strahringer (1996) estudou como as hierarquias de níveis dos modelos são construídas e cunhou o termo “princípio da metaização” para designar uma operação que é repetidamente aplicada de um nível para o outro, ou seja, o mecanismo primário de abstração para estruturar os objetos nos níveis de hierarquia. A análise de Kühne (2006) é semelhante à de Strahringer (1996), porém usa uma diferente distribuição dos elementos para os níveis e uma diferente terminologia.
O princípio de metaização mais usado nos sistemas de informação é a metamodelagem lingüística. Por exemplo, a sintaxe das linguagens de modelagem está no nível M2, como a da metodologia E/R de Chen (1976) usada para representar parte dos objetos do mundo real (M0) no nível de um modelo E/R (M1), onde só podem ser usados os componentes da linguagem (tipo entidade, tipo relacionamento, atributos etc.). A partir deste princípio um nível Mx estrutura a representação dos objetos do nível M0 no nível M1. Na metamodelagem ontológica são definidos metatipos no nível Mx, que descrevem os conceitos existentes no nível Mx-1.
processo de help desk, # 2009-42). As atividades realizadas são instâncias da atividade do CobiT “detectar e registrar incidentes” dentro do processo “DS 08”. No CobiT as definições de processos e suas atividades estão em linguagem natural, semi-estruturadas no formato de formulário. A partir da metaização ontológica, “detectar e registrar incidentes” pode ser classificada como “Atividade” no nível do metamodelo M2. O modelo CobiT, por sua vez, reside no nível M1. Como foi usada a metodologia E/R para a construção do metamodelo no nível M2, no nível M3, ou seja, no metametamodelo, a “Atividade” é um componente do tipo entidade.
Segundo Karagiannis e Kühn (2002), devido à rápida mudança nas demandas de negócio das organizações, como a diminuição do ciclo de vida dos produtos, aumento da dependência entre os parceiros de negócio, a integração entre os sistemas de informação, a complexidade do desenvolvimento de aplicações que produzam soluções de negócio está continuamente crescendo. Portanto, a gerência dos elementos de uma organização é cada vez mais baseada em modelos. Para o autor o estado-da-arte na área de modelagem de organizações está baseado nos metamodelos. Produtos são criados através de ambientes de modelagem de produtos, modelos de processos são criados em ferramentas de modelagem de processos de negócios, a TI faz uso de um grande número de ferramentas de modelagem e a própria organização e seus modelos são monitorados por outras ferramentas de modelagem.
Como pode ser visto na figura 7, a criação de um metamodelo é também realizada por uma linguagem de modelagem, que é chamada de linguagem de metamodelagem. O modelo que define a linguagem de metamodelagem é o metametamodelo ou o meta2-modelo, Karagiannis e Kühn (2002).
Karagiannis e Höfferer (2006) realizaram uma pesquisa sobre o uso de metamodelos na área de sistemas de informação e outras disciplinas da ciência da computação em periódicos Qualis publicados no IEEE, ACM, Springer, Elsevier entre outros. O autor observou três diferentes aspectos das pesquisas sobre metamodelos (ver figura 8).
Figura 8: Diferentes aspectos da pesquisa sobre metamodelos (Karagiannis e Höfferer, 2006).
Uma taxonomia para as abordagens de metamodelagem foi proposta por Karagiannis e Höfferer (2006). No eixo Y, estão as tarefas que podem ser auxiliadas pelo uso de metamodelos, design e a integração de modelos. No eixo X, estão os níveis de metamodelos. Observa-se, na figura 9, que para o autor, existe uma relação entre o nível meta2-modelo e a tarefa de integração de metamodelos.
Figura 9: Demandas de design e integração dos metamodelos (Karagiannise Höfferer, 2006). Concepção
Como os metamodelos são representados?
Uso
Como os metamodelos são aplicados?
Implementação
Como as aplicações de
metamodelos são implementadas?
M
E
T
A
M
O
D
E
L
A
G
E
2.1.4 Critérios de qualidade e orientações para metamodelos
O presente tópico se concentra na importância e impacto da qualidade dos modelos ou metamodelos conceituais na eficiência (tempo, custo, esforço) e efetividade (qualidade dos resultados) dos objetivos das organizações.
Segundo Moody (2005) , o estado atual da prática da avaliação da qualidade de modelos conceituais possui mais características de arte do que de engenharia. Para que a modelagem conceitual progrida de uma arte para uma engenharia, padrões de qualidade precisam ser definidos, acordados e usados na prática.
O foco tradicional da avaliação da qualidade está no produto final, porém os defeitos do produto final muitas vezes possuem raízes nas fases iniciais de planejamento e concepção. Isto sugere que uma maior eficiência e efetividade seriam alcançadas se fossem feitos esforços para avaliar a qualidade dos modelos conceituais.
De acordo com Moody (2005) alguns padrões de qualidade para modelos conceituais foram propostos na literatura, porém nenhum deles foi largamente aceito na prática e nenhum ainda emergiu como um padrão potencial.
Schuette e Rotthowe (1998) são autores que contribuem com este trabalho de pesquisa através das orientações de modelagem contidas na GoM (Guidelines of Modelling). O GoM é um framework para o desenvolvimento e avaliação de modelos conceituais composto de seis princípios gerais descritos a seguir:
1. Princípio da Adequação da Construção: Deve existir um consenso entre os especialistas e usuários de que o tipo de construção de um modelo deve ser adequado ao problema e ao seu propósito.
3. Princípio da Eficiência Econômica: Este princípio formula restrições econômicas à tarefa de modelagem. Os custos de desenvolvimento de um modelo não devem ultrapassar os ganhos com a sua utilização.
4. Princípio da Clareza: Este princípio trata da compreensibilidade e expressividade do modelo. Dentro dos objetivos de clareza estão as decomposições hierárquicas, a formatação (arranjo dos elementos) do modelo e a filtragem de informações. No quadro 2 estão os critérios e objetivos da qualidade da formatação gráfica de um modelo definidos por Tamassia (1988).
Quadro 2: Critérios e objetivos de qualidade para a formatação gráfica de modelos
Critérios Objetivos
Ângulos Os ângulos entre as bordas não devem ser tão pequenos
Área Minimize a área ocupada pelo desenho
Equilíbrio Equilibre o diagrama respeitando os eixos
Convexidade Minimize as curvas ou dobras ao longo das bordas
Cruzamento Maximize o número de faces do desenho como polígonos convexos
Grau Coloque os nós de alto grau no centro do desenho Dimensão Minimize as diferenças entre s dimensões dos nós Tamanho Minimize o tamanho global das bordas
Maxcon Minimize o tamanho da borda mais alta Simetria Ter simetria entre os filhos nas hierarquias Densidade Ter a mesma densidade de nós no desenho Verticalidade Ter verticalidade nas estruturas hierárquicas Fonte: Tamassia, 1988.
5. Princípio da Concepção Sistemática: Este princípio trata consistência de construção entre os modelos e também é importante para a integração de modelos.
Goeken e Alter (2009) propõem o uso dos princípios definidos por Schuette e Rotthowe (1998) para também avaliar os metamodelos. O autor acrescenta três novas orientações específicas para avaliar a qualidade dos metamodelos:
1. Orientação 1: Um metamodelo revela seu princípio de metaização.
É importante para o usuário do metamodelo saber quais são os componentes e as regras que foram usados para construir o metamodelo.
2. Orientação 2: Um metamodelo deve possui um claro mapeamento entre o universo do discurso e as palavras e símbolos que o nomeiam e descrevem. Não devem existir dúvidas entre os usuários sobre o significado dos conceitos do metamodelo.
3. Orientação 3: Um metamodelo deve possuir ricas conexões semânticas. Os relacionamentos entre os componentes do metamodelo devem ser relevantes e descritos de forma expressiva.
2.2 Metodologia Entidade-Relacionamento Estendida
A metodologia Entidade Relacionamento (E/R) proposta por Peter Chen (1976) foi desenvolvida para a criação de modelos conceituais ou semânticos. Em uma de suas várias aplicações o modelo conceitual E/R é colocado como pré-requisito para a criação de um sistema de banco dados. Neste trabalho será usada a metodologia E/R estendida de Engels et all (1992) pela formalização semântica e por conter conceitos que melhoram a expressividade do metamodelo. Apresenta-se neste tópico a descrição dos conceitos dos componentes e a sua notação segundo os autores acima citados.
2.2.1 Conceitos e Formalização
O exemplo usado para facilitar a explicação dos conceitos da metodologia E/R estendida é uma típica aplicação de banco de dados, o Air Traffic World (ATW), que possui objetos tais como pessoas, passageiros, aviões etc.
Tipo Entidade E:
A semântica do tipo entidade pode ser formalmente expressa por um determinado estado σ em um banco de dados que produz, para cada tipo entidade E, um conjunto de instâncias correntes. Então, por exemplo , σ(PESSOA) representa o conjunto corrente das instâncias do tipo entidade PESSOA. Cada instância é uma entidade (e) do tipo entidade PESSOA. Como visto na figura 10, a representação do tipo entidade é feita por um retângulo com o nome do tipo de entidade no centro com letras maiúsculas.
Figura 10: Representação gráfica para o tipo entidade. Atributos a:
Os atributos e seus valores descrevem as propriedades ou características de um tipo entidade. Os atributos pertencem a um tipo entidade E e possuem um domínio d de valores. Este fato é denotado por a:E → → d→ → . Cada atributo a:E → → → → d é interpretado por uma função σσσσ(a) que produz para cada instância (entidade) de σσσσ(E) um valor do domínio do atributo, isto é, um valor de dado, um tipo entidade, um conjunto ou uma lista de valores. Os atributos são representados por ovais contendo o nome do atributo e o seu domínio a:d, conectados ao tipo entidade E. De acordo com a natureza do domínio d são distinguidos os seguintes casos de atributos:
• Atributos valorados por dados (data-valued attributes) , se o domínio de um atributo é um tipo dado (data), por exemplo, int, real, point, end. Na figura 11
o tipo entidade PESSOA possui o atributo Nome (com o tipo de dado string),
Telefone (tipo de dado string), Endereço (tipo de dado end), e Nascimento
(tipo de dado date).
Figura 11: Representação gráfica dos atributos.
PESSOA
Endereço:end
Telefone:string Nome:string
• Atributos valorados por objetos, isto é, o domínio do atributo é um tipo entidade. O valor do atributo é uma instância deste tipo entidade. Na metodologia E/R estendida, atributos valorados por objetos são denotados pelo símbolo ‘ ’, com uma seta apontando para o tipo entidade. Na figura 12 o atributo Horário do tipo entidade VÔO é um objeto do tipo entidade TABELA DE TEMPO.
Figura 12: Representação gráfica para o atributo valorado por objeto.
• Atributos multivalorados. Tanto os atributos de dados como os de objetos podem ser multivalorados. O valor de um atributo pode ser um conjunto (set) ou uma lista (list) de valores de um determinado domínio. Poderemos ter como atributos, por exemplo, uma lista de dados (data) ou um conjunto de objetos (tipo entidade). Na figura 13 temos o atributo Tripulação do tipo entidade VÔO como uma lista de objetos do tipo entidade MEMBRO DO STAFF DE VÔO e o atributo Nacionalidade do tipo entidade PASSAGEIRO como um conjunto do tipo dado. Ao contrário dos conjuntos, uma lista pode conter mais de um valor do mesmo elemento. Além disto, os elementos de uma lista são enumerados, de modo que podem ser referenciados pelo seu número de posição.
VÔO
Ocupação:int
Horário: Vôo#:string
TABELA DE TEMPO Partida:time
Figura 13: Representação gráfica dos atributos multivalorados.
Na metodologia E/R estendida, a combinação de atributos multivalorados com objetos permite a criação de estruturas complexas do tipo entidade. Através destas estruturas são modeladas associações entre diferentes tipos entidade.
Por padrão, todos os atributos na metodologia E/R estendida são opcionais, ou seja, não existe a necessidade de valor para o atributo. Os atributos também podem possuir o valor “Desconhecido”.
Tipo Relacionamento r(E1,...,En):
São os fatos, os acontecimentos que ligam dois ou mais objetos do tipo entidade. O tipo relacionamento é a forma usual de agregação de vários tipos entidade E1,...,En (n≥≥≥≥2). A semântica para o tipo relacionamento r pode ser
entendida como uma relação σσσσ(r) ⊆ σ⊆ σ⊆ σ⊆ σ(E1) × ... × σ× ... × σ× ... × σ× ... × σ(En). Cada relacionamento (instância) é uma tupla de entidades de tipos correspondentes.
Na figura 14, um exemplo de relacionamento ternário (n = 3) entre o tipo entidade AEROPORTO e CONEXÃO. O tipo entidade AEROPORTO participa do relacionamento duas vezes. Podem-se distinguir os diferentes papéis que um aeroporto representa no tipo relacionamento conecta_diretamente pelo significado dos nomes dos papéis. Um aeroporto é o ponto inicial de uma conexão e outro é o destino.
PASSAGEIRO Nacionalidade: set(1,*)
VÔO Tripulação: list(1,*)
Figura 14: Representação gráfica do tipo relacionamento.
O tipo relacionamento também pode possuir atributos, entretanto o modelo permite apenas atributos valorados por dados. Observa-se, na figura 15, o tipo relacionamento reservado_para com o atributo DiaReserva. Os atributos valorados por objetos devem ser modelados pela participação de novos objetos do tipo entidade.
Figura 15: Representação gráfica do atributo do tipo relacionamento.
Tipo construtor:
O tipo construtor pode ser observado como uma nova classificação das entidades a partir de certos tipos. Começando com o já definido tipo entidade Ik, (k-1,...,n, n≥≥≥≥1), que é chamado de tipo de entrada, o novo tipo chamado tipo de saída Oj,(j=1,...,m,m≥≥≥≥1), é construído pela classificação dos tipos de entrada novamente em tipos de saída. A figura 16 representa a forma geral do tipo construtor.
VÔO
Ocupação Vôo#
Preço
reservado_
para PASSAGEIRO
Nacionalidade Passaporte#
DiaReserva AEROPORTO
Gênero
Hotel Nome
Localização
conecta_ diretamente Destino
Início
CONEXÃO
Figura 16: Representação gráfica da forma geral do tipo construtor.
As seguintes condições devem ser observadas entre tipos entidade de entrada e de saída de um tipo construtor e para os objetos do tipo entidade que não são do tipo construtor:
(i) n
k=1
σ(Ik) ⊇ m
j=1
σ(Oj)
(ii) σ(Op) ∩ σ(Oq) = ∅, para p ≠ q
(iii) σ(Ep) ∩ σ(Eq) = ∅, para p ≠ q, Ep,Eq não são do tipo construtor.
A condição (i) significa que todos os tipos entidade dos tipos de saída Oj também são instâncias dos tipos de entrada, mas nem todos os tipos entidade de entrada são instâncias do tipo de saída. Consequentemente, os tipos entidade de saída não são novos tipos entidade, elas já existem (nos tipos de entrada), mas serão agora vistas em um novo contexto (dado por um dos tipos de saída). A condição (ii) requer que os tipos de saída sejam disjuntos; nenhum tipo entidade (de qualquer tipo de entrada) deve ocorrer em vários tipos de saída. Finalmente, (iii) é exigido por todos os objetos do tipo entidade que não são construtores, isto é, que o tipo entidade que não é tipo de saída de qualquer tipo construtor seja uma disjunção. Em outras palavras, o tipo construtor permite a única possibilidade de modelar um subconjunto de relacionamentos.
Tipo entrada I n
Tipo saída O 1
Tipo saída O m Tipo entrada I 1
. . .
Especialização/Generalização:
Através das descrições semânticas mostradas acima será descrita a modelagem das especializações e generalizações. Para isto será considerada a figura 17. Em primeiro lugar, uma simples especialização PASSAGEIRO de PESSOA é definida. O tipo de entrada PESSOA (n=1) e o tipo de saída PASSAGEIRO (m=1). Considerando (i) acima será obtida a seguinte condição semântica: σ(PESSOA) ⊇ σ(PASSAGEIRO), isto é, cada passageiro é uma pessoa, também. Mas o contrário não acontece.
Figura 17: Representação gráfica de especializações.
Do mesmo modo, outro exemplo de especialização na figura 2.8 é o tipo construtor MEMBRO DO STAFF DE PESSOA que formalmente satisfaz σ(PESSOA) ⊇ σ(MEMBRO DO STAFF). Ambos os tipos construtor PASSAGEIRO e MEMBRO DO STAFF são independentes um do outro. Uma pessoa pode ser um passageiro assim como um membro do staff, isto é, σ(PASSAGEIRO) ∩
MEMBRO DO STAFF DE
SOLO Nome
Localização
PESSOA Nome
Endereço
Telefone#
Nascimento
⊆ ⊆
MEMBRO DO STAFF Título
TempoServiço
PASSAGEIRO
Passaporte#
Nacionalidade
====
MEMBRO DO STAFF DE
VÔO
ExameRotina
σ(MEMBRO DO STAFF) = ∅. Para alcançar esta disjunção é usado um tipo construtor com vários tipos de saída. Deste modo, as especializações com disjunção MEMBRO DO STAFF DE VÔO e MEMBRO DO STAFFDE SOLO de MEMBRO DO STAFF são modeladas. A partir de (i) e (ii) é obtida a seguinte semântica: σ(MEMBRO DO STAFF) ⊇ σ(MEMBRO DO STAFF DE VÔO) ∪ σ(MEMBRO DO STAFF DE SOLO), σ(MEMBRO DO STAFF DE VÔO) ∩ σ(MEMBRO DO STAFF DE SOLO) = ∅, o que corresponde à condição de disjunção.
Através do uso do tipo construtor são expressas as generalizações, com muitos tipos de entrada (n > 1, m=1). A especialização de PESSOA para PASSAGEIRO e de PESSOA para MEMBRO DO STAFF poderá ser alterada para uma generalização tratando PASSAGEIRO e MEMBRO DO STAFF como tipos de entrada e PESSOA como tipo de saída: σ(MEMBRO DO STAFF) ∪ σ(PASSAGEIRO) ⊇ σ(PESSOA). Neste exemplo, o tipo saída PESSOA representa apenas pessoas que são ao mesmo tempo membros do staff e passageiros. Não existem outros tipos de pessoas para modelar neste contexto.
Como visto, o conceito do tipo construtor cobre as conhecidas abstrações de generalização ou superclasse (n>1, m=1) e de especializações ou subclasses (n=1,m≥1, como possibilidade de disjunção. Este modo de ver as generalizações e
especializações sugere duas restrições sintáticas:
(i) Todo o tipo entidade de um tipo construtor deve ser o resultado de exatamente um tipo de construtor.
(ii) Todo tipo construtor não deve, direta ou indiretamente, ser um tipo de entrada da sua própria construção, isto é, não deve haver referência cíclica.
A metodologia E/R estendida não oferece herança a partir de vários tipos de entrada. Os atributos de diferentes tipos de entrada podem ter o mesmo nome mas com significados diferentes (homônimos), e atributos podem ter nomes diferentes mas com o mesmo significado (sinônimos). É oferecido o uso de atributos derivados de modo a propagar os atributos explicitamente.
