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Safety-critical embedded systems (SCES) correspond to embedded systems for critical applications, i.e., applications where lives can be lost if they fail. The increasing immersion of this type of system in our daily activities increased their demand and, consequently, the need for new development techniques that can increase developers productivity. Product Line (LP) is a promising technique for reuse, in which families of similar products are developed together and, therefore, it aims at large-scale development. With the use of LP we can reuse requirements and architecture systematically. However, developers remain sceptical about reuse in the SCES domain, mainly due to problems in the past, such as the failure of the spacecraft Ariane 5. In addition, advances in development of techniques for the SEC domain have been obtained, for example through model-driven engineering (MDE) approaches. MDE focuses on the importance of models in the software life cycle, making them part of the final product. So, it keeps models simple, and most of the software complexity belongs to the transformations that can be obtained automatically by transformation engines. This helps increasing the quality of the final product, and facilitate the future development of software that can be done by changing the high level models and obtaining, automatically, the new product. MDE is particularly useful in the SCES domain because, from correct models of the problem, the chance of introducing errors during coding is smaller if generators are used in the development instead of manual coding. In addition, the increased level of abstraction provided by MDE allows the use of validation and verification techniques since the early stages of development, such as co-design and co-simulation. Therefore, this work aims to defend the thesis that it is possible to offer the benefits of large-scale development for the SCES domain and still continue to benefit from MDE techniques. In support of this thesis, we define a system product line approach using model-driven techniques for the development of safety-critical embedded families. In addition, we present a case study prepared according to the directions of approach. Key-words: product line engineering. safety-critical systems. model-driven engineering. Lista de ilustrações Figura 1 – Processo de projeto segundo a metodologia y-chart. . . . . . . . . . . . . . 48 Figura 2 – Processo de avaliação de segurança, em “V” no domínio de aviação industrial. 49 Figura 3 – Desenvolvimento de software orientado a modelos. . . . . . . . . . . . . . 55 Figura 4 – Exemplo de relacionamento entre metamodelo e modelo. . . . . . . . . . . 56 Figura 5 – Exemplo de relacionamento entre metametamodelo e metamodelo. . . . . . 60 Figura 6 – Metamodelagem em quatro níveis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Figura 7 – Taxonomia dos diagramas SysML. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Figura 8 – Estrutura de um nó básico no diagrama de requisitos SysML. . . . . . . . . 63 Figura 9 – Metamodelo do diagrama de requisitos SysML. . . . . . . . . . . . . . . . 64 Figura 10 – Arquitetura do perfil MARTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Figura 11 – Utilização de um gerador de aplicações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Figura 12 – Transformação de PIM para PSM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Figura 13 – Exemplo de modelo de características. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Figura 14 – Estrutura para utilização da CVL(HAUGEN; WaSOWSKI; CZARNECKI, 2012). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Figura 15 – Distribuição dos sistemas alvo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Figura 16 – Modelos utilizados nos trabalhos encontrados. . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Figura 17 – Gerência de variabilidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Figura 18 – Sumário dos resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Figura 19 – Visão geral da estrutura e das fases da abordagem ProLCES. . . . . . . . . 107 Figura 20 – Visão geral da estrutura e etapas da Engenharia de Requisitos de domínio. . 123 Figura 21 – Relação entre as atividades da etapa de elicitação de requisitos e os artefatos requeridos e providos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Figura 22 – Modelo de requisitos da linha de produtos de marcapasso em SysML. . . . . 129 Figura 23 – Estereótipos definidos para estender o diagrama de requisitos. . . . . . . . . 130 Figura 24 – Relação de artefatos requeridos e providos pela etapa de definição do escopo. 131 Figura 25 – Parte do modelo de features da linha de produtos de VANT a nível de software e hardware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Figura 26 – Relação de artefatos requeridos e providos pela atividade de mapeamento de variabilidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Figura 27 – Exemplo de modelo base completo (LP de VANTs). . . . . . . . . . . . . . 138 Figura 28 – Exemplo de modelo CVL da linha de produtos de VANTs. . . . . . . . . . 139 Figura 29 – Artefatos requeridos e providos pela etapa de priorização de requisitos. . . . 139 Figura 30 – Exemplo de resolução de variabilidades no modelo da linha de produtos de VANTs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Figura 31 – Modelo de produto de VANT, como resultado da execução da CVL com uma configuração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Figura 32 – Relação entre os artefatos e as atividades da etapa de análise. . . . . . . . . 142 Figura 33 – Metamodelo da descrição textual de casos de uso. . . . . . . . . . . . . . . 144 Figura 34 – Uso da relação refinar para manter a rastreabilidade dos requisitos para os casos de uso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Figura 35 – Metamodelo do diagrama de atividades da UML. . . . . . . . . . . . . . . 145 Figura 36 – Relação entre os artefatos e atividades da etapa de identificação e análise de subdomínios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Figura 37 – Subdomínios da linha de produtos de VANTs. . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Figura 38 – Visão geral dos artefatos requeridos e providos pela atividade de definição do perfil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Figura 39 – Exemplo de utilização dos estereótipos definidos por Gomaa (2004). . . . . 153 Figura 40 – Parte dos estereótipos do perfil da linha de produtos de VANTs. . . . . . . . 154 Figura 41 – Visão geral das etapas principais do projeto de domínio. . . . . . . . . . . . 158 Figura 42 – Artefatos requeridos e providos pela etapa de definição das diretrizes arquiteturais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Figura 43 – Domínio de VANTs simplificado, descrito por meio de features. . . . . . . . 163 Figura 44 – Artefatos requeridos e providos pela etapa de definição das diretrizes arquiteturais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Figura 45 – Componentes gerais de um sistema básico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Figura 46 – Arquitetura inicial, em alto nível do VANT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Figura 47 – Arquitetura em alto nível do VANT com o refinamento do módulo X. . . . . 175 Figura 48 – Parte do diagrama de requisitos SysML da linha de produtos de marca-passo. 192 Figura 49 – Tipos de sistemas marca-passo e suas features. . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Figura 50 – Features da linha de produtos de marca-passo . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Figura 51 – Modelo de requisitos de linha de produtos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Figura 52 – autômato temporal do marca-passo VVI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Figura 53 – Modelo do coração humano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Figura 54 – Modelo sendo validado pela UPPAAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Figura 55 – Estereótipos do perfil de variabilidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Figura 56 – Arquitetura em alto nível. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

Uma abordagem de desenvolvimento de linha de produtos orientada a modelos para a construção de famílias de sistemas embarcados críticos