Implementation of a web and mobile solution for vehicular management based on Aspects Architecture and Agile Methodologies: An educational approach from theory to practice

Pablo Alejandro Quezada- Sarmiento ¹

1 Universidad Internacional del Ecuador, Docente Investigador Escuela de Informática y Multimedia, Av. Simón Bolívar y Av. Jorge Fernández, Quito, Ecuador. Universitat de ValEncia, Programa de Doctorado en Educación, Facultad de Filosofía y Ciencias de la Educación, Av. Blasco Ibáñez 30, 46010 València, España paquezadasa@uide.edu.ec, paquesar@alumni.uv.es

RESUMEN

En el presente artículo se detallan el análisis, aplicación de metodologías ágiles, y tecnologías de código abierto en el desarrollo de una aplicación web y móvil, para automatizar y controlar el parque automotor de la Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), dicha aplicación fue desarrollada por los profesionales en formación del componente educativo Programación Web en marco del proyecto Computación Afectiva. Dentro de las funciones esenciales del aplicativo está la gestión de vehículos que implica el registro: ordenes de combustible y mantenimiento, facturas, proveedores, conductores y vehículos; además de la gestión de préstamos de vehículos que implica el registro de solicitudes, entradas, salidas y el estado de los vehículos. Como aporte adicional está la construcción del aplicativo móvil que incluye las mismas cualidades funcionales de los aplicativos webs, pero ofreciendo otra propias de un dispositivo móvil como es el uso a través de teléfonos o tabletas, facilitando la interacción y usabilidad en base al momento y lugar donde la persona lo requiera.

Palabras Clave:   Aplicativo web; Educación; ICONIX; POA, Metodología

ABSTRACT

Keywords: Education; Iconix; POA; Methodology; Web Application.

1. Introducción

Las nuevas tecnologías y paradigmas computacionales pueden ser empleados en diversos campos, entre ellos el de educación lo cual sirven para el diseño, búsqueda, presentación, intercambio y reutilización de material debido a que la tecnología permite almacenar, organizar, replicar, difundir, transformar y ser accesible, lo que conlleva al ahorro de tiempo y recursos (Area, 2005). En el área educativa se ha visto la necesidad de crear espacios donde no existan limitantes de tiempo ni capacidad; es así, que la educación usa diversas plataformas para el proceso de enseñanza - aprendizaje (Quezada, Enciso & Garbajosa, 2016). “A nivel de la educación superior, especialmente en los campos de la Ingeniería de Software, el mundo académico muestra un entusiasmo significativo por el desarrollo de diversas competencias relacionadas a las competencias tecnológicas de ello la necesidad  del adecuado uso de herramientas complementarias como son las herramientas de código libre” especialmente enfocadas a la mejora de destrezas de programación que a su vez estén alineado a los estándares o cuerpos de conocimiento que rigen a dichas disciplinas y al contexto de la computación afectiva (Quezada, 2017),( Gutiérrez & Serrano ,2016) permitiendo un adecuado entorno de aprendizaje.

Una de las principales preocupaciones de la industria del software es desarrollar el talento de su recurso humano, ya que la calidad y la innovación de sus productos y servicios dependen en gran medida de los conocimientos, la capacidad y el talento de sus ingenieros en informática. El conocimiento ya existe; el objetivo es establecer un consenso sobre el subconjunto del núcleo del conocimiento que caracteriza a la disciplina de la ingeniería de software e ingenierías. De la misma manera “La articulación de un conjunto de conocimientos es un paso esencial hacia el desarrollo de una profesión, ya que representa un amplio consenso respecto a lo que un profesional de la ingeniería de software debe conocer, en especial en las destrezas computacionales y paradigmas computacionales” (Quezada, 2016).  “En un marco más amplio, la evolución actual de la Sociedad del Conocimiento exige un cambio de mentalidad en el profesorado para adaptar las metodologías docentes, en base a las posibilidades que ofrece el entorno digital para enseñar de forma distinta, adaptándose a las formas de aprender de los “nativos digitales” (Poy, Mendaña & González, 2015), por ello la enseñanza de nuevos paradigmas de programación con un enfoque de metodologías agiles  y basados en los principios de la computación afectiva son los  pilares de la formación de los ingenieros en software.

El presente artículo aborda la temática de arquitectura del software aplicada a aspectos como paradigma en el desarrollo de aplicaciones web y móviles; enfocado a un contexto de gestión vehicular. El sistema de gestión vehicular es un sistema informático que potencializa la administración del parque automotor de la UTPL; mejorando sustancialmente la ejecución de los procesos y la obtención de información relacionada con la misma. El mejoramiento se refleja en la optimización de recursos (económicos, humanos, vehiculares, etc.); así como en una importante rapidez en el cumplimiento de los procesos. Todo esto se logró a través de Programación Orientada a Aspectos (POA) la cual es una nueva metodología de programación que aspira a soportar la separación de las propiedades para los aspectos antes mencionados. La metodología de desarrollo que se utilizó fue ICONIX, la misma que es un punto medio entre la metodología RUP y la metodología XP, todo esto enmarcado en proyecto Computación afectiva.

2 Marco teórico

“En la actualidad las empresas que desarrollan software se han convertido en socios estratégicos de sus clientes a través de la generación de valor, mediante la entrega de productos que soportan sus diversos procesos de negocio” (Chavarría, 2016). Si hablamos de un concepto de procesos de software hablamos de uno de los conocimientos más abstractos de la ingeniería del software, el proceso de software definido (Sommerville,2005) se ha logrado concebir como un proceso de continuo aprendizaje mediante el cual se mejora una organización a través de procesos adquiridos; así obtenemos el proceso llamado Capability Maturity Model (CMM); la última versión del CMM, ICMMI o CMM Integrated, es un instrumento de gestión de ingeniería de software formal y tradicional.

Definiciones de Aspectos. - La definición formal de “Aspecto” ha evolucionado desde su concepción hasta el momento. Una definición inicial, aunque todavía no se manejaba el término “aspecto”, fue introducida (Joskowicz, 2008). Aplicando la definición al término actual: “Un aspecto es una unidad que se define en términos de información parcial de otras unidades” (Artificial, 2014). Los aspectos tienden a no ser unidades de la descomposición funcional del sistema, sino a ser propiedades que afectan la performance o la semántica de los componentes en forma sistemática”

De todas formas, estos conceptos no son totalmente independientes, y está claro que hay una relación entre los componentes y los aspectos, y que, por lo tanto, el código de los componentes y de estas nuevas unidades de programación tiene que interactuar de alguna manera(Quintero,2000).  Los puntos de enlace son una clase especial de interfaz entre los aspectos y los módulos del lenguaje de componentes. Son los lugares del código en los que éste se puede aumentar con comportamientos adicionales. Estos comportamientos se especifican en los aspectos. El encargado de realizar este proceso de mezcla se conoce como tejedor (del término inglés weaver) (Quintero,2000).

Diseño y desarrollo de aplicaciones orientadas a aspectos. - La orientación a aspectos se centró principalmente en la implementación y codificación. pero en los últimos tiempos cada vez surgen más trabajos para llevar la separación de incumbencias a nivel de diseño (Mingueza,2010). Se propone utilizar UML (Unified Modeling Language) como lenguaje de modelado, ampliando su semántica con los mecanismos que el propio lenguaje unificado tiene para tales efectos y consiguiendo así representar la funcionalidad básica separada de los otros aspectos. Para desarrollar un sistema basado en aspectos se requiere incluir en el lenguaje base dentro de los lenguajes de aspectos y compartirse entre ambos lenguajes.

El lenguaje de los componentes debe proveer la forma de implementar la funcionalidad principal y asegurar que los programas escritos en ese lenguaje no interfieran con los aspectos. Los lenguajes de aspectos tienen que proveer los medios para implementar los aspectos deseados de una manera intuitiva, natural y concisa. El desarrollo de una aplicación basada en aspectos requiere de tres pasos:

1.    Descomposición de aspectos y componentes: Descomponer los requerimientos para distinguir aquellos que son componentes de los que son aspectos

2.    Implementación de las incumbencias: Implementar cada incumbencia por separado (aspectos y componentes)

3.     Recomposición: Definir las reglas que permitan combinar los aspectos con los componentes (Páez,2007).

3.         Metodología

“El éxito de un proyecto de desarrollo de software depende de que el producto obtenido cumpla con las especificaciones del usuario y se termine dentro del plazo y con el presupuesto establecido” (Huanca, 2017).  

Diversos autores coinciden en señalar algunos requisitos que deben tener las metodologías de desarrollo:

· Vinculación con el cliente.

· Establecer un modelo de ciclo de vida.

· Gestión de los requisitos.

· Plan de desarrollo.

· Integración del proyecto.

· Medidas de progreso del proyecto.

· Métricas para evaluar la calidad.

· Maneras de medir el riesgo.

· Como gestionar los cambios.

Para mayor fundamento, en la Tabla 1 podemos observar las características de cada una de las metodologías de desarrollo, sean ágiles o tradicionales.

Fuente: Canós, J et al, 2005. Metodologías Ágiles.

En la Tabla 2 se observan algunas metodologías de desarrollo y sus características las cuales han sido comparada.

ICONIX. - Es una metodología pesada-ligera de Desarrollo del Software que se halla a medio camino entre un RUP (Rational Unified Process) y un XP (eXtreme Programming). Iconix deriva directamente del RUP y su fundamento es el hecho de que un 80% de los casos pueden ser resueltos tan solo con un uso del 20% del UML, con lo cual se simplifica muchísimo el proceso sin perder documentación al dejar solo aquello que es necesario. Esto implica un uso dinámico del UML de tal forma que siempre se pueden utilizar otros diagramas además de los ya estipulados si se cree conveniente (Iconix,2006).

Fases:

Análisis de Requisitos. -En esta primera fase se realiza un Modelo de Dominio, que no es más que un Diagrama de Clases simplificado. Este modelo contiene únicamente aquellos objetos de la vida real cuyo comportamiento o datos deban ser almacenados en el sistema.   En la figura 2 el modelo de dominio podemos observar los respectivos atributos y el tipo de dato de los mismos, los cuales son necesarios para el correcto manejo y control del software, estos atributos fueron dados a raíz de los requerimientos otorgados por el cliente como son: préstamos vehiculares, registro de usuarios, registro de vehículos, órdenes de mantenimiento, repuesto, combustible y el registro de facturas, éstos requisitos son de vital importancia para la correcta recaudación de información, y mediante éste lograr que la aplicación web cumpla con todas las necesidades del cliente (Enciso ,2016).

Análisis y Diseño Preliminar: - A partir de cada caso de uso se obtienen sus correspondientes fichas de caso de uso que fueron aplicados a cada uno de los módulos del aplicativo. En la figura 4 se muestra un caso de uso y diagrama de robustez.

Patrón Utilizado. - El patrón de Active Record viene implementado por defecto en el framework Ruby on Ralis, su implementación está basada en la Programación Orientada a Aspectos, lo que ha permitido un control efectivo y ordenado sobre los objetos dentro de la aplicación.  El uso de Active Record ha sido extendido a lo largo de toda la aplicación, aprovechando su vasta funcionalidad en el ámbito de manipulación y almacenamiento de datos en sistemas de bases de datos relacionales, lo cual ha permitido un desarrollo conciso, simple y funcional (Comunidad Rails,2017), (Paez,2017).  Los siguientes módulos de Active Record han sido implementados en la aplicación:

• Interfaz de consultas (Query Interface): El uso de la Interfaz de Consultas de Active Record es la principal forma de leer y manipular datos dentro de la aplicación y su base de datos, tales como registros de vehículos, préstamos, usuarios, etc. El módulo provee la generación automática de métodos sobre cada objeto para la manipulación de sus datos (crear, leer, editar y eliminar) sin el uso directo de sentencias SQL ni código de acceso a la base de datos.
• Asociaciones (Associations): Las asociaciones de Active Record han permitido crear relaciones entre modelos de Active Record (Objetos)  para facilitar las operaciones entre ellos, han sido utilizadas en todos los modelos de la aplicación para crear un mapa objeto-relacional consistente y funcional, todo esto con la finalidad de establecer un manejo de datos sin redundancias ni duplicaciones y optimizando el acceso a los mismos, algunas asociaciones de Active Record que ha sido utilizadas son ‘has_many’(uno a muchos), ‘belongs_to’(pertecene a) y ‘has_one’(uno a uno). Tal sería el caso de Vehículo tiene varios Prestamos (has_many) .

• Validaciones (Validations): Las validaciones de Active Record han sido implementadas en todos los modelos (objetos) de la aplicación para evitar el ingreso erróneo de datos y asegurar la consistencia de los datos en el sistema base de datos. Esto minimiza la tasa de errores humanos y asegura el correcto funcionamiento de la aplicación.
• Retrollamadas (Callbacks): Las retrollamadas de Active Record han sido usadas en todos los controladores de la aplicación, con la finalidad de restringir las funcionalidades y el acceso a los datos a usuarios no autorizados, en cada controlador de la aplicación se ha utilizado la retrollamada ‘:before_action’ para exigir autenticación antes de acceder a cualquier operación. Esto ha permitido seguridad ante el acceso y operación sobre la aplicación.
• Migraciones (Migrations): Las migraciones de Active Record han sido aplicadas desde el inicio de la etapa de codificación han permitido crear un esquema de base de datos conciso y de una manera sencilla, sin usar lenguaje SQL, únicamente los métodos y comandos provistos por Active Record, se ha usado en correcciones para añadir o quitar atributos a los modelos de la aplicación, sin modificar el código de forma sustancial.
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Resultados.

“Diseñar entornos de aprendizaje encaminados a la incorporación de pedagogías de aprendizaje activo resulta difícil” (Hood,2017); pero si se integra nuevos paradigmas, metodologías computacionales se genera óptimo resultado que permiten llevar lo teórico a la práctica. Entre los resultados más sobresaliente del Proyecto Computación Afectica: Un enfoque de lo teórico a lo práctico se destaca en la figura 5 algunos módulos del aplicativo desarrollado.

 



 

Para la creación de la aplicación móvil Android, se utilizó la herramienta AppsGeyser, que crea de una forma sencilla una WebView del sistema Android con la URL de nuestra aplicación Web, para adaptarla a dispositivos móviles. Generando un código QR con un enlace para acceder desde el dispositivo Android, una vez reconocido el QR se abre el navegador y la herramienta inicia el empaquetado(APK) del instalador para su descarga; logrando así tener la aplicación web, como aplicación móvil en cualquier dispositivo que funcione con sistema operativo Android. en la figura 6 podemos apreciar la aplicación móvil desarrollada con los principios anteriormente mencionados, todo esto en el marco de la computación afectiva.

 



 

]]> 3. Conclusiones

El aplicativo web y móvil durante el proceso de desarrollo bajo la metodología ICONIX y la programación orientada a aspectos, determinó un reto en base a información y manejo de todas las características que estas herramientas brindan para su correcto manejo y uso, logrando así una correcta fusión acorde a la necesidad de crear el Sistema de Gestión Vehicular.

El desarrollo de la codificación utilizando el lenguaje de programación ruby, con su framework ruby on rails, base de datos postgreSQL y el IDE RubyMine, ayudó y cumplió todas las expectativas en base a las necesidades que se planteó para el correcto desarrollo de éste software, logrando así plasmar la meta de ejercer el uso de programación orientada a aspectos, basada en ActiveRecords, herramienta ágil e intuitiva propia del framework de trabajo.

El sistema permite la administración de usuarios con su edición o eliminación; los usuarios pueden acceder a su cuenta para generar un préstamo vehicular, de la misma manera, el administrador puede, crear órdenes de mantenimiento, repuestos y de combustible, todo esto vinculado a un vehículo específico, así mismo la capacidad de registrar una factura indexándola a la orden previamente emitida.

La metodología de desarrollo ICONIX permitió un desarrollo ágil y efectivo en base a todos los requerimientos iniciales del software, ayudando en gran medida a la correcta recopilación de información, logrando así tener los requerimientos claros y precisos, los mismos que fueron base fundamental en el desarrollo del Sistema de Gestión Vehicular

El administrador tiene a su disposición el registro de todos los vehículos, órdenes, usuarios y conductores, junto a la información más relevante de los mismos que son necesarios para un correcto manejo y uso del parque automotor de la UTPL.

La validación mediante el plan de pruebas permitió demostrar la calidad, velocidad, seguridad y efectividad del software desarrollado, cumpliendo así con los requerimientos de seguridad necesarios para el uso confiable de esta aplicación.

El desarrollo del aplicativo web y movil permitió generar un trabajo colaborativo con los profesionales en formación del componente de ingeniería web, así mismo se profundizo en la enseñanza del paradigma orientado a aspectos aportando en el contexto del proyecto Computación Afectiva.

4. Trabajos Futuros

Ampliar las funcionalidades del aplicativo considerando transacciones contables y financieras; continuando con el lenguaje de programación Ruby, framework Ruby on Rails; para mantener la homogeneidad del desarrollo, la seguridad en sí del software y el proceso de enseñanza en el componente de programación web y por ende dar continuidad al proyecto computación afectiva y llevar el conocimiento de lo teórico a lo práctico.

]]> Ampliar el contexto de analisis de la computación afectiva y como esta incide en el proceso de adquisición de una destreza computacional.

Al haber recabado información referente al paradigma de la POA (Programación Orientada a Aspectos), Computación Afectiva, Metodologías Agiles se recomienda su utilización y práctica en el contexto educativo, incidiendo en la mejora de las destrezas computacionales y el entorno de aprendizaje.

 

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Recebido/Submission: 01/06/2017

Aceitação/Acceptance: 15/09/2017

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