Conceptos de Reusabilidad de Software

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Conceptos de Reusabilidad de Software

• III Jornadas Internacionales de Administración e
  Informática- Concordia 28, 29 y 30 de Octubre -

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La industria del software está en crisis

• La economía básica enuncia que un creciente
  desbalance entre oferta y demanda conduce a la
  inestabilidad.
• En la industria del Software, este fenómeno es
  llamado la Crisis del software.
• Explosivo incremento en la demanda (hardware más
  barato, opciones de internet y otros)
• Retraso en la productividad en el desarrollo de
  software
• Escasez en la oferta de profesionales del área.
• Enorme crecimiento de la cantidad y calidad de
  herramientas.
• Poco desarrollo en las metodologías y técnicas
  para producir.

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Por qué reutilizar en la industria de Software?

• Crisis del Software Problema de construir
  sistemas de software confiables ya a gran escala
  de una manera controlada y dentro de una economía
  eficiente.
• Construir software en una forma eficiente,
  eficaz, económica.
• La Reusabilidad del software a sido considerada
  como solución a la crisis del software.
• Idea básica Debido a que el software está
  típicamente compuesto por partes similares, la
  mayoría del software nuevo puede ser ensamblado a
  partir de componentes preexistentes.

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Evolución de Concepto de Reusablidad

• Primeros pasosEn la conferencia de la OTAN de
  Ingeniería en Software 1968, Douglas McIlroy
  propuso la adopción de una librería de
  componentes reutilizables
• Librerías referidas a la reutilización de código.
  Escritas en en FORTRAN o assembler.
• Planteo la Industria de componentes
  reutilizables.
• Uso de técnicas automatizadas para personalizar
  los componentes en diferentes grados de precisión
  y robustez.

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Evolución de Concepto de Reusablidad

• La reusabilidad del software es usar
  artefactos existentes durante la construcción
  de un nuevo sistema de software. (Fressman
  1983).
• Se considera que cualquier información que el
  desarrollador pueda necesitar en el proceso de
  construcción de software es reutilizable.
• Jerarquía de 5 niveles de información o
  conocimiento (knowledge) que puede reutilizarse
• Conocimiento del ambiente (Modelos de dominio)
• Conocimiento externo
• Arquitecturas funcionales
• Estructuras lógicas
• Fragmento de código

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Evolución de Concepto de Reusablidad

• Se debe distinguir entre dos enfoques referidos a
  la reusabilidad (Milli 1993)
• el enfoque de buildings blocks orientado al
  reuso de partes o productos
• el enfoque de generative procesor orientados al
  reuso de procesos para la construcción de
  software. Generalmente implementados en
  herramientas automáticas.
• Las tecnologías abarcan un continuo entre los dos
  enfoques.
• Los enfoques de reusabilidad, pueden clasificarse
  en
• Para desarrollar bienes reusables (reuse assets).
• Para construir sistemas a partir de bienes
  reusables.

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Tecnologías de Reusabilidad

• Hay una gran variedad de tecnologías que
  involucran a la reusabilidad.
• Sin embargo hay cuatro conceptos o dimensiones
  comunes que se pueden estudiar y sirven para
  comparar las tecnologías
• abstracción Qué tipo de artefactos son
  reutilizados y que abstracciones son usadas para
  describirlos?
• selección Cómo son seleccionados los artefactos
  para ser candidatos a reutilización?
• especialización Cómo son especificados los
  artefactos para reutilizarse efectivamente?
• integración Cómo son integrados los artefactos
  en un sistema de software completo?

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Abstracción en el Desarrollo de Software

• Cada abstracción tiene dos niveles
• Especificación (más alto). Describe qué hace la
  abstracción.
• Realización o Implementación (más bajo). Describe
  cómo lo hace.
• El software consiste en varias capas de
  abstracciones realizadas por encima del hardware.

• La especificación de una abstracción en una
  determinada capa, es la realización de la
  abstracción siguiente en la capa

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Abstracción en el Desarrollo de Software

• Una abstracción tiene una parte variable, una
  parte fija (o invariante) y una parte oculta
• Las partes variables y fijas son visibles desde
  la especificación de la abstracción.
• La parte oculta consiste en el detalle de la
  realización de la especificación, que no es
  visible desde la especificación de esa
  abstracción.
• La parte variable de una especificación se
  corresponde a un conjunto de realizaciones
  alternativas.

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Abstracción en el Desarrollo de Software

• Por ejemplo Abstracción de una pila (stack)
• Parte fija semántica LIFO
• Parte variante tipos de datos de elementos a
  apilar
• Parte oculta implementación por enlaces en
  memoria dinámica

• Así para cada tipo de datos (parte variable) se
  corresponde con una realización diferente.
• La división en partes de la información de una
  abstracción es arbitraria.

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Abstracción en Reusabilidad

• La abstracción ayuda a manejar la complejidad
  intelectual del software (Shaw 1984)
• Una abstracción para un artefacto de software es
• la descripción concisa y resumida del Qué es?
• que suprime los detalles no importantes y
  enfatiza la información importante.
• Camino al éxito Poder reutilizar artefactos de
  las capas más altas de abstracción.

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La Selección en la Reusabilidad

• Los artefactos a ser reutilizables deben tener
  abstracciones concisas, para localizarlos,
  compararlos y seleccionarlos.
• El uso de formalismos para describir tales
  abstracciones pueden facilitar la búsqueda y
  recuperación de artefactos reusables.
• Lo ideal es constituir colecciones de artefactos
  reutilizables organizadas, con mecanismos
  automáticos para la selección.

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La Especificación en la Reusabilidad

• Algunas técnicas de reusabilidad combinan
  artefactos similares en un único artefacto
  generalizado o genérico.
• Un artefacto reusable generalizado es una
  abstracción con una parte variable.
• La especificación de un artefacto es la selección
  de una realización determinada.
• Se debe especializa mediante parametrización,
  trasformaciones, restricciones u otras formas de
  refinamiento

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La Integración en la Reusabilidad

• Toda tecnología que aplica reusabilidad posee un
  marco de trabajo para la integración.
• Este marco de trabajo, nos permite integrar los
  artefactos seleccionados y especializados en un
  sistema completo.
• Para lograr el éxito en la integración es
  necesario el uso de interfaces.
• Interfaz
• Las propiedades del artefacto que interactúan con
  otros artefactos
• Es una abstracción en la cual el detalle interno
  del artefacto es suprimido.

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Distancia Cognitiva

• Distancia Cognitiva Cognitive Distance
• La efectividad de una abstracción puede medirse
  en términos del esfuerzo intelectual requerido
  para usarla.
• Mejores Abstracciones requieren menos esfuerzo.
• La Distancia Cognitiva es definida como
• El esfuerzo intelectual
• que debe ser insumido por los desarrolladores
• con el propósito de llevar un sistema de software
  de un nivel de desarrollo a otro.

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Distancia Cognitiva en la Reusabilidad

• Sirve para medir la eficiencia de una técnica o
  tecnología orientada a la reutilización.
• El objetivo de la reusabilidad es minimizar la
  Distancia Cognitiva. Esto se logra
• Usando abstracciones, expresivas y sucintas, con
  parte fija y variable
• Maximizando la parte oculta de las abstracciones
• Automatizando el mapeo desde las especificaciones
  de una abstracción a sus realizaciones
  (implementaciones).

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Distancia Cognitiva en la Reusabilidad

• Para que una técnica de reuso sea efectiva, esta
  debe reducir la distancia cognitiva entre los
  conceptos iniciales del sistema y una
  implementación ejecutable final.

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Tecnologías de Reusabilidad

• Lenguajes de Programación
• Reciclado de Código
• Componentes de Código
• Reuso de Esquemas
• Generadores de Aplicaciones
• Reuso de Arquitecturas

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Reusabilidad por Lenguajes de Programación de
Alto Nivel (LPANs)

• Los objetivos de los lenguajes de programación
• Acelerar los tiempos de codificación
• Lograr mayor expresividad en computación.
• Son congruentes con las aspiraciones de la
  reusabilidad de software.
• Los lenguajes de programación son tecnologías
  basadas en la reutilización de usamos
  constantemente.
• Reuso inconsciente

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Abstracción en LPAN

• Los artefactos reusables en un LPAN son patrones
  escritos en lenguaje assembler.
• Los constructores de los LPAN son
  especificaciones de una abstracción.
• Los patrones escritos en asembler son las
  implementaciones de la abstracción.

• la parte variable son los slots ltcondicióngt y las
  dos ltsentenciasgt
• La parte fija esta dada por la semántica
  descripción de un condicional, presente en el
  manual del LP.
• La parte oculta son todos los detalles del código
  asembler.

If (ltcondicióngt) then ltsentencias1gt Else
ltsentencias2gt endIf

• El mapeo entre especificación y realización
  (patrón escrito en asembler) es completamente
  automatizado por el compilador.

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Selección, Especialización e Integración en LPAN

• Selección
• Colección relativamente pequeña de constructores.
• Localización mediante el uso del manual, o por
  experiencia.
• Especialización
• La mayoría de los artefactos reusables, son
  constructores generalizados parametrizados por
  slots.
• El programador especializa el constructor
  mediante el llenado recursivo de los slots, con
  otros constructores de tipo apropiado.
• Integración
• Los constructores se integran a nivel de
  sentencia por especialización recursiva.
• Los constructores encapsulados como los paquetes,
  funciones o módulos, se integran por reglas de
  alcance o por módulos de interconexión provistos
  por el lenguaje.

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Reusabilidad en LPANs Pros y Contras

• Pros
• Aceleración de los tiempos de codificación.
• El compilador realiza un mapeo automatizado entre
  especificación y realización.
• Ocultamiento (para el programador) de los
  detalles del compilador y assembler.
• Contras
• Necesidad de diseño (de algoritmos)
• La Distancia Cognitiva sigue siendo larga entre
  los requerimientos de un sistema y su
  implementación final integral.

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Reusabilidad por Reciclado de Código

• Es la reutilización basada en la búsqueda de
  fragmentos de código en sistemas existentes y
  usarlos como parte de un nuevo desarrollo.
• Los segmentos de código copiados ya han sido
  diseñados, implementados y testeados.
• El objetivo de la técnica es
• reducir el esfuerzo intelectual para diseñar una
  solución en código
• reducir el tiempo usado para el diseño,
  implementación y testeo.
• Reuso Corriente

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Abstracción, Selección Especialización e
Integración en Reciclado de Código

• Los activos reutilizables son fragmentos de
  código.
• Abstracción
• Las abstracciones de estos artefactos son
  conceptos informales que el desarrollador a
  aprendido de su experiencia.
• Generalmente residen en la mente de los
  desarrolladores.
• Selección
• Reconocimiento empírico de una parte similar en
  un sistema previo.
• Búsqueda manual en el código de ese sistema.

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Abstracción, Selección Especialización e
Integración en Reciclado de Código

• Especialización
• Edición manual del fragmento reciclado.
• Se debe entender en bajo nivel del código, para
  poder especializarlo correctamente.
• Integración
• Se deben modificar el artefacto reutilizable.
• Adecuación de nombres de variables en el contexto
  o ambos.

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Reusabilidad en Reciclado de Código Pros y
Contras

• Pros
• Si se recicla grandes porciones de código, sin
  requerir muchas modificaciones la distancia
  cognitiva se reduce.
• Contras
• En el peor de los casos, el desarrollador pierde
  más tiempo localizando, modificando y testeando
  el código reciclado.
• Se genera una relación inversa, ya que es
  preferible desarrollar el artefacto de la nada.

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Reusabilidad por Componentes de Código

• Esta fue la noción inicial de reutilización que
  introdujo McIlory componentes de código
  adquiridos con el propósito de ensamblarlos para
  construir nuevo software.
• Estos componentes son escritos, evaluados y
  almacenados específicamente con el propósito de
  ser reutilizados.
• Si se tiene una librería con suficientes
  componentes, los desarrolladores de software
  cambiarán la pregunta
• Qué mecanismo debo construir? a
• Qué mecanismo debo usar?
• Reuso Consciente

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Reusabilidad por Componentes de Código

• Los activos reutilizables son fragmentos de
  código encapsulados en unidades de programa,
  módulos, paquetes y clases.
• Los componentes pueden clasificarse en
• abstracciones (componentes) orientadas al control
  (por ej. funciones de clasificación y búsqueda)
• abstracciones (componentes) orientadas a datos
  (por ej TDAs y Clases)
• El costo de crear por única vez el componente
  reutilizable es amortizado cada vez que se lo
  (re)utiliza.
• La POO favorece al desarrollo de componentes y su
  organización en paquetes o librerías.

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Abstracción, Selección Especialización e
Integración en Componentes

• Abstracción
• Los componentes están organizados en librerías o
  catálogos que encierran una funcionalidad
  específica y modularizada.
• En la POO, la definición de clase es un mecanismo
  de abstracción que separa las propiedades de la
  clase (especificación) de sus instancias
  (realización).
• Selección (clasificación, búsqueda y
  recuperación)
• En librería específicas, se puede crear una
  estructura jerárquica de componentes. Por ejemplo
  diagrama de herencia y descripciones en manual.
• En librerías generales, es necesario la
  descripción de la especificación en un lenguaje
  formal para utilizar procesos que asistan al
  desarrollador.

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Abstracción, Selección Especialización e
Integración en Componentes

• Especialización
• La forma más eficiente es la parametrización.
• En los LOO la herencia es un mecanismo para la
  especialización de clases.
• Integración
• Los lenguajes de programación proveen el marco de
  integración, a través de mecanismos de
  interconexión de módulos.
• El encapsulamiento provee mecanismos para la
  protección de nombres y ligaduras ya que los
  componentes se utilizaran en contextos diferentes.

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Reusabilidad por Componentes Pros y Contras

• Pros
• Los componentes son hechos para reuso.
• Para librerías de dominios específicos, la
  distancia congnitiva es corta.
• Contras
• Las clases y métodos representan unidades de
  reuso a muy pequeña escala, originando un
  problema de composición para ensamblar una
  funcionalidad útil en el dominio del problema.
• Mecanismos automatizados para la selección
  requieren especificaciones en lenguajes formales.
• Si no se usan mecanismos formales de selección la
  distancia cognitiva depende del conocimiento del
  programador.

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Reusabilidad por Arquitecturas

• Las de arquitecturas de softare reusables son
• frameworks o subsitemas
• que capturan la estructura global de un diseño de
  un sistema de software.
• y se las reusan como un todo
• Las arquitecturas son análogas a
• los esquemas, pero centradas en los subsistemas y
  sus interacciones.
• a los generadores de aplicaciones, ya que tambien
  reutilizan diseños de alto nivel de abstracción.
• Se pueden crear estructuras por compocición de
  otras.
• Reuso deseado

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Abstracción, Selección Especialización e
Integración en Arquitecturas

• Abstracción
• Las abstracciones arquitectónicas vienen
  directamente del dominio de aplicación.
• Las abstracciones del domino de aplicación son
  capturadas en el lenguaje del dominio.
• Estas abstracciones de arquitecturas son mapeadas
  directamente con código ejecutable.
• Selección (clasificación, búsqueda y
  recuperación)
• La analogía entre esquemas y arquitecturas,
  sugieren el uso de librerías pueden ser usadas
  para seleccionar en una colección de
  arquitecturas.

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Abstracción, Selección Especialización e
Integración en Arquitecturas

• Especialización
• Se especializa para lograr cumplir los
  requerimientos de performance.
• Técnicas de transformación automáticas.
  (Especialización horizontal)
• Técnicas de refinamiento. (Especialización
  vertical)
• Integración
• Cada arquitectura define un lenguaje de dominio
  propio y éstas deben estar interconectadas en una
  sola aplicación.
• La interconexión de diferentes arquitecturas,
  requiere de la definición de lenguajes de
  interconexión para ese propósito.

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Reusabilidad por Generadores de Código Pros y
Contras

• Pros
• Abstracciones de alto nivel correspondiente con
  los requerimientos. Estas abstracciones son
  mapeadas directamente con código ejecutable. (
  Generadores)
• Pueden ser usadas para construir aplicaciones
  finales, o para configurar bloques de
  construcción para arquitecturas de más alto
  nivel.
• La distancia cognitiva es chica.
• Contras
• Es sumamente difícil construir arquitecturas.
• Se debería realizar catálogos más amplios de
  arquitecturas.

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Tecnologías de Reusabilidad Conclusión

• Las tecnología de reusabilidad son efectivas, si
  reducen la distancia cognitiva entre los
  conceptos iniciales y una implementación final
  ejecutable.
• Reusabilidad en Mayores Abstracciones gt
  Reducción Mayor de la distancia cognitiva.
• Las tecnologías de reusabilidad son eficientes si
  es más fácil (re)usar un artefacto que
  construirlo desde la nada.
• Las tecnologías de reusabilidad son eficientes y
  económicas si es más rápido encontrar un
  artefacto para reutilizar que construirlo desde
  la nada.
• Para seleccionar un artefacto para su
  reutilización,es necesario saber qué hace ?.

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Para reutilizar vs. Con reutilización

• Desde el punto de vista metodológico la
  reutilización se orienta desde dos aspectos
• Desarrollo para reutilizar (visión proveedor)
• Desarrollo con reutilización (visión
  demanda/consumo)

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Para reutilizar vs. Con reutilización

• La visión proveedor,
• enfatiza la necesidad de adquirir (comprar,
  adecuar, desarrollar) componentes destinado a
  futuras reutilizaciones.
• Construir componentes para reutilizar.
• La visión demanda/consumo,
• destaca la necesidad de utilizar el conocimiento
  (código, diseños, etc) que existe para satisfacer
  los requerimientos de nuevos sistemas.
• Construir sistemas con componentes o partes
  existentes.

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Roles en un ambiente de reusabilidad

• Varios autores Caldiera , McClude propone una
  estructura organizacional en donde se distinga
• Las actividades relacionadas con el desarrollo de
  los proyectos. Rol de ensamblador de
  aplicaciones.
• Y las actividades relacionadas con la
  administración y desarrollo de las librerías de
  activos reutilizables. Rol de constructor de
  componentes.
• La importancia de los roles esta dada por el
  compromiso de la organización con la reusabilidad.

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Roles en un ambiente de reusabilidad

• Los constructores de componentes pueden trabajar
  en forma sincrónica o asincrónica con los
  ensambladores de aplicaciones
• En forma sincrónica, los constructores atienden
  solicitudes de los ensambladores para satisfacer
  la necesidad puntual de un proyecto.
• En la forma asincrónica, los constructores
  desarrolla un plan de producción de componentes
  que expresan las posibilidades de reutilización.

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Desarrollo para Reusabilidad

• Las técnicas y herramientas para soportar el
  desarrollo de componentes para reutilizar se
  ocupan de diferentes actividades
• Análisis de Dominio identificar componentes
  comunes dentro de un dominio y hace estos
  componentes disponibles para reutilización en la
  construcción de aplicaciones de ese dominio.
• Creación de activos reusables El reuso es una
  propiedad que debe ser diseñada y construida
  dentro de un componente. Un activo reusable debe
  ser usado en diferentes aplicaciones y por
  consiguiente debe cumplir no un conjunto, sino
  múltiples conjuntos de requerimientos.
• Construcción de Librerías que tipo de
  componentes almacena, y como es su organización
  física y lógica. También define un esquema de
  clasificación para los componentes.
• Configuración de la Administración controlar los
  cambios de los componentes de software y de las
  librerías, su actualización y mantenimiento.

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Desarrollo con Reutilización

• Se busca encontrar componentes que satisfagan un
  conjunto dado de requerimientos. Las actividades
  que enmarcan son
• Encontrar componentes candidatos. Exige métodos
  de búsqueda y recuperación.
• Evaluar un grupo componentes y seleccionar el más
  adecuado.
• Modificar o especializar los componentes. Modelo
  de caja blanca, caja negra y adaptativo.
• Integrar (ensamblar) el componente dentro del
  sistema en desarrollo.
• Recomendar cambios y mejoras a los componentes
  para sus futuros reusos (sincronismo).

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Roles en un ambiente de reusabilidad
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Obstáculos de la Reusabilidad de Software

• A pesar de que la idea de reusabilidad es simple,
  su implementación no lo es.
• La mayoría de las metodologías que ellos usan no
  incluyen la reusabilidad.
• Estas metodologías no definen explícitamente
  dónde, cuándo y cómo practicar reuso como parte
  del proceso de desarrollo.
• Problemas culturales y actitudes desfavorables
  sobre la reutilización.

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Beneficios de la Reusabilidad de Software

• Los mejores beneficios que la reusabilidad puede
  dar son
• Incremento la productividad de software
• Reducción el tiempo de desarrollo de software
• Desarrollo software con pocas personas
• Facilidad de transición del personal y
  utilización de herramientas y métodos de proyecto
  en proyecto
• Reducción de costo de software
• Mejoramiento de la interoperatividad entre los
  sistemas de software
• Brindar una ventaja competitiva

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Muchas Gracias!!!!!

• Cristian Pacifico cripac_at_ai.fcad.uner.edu.ar