Society is increasingly dependent on services provided by complex, integrated software systems so that an isolated system has not been successful in meeting these demands. In this scenario, Systems-of-Systems (SoS) have emerged as a result of the interoperability of independent systems both operationally and managerially to provide more complex solutions that no system would be able to provide in isolation. Due to the independence of the SoS constituent systems, these constituents can exit and enter the SoS at any time, resulting in a highly dynamic architecture. SoS is often linked to critical tasks, that is, which can pose threats to human integrity. Thus, the system must ensure that the software architecture has a high level of quality so that the system can offer a reliable and flawless service. However, due to the non-determinism generated by dynamic architecture, it is necessary to check the architecture at design time. Considering the high cost and threats of implementing critical systems without due verification of their architecture, this masters project proposes a simulation-based optimization framework using meta-heuristics to enable the optimization of quality attributes, including performance and availability, of SoS software architectures. This framework consists in two main elements, a process that defines how the simulation-based optimization is performed in the context of SoS software architecture, and an infrastructure that defines the software requirements to perform the process. This framework was evaluated using a case study of a smart building, and results shows that it is successful in carrying out with a good performance the task of performing simulation-based optimization of a SoS software architecture.

A sociedade está cada vez mais dependente de serviços prestados por sistemas de software complexos e integrados, de modo que um sistema isolado não tem conseguido atender a essas demandas. Nesse cenário, os Sistemas-de-Sistemas (SoS) surgiram como resultado da interoperabilidade de sistemas independentes tanto operacional quanto gerencialmente para fornecer soluções mais complexas que nenhum sistema seria capaz de fornecer isoladamente. Devido à independência dos sistemas constituintes do SoS, esses constituintes podem sair e entrar no SoS a qualquer momento, resultando em uma arquitetura altamente dinâmica. O SoS costuma estar vinculado a tarefas críticas, ou seja, que podem representar ameaças à integridade humana. Assim, o sistema deve garantir que a arquitetura de software tenha um alto nível de qualidade para que o sistema possa oferecer um serviço confiável e sem falhas. Porém, devido ao não determinismo gerado pela arquitetura dinâmica, é necessário verificar a arquitetura em tempo de projeto. Considerando o alto custo e as ameaças de implementar sistemas críticos sem a devida verificação de sua arquitetura, este projeto de mestrado propõe um framework de otimização baseado em simulação usando meta-heurísticas para permitir a otimização de atributos de qualidade, incluindo desempenho e disponibilidade, de arquiteturas de software SoS. Este framework consiste em dois elementos principais, um processo que define como a otimização baseada em simulação é realizada no contexto da arquitetura de software SoS, e uma infraestrutura que define os requisitos de software para realizar o processo. Este framework foi avaliado por meio de um estudo de caso de um edifício inteligente, e os resultados mostram que ele é bem-sucedido em realizar com bom desempenho a tarefa de realizar a otimização baseada em simulação de uma arquitetura de software SoS.