Übersicht Produktzyklus

1Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/1

Übersicht Produktzyklus

Vorphasen/Planungsphase Projektgründe/Projektmerkmale Machbarkeit Kosten/Nutzen-Analyse Anforderungsanalyse (Lastenhefterstellung)

• Aufbau Lastenheft• Requirement-Engineering

BeschreibungsmittelEntwurfsmethodenEntwurfswerkzeuge

AngebotserstellungSystemerstellung/Entwicklung

Pflichtenhefterstellung Systementwurf Softwareentwurf Implementierung Systemintegration Test und Abnahme

Systempflege

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Aus Vorlesung „Softwaretechnik“, Prof. Dr. Fuchss, FH Karlsruhe

Produkt-Gesamtzyklus


Produkt-Gesamtzyklus

Projektvorphasen Aktivitäten => ArtefakteEntwicklung Aktivitäten => ArtefaktePflege Aktivitäten => Artefakte

Aktivitäten am Beispiel „Iterative Rapid Development Process“:

Nach „Real-Time UML Second Edition“, Bruce Powel Douglass, Addison-Wesley, 2000


Prozess- oder Vorgehensmodell:Festgelegter organisatorischer Rahmen einer Software-Entwicklung.

• Aktivitäten, • deren Reihenfolge,• deren Durchführungsobjekte,• deren Ergebnisse (Produkte oder Artefakte)

MethodenRichtlinienKonventionenChecklistenMuster

GegebeneArtefakte

Werkzeuge

Geändertes oderneues Artefakt

Mitarbeiter X Rolle Y

Aktivität

Software-Produkt:definierte Menge von Artefakten,Anwendungssoftware

Prozessmodell


Zusammenfassung der Aktivitäten zur Produktentwicklung in Phasen

Für jede Phase:• Ziele• Durchzuführende Aktivitäten• Rollen-Aktivitäten-Zuordnung• Zu erstellende Artefakte• Zu verwendende Artefaktmuster• Zu beachtende Methoden, Richtlinien, Konventionen, Checklisten• Einzusetzende Werkzeuge und Sprachen

Mögliche Phasen: Vorphasen oder Planungsphasen (Lastenheft, Glossar, Projekt-Kalkulation, Projektplan) Definitionsphase (Pflichtenheft, Produktmodell, ...) Entwurfsphase (Systemarchitektur, Spezifikation Systemkomp.) Implementierungsphase Integrationsphase Test- und Abnahmephase

Phasen Produkt-Gesamtzyklus


Zeit

Teilprodukt1oder Produkt Version 0(Kern)

Teilprodukt1 + Teilprodukt2oder Produkt Version 1

Teilprodukt1 + Teilprodukt2 + Teilprodukt3 = Produktoder Produkt Version 2

Teilprodukt2

Teilprodukt3

Ausbaustufen Produkt-Gesamtzyklus

Teilprodukt1


Definition Version X

Null-versionX=0(Produkt-kern)

Auftraggeber-,Benutzer-beteiligung

Änderungen Änderungen

PartielleAnforderungen

EntwurfVersion X

PartielleArchitektur

ImplementierungVersionX

ProduktVersion X

EinsetzenVersion X


(Einsatzerfahrung)

WünscheX = X + 1

Das evolutionäre Prozessmodell

Definitionsphase von Nullversion: Kernanforderungen, dann Ergänzung um neue Anforderungen.Kernanforderungen Andockleitsystem?

Evolutionäres Modell Prozessmodelle


Charakteristika• Stufenweise Entwicklung auf Basis Einsatzerfahrung• Pflegeaktivitäten ebenfalls Erstellung neuer Version• Gut, wenn Auftraggeber Anforderungen nicht voll kennt• Code-getriebene Entwicklung durch lauffähige Teilprodukte

Vorteile• In kurzen Zeitabständen lauffähige Produkte• Frühzeitige Einsatzerfahrung• Arbeitsschritte überschaubarer Größe• Abgabe von einsatzfähigen Zwischenergebnissen

Nachteile• Gefahr der kompletten Überarbeitung der Systemarchitektur• Nullversion nicht flexibel genug für Anpassung an Evolutionspfade

Evolutionäres Modell Prozessmodelle


Definition Gesamtprodukt


Änderungenif X == 0

Änderungen

VollständigeAnforderungen

EntwurfVersion X (Teil)

PartielleArchitektur

ImplementierungVersion X

ProduktVersion X

EinsetzenVersion X


Wünsche

X=X+1

DefinitionÄnderungen

ÄnderungenModif.Anford.


Null-versionX=0

if X > 0

Version entspr. Ausbaustufe

Inkrementelles Modell Prozessmodelle


Vorgehen:1. Möglichst vollständige Erfassung und Modellierung von

Anforderungen an Produkt2. Entwurf und Implementierung analog zum evolutionären

Modell

Vorteil:Vollständigkeit der Anforderungen => inkrementelle

Erweiterungen passen zum System (z.B. Schnittstellen)

Nachteil:Höherer Aufwand bei Prozessbeginn

Anm.: Beide Prozessmodelle sind iterativ.

Inkrementelles Modell Prozessmodelle


Projektvorphasen Aktivitäten => ArtefakteEntwicklung Aktivitäten => ArtefaktePflege Aktivitäten => Artefakte

QS im Prozess

Qualitätssicherung Beispiel V-Modell:

Regelt Entwicklung und Pflege von IT-Systemen• Beschreibung und Regelung der Aktivitäten und Produkte• Produktzustände und logische Abhängigkeiten zwischen Aktivitäten und ProduktenDurch einheitliche und verbindliche Vorgabe vonAktivitäten und Produkten (Ergebnissen)

Durch das V-Modell geregelte Projekttätigkeiten• IT-Systemerstellung• Begleitender Qualitätssicherung• Konfigurationsmanagement• Technisches Projektmanagement


QS: V-Modell

Systemsicht des V-Modells

System: Funktionseinheit der obersten Ebene

Erzeugnisstruktur: Definiert generische Bausteine des Systems

Systemarchitektur: Statischer Aufbau als vernetzte Struktur mit den Elementen derErzeugnisstruktur; dynamische Aspekte werden über Beschreibung

der Funktionsweise und Interaktion der Elemente über deren Schnittstellen

dargestellt.Segmente:

Untergliederungen des SystemsSW- und HW-Einheiten:

Elementare Komponenten der SegmenteSW-Komponenten:

Konstituenten der SW-Einheiten.SW-Module und Datenbanken:

„Atome“ der SW-Komponenten.


IT-System

Segmentmit IT-Anteil

SW-Einheit SW-Kom-ponente

Datenbank

SW-Modul

HW-Einheit HW-Kom-ponente

HW-ModulSegmentohne IT-Anteil

System- Segment- Einheiten- Komponenten- Modul-Ebene ebene ebene ebene ebene

Systemsicht V- Modell


Vorphasen/Planungsphase Projektgründe/Projektmerkmale Machbarkeit Kosten/Nutzen-Analyse Lastenheft

• Aufbau• Requirement-Engineering



Pflichtenheft Systementwurf Softwareentwurf Implementierung Systemintegration Test und Abnahme

Systempflege

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Methoden• Outside-in Meth. f. Lastenheft• Akteure u. Gesch.-Proz.• Schnittstellen u. Datenflüsse

• Artefakt- verwaltungssystem• Textsystem

Auftrag-geber

Planen desProdukts

Projekt-leiter

Anwendungs-spezialisten

Vorgabendes Auftraggebers

Durchführbarkeit

Lastenheft

Glossar

Kalkulation

Projektplan

Planungsphase

Projektvorphase Produktzyklus


Situationsbeschreibung am Beispiel DGS

Große Flughafenausrüster möchten mit neuen Andockleitsystemen auf den Markt.

Allgemeine Anforderungen

Moderne Flughäfen erfordern: Präzise Parkposition der Flugzeuge am Gate Sicherheit, Gatedichte, kurze Turn-around-Zeit Nachweis der Stoppposition Nachweis der On-Block-Time Hohen Automatisierungsgrad Universelle Gates (für fast alle Flugzeugtypen) Geringer Wartungs- und Pflegeaufwand der Systeme Hohe Verfügbarkeit Zukunftsfähigkeit der Systeme

Projektgründe Projektvorphasen



Bisherige Andockleitsysteme bieten

Vorteile Nachteile-Parallaxenstäbe Billig, kaum Wartung Unflexibel, kein On-Block,

keine Nachweise, keine Typerkennung-Drucksensorsysteme Genau, Aufzeichnung Teuer, verschleiß- und wartungsintensiv,

keine Nachweise, keine Typerkennung-Induktionsschleifensysteme Genau, Aufzeichnung Teuer, wartungsintensiv, eingeschr.

Verfügbarkeit, keine Nachweise , keineTyperkennung

-Lasersysteme Genau, Aufzeichnung, Nachweis Teuer, keine Typerkennung, Blendung




Die Flughäfen besitzen

• Meist keine Andockhilfen außer Leitlinien und MarshallerEinfache Flughäfen mit geringer Belastung

• Häufig ParallaxenstäbeHohe Turn-around-Zeiten tragbar und geringe Belastung

• Kaum noch DrucksensorsystemeZu teuer und unzuverlässig

• Bisweilen InduktionsschleifensystemeÄltere Technologie

• Bisweilen Lasersysteme Neuere Technologie

=> Hohes Ausrüstungspotential weltweit




• Verbesserungsvorstellungen der Flughafenbetreiber: Geringere Investitionen Anschaffung, Installation, Einrichtung Bessere Verfügbarkeit Höhere Flexibilität Geringerer Wartungsaufwand Nachweisbarkeit der Abrechnungsgrundlage Höhere Genauigkeit Anbindung an FIS Fernkonfigurierbarkeit Sicherheitsunbedenklichkeit

• Etablierte Produkte mit akzeptierten Eigenschaften.=> Neues Produkt muss wesentliche Anforderungen erfüllen, um etablierte Produkte zu verdrängen.




• Anbieter von Andockleistsystemen sind kleinere Spezialfirmen.• Große Flughafenausrüster sehen Marktchance für Angebotserweiterung.

Rechenleistung ermöglicht schritthaltende VideoauswertungNeue Technologie.Kostengünstigere Lösung, die den Anforderungen genügt, scheint möglich.



Gründe für Andockprojekt

Marktvolumen:Verkaufsschub wird erwartet durch anstehende Ausbauten hochfrequentierter internationaler Flughäfen wie z.B. München und Zürich mit einer Bedarfserwartung ca. 1000 Systemen pro Jahr.

Ausbaufähigkeit in Vorfeld- und Runwayüberwachung Wettbewerbsvorteil durch neue Technologie Kundenforderungen erfüllbar:

• Geringere Systemkosten durch billigen Sensor (Kamera, Rechner)• Bessere Verfügbarkeit durch berührungslose Messung• Höhere Flexibilität durch Softwarelösung• Nachweisbarkeit der Abrechnungsgrundlage durch Bilder• Höhere Genauigkeit durch Kamerasensor• Anbindung an FIS durch Systemkonzept• Fernkonfigurierbarkeit durch Systemkonzept• Sicherheitsunbedenklichkeit durch passives System



Allgemeine Gründe

• Gefährdung von Menschen (z.B. bei der Arbeit in gefährlichen Produktionsprozessen)• Entlastung von Menschen bzw. Humanisierung der Arbeit• Unzureichende oder nicht mehr ausreichende Effektivität oder Effizienz (Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit)• Rationalisierung bzw. Verbilligung von Produktion oder Maschinen• Imagegewinn, Wettbewerbsgründe• Schlechte oder sehr gute Betriebsergebnisse (Handlungsdruck bzw. Handlungsfreiraum (Risikokapital vorhanden))• Fördermittel von EU, Bund, Ländern oder Gemeinden sind für bestimmte Zwecke vorgesehen• Zukunftsinvestition (Innovation)



Merkmale eines Anlagen-Entwicklungsprojekts• Einmalsystem (oder Kleinserie) mit spezieller Aufgabenstellung und Anforderungen• Große komplexe technische Anlagen bzw. Systeme• Längere Laufzeiten (bis mehrere Jahre)

Merkmale einer Produktentwicklung• Technischer Prozess in einem Gerät oder einer Maschine konzentriert• Oder eine Einzelkomponente eines komplexeren Gesamtsystems• Oft für Massenproduktion vorgesehen• Bei Entwicklungsprojekten werden bekannte Geräte, Methoden, Verfahren und Hardwarekomponenten auf Automatisierungsaufgaben angewendet.

Forschungsprojekt• Lösung bzw. Machbarkeit unklar bzw. ungewiss• Sehr hohes Entwicklungsrisiko• Hoher Bedarf an Neuentwicklung auch von Einzelkomponenten• Längerfristige Festlegung bzw. Investition.

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Projektmerkmale Projektvorphasen


Vorphasen/Planungsphase Projektgründe/Projektmerkmale Machbarkeit

Kosten/Nutzen-Analyse Lastenheft





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Untersuchung der Machbarkeit

Oft im Rahmen von Machbarkeitsstudien hausintern extern vergeben

Zweck:RisikoverminderungVerifikation der Notwendigkeit

Machbarkeit Projektvorphasen


Untersuchung der Machbarkeit: Fragen

• Ist der Bedarf an der richtigen Stelle artikuliert (Notwendigkeit)?• Was gibt es schon (Wettbewerb)?• Gibt es Teillösungen und (fähige, vertrauenswürdige und konstante) Partner für die Problemstellung?• Sind die Lösungen in bestimmter Zeit realisierbar?• Deckt die Lösung den tatsächlichen Bedarf?• Welche Vorschriften und Richtlinien sind einzuhalten?• Welche Kosten entstehen?• Sind die Lösungen finanzierbar?• Wo liegen die Projektrisiken?• Welche Zuverlässigkeit bzw. Verfügbarkeit wird das Lösungssystem haben?• Welche Folgekosten entstehen (Schulung, Wartung)?• Wie wirkt sich die Systeminstallation auf eigene Einrichtungen oder Abläufe aus?• Wie sehen Erweiterungsmöglichkeiten aus? Was kosten sie?• Wie lange ist die voraussichtliche Betriebslaufzeit?

Machbarkeit Projektvorphasen


Vorphasen/Planungsphase Projektgründe/Projektmerkmale Machbarkeit Kosten/Nutzen-Analyse Lastenheft





Systempflege

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Neues Beispiel: Video-Überwachungssysteme für Objektschutz

Auswerterechner(Bildverarbeitung)

Leitstelle (Alarmzentrale)

Bildspeicherung

(Mobil)-Telefon

MonitorAlarmbehandlung

Alarmsirene

Kameras

ggf. (Infrarot-)Beleuchtung

ISDN

Netz

wer

k

Monitor

Kosten/Nutzen-Schätzung Projektvorphasen


Kosten/Nutzen „Automatisierung Video-Überwachungssysteme für Objektschutz“

Aufgabe:Permanente Überwachung des Geländes auf bestimmte menschliche Aktivität.

Mögliche Fehler:Relevante Ereignisse (z.B. Eindringversuch) werden nicht erkannt:

Nicht-Detektion.Ein irrelevantes Ereignis führt zu einer Alarmierung und Aktion:

Falschalarm. Bisher:

Ständige Beobachtung der Szene auf Monitorwand durch Menschen.Ermüdungs- und Überlastungsgefahr.

Ziel der Automatisierung:Reduktion der Nicht-Detektionen und FalschalarmeLeistungssteigerung



Kosten/Nutzen Automatisierung Video-Überwachungssysteme für Objektschutz

Gesamtkosten: Mittlerer Schaden pro Einbruchmit / ohne mal Häufigkeit Einbruchversuche p.a.p.a. mal Nichtdetektionsrate mit / ohne

plusMittlere Kosten pro Alarmfolgeaktion

mal Falschalarmrate p.a. mit / ohneplus

Investitionsverzinsung p.a.plus

Wartung/Instandhaltung p.a.plus

Personalkosten p.a. mit / ohne


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