Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme LE 3.2 Qualitätsmanagement Folie 1LM 9 Prozessmodelle LE 3.2 - LM 9 - LO 1 Prozessmodelle

Universität Stuttgart

Institut für Kernenergetik und Energiesysteme

LE 3.2 Qualitätsmanagement LM 9 Prozessmodelle Folie 1

LE 3.2 - LM 9 - LO 1 Prozessmodelle

Inhalt• Prozessmodell im Management

Prozess• Was leisten PM• Wasserfall-Modell• Iterativ inkrementelles Vorgehen• Beispiel für iterativ inkrementelles

Vorgehen: der RUP • Beispiel für Koppelung von SE

Entwicklung mit QS und PM: das V-Modell

• Weitere Prozessmodelle• Verbesserung des SE Prozesses

am Beispiel des Capability Maturity Modell




Vorbemerkung

Prozessmodelle - häufig auch Vorgehensmodelle genannt - haben zum Ziel, den Prozess der Entwicklung von Softwaresystemen zu strukturieren und planbar zu machen. Sie bilden damit die Grundlage des prozessorientierten Qualitätsmanagements. Durch Tayloring kann aus einem Prozessmodell der organisatorische Rahmen der Softwareentwicklung innerhalb eines konkreten Projektes entwickelt werden. Anhand des Wasserfallmodells werden die grundlegenden Festlegungen eingeführt (Aktivitäten, Produkte einschliesslich Layout und Qualitätskriterien, Qualifikationen, Rollen und Entwicklungsumgebung). Es werden die Schwächen des Phasenmodells aufgezeigt und alternative Modelle skizziert.




Prozessmodelle

Verwendete Lernobjekte

LO 2: Prozessmodell und Management

LO 3: Software Entwicklungsprozess

LO 4: Vorgehensmodelle

LO 5: Iterativ-inkrementelle

LO 6: Beispiel für iterativ inkrementelles Vorgehen: der RUP

LO 7: Zusammenfassung, Abspann

LO 8: Tests zu LM9




Das sollten Sie heute lernen

• Was meint Softwareentwicklungsprozess

• Warum benötigt man Prozessmodelle für die S-Entwicklung

• Was unterscheidet sequentielle und iterativ-inkrementelle Prozessmodelle

• Beispiele für sequentielle Prozessmodelle

• Beispiele für iterativ-inkrementelle Prozessmodelle




LE 3.2 - LM 9 - LO2

Prozessmodell und Management




Motivation

Softwaresysteme gehören zu den komplexesten Gebilden, die von

Menschen geschaffen werden

• Software ist meist einzigartig

• und unter unterschiedlichen Randbedingungen zu entwickeln

• Häufig wird die Integration von Altlasten gefordert

• Schneller technologischer Wandel

• Änderung der Anforderungen der Anwender

• Unterschiedliche Fähigkeiten der Mitarbeiter

Konsequenz: Die Entwicklung von Softwaresystemen muss gemanagt werden




Aufgaben des Managements (1)

• Planung und Überwachung

- Pläne erstellen und verfolgen

- Auswertung von Informationen

- Risikomanagement

• Führung und Steuerung

- Kommunikation der Projektziele

- Setzen von Schwerpunkten

- Entscheidungen treffen




Aufgaben des Managements (2)

• Teamaufbau

- Teambildung / Teamarbeit

- Langfristige Bindung guter Mitarbeiter

- Weiterbildung

- Mitarbeitermotivation

• Sonstiges

- Bereitstellung der Arbeitsumgebung

- Koordination mit Alltagsgeschäft und anderen Projekten

Unter den vom Management vorgegebenen Bedingungen muss dann ein Produkt „Software“ erstellt werden




LE 3.2 - LM 9 - LO3

Software Entwicklungsprozess




Was ist ein Softwareentwicklungsprozess?

– Eine Menge von Tätigkeiten, die die Entwicklung der Software als Ziel

haben

– Allgemeine Tätigkeiten in allen Softwareprozessen sind:

Spezifikation - Was das System können muss unter gegebenen

Entwicklungsbedingungen

Entwicklung - Produktion des Softwaresystems

Validierung - Testen, ob die Software das macht, was der Kunde

wollte

Wartung - Änderungen der Software in Antwort auf die

Änderungswünsche




Software-Entwicklungsprozess - Ziele

• Alle Elemente eines Systementwurfs sind in einem Repository erfaßt und damit quantitativ definiert. Sie bilden die Grundlage für die Aufwandskalkulation, stehen über festgelegte Strukturen in Beziehung zueinander und können in mehreren Projekten verwendet werden.

• Alle Systementwürfe und -dokumente beziehen sich begrifflich auf diese Elemente mit einheitlichen Schreibweisen und konsistenten Begriffen - inklusive der an der Benutzeroberfläche (Masken, Listen, Belege) verwendeten Bezeichnungen.

• Es besteht jederzeit Transparenz darüber, wo welche Elemente auftreten beziehungsweise benutzt werden. Die Beschreibung referenzierter Objekte ist direkt abrufbar.

• Die Entwürfe werden automatisch formalen Plausibilitätsregeln unterworfen. • Die Definitionen sind eins zu eins die Basis für Texte in

Benutzerdokumenten und Online-Help-Systemen.




Was leisten Prozessmodelle - 1

• Software Erstellungsprozess wird transparent

– Vergabe von Zielen, Wegen, Mitteln, Aufgaben, Rollen

• Software Erstellung wird überprüfbar

– Erfüllung der Aufgabe

– Erreichung der Ziele

– Aufdeckung von Risiken

– Beurteilung des Projektfortschrittes

• Management von Ressourcen wird möglich

– Kosten

– Zeit

– Personen

• Erfahrungen werden gesammelt und wiederverwendbar

– Tailoring von Workflows

– Best Practice Effekt




Was leisten Prozessmodelle - 2

• Prozessmodelle strukturieren den Vorgang der Software Erstellung

– Definieren Aktivitäten

– Legen deren Ergebnisse fest

– Geben Empfehlungen für die Abarbeitung der Aktivitäten

• Prozessmodelle müssen daher

– für jedes Projekt

– für jedes Projektteam

ausgewählt und angepasst werden.

• Das in einem konkreten Projekt verwendete Prozessmodell charakterisiert die Komplexität und den Lösungsansatz im Projekt

• Die Instanzierung des Prozessmodelles spiegelt die Entwicklungskultur eines Software Unternehmens wieder




Prozess-Qualität in der Softwareentwicklung

Niedrige Prozessqualität

Improvisierter, ad hoc-Prozess

Reaktion bei Problemen

Kosten- und Terminpläne werden im allgemeinen nicht eingehalten

Qualitäts- und Funktionsreduktion bei Terminproblemen

QS-Aktivitäten werden bei Terminproblemen nicht durchgeführt

Hohe Prozessqualität

Professionell durchgeführter Prozess

Vermeiden von Problemen

Bessere Planung durch geeignete Prozessverfahren

Probleme werden frühzeitig erkannt und behoben

Der Prozess wird kontinuierlich verbessert

Die Verbesserung der Prozessqualität erfordert ein Ziel (Prozesswahl), die Erhebung des Istzustandes (Audit oder Assessment) und die Auswahl von Schritten zur Annäherung des Istzustandes an das Ziel.




Software Entwicklungsprozess - häufige Fehler

• Auf ein Datenmodell wird im fachlichen Entwurf verzichtet

• Systeme und ihre Funktionen werden nicht über ein Repository sondern direkt als Word-Dokument beschrieben.

• Für Funktions- und Maskenabläufe werden, wenn überhaupt vorhanden, bunte Folien etwa über Powerpoint erstellt.

• Die zum System gehörenden Teile werden erst in der technischen Umsetzung eindeutig beschrieben und vielleicht bei Projektende nachdokumentiert.

• Dokumente werden in uneinheitlichen Formaten, Ablagemedien und -strukturen verwaltet.

• Es gibt kaum qualitätssichernde Prüfungen.




Prozessmodelle nach der ISO 9000

• Die ISO 9000-Familie beschreibt einen Rahmen, um ein QM-System in einer Organisation einzuführen und zu betreiben. Die Einführung eines QM-Systems macht es notwendig, sich über alle Vorgänge, Verantwortlichkeiten, Verhaltensweisen und Einstellungen der Mitarbeiter klar zu werden. Alle Abläufe müssen offengelegt und dokumentiert werden. Dabei stellt sich oft heraus, daß einzelne Maßnahmen nicht angemessen sind und geändert werden müssen. Dies ist eine große Chance für jedes Unternehmen, seine Abläufe zu optimieren.

• Die Allgemeingültigkeit der Normen führt allerdings dazu, daß die Normen sehr vage formuliert sind und daher sehr unterschiedlich interpretiert werden können. Dadurch wird einerseits die Anpassung auf das eigene Unternehmen sehr aufwendig. Andererseits ist es auch möglich, Verantwortlichkeiten und Abläufe auf einem sehr niedrigem Niveau zu regeln, so daß die Anforderungen der Norm zwar formal erfüllt sind, die dadurch erreichte Produktqualität aber trotzdem sehr niedrig ist. Dies ergibt sich aus aus der Tatsache, daß es sich hier um eine Prozeßnorm und keine Produktnorm handelt. Eine weitere Folge ist, daß Zertifikate verschiedener Zertifizierungsstellen unterschiedlichen Stellenwert auf dem Markt besitzen




Prozessstruktur des ISO 9001/9004 Prozessmodells

Anforderung Aktivitäten Erfüllung

Die neuen Normen sind vor allem Kunden- und Prozess-orientiert

ProduktVerantwortung

RessourcenVerwaltung

Produktrealisierung

QM zur ProduktVerbesserung




Aufgaben von Lebenszyklusmodellen

Software hat eine Geschichte, die von ihrer Planung bis zu ihrer Ablösung reicht (Lebenszyklus). Diese Geschichte verläuft für unterschiedliche Produkte oft ähnlich, man kann sie modellhaft beschreiben (Lebenszyklusmodell). Lebenszyklusmodelle sollen hauptsächlich drei Aufgaben erfüllen:

– Definition der Tätigkeiten im Entwicklungsprojekt

– Zusicherung von Konsistenz zwischen einzelnen Projekten

– Schaffung von Kontrollpunkten für das Management

Lebenszyklusmodelle gliedern eine Gesamtaufgabe in Teilaktivitäten, denen Methoden und Personen zugeordnet werden und die ein oder mehrere Produkte erzeugen. Die Aktivitäten werden Phasen zugeordnet.




Zeitliche Zerlegung Software-Lebenszyklus

Phase Ergebnis

1. Problemanalyse - Pflichtenheft

2. Programmentwurf - Spezifikation

3. Programmierung - Programm

4. Testprogramm - Testbericht des AuftragNehmer

5. Abnahme - Abnahmebericht

6. Verifikation - Erfahrungsbericht des Auftraggeber

7. Wartung - Fortschreibung aller Berichte

Typische Projektaktivitäten werden schwerpunktmäßig in getrennten Phasen durchgeführt




Phasenbeziehung und -anordnung

Phasen können in unterschiedlicher Weise miteinander in Beziehung stehen und angeordnet sein. Wir unterscheiden:

• Sequentielle Modelle

– Streng sequentiell

– mit Einfluss auf zurückliegende Phasen

• Iterative Modelle

– sich wiederholend

– mit oder ohne Überlappung




LE 3.2 - LM 9 - LO4

Vorgehensmodelle




Beispiele für Vorgehensmodelle

• Sequentielle Modelle

- Wasserfallmodell

- Phasenmodell

• Mischmodelle

- Spiralenmodell

- Prototyp Modell

• Iterative-inkrementelle Modelle

- V-Modell 2000

- Unified Process




Weitere Prozessmodelle - Eigenschaften

Prozess- Primäres Antreibendes Benutzer- CharacteristikaModell Ziel Moment beteiligung

Wasserfall- minimaler Dokumente gering sequentiell,modell Management- volle Breite

aufwand

Spiralmodell Risiko- Risiko mittel Entscheidung prominimierung Zyklus über

weiteres Vorgehen

Prototypen- Risiko- Code hoch nur TeilsystemeModell minimierung (horizontal

oder vertikal)

V-Modell maximale Dokumente gering sequentiell,Qualität volle Breite,(safe-to- Validation,market) Verifikation

Diesen Prozessmodellen liegt im Wesentlichen das Paradigma der strukturierten Methoden zu Grunde. Die Objektorientierung wird erst durch neuere Modelle adäquat unterstützt. Dazu gehören das V-Modell-97 und der hier weiter vorgestellte Rational Unified Process




Was macht eine Phase aus ?

Personen Methoden

Eingangs-daten

ErgebnisseAktivität

Zeit




Definition von Phasen

Eine einzelne Phase ist durch folgende Kriterien definiert:

• Abgeschlossene Teilaufgabe (Zeit, Umfang)

• definierte Eingangsdaten

• definiertes Ergebnis

• involvierter Personenkreis

• benutzte Methoden




Aktivitäten in den einzelnen Phasen

In allen Phasen ergeben sich Aktivitäten genereller Art, die phasenspezifische umzusetzen sind

– Zielfestlegung für die Phase

– Bestimmung von Alternativen

– Bestimmung von Restriktionen

– Risikobewertung

– Auswahl des Lösungsweges

– Erstellung eines (oder mehrerer) Produkte




Kategorisierung

Lebenszyklusmodelle können nach unterschiedlichen Kriterien kategorisiert werden:

• Art und Inhalt der Phasen

• Beziehungen zwischen den Phasen

• Anordnung der Phasen

• Betrachteter Projektumfang




Kritik am sequenziellen Modell

Erfahrung

Die Behebung von Fehlern ist umso schwieriger, je früher sie im Lebenszyklus-Modell entstanden ist.

Kritik am sequentiellen Modell

Zu starrer Ablauf,

zu wenig Wechselwirkung zwischen Phasen,

zu unflexibel bei

Fehlern,

Änderungen.

Kaum Möglichkeiten für

Überspringen von Phasen,

Überarbeitung früherer Phasen,

inkrementelle Erweiterung.




Beispiel: Wasserfallmodell

Voraussetzungen:

• Stabiles Umfeld (z.B. keine Änderungen der Anforderungen)

• Bekannte Technologien und Verfahren

Analyse

Design

Kodierung

Test

Produkte:• Spezifikation• Entwurf• Programm•Abnahmebericht

Aktivitäten




Wasserfallmodell

Vorteile:

• Klare Aufgaben in jeder Phase

• „relativ einfach“

• Genaue Planung bei geringem Overhead

Nachteile:

• Rückkehr in eine frühere Phase ist aufwendig

• Probleme werden erst spät erkannt

Gut geeignet für kleine Projekte und StandardprojekteUngeeignet für Neuentwicklungen komplexer Systeme




Weitere sequentielle Prozessmodelle - Definitionen

Spiralmodell Eine Softwareentwicklung durchläuft mehrmals einen aus vier Schritten bestehenden Zyklus mit dem Ziel, frühzeitig Risiken zu erkennen und zu vermeiden. Pro Zyklus kann dann ein Prozess-Modell oder eine Kombination von Prozess-Modellen zur Erstellung eines Teilprodukts oder einer Ebene eines Teilprodukts festgelegt werden.

Prototypen-Modell Frühzeitige Erstellung ablauffähiger Modelle (Prototypen) des zukünftigen Produkts zur Überprüfung von Ideen oder zum Experimentieren.

V-Modell-94 Ein um die Aktivitäten Verifikation und Validation erweitertes Wasserfallmodell, ursprünglich für eingebet-tete, militärische Entwicklungen vorgesehen. Inzwischen gibt es in Deutschland eine Weiterentwicklung, die auch andere Anwendungsklassen abdeckt (V-Modell 97 erweitert in Richtung Objektorientierung).




Prototyping

Prototyping soll folgende Probleme lösen helfen:

– Häufige Änderungen während des Projektes bewirken Rückkopplung und Berichtigungen

– Benutzereinfluss selten gegeben

– keine Möglichkeit der Überprüfung des Designs in frühen Phasen

Dies soll durch Einsatz von Prototypen erreicht werden, die schnell entwickelt werden können, aber nur teilweise funktionsfähig sind




Arten des Prototyping

Es existieren unterschiedliche Arten des Prototyping:

horizontal/ Realisierung einzelner vertikal: Schichten bzw. einzelner

Funktionalitäten

explorativ: Frühe Präzisierung von Anwender-wünschen

experimentell: Überprüfung des Lösungskonzepts auf Softwareebene

evolutionär: Permanente Adaption, keine Trennung von Wartung und Entwicklung




Methoden des Prototyping

Möglichkeiten

1. Rohfassung ohne Qualitätssicherung

2. Hohe Programmiersprache oder Datenbanksprache

3. Verwendung von Framework

4. Realisierung ausgewählter Teilfunktionalitäten

Diese Liste kann erweitert werden.

Prototypart Wegwerf (Beispiel 1,2)

inkrementell (Beispiel 4)

evolutionär (Beispiel 3)




Bewertung von Prototyping

Der Einsatz von Prototyping lässt sich wie folgt beurteilen:

• Sinnvolle Ergänzung zu allen Lebenszyklusmodellen

• unterstützt wichtige Wiederverwendung von Ideen und Konzepten

• Benutzeranforderungen müssen trotzdem festgehalten werden




Das Prototyp-Modell nach Yourdon

Discuss initial requirements with user

Develop prototype

Demonstrate prototype to user

Prototype acceptable ?

Formal analysis

Formal design

Formal code, test, etc.

yes

Revise prototypeno




Das Spiralenmodell

Jede Spirale umfasst 4 Schritte

1. Analyse -Identifikation der Wege

2. Entwurf - Auswahl der Strategie mit minimalem Risiko

3. Prototyp erstellen

4. Prototyp evaluieren und nächsten Zyklus planen




Schritte des Spiralenmodell - (1)

• Schritt 1: - Identifikation der Ziele des Teilprodukts, das erstellt werden soll (Leistung, Funktionalität, Anpassbarkeit usw.).

- Alternative Möglichkeiten, um das Teilprodukt zu realisieren (Entwurf A, Entwurf B, Wiederverwendung, Kauf usw.).

- Randbedingungen, die bei den verschiedenen Alternativen zu beachten sind (Kosten, Zeit, Schnittstellen usw.).

• Schritt 2- Evaluierung der Alternativen unter Berücksichtigung der Ziele und Randbedingungen.

- Zeigt die Evaluierung, dass es Risiken gibt, dann ist eine kosteneffektive Strategie zu entwickeln, um die Risiken zu überwinden. Dies kann z.B. durch Prototypen, Simulationen, Benutzerbefragungen usw. geschehen.




Schritte des Spiralenmodell - (2)

• Schritt 3- In Abhängigkeit von den verbleibenden Risiken wird das Prozess-Modell für diesen Schritt festgelegt, z.B. evolutionäres Modell, Prototypen-Modell oder Wasserfall-Modell.

- Es kann auch eine Kombination verschiedener Modelle vorgenommen werden, wenn dadurch das Risiko minimiert wird.

• Schritt 4- Planung des nächsten Zyklus einschließlich der benötigten Ressourcen. Dies beinhaltet auch eine mögliche Aufteilung eines Produktes in Komponenten, die dann unabhängig weiterentwickelt werden.

- Überprüfung (review) der Schritte 1 bis 3 einschließlich der Planung für den nächsten Zyklus durch die betroffenen Personengruppen oder Organisationen.

- Einverständnis (commitment) über den nächsten Zyklus herstellen.




V-Modell

Das V-Modell in seiner ursprünglichen Fassung (V-Modell 99) war eine Erweiterung des Wasserfall-Modells. Es integriert die Qualitätssicherung in das Wasserfall-Modell. Die Verifikation und Validation der Teilprodukte sind Bestandteile des V-Modells.

Unter Verifikation wird die Überprüfung der Übereinstimmung zwischen einem Software-Produkt und seiner Spezifikation verstanden.

Unter Validation wird die Eignung bzw. der Wert eines Produktes bezogen auf seinen Einsatzzweck verstanden. (Prüfung ob Modell adäquat)

Das V-Modell wurde zunächst für die Bundeswehr und anschließend für Behröden entwickelt.

Das V-Modell wurde Ende der 90 Jahre zum VModell-97 weiterentwickelt.

(siehe LO 5, iterativ-inkrementelle Prozessmodelle)

Das V-Modell wird detailliert im LM 4 des LE 3.1 vorgestellt.




Vorgehensmodelle verbinden Prozess- und

Qualitäts- Management

Anforderungs-definition

Grobentwurf

Feinentwurf

Modul-implementation

Modultest

Integrationstest

Systemtest

AbnahmetestAnwendungsszenarien

Testfälle

Testfälle

Testfälle

Validierung

Verifikation




LE 3.2 - LM 9 - LO5

Iterativ-inkrementelle




Prozessmodelle - Eigenschaften

Prozess- Primäres Antreibendes Benutzer- CharacteristikaModell Ziel Moment beteiligung

Wasserfall- minimaler Dokumente gering sequentiell,modell Management- volle Breite

aufwand

Spiralmodell Risiko- Risiko mittel Entscheidung prominimierung Zyklus über

weiteres Vorgehen

Prototypen- Risiko- Code hoch nur TeilsystemeModell minimierung (horizontal

oder vertikal)

V-Modell maximale Dokumente gering sequentiell,Qualität volle Breite,(safe-to- Validation,market) Verifikation

Diesen Prozessmodellen liegt im Wesentlichen das Paradigma der strukturierten Methoden zu Grunde. Die Objektorientierung wird erst durch neuere Modelle adäquat unterstützt. Dazu gehören das V-Modell-97 und der hier weiter vorgestellte Rational Unified Process




Iterativ-inkrementelle Prozessmodelle

Eine solche evolutionäre Entwicklung besitzt folgende Charakteristika• Das Software-Produkt wird allmählich und stufenweise entwickelt, gesteuert

durch die Erfahrungen, die der Auftraggeber und die Benutzer mit dem Produkt machen.

• Pflegeaktivitäten werden ebenfalls als Erstellung einer neuen Version betrachtet.• Gut geeignet, wenn der Auftraggeber seine Anforderungen noch nicht

vollständig überblickt: „ I can´t tell you what I want, but I´ll know it when I see it“• Die Entwicklung ist code-getriben, d.h. man konzentriert sich jeweils auf

lauffähige Teilprodukte.




Iterative-Inkrementelle Vorgehensmodelle (1)

Annahmen:

• Anforderungen sind unvollständig

• wichtige Erkenntnisse werden erst im Laufe des Projektes gewonnen

Analyse

Design

Kodierung

Test

Analyse

Design

Kodierung

Test

Iteration 1

Iteration 2

Iteration N




Iterative-Inkrementelle Vorgehensmodelle (2)

Geeignet für Projekte mit Unwägbarkeiten

• Inkrementell - Verbesserung in Breite

• iterativ - Verbesserung in Tiefe

Vorteile:

• Evolutionäre SW-Entwicklung (Iterationsende: Programm)

• Reaktion auf Änderungen und Unvorhergesehenes einfacher

• Feinere Steuerung möglich

Nachteile:

• scheinbar mehr Aufwand

• Schwierigere Umsetzung




Wasserfall vs. Iterative Modelle

• Wasserfallmodell:

- einfacher umzusetzen

- geeignet für Projekte mit bekannten Verfahren in einem stabilen Umfeld

• Iterative-Inkrementelle Modelle

- Flexibel

- Probleme werden frühzeitig erkannt

- Nach jeder Iteration steht ein Produkt, das ggf. ausgeliefert werden könnte

- Erlaubt schnelle Reaktion auf Unvorhergesehenes




Was ist das V-Modell ? -1

Der Entwicklungsstandard für IT-Systeme des Bundes besteht aus drei Teilen:

Vorgehensmodell (Was ist zu tun?),

Methodenzuordnung (Wie ist etwas zu tun?)

Funktionale Werkzeuganforderungen (Womit ist etwas zu tun?)

Der Kern des Standards ist die Beschreibung des IT-Entwicklungsprozesses als Vorgehensmodell, wofür abkürzend das Wort V-Modell benutzt wird. Dabei werden in dem Begriff „V-Modell“ die Teile Methodenzuordnung und funktionale Werkzeuganforderungen mit eingeschlossen, weil diese als Ergänzung zum Vorgehensstandard zu verstehen sind. Im V-Modell wird der Entwicklungsprozess als eine Folge von Tätigkeiten, den Aktivitäten, und deren Ergebnisse, den Produkten, beschrieben.(aus Dröschel et al. Kap. 4, Ref. 31)

Werkzeug-anforderungen

Methoden

Vorgehensweise

Konfigurationsmanagement

Qualitätssicherung

Systemerstellung

Projektmanagement




Was ist das V-Modell ? -2Zu jeder Aktivität existiert eine Aktivitätenbeschreibung als Arbeitsanleitung. Im zugehörigen Produktfluss wird angegeben• welche Produkte als Eingangsprodukte benötigt werden, • wo sie zuletzt bearbeitet wurden,• welche Produkte erzeugt oder modifiziert werden und • in welcher Folgeaktivität die erzeugten/modifizierten Produkte verwendet werden.

Dadurch wird der logische Ablauf des Vorgehens eindeutig festgelegt. Die Inhalte der Produkte werden in den Produktmustern festgelegt.

Der gesamte Prozess ist in Tätigkeitsbereiche untergliedert. Im V-Modell werden diese als Submodelle beschrieben:• Die Systemerstellung (SE) erstellt das System bzw. die Softwareeinheiten.• Das Projektmanagement (PM) plant, initiiert und kontrolliert den Prozess und informiert die

Ausführenden der übrigen Submodelle.• Die Qualitätssicherung (QS) gibt Qualitätsanforderungen, Prüffälle und Kriterien vor und unterstützt die

Produkte bzw. den Prozess hinsichtlich der Einhaltung von Qualitätsanforderungen und Standard.• Das Konfigurationsmanagement (KM) verwaltet die Produkte. Es stellt sicher, dass die Produkte eindeutig identifizierbar sind und Produktänderungen nur kontrolliert durchgeführt werden.

Das V-Modell wurde 1992 als Rahmenregelung für alle Bundesbehörden empfohlen. Aufgrund von Anregungen der V-Modell-Anwender wurde es in 1996/97 überarbeitet.




Zusammenspiel der Submodelle

Konfigurations-struktur

Projekt planenund kontrollieren

PM

SE

QS KM

Plandaten Istdaten SEU

SEU

QS-Ergebnis

Ist-daten

QS-Anforderung

Produkt

Produktentwickeln

QS-Anforderungen

vorgeben

Produkteprüfen

Produkte/Rechte

verwalten

Produktstrukturplanen

Plan-daten

SEU SEUPlan-daten

Plan-daten

Ist-daten

Ist-daten

Produkt

Rechte

Voraussetzungen schaffenund Softwareentwicklungs-

umgebung (SEU) bereitstellen




Interative Vorgehensmodelle im Submodell SE

• V-Modell sollte als komplexer Modellbaukasten verstanden werden

• Modellbausteine können (müssen nicht) verwendet werden. Sie sollten

entsprechend dem verwendeten Prozessmodell an das Projekt angepasst

werden. (Tayloring)

• Bei iterativem Vorgehen dürfen Dokumente nicht als Abschluss von

Phasen interpretiert werden, sondern sind selber iterativ

weiterzuentwickeln, sie werden iterativ fortgeschrieben und teilweise erst

zum Projektende fertiggestellt.

• Basis der Projektdokumente sind Ergebnisse von Aktivitäten. Die

Ergebnisse sollten in einem Projekt Repository archiviert und für die

Fortschreibung der Dokumente verfügbar gemacht werden.




LE 3.2 - LM 9 - LO6

Beispiel für iterativ inkrementelles Vorgehen: der RUP




Rational Unified Process (RUP) - Definitionen

Dem Rational Unified Process (RUP) liegt ein best practice objektorientiertes Modell zu Grunde. Der RUP definiert sich über Workflows, die parallel und in Phasen ablaufen. Innerhalb jeder Phase sind Iterationen und inkrementelle Verbesserungen möglich.

Zur Definition der Workflows stehen im RUP eine Reihe von Hilfsmitteln zur Verfügung (Schlüsselkonzepte), die miteinander wechselwirken. Zum Beispiel werden Aktivitäten von Workers erbracht, die dadurch Artefakte produzieren. Zur Gestaltung der Artefakte werden Guidelines und Templates zur Verfügung gestellt.




RUP- Phasen

Der RUP kennt 4 Phasen

• Konzeptionalisierung

• Entwurf

• Konstruktion + Realisierung

• Einführung + Betrieb

Die Definitionen aller verfügbaren Phasen finden Sie über den Index (Glossary) des RUP-Handbuch oder wenn Sie auf der Einführungsseite Phasen aktivieren




Phasen und ihre Workflows

Process Workflows

Supporting Workflows

ManagementEnvironment

Business Modeling

Implementation

Test

Analysis & Design

Preliminary Iteration(s)

Iter.#1

Iter.#2

Iter.#n

Iter.#n+1

Iter.#n+2

Iter.#m

Iter.#m+1

Deployment

Configuration Mgmt

Requirements

Entwurf EinführungKonzeption Realisierung

Iterationen umfassen jeweils alle Workflows einer Phase




Phasen und Iteratioen

Konzeption Entwurf Konstruktion Einführung

VorläufigeIterationen

Iteration#1

Iteration#2...

Iteration#n

Iteration#n+1...

Iteration#m+1...

Iteration#m

Managementsicht

Technische Sicht

Jede Phase endetmit einem Meilenstein

Jede Iteration endetmit einem ausführbarenProdukt




Bewährtes Mischmodell

AnforderungsanalyseAnforderungsanalyse

Grobdesign,Komponentenbildung

Grobdesign,Komponentenbildung

Iterativ inkrementelleEntwicklung


Systemtest undEinführung





Gesamtplanung des Projektes

Was soll geplant werden?

• Grobe Festlegung der Phasen und Iterationen

- Meilensteine

- Aufwandsschätzung und Terminplanung

• Feinplanung mit Aufwandsabschätzung (nur) der nächsten Iteration

Wer plant?

• Projektleiter

• Architekt

• ggf. weitere Fachleute




Vorbereitungsphase

Ziel:

• Planungs- und Entscheidungsgrundlagen schaffen

Aufgaben:

• Vorstudie zur Machbarkeit erstellen

• Definition des Projektzieles und Abgrenzung

• Erarbeitung, Bewertung, Empfehlung und Entscheidung über Realisierungsalternativen

• Überblick über Problembereich und Anforderungen

• Grobe Projektplanung (Iterationen etc.)

• Identifizierung der Projektrisiken




Besetzung der Rollen

• Besetzung der Rollen kann Aufwände bis zu einem Faktor 10 variieren lassen oder Projekte sogar ganz zum Scheitern bringen

• Alle als projektnotwendig identifizierte Rollen müssen mit geeignet qualifiziertem Personal besetzt werden

• Eine Person kann gleichzeitig mehrere Rollen übernehmen

• Ggf. muß benötigtes Know-How durch Weiterbildung geschaffen oder zugekauft werden

• Die Möglichkeiten bei den Ressourcen sind damit in weiten Teilen bestimmend für Erfolg oder Misserfolg eines Projektes. Bei jeder Risikobetrachtung spielen sie daher eine dominante Rolle




Anforderungsanalyse

• Detaillierte Analyse des fachlichen Feinkonzepts

• Grobentwurf von Use Cases

• Workshops mit Fachexperten und Systemanalytikern

- Detaillierung der Use Cases

- Akteure identifizieren (wer hat welche Aufgaben, Kompetenzen)

- Erstellung eines Glossars der Fachbegriffe

- Priorisierung der Use Cases

- Ggf. erste Dialogentwürfe

• Aktivitätsmodellierung

- Konkretisierung der Anforderungen

- Übergang zum Design (wie soll das System arbeiten)

• Identifizierung von Lösungsalternativen, Evaluierung und Empfehlung geeigneter Lösungen

• Planung des weiteren Vorgehens




Grobdesign

Ziel:

• Erfassung der wichtigsten funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen

• Validierte, stabile und ausführbare Software-Architektur

Aufgaben:

• Entwicklung von Systemteilen mit hoher Priorität und hohem Risiko

• Use Case-Modell erstellen (Anforderungsanalyse)

• Festlegung der Anwendungsarchitektur

• Feinplanung der jeweiligen Iteration erstellen




Komponentenbildung

• Modellierung von Geschäftsklassen und fachlichen Klassen

• Identifikation von Subsystemen und Komponenten

• Detaillierung der Systemarchitektur

• Entwicklung eines Prototypen zur Verifizierung der Architektur

• Planung der iterativ inkrementellen Komponentenentwicklung




Releaseplanung

• Releaseplanung

- Wieviel Iterationen ?

- Reihenfolge der Komponenten (-ausbaustufen)

-- riskante Komponenten,

-- hoch priorisierte Komponenten und

-- Basiskomponenten zuerst

- Richtwert für Iterationsdauer: 6 bis 8 Wochen

• Bildung von Teilprojekten/Teams




Iterativ, inkrementelle Komponentenentwicklung

• Detailplanung der bevorstehenden Iteration

• Komponentenspezifisch:

- Analyse

- Design

- Realisierung

- Test

• Regelmäßige Integration zum Gesamtsystem (z.B. wöchentlich)

• Regelmäßiges Kundenreview (z.B. alle zwei Iterationen)

(nimmt mit Anzahl der Iterationen ab)




Systemtest und Einführung

• Teilabnahmen können bereits während der Projektlaufzeit auf Basis von Subsystemen erfolgen, sofern diese unab-hängig voneinander getestet und abgenommen werden können.

• Planung und Durchführung des Rollouts

• Parallele Inbetriebnahme des neuen IMIS

• Test und Abnahme des Gesamtsystems




Aufgaben des Auftraggebers

Grobdesign, Komponentenbildung

___________________

Klärung speziellerDetailfragen

Grobdesign, Komponentenbildung

___________________

Klärung speziellerDetailfragen

Anforderungsanalyse___________________

Detaillierung Use CasesVerifizierung v. Modellen

Anforderungsanalyse___________________

Detaillierung Use CasesVerifizierung v. Modellen


___________________

Review von Teilergebnissen


___________________

Review von Teilergebnissen


___________________

Test und Abnahme


___________________

Test und Abnahme




Verbesserung der Prozessqualität: Ansätze und Ziele

QM-Systeme Assessment

Statische Ansätze zurVerbesserung der

Prozeßqualität

ISO 9000Erreichung der

nächsten Reifegradstufe

PrinzipienForderungen an Prozesse

TQMBusiness

Engineering

Audit SPICE CMM

Quelle: Banford, R.C., Deibler II W.J., Comparing, contrasting ISO 9001 and the SEI capability maturity model, in: Computer, Oct. 1993, pp. 68-70.




LE 3.2 - LM 9 - LO 7 Zusammenfassung und Abspann




Links

• LE 3.1 Lernmodul- LM 4 Das V - Modell - Überblick

- LM 7 Der Rational Unified Process

• LE 3.2 Lernmodul - LM 14 Risikomanagement




Literatur

• Balzert, Helmut: Lehrbuch der Software-Technik; Software-Management, Software-Qualitätssicherung, Unternehmensmodellierung. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, Berlin. 1998

• Balzert, Helmut: Lehrbuch der Software-Technik; Software-Entwicklung. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, Berlin. 1996

• Thaller, Georg Erwin: Software- und Systementwicklung, Heise Verlag Hannover, 2001




Danksagung

Aus folgenden Vorlesungen und Foliensammlungen aus dem Bereich Softwaretechnik konnten wir Anregungen zur Gestaltung dieses Lernmoduls gewinnen:

P. Göhner Softwaretechnik 1 IAS Uni Stuttgart

A. Schürr Software Engineering 1 Uni BW München




LE 3.2 - LM 9 - LO 8

Tests zu LM 9




Diese Fragen sollten Sie jetzt beantworten können

1. Welche Vorgehensmodelle sind auf iterativ-inkrementelle Prozesse anwendbar?

2. Was sind die Submodelle des V-Modelle?

3. Welche Phasen kennt der RUP? 4. Für welche Fragenstellungen gibt das Vmodell Hilfestellumgen ?

5. Was leistet Prozessmodelle? Test 1

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