Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation technischer Systeme, WS 03/04Vorlesung 3: Der Unified ProcessFolie 1 Was

Simulation technischer Systeme, WS 03/04 Vorlesung 3: Der Unified Process Folie 1

Universität Stuttgart

Institut für Kernenergetik und Energiesysteme

Was wir gelernt haben: SE-Methoden zur Reduktion der Komplexität

ZerlegungZeitliche Zerlegung - Software-Lebenszyklus als VorgehensmodellFunktionale Zerlegung - Modularisierung zur Strukturierung der Aufgaben

StrukturierungStrukturierung der Beschreibung - Datenabstraktion, strukturierte Analyse

Strukturierter Entwurf Strukturierte Programmierung (HIPO)

Basisprinzipien zur Kapselung

Abstraktionsprinzip BeschreibungGeheimnisprinzip ImplementierungSchichtenkonzept Teilsysteme

Trennung von Beschreibung und VerarbeitungProduktmodell bestehend aus Produktdatenmodell und Verhaltensmodell, die über ADT und Funktions Module implementiert werden können

Die 3 S sind nur ansatzweise erfüllt. Das klassische SE Modell ist zu sehr auf beschränkte Ressourcen ausgelegt




RSYSTEntwicklungssystem zur Modellierung komplexer Systeme

Reduktion der Komplexitäta) Zerlegung - Modularisierung

- Software Life Cycle- hierarchisches Datenmodell

b) Abstraktion - Abstrakte Datentypen- Schnittstellen

Zerlegung: Funktionales Entwicklungsparadigma

ŸWelche Aufgaben sollen auf einer Datenstruktur durchgeführt werden ?Problem: Menge von Operationen (Granularität der Module)

ŸTop-Down-Zerlegung ŸStruktur des Systems analog Struktur der Funktionen

Abstraktionsprozess: Integration der Datenmodellierung mit Hilfe Abstrakter Datentypen

Ÿ ADT’s = Struktur + Funktionen Ÿ Zugriff über ADT-Modelle mit bekannten Schnittstellen Ÿ Information-Hiding




Systeme in RSYSTMONITOR

(Control Programm)

RSYST Data Base

......FunctionalModules

.........ADT-Modules

Tools, Applications

AbstractDataTypes

DATA

Ausgabe GUI




Arbeiten mit Systemen in RSYST

Anwender-Ebene




Was wir brauchen

• Simplifizierung

– Unterstützung bei der Modellierung auf Basis abgeschlossener Einheiten (Komponenten)

• Spezialisierung

– Methoden zur Test von Schnittstellen

– Methoden zur Erstellung von Produktdatenmodellen

– Methoden zur Bildung von Komponenten

– Methoden zur Integration von Komponenten

• Standardisierung

– Vorgehen Projektmanagement

– Vorgehen Qualitätsmanagement

– Vorgehen Softwareentwicklung

– Vorgehen Konfigurationsmanagement

UML

Werkzeug

OMONDO

Junit Test

Java beans Werkzeug Eclipse

V Model mit ProjekthandbuchUnified Process extreme programming CVS




Einführung in den Unified Process

Vorlesung 3: Prozessmodelle als Basis qualitätsgesicherter Systeme

Inhalt• Prozessmodelle• Das V-Modell• Der Rational Unified Process

– Phasen– Workflows– Iterationen– Elemente

• Tailoring für Praktikum




Motivation

Komponentenbasierte Softwaresysteme sind komplexe

Gebilde, ihre Erstellung erfordert ausgefeiltes

Management Einige Gründe sind

– Software ist meist einzigartig

– unter unterschiedlichen Randbedingungen zu entwickeln

– erfordert die Integration von Altlasten

– muss den schnellen technologischen Wandel berücksichtigen

– muss auf Änderung der Anforderungen durch Anwender reagieren

– soll unterschiedliche Fähigkeiten der Mitarbeiter optimal nutzen

Prozessmodelle stellen Erfahrungen und Best Practice zur Verfügung




Das sollten Sie heute lernen

– Aufgaben von Prozessmodellen bei der Softwarentwicklung

– Zusammenhang Aufgabe und Prozessmodell– Die Grundideen des V-Modells– Die Grundideen des Rational Unified Process

• Phasen im RUP• Workflows im RUP• Schlüsselkonzepte im RUP• Iterationen im RUP

– Tailoring




Prozessmodelle als Teil des Management-Prozesses

Bei iterativem Vorgehen und bei Einschluss des Betriebes mehrfacher Durchlauf mit KM

PM ProjektmanagementSE SystementwicklungQS QualitätssicherungKM Konfigurationsmanagement

Prozessmodell




Aktivitäten des Management-Prozesses 1

Planungsaktivitäten• Ziele setzen• Strategien und Taktiken entwickeln• Termine festlegen• Entscheidungen treffen• Vorgehensmodell auswählen• Risiko abschätzen• Finanzen planen

Prozessmodell





Organisationsaktivitäten• Identifizieren und Gruppieren der zu erledigenden Aufgaben (Rollen)

• Auswahl und Etablierung organisatorischer Strukturen

• Festlegen von Verantwortungs-bereichen und disziplinarischen Vollmachten

• Festlegen von Qualifikationsprofilen für Positionen

Prozessmodell





Personalaktivitäten• Positionen besetzen

• Neues Personal einstellen und integrieren

• Aus- und Weiterbildung von Mitarbeitern

• Personalentwicklung planen

Prozessmodell





Leitungsaktivitäten• Mitarbeiter führen und beaufsichtigen• Kompetenzen delegieren• Mitarbeiter motivieren• Aktivitäten koordinieren• Kommunikation unterstützen• Konflikte lösen• Innovationen einführen

Prozessmodell





Kontrollaktivitäten• Prozess- und Produktstandards entwickeln und festlegen

• Berichts- und Kontrollwesen etablieren

• Prozesse und Produkte vermessen

• Korrekturaktivitäten initiieren

• Loben und Tadeln

Prozessmodell




Begriffsdefinitionen der Gesellschaft für Informatik

Unter http://www.vorgehensmodelle.de/Giak/index.html

findet man eine Übersicht wichtiger Begriffe zu

Analyse und Modellierung von Anwendungssystemen

• Grundbegriffe

• Modellierung

• Tätigkeiten und Ergebnisse der Analyse

Vorgehensmodelle

• Aktivitäten

• Entwicklungsprozess

• Ergebnisse

• Konfigurationsmanagement

• Prinzip, Methode, Werkzeug

• Projektmanagement

• Qualitätsmanagement

• Systementwicklung

• Vorgehensstrategie




Was leisten Prozessmodelle im SE - 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 im SE - 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 Instanziierung des Prozessmodelles spiegelt die Entwicklungskultur eines Software Unternehmens wieder




Produktqualität

Die Produkte des Softwareengineerings sind ProgrammeDie Produkt-Definition erfolgt in einem Dokument als Ergebnis der Systemanalyse. Sie wird oft auch als Produkt-Spezifikation oder System-Spezifikation bezeichnet.

Draftstandards

Draftingprocess

Specs

VERIFICATION

VALIDATION

Customerneeds

Produktqualität meint dann den Grad der Übereinstimmung zwischen Produkt Definition und Produkt Eigenschaften




Elemente eines Prozessmodelles SE

• Ziel: Qualitätsvolle Software• Weg: Durch Prozessqualität zur Produktqualität• Wie erreicht man Prozessqualität

» V-Modell als Rahmen für PM, SE, QS, KM» Wasserfallmodell als Prozessmodell für kleine

Projekte» Der UP als best practice Modell für

komponentenbasierte SE» Mischmodelle für die Praxis

• Wie erreicht man Produktqualität» Testgetriebene Entwicklung




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 ? -2

Zu 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.




Elemente des V-Modell ‘97

Submodellesind charakterisiert durch Vorgehensweisen, Methoden und Werkzeuge. Das V-Modell unterscheidet die Submodelle Projektmanagement, Qualitätssicherung, Konfigurationsmanagement und Systemerstellung

Aktivitätensind Aufgaben, die hinsichtlich ihrer Ergebnisse und Abwicklung genau spezifiziert sind. Aufgaben von Aktivitäten sind Erzeugen, Modifizieren (Zustandsänderung) und Manipulieren (Veränderung) von Produkten

Produkte sind das Ergebnis einer Aktivität. Produkte können sein Code,

Entwicklungsdokumente, begleitende Dokumente (Pläne) etc.Produkte können die Zustände geplant, in Bearbeitung, vorgelegt und akzeptiert annehmen

Beschreibungsmusterstehen als Templates für Produkte und Listen der Aktivitäten zur Verfügung




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




Teil-Submodell Softwareentwicklung

V-Modell der Software-Entwicklung (Thaller: ISO 9001)




Das V-Modell in der Praxis

Durchführung von Studien- und Diplomarbeiten am IKE-WN auf der Basis von AIDA des IAS

http://www.ike.uni-stuttgart.de/~www_wn/projects/general/docs/q-management/index.htmlhttp://www.ias.uni-stuttgart.de/vhb/index.htm

Weitere wichtige Adressen

V-Modell Entwickler http://v-modell.iabg.de

V-Modell Verein Anstand http://www.anstand.de

V-Modell Guide (elektronischer Führer) http://iese.fhg.de/VModell




Beispiel: Wasserfallmodell als einfaches Phasenmodell

Voraussetzungen:

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

– Bekannte Technologien und Verfahren

AnalyseAnalyse

DesignDesign

KodierungKodierung

TestTest

Produkte:• Spezifikation• Entwurf• Programm• Abnahmebericht

Aktivitäten




Wasserfallmodell (2)

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




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.




Die Grundprinzipien (Best Practice) des RUP

Best Practice bedeutet die Verwendung auch kommerziell erprobter Ansätze zur Software Entwicklung und den Versuch aus Fehlern gescheiterter Projekte zu

lernen

Change/ConfigurationManagement

Anforderungsverwaltung

KomponentenArchitekturen

Iterative Iterative EntwicklungEntwicklung

VisuelleModellierung

Qualitäts-kontrolle




RUP- Phasen

Der RUP kennt 4 Phasen

– Konzeption

– Entwurf

– Realisierung

– Einführung und Betrieb

Die zugehörigen Definitionen finden Sie im Glossary des RUP-Handbuchs und über die Startseite, wenn Sie unter Getting Started die Option Key Concepts aktivieren.




Ziele und Aufgaben der Konzeptionsphase

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




Ziele und Aufgaben der Entwurfsphase

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




Ziele und Aufgaben der Realisierungsphase

Ziel:

– stabiles Produkt für die Auslieferung

Aufgaben:

– inkrementelle Entwicklung der Subsysteme und jeweilige Integration

– Test aller Komponenten, Schnittstellen, Dienste, ...

– Dokumentation




Ziele und Aufgaben der Einführungs- und Betriebsphase

Ziel:– Produkt in Betrieb nehmen– Produkt betreiben

Aufgaben:– Auslieferung– Installation– Schulung– Wartung




RUP- WORKFLOWS

Phasenübergreifend existieren Workflows, die sich nicht an der Zeit,

sondern an den Inhalten der jeweiligen Phase orientieren. In den

Workflows werden Erfahrungen, wie Grundaufgaben der Software

Entwicklung am besten gelöst werden können, formalisiert und

transparent zur Verfügung gestellt (Best Practice).

Wie die Workflows in einem Entwicklerteam umgesetzt werden und

welche Schritte in einem konkreten Projekt von Bedeutung sind, muss

von Fall zu Fall festgelegt werden (Tailoring).

Der RUP bietet zwei Arten von Workflows an: Core Workflows und Core

Supporting Workflows. Sie decken wichtige Entwicklungsaufgaben wie

Anforderungsmanagement, Analyse und Design, Implementierung, Test

oder Einführung und Betrieb ab. Die Definitionen aller verfügbaren Workflows finden Sie über die Startseite des RUP-Handbuchs, wenn Sie dort Workflows 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




RUP-Elemente (Schlüsselkonzepte)

Zur Definition des Workflows stehen Schlüsselkonzepte zur Verfügung. Auf folgende Elemente wird näher eingegangen:

– Worker– Artefakte– Aktivitäten– Templates– Iterationen

Die folgende Folie zeigt alle verfügbaren Elemente (Key Concepts) und ihre Zusammenhänge.

Die zugehörigen Definitionen finden Sie im Glossar des RUP-Handbuchs und über die Startseite ,wenn Sie unter Getting Started die Option Key Concepts aktivieren.




Wechselwirkung der Schlüsselkonzepte des RUP




Workers: das Team und seine Rollen im Projekt

Workers sind Personen, die innerhalb eines Projektes eine bestimmte Aktivität durchführen, bzw. eine Rolle übernehmen

Zentrale Rollen Fachwissen• Architekt Technologie• Domänenexperte Anwenderungsbereiche• Projektleiter Organisation• Qualitätsmanager Projektziele

Weitere Rollen Fachwissen• Systemanalytiker• Designer ...• Programmierer• ....




Das Team

Allen Mitgliedern des Teams ist gemeinsam– Zugang zu den Dokumenten des Systems– Der Entwicklungsprozess (z.B.RUP)– Das Verständnis wie Software entwickelt werden sollte– Die Modellierungswerkzeuge

Designer /Developer

AnalystTester

DatabaseAdministrator

PerformanceEngineer

Release Engineer

Project Leader




Besetzung der Rollen

– Alle als projektnotwendig identifizierten 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– Besetzung der Rollen kann Aufwände bis zu einem Faktor 10

variieren lassen oder Projekte sogar ganz zum Scheitern bringen– Wichtigster Aspekt

Zuordnung von Mitarbeitern zum benötigten Anforderungsprofil




Artefakte

Ein Artefakt ist ein Teil an Information, das produziert, modifiziert oder vom Prozess genutzt wird und dem Versionsmanagement unterliegt. Ein Artefakt kann ein Modell, ein Modellelement oder ein Dokument sein.Artefakte sind typisch für Projekte und müssen dafür ausgewählt und konfiguriert werden.Innerhalb des RUP existieren Guidelines zum Erstellen von Artefakten und Beispiele für folgende Bereiche:

Geschäftprozessmodellierung Anforderungsmanagement Design Implementierung Verteilung Management Standards und Richtlinien




Aktivitäten

Eine Aktivität ist eine in sich abgeschlossene Folge von Tätigkeiten, deren Unterbrechung kein sinnvolles Ergebnis liefern würde.

Aktivitäten werden von Workern durchgeführt und enden mit der Erstellung eines Artefakts.

Beispiel

Der Worker Use-Case-Spezifizierer führt die Aktivität Use-Case detaillieren aus. Das Artefakt, das als Ergebnis dieser Aktivität entsteht, ist der Use-Case.




Templates

Die Erstellung eines Artefakts, bei dem es sich um ein Dokument handelt, sollte projektübergreifend einheitlich sein. Daher existieren im Rational Unified Process für jedes derartige Artefakt Templates. Dabei handelt es sich meist um Dokumentvorlagen für Winword oder HTML, die bei der Einführung des Rational Unified Process individuell angepasst werden können. Im Bereich des Projektmanagement-Workflows existiert ferner ein Template für Microsoft Project.

Die Inhalte eines derartigem Templates fangen bei der Integration eines Firmenlogos an und gehen bis zur völligen Umstrukturierung des Inhaltes. Wie schon die Richtlinien geben auch die Templates Orientierung und Beispiele für Neulinge innerhalb des Rational Unified Process.




RUP-Iterationen

Wesentliches Kennzeichen des RUP ist sein iterativer Ansatz. Das bedeutet, dass innerhalb jeder der vier Phasen diverse Iterationen möglich sind. Jede Iteration entspricht einem kleinen „Wasserfällchen“. Das Konzept sieht dabei vor, dass jede Iteration mit einem ausführbaren und getesteten Release abgeschlossen wird. (Das erfordert ein Tool für das Qre)

Jede Iteration legt dabei unterschiedliche Schwerpunkte hinsichtlich des Workflows fest. Dies führt zum sogenannten iterativ-inkrementellen Vorgehen.




Iterative-Inkrementelle Vorgehensmodelle (1)

• Anforderungen sind unvollständig• wichtige Erkenntnisse werden erst im Laufe des

Projektes gewonnenAnalyse

Design

Kodierung

Test

Analyse

Design

Kodierung

Test

Analyse

Design

Kodierung

Test

Iteration 1

Iteration 2

Iteration N

Annahmen:




RUP in der PraxisZum RUP existiert eine online Version. Mit dieser Version können Sie:

– direkt aus einem Projekt auf den RUP zugreifen und sich Hilfestellung für die aktuelle Arbeit geben lassen

– Das aufgezeigte Vorgehen in der Praxis erproben– weitere Details für ein optimales Tailoring auf Ihr Projekt hin

erarbeiten. Starten sie den RUP hier.

Im Rahmen des Projektes MuSofT wurde ein Lehrbuch für den UP entwickelt und ein einfacher Modellierer. Beide stehen Ihnen im Rahmen des Praktikums zur Verfügung

Zum Arbeiten mit dem RUP gibt es ein Video. In ihm werden alle wichtigen Arbeitsschritte erläutert. Starten Sie die RUP - Demo hier.

Wir wünschen viel Erfolg




Diese Fragen sollten Sie jetzt beantworten können

1. Was leisten Prozessmodelle?2. Wann lohnt sich der Einsatz eines Prozessmodelles?3. Was leistet der RUP?4. Was sind die Grundideen des RUP?5. Welche Hilfsmittel bietet der RUP an?6. Wie finde ich weitere Informationen im RUP Handbuch?7. Was ist Tailoring?8. Zu was ist Tailoring nützlich? 9. Wie passe ich einen Workflow an ein konkretes Problem an?10. Was sind die Elemente eines Prozessmodelles?

Test 1

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