Software-Lebenszyklus

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1 Software-Lebenszyklus Inhalt Vorgehensmodell/Phasenplan Wasserfallmodell WAS-Beschreibung WIE-Beschreibung Weitere Phasenmodelle: Spiral-Modell, V-Modell, RUP SW-Qualitätssicherung (SW-QS) Qualitätskosten (aus Projektsicht) Konstruktive/analytische QS Qualitätsmodell / Qualitätsmerkmale Review Beispiel: Qualitätsmodell für Pflegbarkeit Christoph Riewerts Seite 1

2 Wie heißt dieses Vorgehensmodell? Phasenmodell 2 Entwicklungsphasen zur Beschreibung, was realisiert werden soll. Studie Analyse 2 Entwicklungsphasen zur Beschreibung, wie das Produkt realisiert werden soll Entwurf Implementierung Betrieb Seite 2

3 Phasenmodell Tätigkeiten in der Phase Studie (Projekt-Vorphase): Definition der Projektziele Situationsanalyse (grobe Darstellung) Darstellung des SOLL-Ablaufs Gegenüberstellung der SOLL/IST- Abläufe Vorstellung der Projektfinanzierung Terminvorstellungen für den Projektablauf Tätigkeiten in der Phase Analyse : Systemabgrenzung Zielsetzung Zustandsanalyse (fein) Analyse der Datenflüsse und Funktionen (funktionsorientierter Ansatz) Analyse der Kontrollflüsse und Ablaufbedingungen (ablauforientierter Ansatz) Analyse der Daten und Datenbeziehungen (datenorientierter Ansatz) Qualitätsziele Verifikation der Analyseergebnisse (mittels eines CASE-Tools) Seite 3

4 Phasenmodell Tätigkeiten in der Phase Entwurf : Festlegen der Software-Architektur (Client-Server, Kommunikation, Schnittstellen, ) Festlegen der Hardware- Konfiguration Festlegen der modularen Software- Struktur Entwurf der Benutzeroberfläche (Layout, Navigation) ggfs. Datenbankentwurf Entwurf des Testplans Tätigkeiten in der Phase Implementierung : Übersetzen der Module und Komponenten Modul- und Komponententest Integrationstest Erstellen der Benutzerdokumentation: Systembeschreibung (für die Weiterentwicklung) Bedienungsanleitung (für die Benutzung) Betriebsanleitung (für das Rechenzentrum) Tätigkeiten in der Phase Betrieb : Inbetriebnahme, Abnahme, Störungs- und Fehlerbeseitigung, Schulung der Benutzer, Weiterentwicklung Seite 4

5 Weitere Phasenmodelle: Spiral-Modell iterativer Entwicklungsprozess Definition von Prototypen V-Modell: Phasenmodell seit 1986 in Deutschland entwickelt (von mehreren Hochschulen) vorgesehen für IT-Projekte der öffentlichen Hand, jedoch auch in der Privatwirtschaft eingesetzt. keine strikte zeitliche Abfolge der Aktivitäten RUP (Rational Unified Process) von der IBM entwickelt objektorientiertes Vorgehensmodell benutzt UML (Unified Modeling Language) Seite 5

6 Spiral-Modell Seite 6

7 V-Modell (1von2) Anforderungsdefinition Anwendungsszenarien Abnahmetest Validierung Grobentwurf Testfälle Systemtest Verifikation Feinentwurf Testfälle Integrationstest Modulimplementation Testfälle Modultest Seite 7

8 V-Modell (2von2) Projekt planen und kontrollieren PM Voraussetzungen schaffen und Softwareentwicklungsumgebung (SEU) bereitstellen Plandaten Istdaten SEU Istdaten SEU SEU Plandaten Plandaten Plandaten Istdaten Istdaten SEU QS- Anforderungen vorgeben SE Produkt entwickeln Produktstruktur planen Konfigurationsstruktur QS- Ergebnis Produkte prüfen QS QS- Anforderung Produkt Rechte Produkt Produkte/ Rechte verwalten KM Seite 8

9 RUP Process Workflows Inception Elaboration Construction Transition Business Modeling Requirements Analysis & Design Implementation Test Deployment Supporting Workflows Configuration Mgmt Management Environment Preliminary Iteration(s) Iter. #1 Iter. #2 Iter. #n Iter. #n+1 Iterationen umfassen jeweils alle Workflows einer Phase Iter. #n+2 Iter. #m Iter. #m+1 Seite 9

10 SW-Qualitätssicherung IV-Qualitätssicherung im Life Cycle eines IV-Systemes reduziert die Qualitätskosten aus Unternehmenssicht nachhaltig... Summe der Qualitätskosten IV-System mit unzureichender Qualitätssicherung IV-System mit angemessener Qualitätssicherung Projekt (3-5 Jahre) Betrieb (10-15 Jahre) t Projektsicht Unternehmenssicht Seite 10

11 SW-Qualitätssicherung In der "Projekt-Phase" stehen Qualitätskosten in üblicher Höhe von 5-10% der Entwicklungskosten Einsparungen bei der Fehlerbehebung in Höhe von ebenfalls ca. 5-10% entgegen Qualitätskosten in Höhe von 5-10% der Entwicklungskosten führen zu Einsparungen bei den Wartungskosten ("Betriebs-Phase") von ca. 40% Fehlerkosten = Behebungskosten + Kosten für Folgeschäden (z.b. Produktionsausfälle, Recovery-Massnahmen, Gewährleistungs-/Produkthaftung, Zinsverluste) Fehlerursachen: Intrapersonelle Komm.-Probleme: Stress, Müdigkeit, mangelnde Motivation Interpersonelle Komm.-Probleme: Erklärungs- und Übermittlungsirrtümer Komplexitätsprobleme: zu viele Informationen gleichzeitig, parallele Abläufe Mangelndes Problemverständnis Wie kann man diesen Ursachen entgegen wirken? Seite 11

12 SW-Qualitätssicherung Fehlervermeidung durch Bekämpfen der Ursachen (konstruktive QS-Massnahmen): Prototyping (zur Verbesserung der Kommunikation) Schulung und Ausbildung der Beteiligten (zur Verbesserung des Problemverständnisses) Einsatz von formalen Entwicklungsmethoden (zur Verringerung der Komplexität und Verbesserung der Kommunikation) Einsatz von Entwicklungswerkzeugen zur Unterstützung der Methoden (zur Verringerung des Aufwands) Fehlerbeseitigung (analytische QS-Massnahmen): Formale Prüfungen (bzgl. Vollständigkeit, Konsistenz, Verständlichkeit) Inhaltliche Prüfungen: Review Inspektion Test Seite 12

13 SW-Qualitätssicherung Das Qualitätsmodell legt fest, welche Qualitätsmerkmale zu erreichen sind und wie ihre Erreichung sichergestellt und nachgewiesen werden kann Qualitätsmerkmale gemäß ISO/IEC 9126 sind (http://de.wikipedia.org/wiki/iso/iec_9126): Funktionalität (functionality), mit den Teilmerkmalen Angemessenheit, Richtigkeit, Interoperabilität, Anforderungstreue, Zugriffssicherheit Zuverlässigkeit (reliability), mit den Teilmerkmalen Reife, Fehlertoleranz, Wiederherstellbarkeit Verwendbarkeit (usability), mit den Teilmerkmalen Verständlichkeit, Erlernbarkeit und Benutzbarkeit Effizienz (efficiency), mit den Teilmerkmalen Zeitverhalten und Ressourcenverhalten Pflegbarkeit (maintenance), mit den Teilmerkmalen Analysierbarkeit, Änderbarkeit, Stabilität und Testbarkeit Portierbarkeit (portability), mit den Teilmerkmalen Anpassbarkeit, Installierbarkeit, Einhaltung von Portierbarkeitsnormen und -konventionen, und Ersetzbarkeit. Seite 13

14 SW-Qualitätssicherung Für jedes Qualitätsmerkmal wird folgendes (z.b. im Pflichtenheft) festgelegt: Definition des Bewertungsmaßes: Welches sind die messbaren Größen und Einheiten? Definition der Erhebungsart Mit welchen Hilfsmitteln wird gemessen? Mit welchem Verfahren wird geprüft? Wer misst/prüft wann und wie lange? Definition des Erfüllungsmaßes: Wann ist die Erfüllung des Merkmals gegeben? Welche Grenzwerte gelten? Welche Ausnahmen sind zulässig? Welche Konsequenzen bestehen bei Nichterfüllung? Seite 14

15 SW-Qualitätssicherung Noch ein paar Informationen zu den o.g. Qualitätsmerkmalen (Q-Merkmale): Gemäß ISO wird Usability wie folgt definiert: Das Ausmaß, in welchem ein Produkt durch bestimmte Benutzer in einem bestimmten Nutzungskontext genutzt werden kann, um bestimmte Ziele effektiv, effizient und zufrieden stellend zu erreichen. Effizienz: Verhältnis zwischen dem erzielten Ergebnis und den eingesetzten Mitteln. (Im Unterschied zur Effektivität: Tun wir die richtigen Dinge?) Zur Effizienz gehören Zeitverhalten: Antwort- und Verarbeitungszeiten sowie Durchsatz bei der Funktionsausführung. Verbrauchsverhalten: Anzahl und Dauer der benötigten Betriebmittel bei der Erfüllung der Funktionen. Ressourcenverbrauch, wie CPU-Zeit, Festplattenzugriffe usw. Zur Verfügbarkeit (als Teil der Zuverlässigkeit) gehören als Bewertungsmaß die MTBF (mittlere Zeit zwischen zwei Fehlern) und die MTTR (mittlere Reparaturzeit). Hinweis: Sicherheit ist Teil der Funktionalität Welche Q-Merkmale sind für den Entwickler, welche für den Benutzer interessant? Seite 15

16 Review SW-Qualitätssicherung Zweck: inhaltliche, strukturierte, stichprobenhafte Gruppenprüfung besonders kritischer Projektergebnisse hinsichtlich ihrer Fehlerfreiheit (incl. Veranlassung der Fehlerbehebung) Teilnehmer: Moderator (Protokoll, ordnungsgemäßer Ablauf), mind. 2 Inspektoren (Prüfung der Projektergebnisse), Autor (Erläuterung seiner Projektergebnisse) Vorbereitung eines Reviews Festlegen der Unterlagen (Projektergebnisse) und der Teilnehmer in Form von Abstimmungsgesprächen Organisation des Treffens (incl. Einladung und Verschicken der Unterlagen) Individuelle Vorbereitung (Durcharbeiten der Unterlagen) Durchführung des Reviews Feststellen der Prüffähigkeit Vortragen der Projektergebnisse durch die Inspektoren, ggf. Erläuterungen durch die Autoren Entscheidung der Inspektoren, wie mit dem Projektergebnis weiter verfahren wird: Freigabe bei Fehlerfreiheit (Inspektoren übernehmen Ergebnisverantwortung), Freigabe mit Auflage der Fehlerkorrektur (Normalfall), Ablehnung bei schwerwiegenden, konzeptionellen Fehlern mit Wiederholung des Reviews Nachbereitung eines Reviews: Verteilung des Protokolls, ggf. neuer Reviewtermin, Korrektur der Fehler durch die Autoren, Überprüfung der Korrekturen durch die Inspektoren (ggf. mit Moderator) Seite 16

17 Beispiel: SW-Qualitätsmodell CBO=Coupling Between Object Classes LCOM=Lack of Cohesion in Methods WMC=Weighted Methods per Class Quelle: Seite 17

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