Grundlagen des Software Engineering

Transkript

1 Grundlagen des Software Engineering Teil 2: SW-Qualitätssicherung Prozessqualität: ISO 9000 und TQM Fachrichtung Wirtschaftsinformatik FB Berufsakademie der FHW Berlin Prof. Dr. Gert Faustmann

2 Einleitung Bisher: konstruktive Verbesserung von SW-Produkten Erstellung von Qualitätsmodellen für SW-Produkte Messungen an Zwischen- und Endprodukten Erfahrungen zeigen jedoch, dass die Qualität eines Produktes wesentlich von der Qualität des Erstellungsprozesses beeinflusst wird. Evolutionäre Ansätze (schrittweise Verbesserung der Prozessqualität) sind ISO 9000 (ISO 9000:2000) Total Quality Management (TQM) Capability Maturity Model/ Integration (CMM/CMMI) SPICE (Software Process Improvement and Capability Determination)

3 ISO 9000: Struktur ISO 8402 Begriffsbestimmungen ISO ISO ISO ISO Leitfaden zur Auswahl und Anwendung Allg. Leitfaden zur Anwendung von 9001, 9002 und 9003 Leitfaden zur Anwendung von 9001 auf Software Leitfaden zum Management von Zuverlässigkeitsprogrammen Geltungsbereich Entwicklung ISO 9001 Produktion Montage Endprüfung Wartung QM-System ISO 9002 QM-System ISO 9003 QM-System ISO 9004 QM und Elemente eines QM-Systems

4 DIN EN ISO (Dez. 2000) ISO 9001: Forderungen an das QM-System eines Unternehmens Norm, die zertifiziert wird ISO 9000: Grundlegende Gedanken und Begriffe Teil 3 (Aug. 1998): Leitfaden für das Anwenden von ISO 9001:1994 auf Entwicklung, Lieferung, Installierung und Wartung von Computer-SW ISO 9004: Erläuterungen des Inhalts der ISO 9001 Brücke zum TQM enthält keine Normforderungen ISO 10011: ISO 9000 ISO 9001 Leitfaden für das Auditieren von Qualitäts- und Umweltmanagementsystemen Kommentare ISO 9004

5 ISO Für SW-Entwicklungen ist ISO 9001 die relevante Norm. Da sie aber für SW-Entwicklungen schwer zu interpretieren und umzusetzen ist, wurde der Leitfaden ISO entwickelt. ISO nutzt die Terminologie der SW-Technik und verweist im Anhang auf ISO SW-Unternehmen, die ein QM-System entsprechend ISO besitzen, können sich ein ISO 9001-Zerttifikat verleihen lassen. Dabei handelt es sich um ein Systemzertifikat, das die Qualität der eingesetzten Verfahren und somit die Qualitätsfähigkeit des Unternehmens insgesamt bescheinigt. Anforderungen an die Güte oder Sicherheit eines Produkts werden von der ISO 9000-Normfamilie nicht verlangt.

6 ISO : Aufbau und Inhalt ISO ist in drei Hauptkapitel gegliedert: Rahmen Lebenszyklustätigkeiten unterstützende Tätigkeiten (phasenunabhängig) Inhaltlich behandelt die Norm die Entwicklung, die Lieferung und die Wartung von Software. Zeitlich betrachtet lassen sich die notwendigen Maßnahmen gliedern in einmal durchzuführende und periodisch zu prüfende Maßnahmen und pro SW-Entwicklung bzw. pro Projekt durchzuführende Maßnahmen

7 ISO : Vorgehensmodell und Dokumente Es wird kein spezielles Vorgehensmodell vorgeschrieben. Es wird jedoch von folgenden Voraussetzungen ausgegangen: Die SW-Entwicklung findet in Phasen statt. Die Vorgaben für jede Phase sind festgelegt. Die geforderten Ergebnisse jeder Phase sind festgelegt. Die in jeder Phase durchzuführenden Verifizierungsverfahren sind festgelegt. Als Dokumente werden aufgeführt: Vertrag Auftraggeber - Lieferant Spezifikation (funktional + nicht-funktional) Entwicklungsplan QS-Plan Testplan Wartungsplan Konfigurationsmanagementplan

8 ISO : Unterstützende Tätigkeiten Als phasenunabhängige, unterstützende Tätigkeiten werden von der ISO gefordert: Konfigurationsmanagement Lenkung der Dokumente Qualitätsaufzeichnungen Messungen und Verbesserungen (Produkt + Prozess) Festlegen von Regeln, Praktiken und Übereinkommen, um ein QS-System wirksam einzusetzen. Nutzung von Werkzeugen und Techniken, um den QS-Leitfaden umzusetzen. Unterauftragsmanagement Einführung und Verwendung beigestellter SW-Produkte Schulung

9 Übung Geben Sie Beispiele aus Ihrer Erfahrung für Maßnahmen im Rahmen einer Qualitätssicherung, die einmalig bzw. periodisch durchgeführt werden müssen und Maßnahmen, die für jedes Projekt erneut durchzuführen sind. Ordnen Sie die angegebenen Dokumente den Phasen der SW-Entwicklung zu.

10 Charakterisierung der ISO 9000 Allgemeingültige Anforderungen an Aufbau- und Ablauforganisation zur Erreichung von Prozessqualität Definition wichtiger Dokumente und ihrer Inhalte Fordert Regelung von Zuständigkeiten, Verantwortungen, Befugnissen Orientiert am Auftraggeber-Lieferanten-Verhältnis Fordert Unabhängigkeit der Qualitätssicherung Integriert QS-System in die gesamte Organsiation Verpflichtet Geschäftsführung zur Qualität Einführung von reproduzierbaren und vergleichbaren Entwicklungsprozessen Zertifizierung als Innovationseinführung Zertifiziert werden betriebliche Abläufe, nicht fertige Produkte Wesentliche Forderungen an eine Organisation sind Prüfbarkeit Nachvollziehbarkeit Personenunabhängigkeit

11 Vor- und Nachteile der ISO 9000 im SW-Engineering + - Zwang durch Zertifizierung und Audits, QM-System am Leben zu erhalten - Anforderungen sind auf verschiedene Art zu erfüllen - Zertifizierung gut für Akquise und Werbung - Reduziert Produkthaftungsrisiko (Rückverfolgung von Fehlern) - Verstärkung des innerbetrieblichen Qualitätsbewusstseins - - Unsystematischer Aufbau (Mischung von Dokumenten und Tätigkeiten) - Fehlende Trennung zwischen fachlichen Aufgaben, Managementaufgaben und QS-Aufgaben - SW-Bürokratie durch Dokumentenmenge - Gefahr der mangelnden Flexibilität

12 Grundlagen des Total Quality Managements (TQM) Ein umfassendes Konzept (Total), das das gesamte Unternehmen mit allen seinen Mitarbeitern ausnahmslos in die Qualitätsverbesserung einbezieht. Qualität aus der Sicht des Kunden ist das zentrale Ziel (Quality). Geänderte Verhaltensweisen führen außerdem zu höherer Mitarbeiterzufriedenheit, zu gesteigerter Produktivität, zu reduzierten Kosten und zu kürzeren Entwicklungszeiten. Ein solches Konzept muss aktiv gestaltet, aufrecht erhalten und gelebt werden. Dies ist eine Aufgabe des Managements (Management). bereichs- und funktionsübergreifend Kundenorientierung Einbeziehung aller Mitarbeiter T Q Prozessqualität Produktqualität Kontinuierliche Qualitätsverbesserung M Vorbildfunktion des Managements Qualität wird bei Managemententscheidungen gleichberechtigt zu Kosten und Terminen bewertet

13 Prinzipien des TQM Primat der Qualität Alle Prozesse werden als Qualitätsprozesse angesehen. Fehler werden sofort behoben. Fehler werden an den Ursachen bekämpft. Zuständigkeit aller Mitarbeiter Beitrag aller beteiligten Mitarbeiter. Eine unabhängige QS-Abteilung wird überflüssig. Ständige Verbesserung (Kaizen) Verbesserungen durch kleine, aber kontinuierliche Schritte. Teamarbeit, ständiges Lernen, kontinuierliche Verbesserung und offenes Klima. Kundenorientierung Der Entwickler muss verstehen, welche Aufgaben der Kunde mit der SW erfüllen will. Enge Kooperation mit Marketing und Kundendienst. Internes Kunden-Lieferanten-Verhältnis Jeder Mitarbeiter, der für andere Mitarbeiter eine Leistung erbringt, ist ein Lieferant. Erfolgsmessung an der Zufridenheit der internen und externen Kunden. Prozessorientierung Qualität als Ergebnis eines geplanten Prozesses.

14 TQM Konzepte Maßnahmen zur Realisierung: Klar formulierte Qualitätspolitik kombiniert mit nachvollziehbaren Qualitätszielen Festlegung und Bekanntgabe der Kompetenzen, Befugnisse und Verantwortungen Einführung eines QM-Systems Schulung aller Mitarbeiter in Sachen Qualität und Qualitätsmanagement Typische Konzepte des TQM, die dazu beitragen, die oben genannten Prinzipien zu erreichen, sind: Qualitätszirkel und Quality Function Deployment (QFD)

15 Qualitätszirkel im TQM Qualitätszirkel dienen der Erreichung der Prinzipien Primat der Qualität, Zuständigkeit aller Mitarbeiter und ständige Verbesserung. Im Qualitätszirkel treffen sich regelmäßig (wöchentlich, ca. 1 Stunde) wenige Mitarbeiter, um Qualitätsprobleme zu lösen bzw. Verbesserungen einzuführen. Es werden - Probleme identifiziert und ausgewählt, - Probleme bearbeitet und Lösungen gesucht, - Ergebnisse gegenüber der Leitung präsentiert - Lösungen eingeführt und der Erfolg kontrolliert. Dabei eingesetzte Methoden zur Problemerkennung, -analyse und -lösung sind: Brainstorming Pareto-Analyse Ursache-Wirkungs-Diagramme (Fishbone-Chart, Ishikawa-Diagramm)

16 Pareto-Analyse Pareto-Prinzip: 80 Prozent der Probleme können mit 20 Prozent des Aufwands gelöst werden. oder 80 Prozent der Fehler können mit 20 Prozent des Gesamtaufwands behoben werden. Aufwand Ertrag 20 % 80 % Für eine Pareto-Analyse werden Teilmengen nach fallender Größe von links nach rechts geordnet in einem Histogramm dargestellt. Zusätzlich kann eine Summenkurve aufgetragen werden. Anhand dieser Darstellung kann eine Prioritätenbildung erfolgen. Anzahl Fehler Fehlerkategorien , 2, 3: Projekte A B C D E F G H I

17 Übung Ein Leiterplattenhersteller merkt, dass bei der von ihm produzierten Platine der Anteil an Ausschuss auf ein unerträgliches Maß gestiegen ist. Die Platine wird aus 15 zugekauften Halbleitern zusammengesetzt. Bei der Qualitätskontrolle stellt der Hersteller für jedes einzelne Bauelement folgende Ausschussquoten fest: Bauelement Ausschussquote Bauelement Ausschussquote A 0,1% H 0,2% B 1,55% I 0,2% C 0,3% J 0,3% D 0,15% K 1,0% E 0,05% L 0,01% F 0,15% M 0,09% G 1,2% N 0,03% O 0,35% Führen Sie eine Pareto-Analyse durch! Zu welchem Ergebnis kommen Sie?

18 Ursache-Wirkungs-Diagramme Diagrammdarstellung von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen: Zu einem Problem werden die Hauptursachen identifiziert, die weiter in Nebenursachen usw. verfeinert werden. 1. Problem definieren und am Kopf auftragen. 2. Hauptursachen an den Seitengräten aufführen (6 M: Mensch, Maschine, Methode, Material, Milieu, Messung) 3. Nebenursachen an die Verzweigungen der Seitengräten antragen (6 W: Was, Warum, Wie, Wer, Wann, Wo)

19 Beispiel für ein Ursache-Wirkungs-Diagramm Ursache (Milieu) Markt Ursache (Mensch) SW-Management Ursache (Mensch) Systemanalytiker Warum Förderung Bezahlung Warum Schrumpfung Unrealistische Planung Warum Mangelh. techn. Übersicht Wer unmotiviert Warum Schlechter Kenntnisstand Warum Warum Warum Konkurrenzdruck Keine Versionsverwaltung Keine Prüfung Wie Warum Keine Standards Wann Verfügbarkeit Unvollst. Angaben Wer Psych. Geschick Warum Strukt. Text Konsistenz nicht prüfbar Hoher Aufwand Warum Problem: SW-Anforderungen sind instabil Wie Texteditor Warum Häufige Änderungen Wie unpräzise Ungeeignet für die Problemstellung Analysewerkzeuge Auftraggeber Analysemethoden Ursache (Maschine) Ursache (Mensch) Ursache (Methode)

20 Übung Der Kopiergerätehersteller Copyking stellt gerade das Handbuch für sein neuestes Kopiergerät fertig. Das letzte Kapitel soll mögliche Funktionsstörungen des Geräts behandeln. Um diese möglichen Funktionsstörungen oder Bedienungsfehler herauszufinden, setzen sich die Produktmanager zu einem Brainstorming zusammen. Ziel ist es, die potenziellen Ursachen für Fehler oder schlechte Kopien zu sammeln. Folgende Aussagen der Produktmanager werden in einem Sitzungsprotokoll festgehalten: - Das Netzkabel steckt nicht im Gerät - Das Netzkabel ist gebrochen - Das Netzkabel steckt nicht in der Steckdose - Die Steckdose ist nicht am Stromnetz. - Das Papierfach ist leer. - Die Anzahl der Kopien stimmt nicht. - Es ist nur noch wenig oder kein Toner mehr vorhanden. - Die Zoomeinstellung ist falsch - Das Original ist falsch positioniert. - Belichtungseinheit/ Lampe ist defekt. - Das Papier ist nicht zum Kopieren geeignet. - Kopierwalze ist defekt. - Das Netzteil im Gerät ist defekt. - Kopierwalze ist verschmutzt. - Das falsche Papierformat wurde eingestellt. - Papiereinzug ist defekt. - Der Deckel des Kopiertisches ist nicht zugeklappt. - Original ist ungeeignet - Die Helligkeit ist zu hoch oder zu niedrig eingestellt. Erstellen Sie ein Ursache-Wirkungs-Diagramm für dieses Fallbeispiel. Wie können die Ergebnisse direkt in die Erstellung des Benutzerhandbuchs eingebracht werden?

21 Quality Function Deployment (QFD) QFD trägt dazu bei, die Prinzipien Kundenorientierung, internes Kunden- Lieferanten-Verhältnis und Prozessorientierung zu verwirklichen. Ausgehend von den Kundenwünschen werden mit Hilfe von Matrizen systematisch Produkteigenschaften abgeleitet, die dann zu einer Komponenten-, Prozess- und Produktionsplanung führen. Technische Anforderungen Phase I: Produktplanung Phase II: Komponentenplanung Kundenbedürfnisse Komponenteneigenschaften Herstellungsprozess Phase III: Prozessplanung Phase IV: Produktionsplanung Technische Anforderungen Produktionsbetrieb Komponenteneigenschaften Herstellungsprozess

22 Phasen des QFD im SW-Prozess Phase 0 Phase I: Haus der Qualität Kundenanforderungen Technische Merkmale Kundensegmente Kundenanforderungen Phase II Subsysteme Phase III Daten/ Funktionen/ Abläufe Phase IV Daten/ Funktionen/ Abläufe Module Technische Merkmale Phase V Subsysteme Umgebung Planung Definition Entwurf Module

23 Haus der Qualität im QFD 2. Kundenanforderungen gewichten 1. Kundenanforderungen auflisten 6 4 Wie? 6. Wechselbeziehungen der technischen Merkmale 4. Technische Merkmale auflisten 3. Vergleich mit dem Wettbewerb 1 Was? 2 7 Beziehungen 3 5 Wieviel? 5. Zielgrößen für die Erfüllung der technischen Merkmale 8. Bedeutung der technischen Merkmale berechnen Vergleich mit dem Wettbewerb bzgl. Der Erfüllung technischer Merkmale

24 Beispiel für ein Haus der Qualität Korrelationsmatrix Kundenanforderungen Qualitätsmerkmale Gewicht Lernzeit erfahrener Benutzer Lernzeit unerfahrener Benutzer Tägliche Anzahl Bedienungsfehler Anzahl Schritte für typische Aufgabe Einfache Bedienung Schnell erlernbar Gute Hilfestellung Zielgröße <16h <80h <3 <4 Schwierigkeitsgrad Bedeutung

25 Übung Erstellen Sie in Microsoft Excel eine QFD-Matrix für die Entwicklung eines Berichtssystems: Kundenanforderungen Gewicht Technische Eigenschaften - Graphical Output 3 - Online Interface - Tabular Output 5 - Phase Information - Track by Phase and 4 - Component Update Routine project component - Components easy 4 - Help Screens to change - Data & graphs online 5 - Configurable expected data - Minimal engineering 5 - Local data entry effort to report data - Learning time < 1/2 h 5 - Installation software - Online data changes 4 by project manager - Data deviations 3 automatically flagged - Access to system < 10 s 4 - Installation < 30 min 3 Erstellen Sie in der Tabellenkalkulation eine Vorlage und tragen Sie die hier gegebenen Anforderungen und Eigenschaften ein. Tragen Sie die Beziehungen ein und lassen Sie die Bedeutung der technischen Merkmale ausrechnen.

26 Charakterisierung des TQM Ausrichtung des gesamten Unternehmens auf Qualität Umfassender Begriff der Qualität (Produkt, Prozess, Rahmenbedingungen) Besserer Partner für den Kunden sein Unternehmen ist sozio-technisches System Ganzheitliches Denken und Handeln Allgemeine Philosophie kann unterschiedlich interpretiert und ausgefüllt werden

27 Vor- und Nachteile des TQM im SW-Engineering + - Integrierter Ansatz, der technische und soziale Komponenten gleichrangig berücksichtigt. - Fokussierung auf Kundenanforderungen - Qualitätsverbesserung ist Unternehmensziel - - nicht so konkret fassbar wie ISO schwierig einzuführen (Änderung der Kultur!) - stark produktionsorientiert (Anpassungen!) - Unter dem Qualitätsbegriff wird alles subsumiert einschließlich klassischer Managementaufgaben