Reuse Economics. Harald GALL. Universität Zürich Technische Universität Wien.

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1 Reuse Economics Harald GALL Universität Zürich Technische Universität Wien

2 Inhalt Kosten der Wiederverwendung Kostenschätzungen Technologien und Kosten Fallstudien Reuse Programme Organisatorische Aspekte (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 2

3 Reuse Kosten Reuse Investitionskosten Summe der Kosten des Produzenten, um Teile für den Reuse bereitzustellen Komponenten Generizität Anzahl der Variationen einer Komponente in Relation zur Reuse Technologie Kosten der Wiederverwendung Kosten des Reusers für Finden, Anpassen, Integrieren und Testen einer wiederverwendbaren Komponente (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 3

4 Reuse Kostenschätzung C no-reuse = Entwicklungskosten ohne Reuse Reuse Level, R = total size of reused components size of application F use = Relative Kosten für den Reuse einer Komponente typischerweise von Entwicklungskosten C part-with-reuse = C no-reuse * (R * F use ) C part-with-no-reuse = C no-reuse * (1 - R) C with-reuse = C part-with-reuse + C part-with-no-reuse C with-reuse = C no-reuse * (R * F use + (1 - R)) (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 4

5 Reuse Kostenschätzung /2 Beispiel: R = 50%, F use = 0.2 Kosten für die Entwicklung mit Reuse = 60% der Entwicklungskosten ohne Reuse C saved ROI saved = = C no-reuse - C with-reuse = C no-reuse * (1 - (R * F use + (1 - R))) = C no-reuse * R * (1 - F use ) C saved C no-reuse = R * (1 - F use ) (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 5

6 Reuse Kostenschätzung /3 F create = Relative Kosten zur Erzeugung und Verwaltung eines reusable component systems C component-systems = Kosten für die Entwicklung von genug component systems für R Prozent F create >> F use 1 <= F create <= 2.5 C family-saved = n * C saved - C component-system = C no-reuse * (n * R * (1 - F use ) - R * F create ) (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 6

7 Reuse Kostenschätzung /4 ROI = C family-saved C component-systems = n * R * (1 - F use ) - R * F create R * F create = n * (1 - F use ) - F create F create Beispiel: F use = 0.2 und F create = 1.5 ROI = n * Break-even mit n > 2 (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 7

8 Beispiel 1 Berechnen Sie die Kosten für folgendes Wiederverwendungsszenario: Geschätzte zu entwickelnde Codezeilen (LOC): LOC in C++ Geschätzte wiederverwendbare Codezeilen: LOC Relative Kosten für die Wiederverwendung der vorhandenen Codezeilen: 20% von den Entwicklungskosten a) Entwicklungskosten Teil ohne Reuse = b) Entwicklungskosten Teil mit Reuse = c) Entwicklungskosten gesamt = d) ROI = e) Wann ist für ein F_create = 2.0 der Break-Even-Point erreicht? (bei n >? ) (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 8

9 Beispiel 2 Wiederverwendbarkeit und Kosten: Warum ist LOC (lines of code) kein ausreichendes Mass für die Wiederverwendbarkeit einer Komponente? Welche Faktoren müssen berücksichtigt werden, um von einer reusable component sprechen zu können? Was würde ein theoretisches F_use von 1,50 bedeuten, wenn die normalen Entwicklungskosten für eine Komponente der Grösse n einen Wert von 60 Personentagen betragen? Was bedeutet dies für eine Komponente der Grösse 2n? Würden Sie die Komponente wiederverwenden oder neu entwickeln? (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 9

10 Reuse Investment Relation (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 10

11 Reuse Technologien & Kosten Component generality (reuse power) Reuse-oriented documentation of work products Application-oriented programming languages Intelligent front-ends with libraries of multilevel generics Cost to reuse: high medium low very low Code skeletons Multilevel generic components (Ada) Structured collections (libraries) of generic components Application-program generators Unstructured collections of as-is components Structured collections of as-is components Reuse investment (producer) costs (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 11

12 Fallstudien Fallstudie Zeitraum non-comment source statements programming language Entwicklungs OS Ziel OS HP s Manufacturing Productivity Section HP s San Diego Graphics Division KNCSS (685 reusable workproducts) Pascal, SPL MPEXL für HP3000 MPEXL 20 KNCSS C HPUX PSOS aus W.C. Lim, IEEE Software, Sept (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 12

13 Ökonomische Profile von Reuse Programmen aus W.C. Lim, IEEE Software, Sept Organisation Manufacturing Technical Graphics Zeithorizont (10 Jahre) Erforderliche Start-up 26 Engineering Monate Ressourcen (für 6 Produkte) USD 0.3 Millionen Laufende Ressourcen 54 Engineering Monate (1 halber Engineer für 9 Jahre) USD 0.3 Millionen Gesamtkosten 80 Engineering Monate USD 1 Million Gesamtersparnis 328 Engineering Monate USD 4.1 Mio Return on Investment (Ersparnis/Kosten) Net present value 125 Engineering Monate USD 1.6 Mio (8 Jahre) 107 Engineering Monate (3 Engineers für 3 Jahre) USD 0.3 Millionen 99 Engineering Monate (1-3 Engineers für 5 Jahre) USD 0.7 Millionen 206 Engineering Monate USD 2.6 Millionen 446 Engineering Monate USD 5.6 Mio 410% 216% Break-even Jahr 2. Jahr 6. Jahr 75 Engineering Monate USD 0.9 Mio (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 13

14 Qualität, Produktivität, Time-to-Market Organisation Manufacturing Technical Graphics Qualität 51% Fehlerreduktion 24% Fehlerreduktion Produktivität 57% Erhöhung 40% Erhöhung Time-to-Market n.v. 42% Reduktion aus W.C. Lim, IEEE Software, Sept (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 14

15 Kosten Domain Relative Kosten zur Erzeugung von reusable Code Relative Kosten der Wiederverwendung Air-trafficcontrol System Menu- und Forms-Mgmt System Graphics Firmware 200 % % 111% 10-20% 10-63% 19% aus W.C. Lim, IEEE Software, Sept (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 15

16 Reuse Programme i.a. 3 Phasen Einführung Fokus auf Technologie Transfer Durchführbarkeitsstudien Pilot Projekt Institutionalisierung Integration von Reuse in den Software Entwicklungsprozeß Einführung von Tools und Schulung Metriken zur Überprüfung Motivation Aufrechterhaltung Reuse als Teil der Unternehmensphilosophie Ausbau des Programms (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 16

17 Reuse Programme /2 SPC 5 Phasen: ad hoc reuse repeatable reuse portable reuse architectural reuse systematic reuse (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 17

18 Organisatorische Probleme technische vs. organisatorische Probleme Mitarbeiter glauben nicht an die Machbarkeit Kreativität wird eingeschränkt mangelndes Vertrauen in die Qualität der Komponenten (= in die Arbeit anderer) es gibt keine standardisierte Ausbildung, um Reuse zu erlernen mangelndes Vertrauen des Managements in die erzielbaren Erfolge Eine Menge von Personen muß vom Reuse Programm überzeugt werden! (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 18

19 Management Überzeugung entscheidend für Einführung und Erfolg des Reuse Programms explizite Unterstützung (Unternehmensleitlinien) insbesondere mittleres Management oft unter Kostendruck finanzielle Unterstützung (Projekte, Schulung, etc.) Einsicht über Phasen der Programm-Einführung vorerst erhöhte Aufwände mittel- bis langfristigen Nutzen erkennen Durchhänger überwinden Start mit Pilot-Projekt und Nutzen kleiner Erfolge für Motivation (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 19

20 Engineer Überzeugung Überzeugung der Ausführenden des Reuse Programms meist keine Erfahrung mit Reuse unvollständige Sichtweise Ängste Zuverlässigkeit, Effizienz,... der Komponenten wiederzuverwendender Code ist nicht verständlich Einschränkung der Kreativität der Arbeit abhängig von bestehender Sichtweise der Software Entwicklung (Software = Kunstwerk) Lösung = Überzeugung, Schulung,... (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 20

21 Organisatorische Strukturen Organisatorische Adaptierungen betreffen nicht nur tatsächliche Strukturen, sondern auch informelle Strukturen informelle Kommunikationskanäle interne politische Strukturen Arbeitsplatz- bzw. Rollen-Definition durch Reuse Programm entstehen vielfach neue organisatorische Einheiten neue Rollen für (bestimmte) Mitarbeiter verschiedene Ansätze der organisatorischen Strukturierung (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 21

22 Reuse Process Model: Experience Factory (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 22

23 Component extraction (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 23

24 Reusability Attributes C... Cyclomatic complexity R... Regularity RF... Reuse Frequency V... Volume (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 24

25 SCL Rollen & Artifakte (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 25

26 Organisation einer Software Components Library

27 Zusammenfassung Allgemeine Struktur / Aufbau einer SCL Librarian User (User-Interface) Query-System Database Komponenten in einer SCL Spezifikation-Design-Implementierung-Dokumentation Gewinnung von Komponenten from scratch versus extraction (=reverse engineering) Die Klassifikation von Komponenten hierarchisch (enumerativ) versus flach (Facetten) Attributierung von Komponenten (c) 2005, H.Gall Reuse Economics 27