Tutorial: Requirements Engineering und Management

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1 Erfolgreiches Requirements Engineering Projekte, Prozesse, Produkte REConf 2008, 11. Feb Dr. Christof EBERT Vector Consulting Services Vector Consulting Services GmbH. All rights reserved. Any distribution or copying is subject to prior written approval by Vector. V Vector Consulting Services Zielorientierte Beratung Veränderungen umsetzen Kompetenzen entwickeln Produktentwicklung Safety und Security CMMI, SPICE, IEC Effizienz- und Qualitätsverbesserung Projekt- und Produktmanagement Teil der Vector Gruppe Globale Präsenz 800 Mitarbeiter weltweit Innovative Lösungen Kunden aus unterschiedlichen Branchen und Regionen: Alcatel-Lucent, Audi, BMW, Bosch, Continental, Daimler, Denso, Diehl, Ford, Hella, IBM, MAN, Porsche, Rexroth, Smart, Thales, Zeiss, ZF Was? Strategie Produkte Technologie Ergebnisverbesserung durch bessere Wettbewerbsfähigkeit Optimierte Produktentwicklung Wie? Prozesse Schnittstellen Werkzeuge Wer? Kompetenzen Fähigkeiten Wissen Wo? Märkte Standorte Lieferanten Slide: 2 Seite 1

2 Gliederung Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Projekte Risiken im RE Prozesse Systematisches RE Produkte RE bei nichtfunktionalen Anforderungen Nutzen und Trends Slide: 3 Eine Anforderung So viele Fragen REQ0815: Das von der RFK generierte Bild soll auf dem Bildschirm zu sehen sein, sobald der RWG eingelegt wird. Wenn nicht das Bild der RFK auf dem Bildschirm zu sehen ist, wird Radio/Navigation angezeigt. Das Bild muss nach spätestens 50ms zu sehen sein. Wenn vom RWG in den Leerlauf oder in einen Vorwärtsgang geschaltet wird, soll das Bild noch 7 sec stehen bleiben. Sobald das Fahrzeug schneller als 10 km/h nach vorne rollt, soll das Kamerabild verschwinden. Warum ist die Anforderung wichtig? Welcher Business-Case? Wie ist der Status der Anforderung? Wer ist für die Anforderung verantwortlich? Ist die Anforderung machbar? Welche Einflüsse hat sie? Wurde diese Anforderung geändert? Wer hat die Änderung veranlasst, wer hat sie genehmigt? Wie wurde darüber informiert? Wo sind die Analyse- und Review-Ergebnisse dokumentiert? Wie wird die Anforderung validiert? Wie verfeinert sich die Anforderung (Design, Testfälle, Planung)? Slide: 5 Seite 2

3 Die drei Risiken im RE: Eines davon wird Ihr Projekt treffen 1 Fehlende Anforderungen Kunde nicht involviert, unklarer Bedarf / Nutzen Kritische Anforderungen übersehen Nur funktionale Anforderungen 2 Falsche Anforderungen Vermischung von was (Bedarf) und wie (Lösung) Keine Verifikation / Validierung 3 Sich ändernde Anforderungen Fehlende Baseline, auf die aufgebaut wird Unzureichendes Änderungsmanagement Basiert auf: B.Lawrence, K.Wiegers and C.Ebert: The Top Risks of Requirements Engineering. IEEE Software, Vol. 18, No. 6, pp , Nov Slide: 6 Warum Requirements Engineering? Wertorientierung: Ca. 50% aller Software- Funktionen wird nicht genutzt. Bessere Qualität: 80% der Fehler im Test und 43% der Feldfehler resultieren aus unzureichendem RE. Kostenreduzierung: Typischerweise werden 3-6% des Aufwands in das RE investiert. Eine Verdoppelung kann 20-40% der Lebenszykluskosten zu sparen. Zusatzaufwand (Zeit, Kosten) 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Sehr gutes RE Durchschnitt Kosten Zeit Schlechtes RE RE hat direkten Einfluss auf den Projekterfolg Quelle der Zahlen: Standish Group 2003, Institut für angewandte Informatik Karlsruhe 2005, IAG Business Analysis Benchmark 2008 (103 Unternehmen, durchschn. 3 Mio US$ Projektumfang), Ebert 2008 Slide: 7 Seite 3

4 Beispiel: Termindruck Ziele Zeit ist die kritische Ressource. Der rechtzeitige Markteintritt muss optimiert werden. Prioritäten in der Entwicklung: (1) Zeit- und Performanzvorgaben einhalten (2) Technologien zum Wachstum liefern 78% aller CFOs ziehen kurzfristigen Cash Flow dem langfristigen Erfolg vor. Neue Produktzyklen: parallele Entwicklung und häufige Inkremente Data: Hamel, G., Breen, B.: The Future of Management, Research and Technology Executive Council: Capturing Strategic Value from Incremental Innovation, Jan Slide: 8 Beispiel: Termindruck Realität Konzept vertrag Projektstart Projektende Zeit Unklare Strategie und Vision Unzureichende Funktionalität Schlechte Projektplanung Anforderungsänderungen Verzögerungen, Kostenexplosion Teufelskreis: Paralyse durch Analyse Teufelskreis: Ständige Änderungen Slide: 9 Seite 4

5 Beispiel: Termindruck Verlässliche Termine Typische Ursachen für Verzögerungen Vier einfache Techniken helfen bei der Verbesserung Das Einhalten der Techniken verbessert den Liefertermin signifikant Interessenkonflikte, Zusagen werden nicht eingehalten Kosten-Nutzen (Business Case) von Anforderungen unklar Unvollständige Anforderungen Abhängigkeiten werden übersehen Kernteam mit den relevanten Schlüsselpersonen Produkt Lebenszyklus mit verbindlichen Meilenstein-Reviews Anforderungen werden projektunabhängig analysiert Verlässliches Portfoliomanagement Liefertermin (100% = Termin eingehalten) 500% 400% 300% 200% 100% Ziel: 100% Anzahl der vier genannten Techniken, die im Projekt konkret umgesetzt wurden Quelle: Alcatel 06 Slide: 10 Gliederung Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Projekte Risiken im RE Prozesse Systematisches RE Produkte RE bei nichtfunktionalen Anforderungen Nutzen und Trends Slide: 11 Seite 5

6 Was ist Requirements Engineering? Definition: Das disziplinierte und systematische Vorgehen (d.h. "Engineering") zur Ermittlung, Spezifikation, Analyse, Vereinbarung, Validierung, und Verwaltung von Anforderungen unter kundenorientierten, technischen und wirtschaftlichen Vorgaben. Das Ziel von RE ist es, qualitativ gute nicht perfekte Anforderungen zu entwickeln und sie in der Umsetzung risiko- und qualitätsorientiert zu verwalten. Requirements Engineering Ermittlung Analyse Vereinbarung Spezifikation Validierung Verwaltung Slide: 12 Problem: Feature-getriebene Projektausführung Anforderungen Projekt Produkt Nacharbeit, Anpassungen Funktionen werden schrittweise in ein zunehmend komplexes Produkt hineinentwickelt Fehlende Systemsicht Anforderungen sind nur oberflächlich beschrieben Anforderungen werden nicht im Kontext analysiert Komplexität nicht beherrscht Späte Änderungen Unzureichende Qualität (Sicherheit, Zuverlässigkeit, Benutzbarkeit) Kosten explodieren Slide: 13 Seite 6

7 Lösung: RE im Systemkontext und für gesamten Lebenszyklus Anforderungsentwicklung Systemzusammenhang Lebenszyklus (Projekt / Produkt) Anforderungen werden aus Bedürfnissen heraus entwickelt Anforderungen werden im Systemzusammenhang analysiert Anforderungen werden lebenszyklus-übergreifend umgesetzt Korrekte Funktion im Produkt end to end Systematische und konsistente Umsetzung. Beherrschte Komplexität: Qualität, Termin- und Kosteneinhaltung Slide: 14 Anforderungsentwicklung Anforderungen werden aus Benutzerbedürfnissen heraus entwickelt. Qualitätsanforderungen und Geschäftsmodell treiben die Produktentwicklung Konsistente Roadmaps und Kundenszenarien, um spontane Änderungsanforderungen zu beherrschen Standards (Stand der Technik): ISO 9126, IEC Angepasste Methoden zur Entwicklung Vorwärts: ARM, QFD, Szenarien, Use Cases, Patterns Stakeholder-Analyse: Ziele, Perspektiven, Persona Erfahrungen: Standards, Checklisten Fehlerorientiert: Misuse Cases, FMEA / FMEDA, FTA Priorisierung von Anforderungen: AHP, Theory-W Slide: 15 Seite 7

8 Systemzusammenhang Zuerst wird das Produkt positioniert. Dann werden die Anforderungen im Systemkontext analysiert, bewertet, priorisiert und detailliert. Modelle beschreiben wesentliche Systemeigenschaften Einflussanalyse auf System- und Komponentenebene: Ziele, Funktionen, NFAs Systemorientierte Analyse- und Design-Methoden: AOP, MDA Basiseigenschaften ziehen sich konsistent durch die Architektur: Sicherheit, QoS, Verfügbarkeit, etc. Komponentenorientierung: Offene Architekturen, zertifizierte Komponenten Ereignisorientierte Verfolgbarkeit: Nachvollziehbarkeit, Abhängigkeiten Slide: 16 Lebenszyklus Anforderungen werden lebenszyklusübergreifend umgesetzt. Sowohl die Lebensdauer des Systems als auch die Prozesse im Produktlebenszyklus werden beachtet. Kontinuierliches Risikomanagement im Lebenszyklus Umsetzung aus Sicht des Produkt-Lebenszyklus: DFx Durchgängige Verifikation und Validierung Berücksichtigung von Service im Feld Disziplin, Systematik, kontinuierliche Verbesserungen: CMMI, SPICE, Six Sigma Klare Rollen und Verantwortungen, Ausbildung, Kompetenzmanagement Wissensmanagement, um projektübergreifend aus Erfahrungen zu lernen Slide: 17 Seite 8

9 Gliederung Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Projekte Risiken im RE Prozesse Systematisches RE Produkte RE bei nichtfunktionalen Anforderungen Nutzen und Trends Slide: 18 RE bei nichtfunktionalen Anforderungen Definition: Qualitätseigenschaften und Einschränkungen eines Produkts, welche die funktionalen Anforderungen ergänzen. NFA sind Anforderungen. Beispiel: Kraftfahrzeug Entwicklungs- und Produktionskosten Gesetzliche Vorgaben: Schadstoffe, Verbrauch Einfache Benutzbarkeit komplexer Systeme Sicherheit bei zunehmender Ablösung der Mechanik (X-by-wire) Einbindung von Fahrzeugen in Kommunikationssysteme Nichtfunktionale Anforderungen dominieren die Produktentwicklung in SW und IT. Slide: 19 Seite 9

10 Beispiel: Security RE Methodik Idee? IS-Ziele, IS- Anforderungen, Angriffsszenarien Komponententest System- Test IS-Assessments, IS-Umsetzung für Feld, Service IS-Konzept, Policies, DfS, Randbedingungen Systementwurf Systemintegration Angriffstests, IS-Assessments auf Systemebene IS-Design, Common Criteria, Verfolgbarkeit Anforderungsanalyse Test der IS- Anforderungen für Komponenten Komponentenentwurf Implementierung Code-Richtlinien, TDD, Code- Analyse Slide: 20 Beispiel: Security RE Anforderungsentwicklung Abstimmung von IS-Zielen Identifikation von Bedrohungen und Risiken und der damit verbundenen IS-Anforderungen Assessments zur Risikoanalyse und -bewertung Trade-Off-Analyse (z.b. IS vs. Performanz) System- Eigentümer System / Komponenten Nutzen, IS-Ziele Risiken Angriffsziele Umgebung Bedrohungen Verwundbarkeiten IS-Anforderungen Gegenmaßnahmen Slide: 21 Seite 10

11 Beispiel: Security RE Systemzusammenhang Systematische Umsetzung der Anforderungen Verfolgbarkeit zu Produktkomponenten Verknüpfung verschiedener Design-Lösungen Abhärten von Bussystemen gegen die üblichen Fehler, wie Überlast, Denial-of- Service, Adress- und Paketstörungen, etc. Ausschluss von unerwünschten Zuhörern durch Verschlüsselung von Nachrichten Schutz gegen unautorisierten Zugriff durch Authentifizierung von SW /ECUs Intrusion Prevention Systeme, die gezielt den Datenstrom auf Unregelmäßigkeiten prüfen und gegebenenfalls unterbrechen Slide: 22 Security RE: Lebenszyklus Auswirkungen von Änderungen sind im Vorfeld analysiert und im Kontext eines System-Releases ausführlich geprüft. Änderungen die eine Auswirkung auf die systemweite Informationssicherheit, führen zu einem neue System-Release. Neue System-Konfigurationen im Feld werden nur aktiviert wenn alle HW- und SW-Versionen zueinander passen. Absicherung der kompletten SW-Versorgungskette durch Verschlüsselung, Authentifizierung usw., von Download aus dem zentralen Server bis zum Freischalten im System. SOP Systemrelease x Systemrelease x+1 Entwicklung Wartung Abgesicherte Systemkonfigurationen Slide: 23 Seite 11

12 Gliederung Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Projekte Risiken im RE Prozesse Systematisches RE Produkte RE bei nichtfunktionalen Anforderungen Nutzen und Trends Slide: 24 Nutzeffekte von systematischem Requirements Engineering Kundenzufriedenheit durch Abbildung von Bedürfnissen auf Anforderungen (Geschäft, Produkt, Komponenten). Verbesserte Projektplanung und Ressourcen-Einteilung. Weniger Verzögerungen vor Projektstart. Schnellere Anlaufphase. Kürzere Durchlaufzeiten durch Fokus auf jene Aktivitäten und Inhalte, die Wert schaffen Produktivitätsverbesserung % des Aufwands entfallen auf Fehlerentdeckung und -behebung. Die Hälfte der Fehler kommen direkt vom Requirements Engineering Termintreue durch rechtzeitig geklärte Anforderungen und klare Verantwortungen im Kernteam Weniger Nacharbeiten durch Einflussanalyse bei sich ändernden Anforderungen und Verfolgbarkeit zu den Arbeitsergebnissen. Wiederverwendung von Anforderungen und davon abgeleiteten Arbeitsergebnissen Slide: 25 Seite 12

13 Trends im Requirements Engineering Externe Trends Wertorientierung Modebewusstsein Individualismus Schnelle Veränderungen Service, Service, Service Globaler Wettbewerb Ökonomisches und ökologisches Verhalten Sicherheit und Stabilität Trends im RE Innovation durch marktorientierte Lösungen statt Technologien Werterzeugung mit Kunden Schaffung neuer Marktregeln und Geschäftsmodelle Qualitätsorientierung Systems Engineering Lieferanten-Netzwerke und Ökosysteme Agile Vorgehensweisen zum Umgang mit Unsicherheiten Effektives Wissensmanagement Slide: 26 RE Praxis Systematisches Requirements Management von Christof Ebert Paperback pages (2. erweiterte Auflage 2008) Dpunkt.verlag Das Buch zum Vortrag. Erweitert das, was Sie heute gehört haben um viele praktische Erfahrungen. Mit konkreten Hinweisen und Beispielen, wie RE erfolgreich umgesetzt wird in Ihre Projekte, Prozesse und Produkte. Slide: 27 Seite 13

14 RE und Produkte The Product Manager's Handbook: The Complete Product Management Resource von Linda Gorchels McGraw-Hill, 3. edition, 2005 ISBN: Gute Einführung in das Produktmanagement. Es ist etwas Marketinglastig, vermittelt aber sehr viele praktische Hinweise. Obwohl es kein explizites Buch über IT-oder SW- Produktmanagement ist, bietet dafür aber viele industrielle Fallstudien. Zahlreiche Templates und eine CD- ROM runden das Buch ab. Slide: 28 RE und Innovation Innovation Games. Creating Breakthrough Products and Services von Luke Hohmann Addison-Wesley Longman, Amsterdam, 2006 ISBN: Kundenanforderungen sind nur schwer zu ermitteln. Hohmann zeigt, wie man spielerisch mit Kunden zusammen Anforderungen und Bedürfnisse selbst für innovative Produkte ermitteln kann. Die Antwort auf die Vorgabe agiler Vorgehensweisen, den Kunden ins Team zu holen wiewohl der gar nicht will. Slide: 29 Seite 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Weitere Informationen über Vector Consulting Services finden Sie hier: Vector Consulting Services GmbH Ingersheimer Str Stuttgart Phone: Fax: Your Partner in Achieving Engineering Excellence. Slide: 31 Seite 15