Modellierung und Requirements Management Ein starkes Team

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1 advertorial Rudolf Hauber Susae Mühlbauer betreut bei der HOOD Group als Seior Cosultat das Thema Aforderugsmodellierug ud ist dort für de Bereich Aerospace ud Defese zustädig. Zuvor leitete er bei Kölsch & Altma Software ud Maagemet Cosultig GmbH de Bereich Techologietrasfer. Als lagjähriger IT-Berater arbeitete er i eier Vielzahl vo Großprojekte, als Traier schult er Modellierugsmethode ud Prozesse ud veröffetlichte zahlreiche Artikel ud Koferezbeiträge. Sei Arbeitsschwerpukt ist Modellierug ud System Egieerig. Er bega seie Karriere als Wisseschaftler im OO-Bereich a der Uiversität Müche ist Seior Cosultat bei der HOOD Group. Nebe ihrer Beratugstätigkeit im Bereich Requiremets Egieerig & Maagemet Methode ud Prozesse beschäftigt sie sich uter aderem mit Software-Etwicklugsprozesse ud Use Case Modellierug. Weitere Schwerpukte Ihrer Tätigkeit sid die Theme Cofiguratio, Chage ud Versio Maagemet. Zusätzlich zu Beratugsprojekte im Software-Egieerig- Umfeld hatte sie i der Vergageheit die Projektleitug für Implemetierugsprojekte im Bereich kudespezifischer Softwareetwicklug ud ERP-Systeme. Sie hat verschiedee Artikel ud Studie zum Thema Collaboratio Software ud Aforderugsmaagemet veröffetlicht. Modellierug ud Requiremets Maagemet Ei starkes Team I der Idustrie ist der Eisatz vo Modellierug fest etabliert, ebeso gilt das für Requiremets Maagemet. I der Praxis scheie diese beide Disziplie jedoch oft isoliert voeiader zu arbeite. Dabei ka eie starke Verzahug vo Requiremets Maagemet ud Modellierug der etscheidede Erfolgsfaktor sei. Ei methodisch itegrierter Software-Etwicklugsprozess ermöglicht es, die jeweilige Stärke vo Modellierug ud Requiremets Maagemet deutlich syergetischer zu utze. Der Artikel zeigt verschiedee Lösugsasätze, wie auf Basis eier Geschäftsprozessmodellierug Aforderuge a ei Software-System mittels Modellierug abgeleitet werde köe. Weiterhi zeige wir Ihe auf, wie eie methodisch korrekte ud tool-übergreifede Traceability erreicht werde ka ud gebe eie Eiblick i mögliche Tooluterstützug. Ausgagssituatio Modellierug ud Requiremets Maagemet heute immer och Isellösuge Vor allem i sicherheitskritische Etwickluge, für icht-fuktioale Aforderuge ud i größere Software-Projekte ist die Notwedigkeit vo Requiremets Maagemet ubestritte. Requiremets Maagemet wird dabei vor allem i der Afagsphase vo Projekte verwedet, um die Aforderuge a ei System zu spezifiziere. Der Eisatz vo Modellierug ist i der Software-Etwicklug fest etabliert für die Software-Aalyse ud -Desig. Modellierug wird i Uterehme ferer auch für die Geschäftsprozessdokumetatio verwedet. I der Praxis sehe wir leider, dass es keie Durchgägigkeit vo der Geschäftsprozesserfassug über die Aforderugsspezifikatio bis hi zur Software- Etwicklug gibt. Welche Probleme ergebe sich daraus? Ziel ist es, Etwicklugsprojekte erfolgreich durchzuführe, wobei wir Erfolg als die Erfüllug der Aforderuge defiiere. Aforderuge des Edaweders lasse sich aber ur erfülle, we diese auch alle Projektbeteiligte bekat sid ud für alle verstädlich sid. We die Geschäftsprozessmodellierug vo der Aforderugsspezifikatio ud der Software-Modellierug getret ist (oder gar icht durchgeführt wird) ud für die eizele Disziplie auch och verschiedee Sprache (Notatioe) verwedet werde, ist ei gemeisames Verstädis für das zu etwickelde System ur schwer zu erreiche. Isbesodere dort, wo ma mit Schittstelle zwische viele Projektbeteiligte umgehe muss, ist ei gemeisames Verstädis jedoch esseziell: Fachabteiluge, Systemaalytiker, Software-Architekte ud Desiger, Itegratore ud Tester. Ei weiterer Nachteil dieses Methodebruches ist die fehlede Nachvollziehbarkeit zwische Aforderuge, de Geschäftsprozesse, die durch die Lösug uterstützt werde solle, ud letztlich der Modellierug der Lösug; d. h. des IT-Systems. Die fehlede Durchgägigkeit macht es umöglich sicherzustelle, dass die erstellte Lösug auch tatsächlich zum Erfolg, also der Erfüllug der Aforderuge führt. Leider zeige sich diese Auswirkuge üblicherweise erst i der Itegratio ud beim Systemtest oder sogar erst bei der Eiführug des IT-Systems. Ei methodisch itegrierter Software- Etwicklugsprozess ermöglicht es jedoch, die jeweilige Stärke vo Modellierug ud Requiremets Maagemet deutlich syergetischer zu utze. Ei Vorteil dieser Itegratio ist die Nachvollziehbarkeit vo Aforderuge aus de Geschäftsprozessmodelle ud damit das verbesserte 1

2 Olie-Ausgabe Requiremets Egieerig 2009 advertorial Abbildug 1: Geschäftsprozessmodellierug mit UML Verstädis zwische Fachabteiluge ud Etwicklug. Ei weiterer, wesetlicher Nutze besteht i der Ableitbarkeit der Architekturmodelle aus de Aforderuge ud damit eier verbesserte Grudlage für die Erweiterbarkeit, Skalierbarkeit ud Wartbarkeit. Bleibe Frage wie Wo komme Requiremets her, wie sehe die zugrude liegede Geschäftsprozesse/ operatioelle Abläufe aus? Wie werde diese durch die IT-Systeme uterstützt? Welche Auswirkuge auf das Desig habe die Requiremets? ubeatwortet, führt das zu Probleme beim Verstädis der Problemlage des Kude ud deshalb auch zu Probleme bei der Etwicklug, der Itegratio ud der Abahme des Systems. Die Umsetzug eier möglichst gute Prozessitegratio, d. h. wie Modelle i textuelle Aforderuge zu übersetze oder Modelle i Aforderugsdokumete eizubide sid, ka der Schlüssel zum Erfolg sei. Wie ka eie methodisch saubere ud tool-gestützte Itegratio aussehe? Im Folgede zeige wir verschiedee Lösugsasätze, wie eie saubere ud toolübergreifede Nachvollziehbarkeit zwische Aforderuge, Modelle ud Lösug etabliert werde ka. Modelle als Kommuikatiosmittel Bei der Modellierug vo Geschäftsprozesse geht es darum, das Wisse über die Abläufe i eiem Uterehme zu erfasse ud adäquat zu dokumetiere. Diese Modelle sid eie exzellete Basis für Prozessverbesserugsmaßahme ud stelle ei hervorragedes Kommuikatiosmittel zwische Fachabteiluge ud IT-Abteiluge/ Diestleister dar. Sie ermögliche es de Beteiligte, die für eie Software-Lösug relevate Teilprozesse zu ermittel ud auf dere Basis die weitere Spezifikatio der zu erstellede Software vorazutreibe. Die Notatio der Geschäftsprozesse ist i der Regel sowohl für die Busiess-Seite als auch für Techiker leicht erlerbar ud verstädlich. Aders verhält es sich bei Modelle ud Diagrammtype, die i der Software-Modellierug verwedet werde. Gerade aus Fachbereichs-Sicht besteht hier i der Regel weiger die Bereitschaft, sich mit formale Methode wie UML detailliert auseiaderzusetze. Letztlich ladet ma da bei de klassische Fachkozepte, die versuche, alle Sachverhalte i atürlicher Sprache auszudrücke. Allerdigs liegt gerade hieri ei eormes Verbesserugspotezial, we eizele Diagramme aus de Softwaremodelle i Lastehefte refereziert werde köe, die auch vo der Fachabteilug verstade werde (siehe hierzu Abbildug 4). Ma spart sich dadurch, deselbe Sachverhalt mehrfach i uterschiedliche Notatioe beschreibe zu müsse, was letztlich ur dazu führt, dass Redudaze etstehe, Ikosisteze auftrete ud der Pflegeaufwad sich erhöht. Abbildug 1 zeigt de Ausschitt eies Geschäftsprozessmodells basiered auf dem UML Busiess Modellig Profile. Geschäftsprozesse werde als Busiess Use Cases dargestellt, dere Workflow durch Busiess Activities äher spezifiziert wird (like Seite der Abbildug 1). Iformatioe/Geschäftsobjekte werde durch Busiess Etities dargestellt. Status eies Geschäftsobjekts köe durch State Charts dargestellt werde (rechte Seite der Abbildug 1). Ableitug vo Aforderuge Aus Geschäftsprozessmodelle köe sehr gut Aforderuge a Software-Systeme, das Modell als Kommuikatiosmittel für die Schaffug eies gemeisame Verstädisses geutzt werde ka mittels Modellierug auf Basis eier Geschäftsprozessmodellierug Aforderuge a ei Software-System abgeleitet werde köe Abbildug 2: System Use Cases Olie-Ausgabe Requiremets Egieerig

3 advertorial Werde Busiess Activities icht im Rahme des eigee Geschäftskotexts ausgeführt, soder a eie extere Diestleister delegiert, ka dies im Modell durch tagged values wie {executed by = supplier} dargestellt werde. Die Busiess Activity ship delivery wird beispielsweise durch eie Zustelldiest realisiert. I diesem Fall sid da ur die Prozessschittstelle i dem Software-System umzusetze (z. B. der Versadauftrag ud der Status der Order). Nebe de rei geschäftsprozessorietierte Aspekte sid Geschäftsiformatioe ud Regel ei weiterer wichtiger Pukt. Auch hier köe aus de Geschäftsprozessmodelle direkt Aforderuge abgeleitet werde. Geerell ka das Zusammespiel zwische Modelle ud Aforderuge kokret erfolge über das Abbildug 3: Use Cases ud Requiremets die die Geschäftsprozesse automatisiere, abgeleitet werde. Betrachte wir beispielsweise Abbildug 1. Der Busiess Use Case perform product order aus Abbildug 1 ka für eie Olie-Bestellservice zu eier Reihe vo System Use Cases für de Kude führe (siehe Abbildug 2). Dabei köe eizele Busiess Activities (wie beispielsweise compose Order aus Abbildug 4: Abgeleitete Aforderuge Abbildug 1) zu eiem eigee System Use Case führe (hier order product). Die üblicherweise textuelle Beschreibug des System Use Cases defiiert da im Detail de Ablauf. Diese Use Case Beschreibug stellt somit die Aforderugsspezifikatio dar ud sollte daher i eiem Requiremets- Maagemet (RM) Tool verwaltet werde (Abbildug 3). 1. Eibide vo Modelle/ Diagramme i Aforderugsdokumete oder 2. Ableite vo Aforderuge aus Modelle Aus dem Busiess Etity Diagram i Abbildug 1 ka u das Modell als solches i die Aforderugsspezifikatio für das Software-System als Aforderug eigebettet werde oder das Modell i mehrere atürlich-sprachliche Aforderuge trasformiert werde. Die Aforderug SysReq8 i Abbildug 4 zeigt de erste Asatz mit der Eibidug des State-Chart- Diagramms aus Abbildug 1. Die adere Aforderuge aus Abbildug 4 sid aus dem Busiess Etity Modell der Abbildug 1 abgeleitete atürlich-sprachliche Aforderuge gemäß des zweite Asatzes. Dabei ist darauf hizuweise, dass Asatz 1 fehlerträchtige Redudaze der Trasformatio i atürlich-sprachliche Aforderuge vermeidet, jedoch das Qualitätsmerkmale Atomarität vo Aforderuge icht erfüllt, da das Diagramm mehrere Aforderuge ethält. Welche Asatz ma verfolgt, sollte im Vorfeld der Spezifikatio ahad der gegebee Rahmebediguge ud Teampräfereze festgelegt werde. Eie weitere Quelle für die Ableitug vo Aforderuge - isbesodere für ichtfuktioale Aforderuge (z.b. Megegerüste für Date, Performace, Verfügbarkeit, Sicherheit, etc.) - sid die Busiess Goals. Hierüber lasse sich die Auswirkuge zetraler Aforderuge (sog. Architekturtreiber ) auf die Systemarchitektur sichtbar mache (siehe Abbildug 5). 3

4 Olie-Ausgabe Requiremets Egieerig 2009 Ei eifaches Beispiel für die durchgägige Traceability des Iformatios- auf das Datemodell ist i Abbildug 8 zu sehe. Abbildug 9 zeigt die weiterführede durchgägige Traceability vo Geschäftsprozessmodelle über Software-Aforderuge zu Software-Modelle ud i de Code. Dem stehe im Sie des V-Modells der like Nachweis-Ast mit de verschiedee Teststufe gegeüber, bei dee ebefalls eie Nachvollziehbarkeit auf die Aadvertorial Traceability Wie ma bereits i Abbildug 5 sieht, ist es wichtig die Traceability zwische Diagramme ud Aforderuge, Modelle ud Aforderugsspezifikatioe herzustelle. A dieser Stelle sei auf die Idee vo Architecture Frameworks wie [DoDAF] oder [TOGAF] higewiese (siehe Abbildug 6). Diese ermögliche es, komplexe Architekture durch die Erfassug verschiedeer miteiader verlikter Sichte darzustelle ud darüber verstädlich zu mache. Ierhalb dieser Frameworks sid die Geschäftsziele die Basis jeglicher Aktivität. Aus diese leitet sich der operatioelle Kotext - die Geschäftsprozesse, Orgaisatiosstruktur, Stadorte, Rolle ud Ressource ab (TOGAF Busiess Architecture bzw. DoDAF Operatioal Views). Die Geschäftsregel ud Iformatioe werde umgesetzt durch Systemfuktioe, Date ud Software-Systeme, die auf Systemplattforme a verschiedee Stadorte laufe. Dies wird i de DODAF Systems Views bzw. i der TOGAF Applicatio Architecture ud Data Architecture abgebildet. Verwedete Stadards, Kovetioe ud Techologie, vo dee das zu etwickelde IT-System betroffe ist, fide durch die Techical Views bzw. Techology Architecture Eigag. Die verschiedee Sichte ud dere Elemete stehe über Liks miteiader i Verbidug, so dass sie durchgägig achverfolgbar sid. Abbildug 7 zeigt die Nachverfolgbarkeit der operatioelle Sichte auf die System- Sichte: wie (how) eie Aktivität umgesetzt wird (durch eie Fuktio), wo (where) diese Fuktio abläuft (i welchem System Node), - wer (who) die Aktivität durchführt (Rolle auf Busiess-Seite, System auf System-Seite) ud welche Iformatioe oder Date (what) bearbeitet werde solle Abbildug 5: Busiess Goals ud Requiremets Abbildug 6: TOGAF ud DoDAF Framework Abbildug 7: Traceability Busiess Elemete zu Software-Modellelemete Olie-Ausgabe Requiremets Egieerig

5 Wie bei alle mauelle Vorgäge hat ma hier mit eiem hohe Abgleichaufwad ud hoher Fehlerafälligkeit zu rechadvertorial Traceability ist i viele Fälle ei Erfolgskriterium ud wird vo eiige Etwicklugsstadards (isbesodere für sicherheitskritische Systeme) gefordert. I der Praxis zeigt sich, dass das achträgliche Erstelle vo Traceability viel Aufwad erzeugt oder schlichtweg icht mehr möglich ist. Das heißt, Sie müsse dafür sorge, dass Sie die Liks umittelbar erzeuge köe. Deshalb sollte die vo Ihe eigesetzte Werkzeuge i der Lage sei, Sie beim Erstelle vo Liks zu uterstütze. Darüber hiaus müsse die Werkzeuge ei Navigiere durch die Elemete ermögliche ud auch Auswirkugsaalyse erlaube. Je besser der Schritt des Erstelles vo Liks i die Umgebug des Erstelles vo Etwicklugsartefakte itegriert ist, desto eifacher geligt es, sofort ud mit reduziertem Aufwad Traceability aufzubaue ud zu pflege. Der Bruch zwische Requiremets Maagemet ud Modellierugstools ka auch heute scho überwude werde. Abbildug 8: Traceability Datemodell forderuge ud Systemabläufe vorhade sei muss. I eier itegrierte Lösug sollte es möglich sei, zwische de verschiedee Darstelluge ud Detaillierugsgrade zu avigiere. Dafür ist es otwedig, die Zusammehäge der Elemete sichtbar zu mache ud die Traceability herzustelle. Abbildug 9 zeigt dabei de Eisatz verschiedeer SysML-Depedecies für die Darstellug uterschiedlicher Zusammehäge zwische Aforderuge ud Modellelemete: <<deriverqt>>, <<trace>>, <<refie>>, <<satify>>, <<verify>> (siehe [SysML]). Nutze der Traceability Welche Vorteile erzielt ma dadurch? Vollstädigkeit (ichts wird vergesse) Traces uterstütze Sie dabei sicherzustelle, dass Sie alle Aforderuge (sei es u aus der Aforderugsspezifikatio oder aus der Geschäftsprozessaalyse) i der Lösug berücksichtigt habe. Notwedigkeit (ichts wird uaufgefordert realisiert) Traces uterstütze Sie dabei sicherzustelle, dass Sie ur die Dige realisiere, die auch wirklich gefordert sid. Damit vermeide Sie uötige Realisierugsaufwäde, aber vor allem auch daraus etstehede Test-, Pflegeud Wartugsaufwäde! Auswirkuge (was ist vo eier Äderug betroffe) Traces uterstütze Sie dabei herauszufide, welche adere Aforderuge oder welche Lösugsteile vo eier geplate Äderug tagiert werde ud welche Auswirkuge diese Äderug auf das gesamte IT-System habe wird. Validierug vo Aforderuge (passt die geplate Realisierug zur Aforderug) Traces uterstütze Sie dabei zu prüfe, ob das geplate IT-System auch wirklich die Aforderuge der Stakeholder erfüllt. Abbildug 9: Durchgägige Traceability Tooluterstützug Die Uterstützug, die RM-Werkzeuge ud Modellierugstools bei der Verlikug vo Aforderuge ud Diagramme/ Diagrammelemete biete, ist sehr uterschiedlich ausgeprägt. Grudsätzlich uterscheide wir im folgede 3 Kozepte: mauelle Kozepte uidirektioale Tooliteroperabilitäts- Kozepte bidirektioale Tooliteroperabilitäts- Kozepte Mauelle Kozepte beruhe darauf, dass die Verlikug zwische Aforderug ud Modell über eideutige Idetifier hergestellt wird. Dabei köe Tags oder Labels im Modell vergebe werde ud diese werde da i de RM-Werkzeuge über eie ID refereziert oder umgekehrt (siehe Abbildug 10). 5

6 Olie-Ausgabe Requiremets Egieerig 2009 advertorial Abbildug 10: Mauelle Tooliteroperabilität e. Bei komplexe ud umfagreiche Projekte ist ei mauelles Erstelle der Verlikug icht zu empfehle. Uidirektioale Tooliteroperabilität ermöglicht es, i eiem RM-Tool Modellelemete zu verwalte oder Aforderuge i eiem Modellierugstool abzubilde. Im erste Fall werde Modellelemet-ID ud -Name (ud weitere Iformatioe) automatisiert is RM-Tool kopiert bzw. abgegliche. Dadurch köe die Modellelemete im RM-Tool verlikt werde ud die starke Traceability-Aalysefähigkeite des RM-Tools voll geutzt werde. Im zweite Fall werde mittels des SysML-Modellelemets <<requiremet>> Aforderuge im Modellierugstool repräsetiert. Dadurch köe die Auswirkuge vo wichtige Aforderuge auf die Systemarchitektur sehr gut visualisiert werde (siehe Abbildug 5). Bidirektioale Tooliteroperabilität ermöglicht es, die Vorteile der beide Tooliteroperabilitäts-Kozepte gleichzeitig zu utze. Im Idealfall sid die Tools ur Zugriffs- ud Auswertugsfuktioe auf eie (virtuelle) gemeisame Projektdatebak. Wichtig für die Zukuft ist, dass icht ur proprietäre Schittstelleformate zur Awedug komme, soder diese stadardisiert werde. Zusammefassug Wir habe gezeigt, wie durch die Itegratio vo traditioellem Requiremets Maagemet ud Modellierug erheblicher Nutze für die Projektarbeit gestiftet werde ka. Modelle diee als exzelletes Kommuikatiosmittel für die Schaffug eies gemeisame Verstädisses. Ferer köe auf Basis eier Geschäftsprozessmodellierug Aforderuge a Software-Systeme klar verstädlich abgeleitet werde. Letztlich ka damit eie saubere Nachvollziehbarkeit zwische Geschäftsprozesse, Aforderuge, Software-Modelle bis i de Code ud die Tests etabliert werde. Tooltechische Lösuge dazu sid bereits vorhade, auch we eie Stadardisierug der proprietäre Lösuge höchst wüscheswert wäre. Refereze [DoDAF] com/dodaf/ [ToGAF] [SysML] Olie-Ausgabe Requiremets Egieerig

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