Qualitätssicherung. Was ist Qualität?

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1 Ein Überblick Methoden und Werkzeuge zur Softwareproduktion Was ist Qualität? "Als Qualität eines Gegenstandes bezeichnen wir die Gesamtheit seiner charakteristischen Eigenschaften" Hesse et al. 2

2 Was ist Qualität? "Eine Qualitätseigenschaft ist eine Eigen-schaft, die zur Unterscheidung von Produkten, Bausteinen oder Herstellungs-prozessen in qualitativer (subjektiver) oder quantitativer (meßbarer) Hinsicht herange-zogen werden kann" Hesse et al. 3 Was ist Qualität? "Qualität ist die Gesamtheit von Eigenschaf-ten und Merkmalen eines Produkts oder einer Tätigkeit, die sich auf deren Eignung zur Erfüllung gegebener Erfordernisse bezieht" DIN 55350, Teil 11 4

3 Was ist Softwarequalität? "Softwarequalität ist die Gesamtheit der Merkmale und Merkmalswerte eines Softwareprodukts, die sich auf dessen Eignung beziehen, festgelegte oder vorausgesetzte Erfordernisse zu erfüllen" DIN ISO Qualitätsmerkmale Betriebssicherheit Sicherheit Zuverlässigkeit Flexibilität Stabilität Verständlichkeit Anpassungsfähigkeit Testbarkeit Modularität Komplexität Portierbarkeit Benutzerfreundlichkeit Wiederverwendbarkeit Leistungsfähigkeit Erlernbarkeit 6

4 Qualitätsmerkmale Funktionalität Zuverlässigkeit Benutzbarkeit Effizienz Änderbarkeit Übertragbarkeit DIN ISO Qualitätsmerkmale - Funktionalität Richtigkeit (der Ergebnisse) Angemessenheit (Eignung für die Aufgaben) Interoperabilität (mit vorhandenen Systemen) Ordnungsmäßigkeit (Erfüllung von Normen, Vereinbarungen usw.) Sicherheit (Verhinderung des unberechtigten Zugriffs) 8

5 Qualitätsmerkmale - Zuverlässigkeit Reife (geringe Versagenshäufigkeit) Fehlertoleranz Wiederherstellbarkeit (bei Abstürzen Leistungsniveau und Daten wiederherstellen) 9 Qualitätsmerkmale - Benutzbarkeit Verständlichkeit Erlernbarkeit Bedienbarkeit (für den Benutzer) 10

6 Qualitätsmerkmale - Effizienz Zeitverhalten (Antwort- und Verarbeitungs-zeit) Verbrauchsverhalten (Anzahl und Dauer der benötigten Betriebsmittel) 11 Qualitätsmerkmale - Änderbarkeit Analysierbarkeit (der Software zur Behebung von Mängeln und Fehlern oder zum Bestimmen von Änderungen) Modifizierbarkeit (Ausführung von Verbesserungen, Fehlerbeseitigung, Anpassung an neue Umgebungen) Stabilität (Auftreten unerwarteter Wirkungen) Prüfbarkeit (bei Änderungen) 12

7 Qualitätsmerkmale - Übertragbarkeit Anpaßbarkeit (an verschiedene festgelegte Umgebungen) Installierbarkeit (in einer festgelegten Umgebung) Konformität (Erfüllung von Normen und Vereinbarungen zur Übertragbarkeit) Austauschbarkeit (Verwendung anstelle einer anderen spezifizierten Software) 13 Qualitätsmanagement Produktorientiertes Qualitätsmanagement Überprüfung von Softwareprodukten und Zwischenergebnissen auf festgelegte Qualitätsmerkmale Prozeßorientiertes Qualitätsmanagement Überprüfung des Softwareerstellungsprozesses Verwendung von Methoden und Werkzeugen Einhaltung von Richtlinien und Standards 14

8 Qualitätsmanagement Bei normaler Massenproduktion impliziert bessere Prozeßqualität bessere Produkt-qualität Bei Software führt Änderung des Prozesses nicht zwangsläufig zur Verbesserung des Produktes Großer Einfluß von Erfahrungen und Fähigkeiten der Entwickler 15 Qualitätsmanagement Konstruktive Qualitätsmaßnahmen Einsatz von technischen (Methoden, Sprachen, Werkzeugen) und organisatorischen (Richtlinien, Standards, Checklisten) Maßnahmen Stellen sicher, daß Produkt oder Prozeß bestimmte Eigenschaften besitzt Analytisches Qualitätsmaßnahmen Messung des Qualitätsniveaus Analysierende und testende Verfahren 16

9 Qualitätsmanagement Abhängigkeit von konstruktiven und analytischen Maßnahmen Konstruktive Maßnahmen sparen Aufwand für analytische Maßnahmen Fehlende konstruktive Maßnahmen erfordern viele und aufwendige analytische Maßnahmen 17 Prinzipien der Prinzip der produkt- und prozeßabhängigen Qualitätsbestimmung Prinzip der quantitativen Prinzip der maximalen konstruktiven Quali-tätssicherung Prinzip der frühzeitigen Fehlerentdeckung und -behebung Prinzip der entwicklungsbegleitenden integrierten Prinzip der unabhängigen 18

10 Analysierende Verfahren Statische Analyse Programmverifikation Review Inspektion Walktrough Audit 19 Testende Verfahren Dynamischer Test Symbolischer Test Simulation Schreibtischtest 20

11 Analysierende Verfahren - Review Oft verwendet als Oberbegriff für manuelle Prüfung von Produkten Analyse, Prüfung und Begutachtung von Produkten und Teilprodukten Kleines Team mit definierten Rollen Ziel: Aufdeckung von Fehlern, Inkonsisten-zen und Unvollständigkeiten Vorteil: Anwendbar auch für semantische Prüfungen und auf informelle Dokumente 21 Analysierende Verfahren - Review Aufwand und Zeit festgelegt Alle Teammitglieder in Prüfmethode geschult Prüfergebnisse nicht zur Beurteilung von Mitarbeitern Prüfmethode schriftlich festgelegt und Einhaltung überprüft Prüfung kurzfristig durchzuführen Keine Teilnahme von Vorgesetzten und Zuhörern 22

12 Analysierende Verfahren - Review Inspektion = formales Review mit strengeren Regeln Walktrough = abgeschwächtes Review Unterschiede in Rollen der Teilnehmer, Durchführung, Referenzunterlagen 23 Analysierende Verfahren - Audit Im Gegensatz zum Review prozeßorientiert Überprüfung des Vorgehens in der Praxis auf Einhaltung der schriftlichen Festlegung Qualitätsaudit nach ISO 9000: Systematische unabhängige Überprüfung des Softwareentwicklungsprozesses 24

13 Analysierende Verfahren - Verifikation Beweisverfahren Zeigt mit mathematische Mitteln die Konsistenz zwischen Spezifikation und Implementierung Beispiele: Hoare-Kalkül, Model Checking 25 Testende Verfahren - Symbolische Ausführung Ausführung des Programms in einem Interpreter mit symbolischen Eingabewerten Soll stichprobenartigen Charakter des dynamischen Tests vermeiden 26

14 Qualität messen? Maße nur sinnvoll, wenn man auf Qualität schließen kann Welche Maße sind sinnvoll? Produktmetriken Prozeßmetriken 27 Prozeßmetriken Messung von Prozessen Beispiel: Aufwand und Zeit zur Beseitigung entdeckter Fehler 28

15 Produktmetriken Messung von Produkten Beispiele: Lines of Code Fan-in/Fan-out Zyklomatische Komplexität Tiefe der Verschachtelungen von Verzweigungen Tiefe des Vererbungsbaums Anzahl überschreibender Methoden Abhängigkeit der Klassen in einem Paket 29 Probleme Qualität ist abhängig vom Problem Es ist nicht immer nötig und möglich, alle Qualitätsmerkmale zu optimieren Abhängigkeit von Kosten und Zeit Abhängigkeit von Kundenwünschen Manuelle Verfahren (z. B. Schreibtischtest) haben den Nachteil der mangelnden Nachvollziehbarkeit bzw. Wiederholbarkeit 30