Prozessmodelle Qualitätsdimensionen Erhebungsverfahren

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1 Software Engineering Requirements Prozessmodelle Qualitätsdimensionen Erhebungsverfahren Wolfgang Henhapl, Andreas Kaminski et al. 03 Programm zweite Sitzung 2

2 Programm heute 11:40 I. Wann kommt was? Prozessmodelle der SW-Entwicklung 11:50 W. Royce: Erweitertes Wasserfallmodell (Kai Schweiger) 12:15 Diskussion 12:25 Beck, Andres: Extreme Programming (Darko Popovic) 12:40 Diskussion 12:50 II. Wie ist es? Qualität von Software 13:10 Pause 13:20 Hassenzahl: Die hedonischen Qualitätsdimensionen (Deniz Ertogrul) 13:3535 Diskussion i 03 Programm zweite Sitzung 2

3 Programm heute 13:45 III. Wie ermittelt man es? Erhebungsverfahren h des RE 13:55 Hughes et al.: Das Beispiel Ethnographie (Zühlke, Maur) 14:10 Diskussion 14:15 Ende 03 Programm zweite Sitzung 3

4 Wo sind wir heute? [Übersetzung] 03 Programm zweite Sitzung 4

5 Wo sind wir heute? [Übersetzung] 03 Programm zweite Sitzung 5

6 Wo sind wir heute? [Übersetzung] 03 Programm zweite Sitzung 6

7 Wo sind wir heute? [Übersetzung] I. Prozessmodelle 03 Programm zweite Sitzung 7

8 Software Engineering Requirements Prozessmodelle Qualitätsdimensionen Erhebungsverfahren Wolfgang Henhapl, Andreas Kaminski et al. 03 Programm zweite Sitzung 2

9 Wozu Software-Engineering? Programmieren (Prozesse gestalten) ist doch angeboren! 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% erfolgreich gescheitert Rahmen gesprengt 30% 20% 10% 0% Standish Group: Chaos-Report W. Henhapl, A. Kaminski 9

10 Wozu Software-Engineering? Aktuelle Ursachen des positiven Trends: gereiftes Projekt-Management, iterative Entwicklung sowie die dynamischen Verbesserungsmöglichkeiten durch das Web Ursachen für Misserfolge Der eigentliche Rückschlag erfolgt oft im anschließenden User-Acceptance- Test, also kurz vor dem Rollout. Wie das National Institute of Standards and Technology in einer 2001 veröffentlichten Studie ermittelt hat, entstehen die meisten Fehler (etwa 70 Prozent) in der Requirements-Phase, gefunden werden sie jedoch erst im User-Acceptance-Test. Die Folgen sind verheerend: Um einen Fehler schon sehr früh, das heißt während der Anforderungsspezifikation, zu beheben, b müssen rund 100 Euro kalkuliert werden. Denselben Fehler nach einem fehlgeschlagenen User- Acceptance-Test auszubügeln kostet das 50- bis 100-fache, im Durchschnitt also 7500 Euro W. Henhapl, A. Kaminski 10

11 Prozessmodelle Historisch i Life Cycle & Wasserfall V-Modell Spiralmodell Partizipative Software Entwicklung Aktuell: Unified Process Agile Prozessmodelle W. Henhapl, A. Kaminski 11

12 Life Cycle W. Henhapl, A. Kaminski 12

13 V-Modell W. Henhapl, A. Kaminski 13

14 V-Modell W. Henhapl, A. Kaminski 14

15 Partizipatives Modell W. Henhapl, A. Kaminski 15

16 Unified Process W. Henhapl, A. Kaminski 16

17 XP W. Henhapl, A. Kaminski 17

18 Qualität des Prozesses Qualität Mitarbeiter Zufriedenheit Magisches Fünfeck Funktionsumfang Kosten Zeit W. Henhapl, A. Kaminski 18

19 Prozessbewertungen 1. Ungewissheit: Wir wissen nicht warum wir Schwierigkeiten mit der Qualität haben. 2. Erwachen: Müssen wir immer Probleme mit der Qualität haben? 3. El Erleuchtung: Mittels Management-Engagement t und Qualitätsverbesserung können wir unsere Probleme identifizieren und lösen. 4. Wissen: Fehlervermeidung ist Routine in unserem Prozess. 5. Gewissheit: Wir wissen, warum wir keine Schwierigkeiten mit der Qualität haben W. Henhapl, A. Kaminski 19

20 Konzepte der Prozessverbesserung ISO 9000 Ansatz: Standard d erreicht oder nicht erreicht CMM - Capability Maturity Model Ansatz: Fernziel Gewissheit CMMI TQM - Total Quality Management Allgemeiner Industrieansatz aus Japan Business Engineering W. Henhapl, A. Kaminski 20

21 Software Engineering Requirements Prozessmodelle Qualitätsdimensionen Erhebungsverfahren Wolfgang Henhapl, Andreas Kaminski et al. 03 Programm zweite Sitzung 2

22 Wo sind wir jetzt? [Übersetzung] II. Dimensionen von Qualität Kommunizierte Q. Dokumentierte Q. Gelieferte Q. 03 Programm zweite Sitzung 22

23 Qualität in Requirements? Qualität der Requirementsdokumente t Spätere Übung Qualitätsplanung in der RE-Phase Projektplanung Kostenplanung Vertrauen des Auftraggebers W. Henhapl, A. Kaminski 23

24 Geschichte: Merkmale, Methoden & Werkzeuge Schwerpunkte der Qualitätsmerkmale l im Methoden zur Werkzeuge zur Lauf der Zeit Verbesserung Verbesserung Korrektheit ab 60 Wartbarkeit ab 70 Stepwise Refinement Funktionsorientierter Entwurf Structured Analysis (Verifikation) Kapselung mit Prozedurale Schnittstellen SA-Werkzeuge Algol, PL/I, Pascal Objektbasierte Werkzeuge Modula, C, Ada Wiederverwendbarkeit ab 80 Gelungenes Design ab 90 bis heute OOA/OOD/OOP Generische Datentypen Vererbung Idiome Design patterns Framelets Frameworks Komponenten Aspekte Rational Rose Smalltalk, C++, Java, Eiffel Bibliotheken Gui-Builder UML-Werkzeuge Refactoring Browser W. Henhapl, A. Kaminski 24

25 Definitionen der Produktqualität Definitionen iti DIN ISO 9126: Software-Qualität ist die Gesamtheit von Merkmalen und Merkmalswerte eines Software-Produkts oder einer Tätigkeit, die sich auf dessen Eignung beziehen, festgesetztem oder vorausgesetzte Erfordernisse erfüllen. Software-Qualität ANSI83 Die Gesamtheit der Eigenschaften und Charakteristika eines Software-Produktes, die bestimmen, wieweit es die Bedürfnisse befriedigt. (z.b. Übereinstimmung mit der Spezifikation) Der Grad, in dem die Software eine gewünschte Kombination von Eigenschaften hat. Der Grad, in dem ein Käufer oder Benutzer das Gefühl hat, dass die Software seine kombinierten Erwartungen befriedigt. Die zusammengesetzten Eigenschaften der Software, die das Maß bestimmen, in dem die Software die Erwartungen des Benutzers befriedigt W. Henhapl, A. Kaminski 25

26 Erfahrungen Qualität lässt sich nur herstellen, wenn dem Produkt die geforderten Eigenschaften im Konstruktionsprozess eingeprägt und nicht nachträglich aufgeprägt werden. Prozessqualität bedingt Produktqualität Eine geforderte Produktqualität wird mit höherer Wahrscheinlichkeit erreicht, wenn der Konstruktionsprozess bestimmten t Qualitätsanforderungen genügt (Begründung für ISO 9000 bzw. EN 29000). Festlegung und Beurteilung der (geplanten und realisierten) Qualität erfolgt über Qualitätsmerkmale. Qualitätsmerkmale l sind teilweise i voneinander abhängig. Verstärkend - Antagonistisch Qualitätsmerkmale werden von Stakeholdern verschieden gewichtet Die Erfassung und Beurteilung sollte über Qualitätsmaße erfolgen, also messbare Größen. Für manche Qualitätsmerkmale, wie Wiederverwendbarkeit ist es jedoch schwierig eine Abbildung in Messgrößen zu finden. Beispiele von Qualitätsmaßen: Erwartungswert für die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausfällen, MTBF Mean Time between Failure. Transaktionen pro Zeiteinheit Kohäsion innerhalb einer Klasse W. Henhapl, A. Kaminski 26

27 Bewertungsbasis für Qualität Basis der Beurteilung: Transzendente Ansätze Qualität ist universell erkennbar, absolut, einzigartig und vollkommen. Produktbezogene Ansätze Heben nur auf das Produkt ab, ignorieren den Herstellungsprozess und zum Teil den Anwender. Benutzerbezogenen Ansätze Hier entscheidet der Anwender über die Qualität, dadurch sind jedoch Qualitätsmaße schwierig zu ermitteln Normierte Ansätze Rechtlich gesichert, aber innovationsfeindlich (ISO Software Ergonomie) Kosten/Nutzen Ansatz: Durch geringen g Preis kann ein schlechtes Produkt das beste werden. Problem: Perfekte Qualität gibt es nicht!!! Qualitätsanforderung ist immer ein Kompromiss!!! W. Henhapl, A. Kaminski 27

28 Qualitätsmodell und -ziele FCM-Modelle: Modelle: Factors (Qualitätsmerkmale) und Priorisierung Criteria (Teilmerkmale) und deren Qualitätsstufen Metrics (Qualitätsindikatoren, Metriken) Software-Qualitätsmodell Qualitätsmerkmal 1. Priorität Funktionalität Qualitätsmerkmal 2. Priorität Zuverlässigkeit Qualitätsmerkmal n. Priorität Teilmerkmal 1 Teilmerkmal 2 Teilmerkmal m Richtigkeit Reife Indikator 1 Indikator 2 Indikator k Testabdeckung W. Henhapl, A. Kaminski 28

29 Qualitätsmodelle Kombination der Verfahren der Beurteilung Beobachtung: Erst im Einsatz, aber dann exakte Kenngrößen Abschätzung: Auf Basis eines Prototyps hochrechnen Prognose: Durch Analogien, Modelle erwarteter Werte Prophetie Vergleichbarkeit Es muss eine partielle Ordnung existieren um, eine Bewertung zu ermöglichen. Quantitative Bewertung (Messung) Beispiele: Fehlererfassung im Installationstest Zeitverhalten mit den Kenngrößen Durchsatz, Antwortzeit, Auslastung Software Metriken (z.b. Relation zwischen Attributen und Methoden) Qualitative Bewertung (Skalen für subjektive Eindrücke) Beispiel: Aufbau der Benutzungsoberfläche (Affordance) voll geeignet gut geeignet ausreichend geeignet mangelhaft W. Henhapl, A. Kaminski 29

30 Produktbezogene Ansätze Annahme: Herstellungsprozess und soziotechnische Umgebung (insbesondere die Anwender) bilden für die Bewertung keine notwendigen Informationen. Isolierte Messbarkeit möglich. Beispiel: ISO 9126 Funktionalität: Vorhandensein von Funktionen mit festgelegten Eigenschaften. Diese Funktionen erfüllen die definierten Anforderungen. Richtigkeit: Liefern der richtigen oder vereinbarten Ergebnisse oder Wirkungen Angemessenheit: Eignung der Funktionen für spezifizierte Aufgaben Umfang: Einfachheit Interoperabilität: Fähigkeit mit vorgegebenen Systemen zusammenzuwirken. Ordnungsmäßigkeit: Erfüllung der anwendungsspezifischen Normen, Vereinbarungen, gesetzlichen Bestimmungen und ähnlichen Vorschriften. Sicherheit: Fähigkeit unberechtigten Zugriff, sowohl versehentlich als auch vorsätzlich, auf Programm und ddaten zu verhindern W. Henhapl, A. Kaminski 30

31 Produktbezogene Ansätze: ISO 9126 Benutzbarkeit: Aufwand, der zur Benutzung erforderlich ist, und individuelle id Beurteilung der Benutzung durch eine festgelegte oder vorausgesetzte Benutzergruppe. Zuverlässigkeit: Fähigkeit der Software, ihr Leistungsniveau unter festgelegten Bedingungen über einen festgelegten Zeitraum zu bewahren. Reife: Geringe Versagenshäufigkeit durch Fehlzustände Fehlertoleranz: Fähigkeit, ein spezifiziertes Leistungsniveau bei Software-Fehlern oder Nichteinhaltung ihrer spezifizierten Schnittstelle zu bewahren. Wiederherstellbarkeit: Fähigkeit, bei einem Versagen das Leistungsniveau wiederherzustellen und die direkt betroffenen Daten wiederzugewinnen. Zu berücksichtigen sind die dafür benötigte Zeit und der benötigte Aufwand. Verständlichkeit: Aufwand für den Benutzer, das Konzept und die Anwendung zu verstehen. Erlernbarkeit: Aufwand für den Benutzer, die Anwendung zu Erlernen. Bedienbarkeit: Aufwand für den Benutzer, die Anwendung zu bedienen W. Henhapl, A. Kaminski 31

32 Produktbezogene Ansätze: ISO 9126 Effizienz: Verhältnis zwischen dem Leistungsniveau der Software und dem Umfang der eingesetzten Betriebsmittel unter festgelegten Bedingungen. Zeitverhalten: Antwort und Verarbeitungszeiten sowie Durchsatz bei der Funktionsausführung. Verbrauchsverhalten: Anzahl und Dauer der benötigten Betriebsmittel für die Erfüllung der Funktionen. Änderbarkeit: Aufwand, der zur Durchführung vorgegebener Änderungen notwendig ist. Änderungen können Korrekturen, Verbesserungen oder Anpassungen an Änderungen an die Umgebung, der Anforderungen und der funktionalen Spezifikationen einschließen. (z.b. Repräsentations-, Technik- und Anwendungsänderungen) Analysierbarkeit: Aufwand, um Mängel oder Ursachen von Versagen zu diagnostizieren i oder änderungsbedürftige dü Teile zu bestimmen. Stabilität: Wahrscheinlichkeit des Auftretens unerwarteter Wirkungen von Änderungen. Modifizierbarkeit: Aufwand zur Ausführung von Verbesserungen, zur Fehlerbeseitigung oder Anpassung an Umgebungsänderungen. Prüfbarkeit: Aufwand, der zur Prüfung der geänderten Software notwendig ist W. Henhapl, A. Kaminski 32

33 Produktbezogene Ansätze: ISO 9126 Übertragbarkeit b Eignung einer Software, von einer Umgebung in eine andere übertragen zu werden. Umgebung kann organisatorische Umgebung, Hardware- oder Software- Umgebung einschließen. Anpassbarkeit: Möglichkeiten, die Software an verschiedene, festgelegte Umgebungen anzupassen, wenn nur Schritte unternommen oder Mittel eingesetzt werden, die für diesen Zweck für die betrachtete Software vorgesehen sind. Installierbarkeit: Aufwand, der zum Installieren der Software in einer festgelegten g Umgebung notwendig ist. Konformität: Grad, in dem die Software Normen oder Vereinbarungen zur Übertragbarkeit erfüllt. Austauschbarkeit: Möglichkeit, diese Software anstelle einer spezifizierten anderen in der Umgebung jener Software zu verwenden, sowie der dafür notwendige Aufwand W. Henhapl, A. Kaminski 33

34 Anwendungsspezifische Merkmale Real Time Anwendungen: Rechtzeitigkeit Antwortzeitverhalten (Beispiel: Verteiltes Bremssystem) Minimale maximale Antwortzeit minimaler Jitter (maximale Schwankung der Dauer einer Transaktion) Fehlererkennungslatenz Gültigkeit der Echtzeitdaten Gültigkeit ist maximaler Zeitraum zwischen Beobachtung und Verwendung Hochlastfestigkeit Lasthypothese Verlässlichkeit zusätzlich durch Fehlertoleranz bei Komponentenausfall Fail-Save (Stellwerkbetrieb) Fail-Operational (Flugleitsystem) Spiele??? W. Henhapl, A. Kaminski 34

35 Priorisierung der Merkmale durch Anforderungen der Anwendung Beispiele i von Anwendungsbereichen: Anwendungen mit Risikopotential: Körperliche Gefährdung für Gruppen Steuerungen von Fahrzeugen (Flugzeuge, Schienenfahrzeuge) Steuerungen von Sicherheitseinrichtungen (Ampeln, Schranken) Individuelle körperliche Gefährdung Steuerung im Haushalt Robotsteuerungen Wirtschaftliche Gefährdung Aktienhandel E-Commerce Anwendungen mit geringen Risikopotentialik ti Unterhaltungsbereich Spiele Surfen W. Henhapl, A. Kaminski 35

36 Andere produktbezogene Ansätze: Heinrich Nutzungsziele: Geforderte Güte des Systems Produktivität Sicherheit Übertragbarkeit Verfügbarkeit Zuverlässigkeit... Wartungsziele: Anpassung an veränderte Anforderungen Änderbarkeit Testbarkeit Verständlichkeit... Rahmenziele: Priorisierung und Auswahl von Systemalternativen Innovationsgrad Automatisierungsgrad Integrationsgrad W. Henhapl, A. Kaminski 36

37 Qualitätsmanagement & -sicherung Thema des Vortrags von Dr. Fraikin Hier nur kurzer Aufriss: Qualitätsmanagement (ISO 8402): alle Tätigkeiten der Gesamtführungsaufgabe, welche Qualitätspolitik, Ziele und Verantwortung festlegen, sowie diese durch Mittel wie Qualitätsplanung, -lenkung, -sicherung und verbesserung... verwirklichen. Also organisatorische Maßnahmen Qualitätssicherung (ISO 8402): alle geplanten und systematischen Tätigkeiten... um angemessenes Vertrauen zu schaffen, dass eine Einheit die Qualitätsforderungen erfüllt W. Henhapl, A. Kaminski 37

38 QS-Maßnahmen Konstruktive Maßnahmen Organisatorische Planung: Aufbau- und Ablauforganisation (klare Kommunikationsstruktur zum Auftraggeber und Anwender!) Richtlinien, Standards, Checklisten Betriebsklima Technische Methoden (OO, Patterns, Frameworks) & Sprachen, Werkzeuge (UML-Unterstützung, GUI-Builder, Corba, CVS...), Bibliotheken Analytische Maßnahmen Analysierende Verfahren Statische Analyse, Formale Verifikation, Produktbezogen: Inspektion, Review, Walkthrough Prozessbezogen: Audit Testende Verfahren Dynamischer Test, Symbolischer Test, Simulation, Schreibtischtest W. Henhapl, A. Kaminski 38

39 Qualitätssicherungsplan Antwort t auf: Was wird geprüft: Merkmale und Kriterien, ihre Wichtigkeit, Indikatoren Wie wird geprüft: Techniken & Methoden Abnahmekriterien Von wem muss geprüft werden Verantwortung für Management und Sicherung Wann muss geprüft werden Planung der Ergebnisse in den Meilensteine W. Henhapl, A. Kaminski 39

40 QS-Plan: ISO 1.Qualitätsziele, i l wo immer möglich, ausgedrückt in messbaren Größen 2.Festgelegte Kriterien für die Vorgaben und Ergebnisse jeder Entwicklungsphase 3.Festlegung der Arten von auszuführenden Test-, Verifizierungs- und Validierungsmaßnahmen 4.Detaillierte t Planung von auszuführenden Test-, Verifizierungs- i und Validierungsmaßnahmen einschließlich Terminen, Mitteln und Genehmigungsinstanzen 5.Besondere Verantwortungen für Qualitätssicherungsmaßnahmen wie z.b. Reviews und Tests, Konfigurationsmanagement und Änderungswesen, Fehlermeldungswesen und Korrekturmaßnahmen W. Henhapl, A. Kaminski 40

41 Software Engineering Requirements Prozessmodelle Qualitätsdimensionen Erhebungsverfahren Wolfgang Henhapl, Andreas Kaminski et al. 03 Programm zweite Sitzung 2

42 Wo sind wir jetzt? [Übersetzung] III. Erhebungsverfahren 03 Programm zweite Sitzung 42

43 Wo sind wir heute? III. Erhebungsverfahren Sozialwissenschaften: sc a e Qualitativ a vs. Quantitativa Informatik? Ethnographische Verfahren User zentrierte Zugänge Perspektivenübernahmen Experteninterviews Diskursive etc. 03 Programm zweite Sitzung 43

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