Softwarequalitätssicherung

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1 Lesender: Prof. Dr.-Ing. habil Ilka Philippow Fakultät für Informatik und Automatisierung FG Softwaresysteme/Prozessinformatik Tel Sekr , Frau Meusel, Zuse Bau Zi 3044 login: pw: Studiengänge: Informatik, Ingenieurinformatik, Wirtschaftsinformatik 1

2 Begriffsherkunft Aus dem Lateinischen: Qualitas die Beschaffenheit Qualitatis die Eigenschaft d.h. jedes Objekt hat eine Qualität oder ein Bündel von Qualitäten Heutiger Begriffsgebrauch: im Sinne einer guten Qualität gewünschte Eigenschaften Gute Qualität einer Software: Funktionalität (Kernqualität)+ weitere Qualitätsmerkmale 2

3 Definitionen Qualität (quality) ist die Gesamtheit von Eigenschaften und Merkmalen eines Produkts oder einer Tätigkeit, die sich auf deren Eignung zur Erfüllung von vorgegebenen Erfordernissen bezieht. (DIN 55350, ähnlich: ANSI/ASQC A3-1978) Qualität bezieht sich auf Produkte und Prozesse Softwarequalität ist die Gesamtheit von Merkmalen und Merkmalswerten (Kenngrößen), die die festgelegten Anforderungen erfüllen 3

4 Qualitätsaspekte Wartungsqualität Prozessqualität Projektqualität Gebrauchsqualität Projektbeginn Stilllegung 4

5 1.1. Produkt-Qualitätsmodell enthält Anforderungen zur Qualitätsbewertung; diese beziehen sich auf eine Menge von Eigenschaften (Merkmale) und deren Ausprägung (Kenngrößen, Metriken) Softwarequalitätsmodell Merkmal 1 Kenngrößen 1.n Merkmal n Kenngrößen 1.n ist ein Bestandteil der Produkt-Spezifikation ist eine Basis für die Produkt-Abnahme 5

6 Produkt-Qualitätsmerkmale Funktionalität Effizienz Zuverlässigkeit Benutzbarkeit äußere Sicht: Kundenorientiert Bausteine der Softwarequalität Übertragbarkeit Wartbarkeit innere Sicht: Herstellerorientiert 6

7 Funktionalität Functionality, Capability Untermerkmale: Umfang: Menge der angebotenen Funktionen entsprechend der Spezifikation Korrektheit: Erzeugen korrekter Ergebnisse Verträglichkeit: Arbeit mit anderen Systemen und Komponenten SW ist immer fehlerhaft, d.h. absolute Reife wird bei neuer Software nicht erwartet Korrektheit von Programmen kann nie nachgewiesen werden 7

8 Effizienz Performance-Untermerkmale: Zeitverhalten: Betriebsmittel: Zeitdauer für das Ergebnis Prozessorleistung, Speicherbedarf, Übertragungskapazität es gibt Extremforderungen bei eingebetteten Systemen steht im Widerspruch zu Wartbarkeit und Übertragbarkeit Beispiele für Kenngrößen: - Speicherbedarf für Programmkode - Antwortzeiten auf Reaktionen aus der Umgebung 8

9 Zuverlässigkeit Reliability-Untermerkmale: Reife: Wahrscheinlichkeit für korrekte Arbeit bei Normalbedingungen Robustheit: Wahrscheinlichkeit für korrekte Arbeit unter fehlerhaften Bedingungen Wiederanlauf: Aufwand und Zeitbedarf Integrität: Sicherheit (savety, security), Reaktion auf Verfälschungen/Verlust von Daten Beispiele für Kenngrößen: - Anzahl Ausfälle/Monat im Betrieb -Testabdeckungsgrad (z.b. Kap. 6,7) 9

10 Benutzbarkeit Useability-Untermerkmale: Verständlichkeit: Aufwand zum Verstehen des funktionalen Konzepts Handhabbarkeit: Aufwand für die Steuerung des Ablaufs Erlernbarkeit: Aufwand zum Erlernen der Bedienung Häufig subjektive Empfindung zum Bedienkomfort Beispiele für Kenngrößen: - max. Anzahl an Bedienschritten/ Funktionalität - max. Schulungsdauer für die Nutzer 10

11 Übertragbarkeit Portability-Untermerkmale: Installierbarkeit: Anpassbarkeit: Schnittstellen- Verträglichkeit: Aufwand auf einer definierten Umgebung Aufwand für andere Umgebungen Einhaltung einschlägiger Normen plattformunabhängige Komponenten entwickeln Beispiele für Kenngrößen: - Installationszeit bei Einhaltung der Umgebung - Einhalten von Protokollvorgaben 11

12 Wartbarkeit Maintainability-Untermerkmale Änderbarkeit: Aufwand für definierte Änderungen Transparenz: Klarheit, Aufwand für das Verstehen Stabilität: Risiko unerwarteter Nebeneffekte Testbarkeit: Aufwand für den Test von Änderungen günstig: im Entwurf wenige Relationen zwischen den Komponenten vorsehen Beispiel für Kenngrößen/Vorgaben: - Komplexitätsmaße (Kap. 9) 12

13 Korrelation von Merkmalen The better adapted a system is to a particular environment, the less adaptable is it to new environments Gerald M. Weinberg es gibt einen Widerspruch zwischen hohen Anforderungen bezüglich der Effizienz und einer guten Wartbarkeit bzw. Übertragbarkeit Funktionale Korrektheit verbessert automatisch die Zuverlässigkeit und Wartbarkeit eine gute Bedienbarkeit beeinflusst kein weiteres Qualitätsmerkmal negativ 13

14 Praxisproblem Entwickler folgen ihren Gefühlen und Gewohnheiten und sind meistens effizienzorientiert bezüglich ihres Programms! Manager unterliegen dem Termindruck, sie sind effizienzorientiert in Bezug auf den Endtermin! Aber: ein Programm, das unter dem Diktat der Performanz entwickelt wurde, ist in der Regel weder zuverlässig noch wartbar 14

15 1.2. Prozessqualität ein qualitativ hochwertiger Entwicklungsprozess ist eine zwar nur hinreichende, aber notwendige Voraussetzung für die Entwicklung qualitativ hochwertiger Produkte Qualitätsziele des Produktes Produkt-Qualität Qualitätsziele des Prozesses Prozess-Qualität Basismerkmal: Prozessreifegrad, Kap. 3 15

16 Prozessverbesserung (1) Voraussetzungen: 1. Führungsebene erkennt die Notwendigkeit: zur Senkung der Softwarewartungskosten und von Reklamationen zur Erhöhung von Produktivität und Qualität 2. Akzeptanz durch die Mitarbeiter: realistische Aktionspläne realistische Situationseinschätzung Ermittlung von Kompetenz und Schulungsbedarf 16

17 Prozessverbesserung (2) 3. Technische Unterstützung geeignete neue Technologien und Werkzeuge Mitarbeiterakzeptanz beachten, sonst Fehlinvestition 4. Qualitätssicherung Einführung eines Qualitätsmanagementsystems Beachtung qualitätssichernder Führung TQM-Prinzipien beachten 17

18 1.3. Total Quality Management Definition nach DIN, ISO 8404: TQM ist eine auf der Mitwirkung aller Mitarbeiter beruhende Führungsmethode, die Qualität in den Mittelpunkt stellt und durch Zufriedenstellung der Kunden auf den langfristigen Geschäftserfolg sowie Nutzen für die Mitglieder der Organisation zielt. Qualität 1. Grades Produktqualität Qualität 2. Grades Prozessqualität mit TQM 18

19 TQM-Prinzipien 1. Prinzip der Kundenorientierung: traditionell: Lösung aus Entwicklersicht, Kunde erhält das Endergebnis TQM: Einbeziehung der Kunden bei der Abnahme von Zwischenprodukten zwecks Nachbesserung TQM: SW-Entwickler verstehen, unter welchen Bedingungen Kunden die Software nutzen wollen Kundenverantwortung erhöhen 19

20 TQM-Prinzipien 2. Prinzip der Prozessorientierung traditionell: Fehler treten auf, Qualität wird durch Testen erreicht traditionell: Prozess wird revolutionär verändert, weil es alle tun, es technisch machbar ist oder Berater es empfehlen TQM: Fehlervermeidung durch evolutionäre Prozessverbesserung TQM: faktenbegründete Entscheidungen Prozessmetriken etablieren 20

21 TQM-Prinzipien 3. Prinzip der Mitarbeiterverantwortung traditionell: Entwickler erhalten die Spezifikation der Software, Externe validieren traditionell: hierarchische Strukturen TQM: SW-Entwickler prüfen auch die Kundenanforderungen und kennen den Einfluss der eigenen Leistung TQM: Entwickler in Entscheidungen einbeziehen Motivation und Verantwortung steigern 21

22 1.4. Qualität und Produktivität Nach Basili: Cleanroom SW-Entwicklung Produktivität P = Wert des Produktes Aufwand (Kosten) Wert: Quantität: Produktgröße (LOC, Funktionsumfang) Kundenbedürfnis +Kundenzufriedenheit Qualität: Übereinstimmung mit Qualitätsmodell Kosten: Personal Investive und laufende Kosten Qualitätskosten 22

23 Qualitätskosten Kosten zur Fehlervermeidung konstruktive QS-Maßnahmen Kosten zur Fehleraufdeckung analytische QS-Maßnahmen Interne Fehlerkosten Kosten für Fehlerbehebung, Wiederholung von Entwicklungsarbeit vor Produktabnahme Externe Fehlerkosten Gewährleistung, Nachbesserung nach Produktabnahme 23

24 Häufige Annahme: Praxisproblem konstruktive Maßnahmen zur Fehlervermeidung verursachen zusätzliche Kosten, Fehler entstehen trotzdem; d.h. erst mal nichts tun! Aber: schlechte Qualität erhöht die Fehlererkennungs- und Behebungskosten (40% Entwicklung versus 60% Wartung und noch schlechter in der Praxis) vermeiden von Fehlern mittelfristig Kostensenkung Fehlervermeidung erhöht Produktivität 24

25 Produktivitätsfaktoren 1. Produktabhängige Faktoren Stabilität der Produktanforderungen Möglichkeit zur Wiederverwendung Komplexität, Schwierigkeit der Aufgabenstellung 2. Personenabhängige Faktoren physische und psychische Arbeitsumgebung Fähigkeiten, Erfahrungen, Ausbildungsstand Einstellung und Haltung zur Arbeit 3. Prozessabhängige Faktoren Vorgehensmodell (Definition) und Werkzeuge 25

26 Maßnahmen zur Steigerung Leistungserhöhung der Mitarbeiter Effizienzerhöhung der Arbeitsschritte Vermeidung von Überarbeitungsschritten Produktvereinfachung Wiederverwendung Qualifikation Führung und Motivation Softwarewerkzeuge, Produktionsumgebungen Unterstützung früher Phasen Prototyping Produktmodelle Komponenten u.a. 26

27 Vorlesungsinhalt 1. Einführung, Qualitätsmodelle, TQM, Produktivität 2. Qualitätssicherung, Zertifizierung, Fehlerbehandlung 3. Software-Prozess-Assesment (CMM, SPICE) 4. Konstruktive Maßnahmen zur Qualitätssicherung 5. Analytische Maßnahmen zur Qualitätssicherung - Statische und dynamische Maßnahmen, Testprozess 6. Funktionsorientierter Test (Black Box) 7. Kontrollflussorientierter Test (White Box) 8. Objektorientierte Prüfung 9. Softwaremessung (Metriken) 27

28 Literatur Liggesmeyer, P.: Software-Qualität.Spektrum Akademischer Verlag 2002 Hoffmann, Dirk W.: Softwarequalität. Springer Verlag

29 Fragen 1. Worauf bezieht sich der Begriff Qualität im Kontext von Softwareentwicklung? 2. Welche Bedeutung haben Produkt-Qualitätsmerkmale? Welche Produkt-Qualitätsmerkmale sind nach DIN definiert? 3. Versuchen Sie intuitiv Kenngrößen für Qualitätsmerkmale anzugeben! Wodurch zeichnen sich gute Kenngrößen aus? 4. Welche Voraussetzungen zur Prozessverbesserung sind nötig? 5. Was beschreibt der Begriff Total Quality Management? Erläutern Sie die Grundprinzipien von TQM 29

30 Fragen 6. Die Produktivität der Softwareentwicklung kann aus dem Verhältnis von Produktwert und Kosten ermittelt werden. Welche Faktoren können zur Wert- und Kostenermittlung herangezogen werden? 7. Widerlegen Sie das Argument Wir haben weder Zeit noch Geld für Qualitätssicherung in Zusammenhang mit den Projektkosten! 8. Nennen Sie die 5 Bestandeile des Maßnahmenkataloges zur Produktivitätserhöhung und benennen Sie dazu jeweils eine mögliche Einzelmaßnahme? 30