Requirements Engineering. Projekte, Prozesse, Produkte. Vector Consulting Services

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1 Requirements Engineering Projekte, Prozesse, Produkte GI Regionalgruppe, 11. März 2009 Dr. Christof Ebert, Geschäftsführer 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 Lösungen für Sie CMMI und SPICE Effizienzverbesserung Funktionale Sicherheit Engineering-Methodik Projekt- und Produktmanagement Veränderungsmanagement Kunden aus unterschiedlichen Branchen und Regionen: Accenture, Alcatel-Lucent, Ashok, Audi, BMW, Bosch, Daimler, Denso, Diehl, Ford, Getrag, Hyundai, IBM, JCI, MAN, o2, Porsche, Sparkasse, Thales, Valeo, Zeiss, ZF Ergebnisverbesserung durch bessere Wettbewerbsfähigkeit Teil der Vector Gruppe Globale Präsenz 900 Mitarbeiter weltweit Innovative Lösungen Optimierte Produktentwicklung Was? Wie? Strategie Prozesse Produkte Schnittstellen Technologie Werkzeuge Wer? Kompetenzen Fähigkeiten Wissen Wo? Märkte Standorte Lieferanten Your Partner in Achieving Engineering Excellence. Slide: 2

2 Gliederung Teil 1 Projekte Risiken im RE Teil 2 Prozesse Systematisches RE Teil 3 Produkte RE und Qualitätsattribute Teil 4 Nutzen und Trends Slide: 3 Herausforderung Software-intensive Systeme System- und Softwareentwicklung ist für viele Unternehmen die wichtigste Quelle für Wertschöpfung, aber auch ein großes Geschäftsrisiko. Typische Probleme Erfolgsquote von SW- und IT-Projekten 19% 46% 35% Erfolgreich Zu spät oder über Budget Abgebrochen Überschrittene Zeit- und Kostenrahmen Unzureichende Produktivität Nacharbeiten und Fehler Hauptgründe für Projektprobleme Prozessfähigkeit 91% Organisationsmanagement Requirements Engineering 87% 87% aber keine Zeit, um etwas zu ändern Quellen Oben: Standish Group 2006, ca Projekte Unten: Robert Charette et al, 2004 Slide: 5

3 Die drei Risiken im RE und für Ihr konkretes Projekt 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 Was ist eine Anforderung? Anforderung Eigenschaft oder Bedingung, die zur Problemlösung oder Zielerreichung erforderlich ist. Verschiedene Typen von Anforderungen werden unterschieden Rekursiv anwendbar: Marktanforderungen gibt es wiederum für Produkte und Komponenten. Marktanforderungen / Kunden- / Benutzer- / Geschäftsanforderungen / Ziele / Bedürfnisse Produkt (Service-) anforderungen / Eigenschaften / SLA / Systemanforderungen Komponentenanforderungen / Softwareanforderungen Warum? Was? Wie? Problemraum Lösungsraum Slide: 10

4 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: 11 Beispiel: RE schafft Effizienzvorsprung Zielvorgabe Zeit ist die kritische Ressource. Sie schafft Effizienz und Cash Flow. Wettbewerb: Optimaler Markteintritt. Finanzierung: 78% aller CFOs ziehen kurzfristigen Cash Flow dem langfristigen Erfolg vor. Bedeutung für die SW-Entwicklung Prio 1: Zeit- und Performanzvorgaben einhalten Prio 2: Technologien zum Wachstum liefern Umsetzung (Fallstudie) - Kernteam -Lebenszyklus - Anforderungen kontrollieren - Portfoliomanagement Quellen: Alcatel-Lucent 2006 (siehe Ebert, Systematisches Requirements Engineering, 2008) CFO-Survey Data: Hamel, G., Breen, B.: The Future of Management, Slide: 12

5 Beispiel: RE schafft Effizienzvorsprung 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: 13 Beispiel: RE schafft Effizienzvorsprung Lösung 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 analysiert und bewertet Verlässliches Portfoliomanagement Tatsächlicher Liefertermin (100% = Termin exakt eingehalten) 250% 200% 150% 100% 50% Ziel: % Anzahl der vier genannten Techniken, die im Projekt konkret umgesetzt wurden Quelle: Alcatel-Lucent 2006 Slide: 14

6 Gliederung Teil 1 Projekte Risiken im RE Teil 2 Prozesse Systematisches RE Teil 3 Produkte RE und Qualitätsattribute Teil 4 Nutzen und Trends Slide: 15 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: 16

7 Was ist Requirements Engineering? Requirement Engineering 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 risikoorientiert zu pflegen. Requirements Engineering Ermittlung Analyse Vereinbarung Spezifikation Validierung Verwaltung Slide: 17 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: 18

8 Lösung: RE im Systemkontext und für gesamten Lebenszyklus Anforderungsentwicklung Systemperspektive 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: 19 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: 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: 20

9 Systemperspektive 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: 21 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: 22

10 Gliederung Teil 1 Projekte Risiken im RE Teil 2 Prozesse Systematisches RE Teil 3 Produkte RE und Qualitätsattribute Teil 4 Nutzen und Trends Slide: 23 Qualitätsattribute Qualitätsattribute / Nichtfunktionale Anforderungen Qualitätseigenschaften und Einschränkungen eines Produkts, welche die funktionalen Anforderungen ergänzen. Nichtfunktionale Anforderungen sind Anforderungen. Beispiel: Kraftfahrzeug Entwicklungs- und Produktionskosten Gesetzliche Vorgaben: Schadstoffe, Verbrauch Einfache Benutzbarkeit komplexer Systeme Sicherheit bei zunehmender Elektrifizierung (X-by-wire) Einbindung von Fahrzeugen in Kommunikationssysteme Nichtfunktionale Anforderungen dominieren die Produktentwicklung in SW und IT. Slide: 24

11 Beispiel: Security RE Methodik Idee? IS-Ziele, IS- Anforderungen, Angriffsszenarien Anforderungsanalyse 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 Komponententest Test der IS- Anforderungen für Komponenten Komponentenentwurf Implementierung Code-Richtlinien, TDD, Code- Analyse Slide: 25 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: 26

12 Beispiel: Security RE Systemperspektive 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: 27 Beispiel: 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: 28

13 Gliederung Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Projekte Risiken im RE Prozesse Systematisches RE Produkte RE und Qualitätsattribute Nutzen und Trends Slide: 29 Nutzeffekte von systematischem Requirements Engineering Kundenzufriedenheit, denn Anforderungen setzen tatsächliche Bedürfnisse systematisch um. Kürzere Durchlaufzeiten durch Fokus auf jene Aktivitäten und Inhalte, die Wert schaffen. Produktivitätsverbesserung aufgrund reduzierter Fehlerkosten, denn ca. 20% des Aufwands entfallen auf Fehler wegen unzureichender Anforderungen. Termintreue durch rechtzeitig geklärte Anforderungen, Risikomanagement 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: 30

14 Trends im Requirements Engineering Externe Trends Wertorientierung Mode Individualismus Schnelle Veränderungen Service-Orientierung Globaler Wettbewerb Ökonomische und ökologische Imperative Sicherheit und Stabilität Trends im RE Innovation durch marktorientierte Lösungen statt Technologien Werterzeugung mit Kunden Schaffung neuer Marktregeln und Geschäftsmodelle Qualitätsorientierung Systems Engineering Kollaboratives RE über Unternehmensgrenzen hinweg Agile Vorgehensweisen zum Umgang mit Unsicherheiten Effektives Wissensmanagement Slide: 31 Praktisches Requirements Engineering Systematisches Requirements Engineering Christof Ebert 330 Seiten 2. erweiterte Auflage 2008 Dpunkt.verlag Solides Grundlagenbuch mit viel Industriepraxis. Es beschreibt mit vielen konkreten Erfahrungen, wie RE- Prozesse, Methodik und Werkzeuge im Projekt aussehen sollten. Die Systematik der einzelnen Aktivitäten im RE unterstützen die Qualifikation zum Certified Requirements Engineer. Slide: 32

15 RE und Produkte The Product Manager's Handbook: The Complete Product Management Resource Linda Gorchels McGraw-Hill, 3. edition, 2005 ISBN: Einführung in das Produktmanagement. 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: 33 RE und Innovation Innovation Games. Creating Breakthrough Products and Services Luke Hohmann Addison-Wesley Longman, Amsterdam, 2006 ISBN: Kundenanforderungen sind schwer zu ermitteln. Hohmann zeigt, wie man 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 obwohl der in der Regel gar nicht will. Slide: 34

16 Weiter führende Informationen Download Area (Button: Download) Bücher, Broschüren, White Paper Trainings Tools Slide: 36 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: 37