4. Vorgehensmodelle. Herausforderungen der SW-Entwicklung

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1 4. Vorgehensmodelle 4.1 Phasen der Software-Entwicklung 4.2 Wasserfallmodell 4.3 Prototypische Entwicklung 4.4 Iterative Entwicklung 4.5 Iterativ-inkrementelle Entwicklung 4.6 Allgemeines V-Modell 4.7 Das V-Modell der Bundesrepublik Deutschland 4.8 Rational Unified Process 4.9 Agile Vorgehensmodelle 4.10 Scrum 4.11 Extreme Programming Herausforderungen der SW-Entwicklung 4.1 Software-Systeme sind heutzutage verteilte Anwendungen Anschluss an existierende Software (z.b. SAP, MS Office, bestehende Unternehmenssoftware...) Integration neuer Komponenten in existierende Systeme Erweiterung existierender Systeme eigene Komponenten neues System??? Legacy Systeme Systeme an anderen Standorten?? Systeme anderer Anbieter Die Phasen der SW- Entwicklung Erhebung und Festlegung des WAS mit Rahmenbedingungen Klärung der Funktionalität und der Systemarchitektur durch erste Modelle Detaillierte Ausarbeitung der Komponenten, der Schnittstellen, Datenstrukturen, des WIE Ausprogrammierung der Programmiervorgaben in der Zielsprache Zusammenbau der Komponenten, Nachweis, dass Anforderungen erfüllt werden, Auslieferung Wasserfallmodell 4.2 Merkmale: Phasen werden von oben nach unten durchlaufen Vorteile: - Plan auch für Nichtexperten verständlich - einfache Meilensteinplanung - lange Zeit am häufigsten eingesetzt Nachteile: - Anforderungen müssen 100%-ig sein - späte Entwicklungsrisiken werden spät erkannt - Qualität des Design passt sich Zeitplan an Optimierung: es ist möglich, in die vorherige Phase zu springen 83 84

2 Prototypische Entwicklung 4.3 Test und Integration Prototyp Merkmale: - potenzielle Probleme frühzeitig identifiziert, - Lösungsmöglichkeiten im Prototypen gefunden, daraus Vorgaben abgeleitet Vorteile: - frühzeitige Risikominimierung - schnelles erstes ergebnis Nachteile: - Anforderungen müssen fast 100%-tig sein - Prototyp (illegal) in die Entwicklung übernommen - Kunde erwartet schnell Endergebnis Optimierung: es ist möglich, in die vorherige Phase zu springen 85 Iterative Entwicklung 4.4 Merkmale: - Erweiterung der Prototypidee; SW wird in Iterationen entwickelt - In jeder Iteration wird System weiter verfeinert - In ersten Iterationen Schwerpunkt auf Analyse und Machbarkeit; später auf Realisierung große Vorteile: - dynamische Reaktion auf Risiken - Teilergebnisse mit Kunden diskutierbar Nachteile im Detail: - schwierige planung - schwierige Vertragssituation - Kunde erwartet zu schnell Endergebnis - Kunde sieht Anforderungen als beliebig änderbar 86 Iterativ Inkrementelle Entwicklung (State of the Art) 4.5 Bsp.: vier Inkremente Merkmal: - in kleine Teilschritte zerlegt - pro Schritt neue Funktionalität (Inkrement) + Überarbeitung existierender Ergebnisse (Iteration) - n+1-ter Schritt kann Probleme des n- ten Schritts lösen Vorteile: - siehe iterativ - flexible Reaktion auf neue funktionale Anforderungen Nachteile: - siehe iterativ (etwas verstärkt) Optimierung/Anpassung: am Anfang intensiver durchführen 87 Fertigstellung mit Iterationen Iterationen % Fertigstellungsgrad 100% 88

3 Bekanntheit von Vorgehensmodellen W asserfallm odell V-M odell S piralm odell Inkrem entelle E ntw icklung E volutionäres P rototyping Extrem e Program m ing R U P (R ational U nified Process) keines dieser M odelle genutzte M odelle bekannte M odelle Quelle: Softwareentwicklung läuft nicht auf Zuruf, Computer Zeitung Nr. 46/ Struktur komplexer Vorgehensmodelle 4.6 Aktuelle Vorgehensmodelle, wie V-Modell XT des Bundes (Rational) Unified Process OEP (Object Engineering Process) enthalten Aktivitäten (was soll gemacht werden), Rollen (wer ist wie an Aktivität beteiligt) und Produkte (was wird benötigt; bzw. ist Ergebnis) es gibt Vorschläge für typische Anwendungsszenarien, wie Aktivitäten zu verknüpfen sind Rahmenwerke, am Anfang eines s muss (werkzeuggestützt) bestimmen, welche Aktivitäten, Rollen, Produkte und Reihenfolgen von Aktivitäten für das individuelle relevant sind (tailoring, d. h. zurecht schneidern, benötigt viel Erfahrung) 90 allgemeines V-Modell manuelle Prüfung manuelle Prüfung manuelle Prüfung Konstruktion Funktionaler Systementwurf Technischer Systementwurf Anforderungsdefinition Komponenten- Spezifikation manuelle Prüfung Anmerkung: wird iterativ / inkrementell zum W-Modell Validierung Validierung Validierung Validierung Programmierung Komponententest Integrationstest Systemtest Abnahmetest Integration 91 V-Modell des Bundes 4.7 Regelung der Softwarebearbeitung (im Bereich der Bundeswehr, des Bundes und der Länder) einheitliche und (vertraglich) verbindliche Vorgabe von Aktivitäten und Produkten (Ergebnissen), Historie: V-Modell 92 (Wasserfall im Mittelpunkt), Überarbeitung V-Modell 97 (Anpassung an inkrementelle Ideen (W-Modell); Forderung nach zu früher Festlegung von Anforderungen) aktuell: V-Modell XT (extreme Tailoring), neuer Erstellung mit Fokus auf Verhältnis von Auftragnehmer und Auftraggeber (starker akademischer Einfluss bei Entwicklung) 92

4 Struktur des V-Modell XT für V-Modell XT-Informationen: Copyright Reserved Bundesrepublik Deutschland Produktorientierung im V-Modell XT Eine durchführungsstrategie definiert die Reihenfolge der im zu erreichenden fortschrittsstufen; nutzt Entscheidungspunkte (go, no go) Produkte stehen im Mittelpunkt, sie sind DIE ergebnisse durchführungsstrategien und Entscheidungspunkte geben die Reihenfolge der Produktfertigstellung und somit die grundlegende Struktur des verlaufs vor Die detaillierte planung und -steuerung wird auf der Basis der Bearbeitung und Fertigstellung von Produkten durchgeführt Für jedes Produkt ist eindeutig eine Rolle verantwortlich und im dann eine der Rolle zugeordnete Person Die Produktqualität ist überprüfbar durch definierte Anforderungen an das Produkt und explizite Beschreibungen der Abhängigkeiten zu anderen Produkten 94 Entscheidungspunkte des V-Modells XT Beispiel: durchführungsplan relevant für alle V-Modell-e Organisationsspezifisches V-Modell Schnittstelle Auftraggeber / Auftragnehmer Systementwicklung genehmigt definiert Anforderungen festgelegt ausgeschrieben Angebot abgegeben Vorgehensmodell analysiert Verbesserung Vorgehensmodell konzipiert Verbesserung Vorgehensmodell realisiert Geamtprojekt aufgeteilt beauftragt System spezifiziert System entworfen Feinentwurf abgeschlossen Gesamtfortschritt überprüft fortschritt überprüft Iteration geplant Abnahme erfolgt Lieferung durchgeführt System integriert Systemelemente realisiert abgeschlossen (Systementwicklungsprojekt eines Auftraggebers (AG)) 95 96

5 Beispielaktivität: Anforderungen festlegen Rational Unified Process (RUP) 4.8 Disziplinen Design Konzeption Konstruktion Phasen Ausarbeitung Inbetriebnahme Test Installation Konfigurations- und Änderungsmanagement Start aus IBM/Rational: Rational Unified Process Konzeption Iteration 1 Konzeption Iteration 2 Ausarbeitung Iteration 1 Ausarbeitung Ausarbeitung Inbetrieb Iteration 2 Iteration n Iteration 1 Iterationen Inbetrieb Iteration Phasen des RUP inception (Konzeption): Ermittlung zentraler Anforderungen, umfang definieren, erste Entwurfs- und sansätze, Identifikation der risiken und Aufwände elaboration (Ausarbeitung): stabile, möglichst vollständige Anforderungen, Entwurfsspezifikation, detaillierter plan mit aktivem Risikomanagement construction (Konstruktion):, Integration, auslieferbare Version transition (Inbetriebnahme): Beta-Test, Endabnahme, Inbetriebnahme, Endlieferung Struktur des RUP strukturiert durch Disziplin Software Engineering Process Arbeitsablauf verfeinert durch beschrieben in bearbeitet Rolle Hilfsmittel verantwortlich für Hilfsmittel Checkliste beschrieben durch Eingabe Aktivität Produkt (Artifact) Ergebnis Werkzeuganleitung Strukturbeschreibung (Template) erstellt mit Hilfe von Geschäftsprozessmodell management umfeld Arbeitsablaufdetails Hilfsmittel Bericht

6 Kritik an klassischen Vorgehensmodellen 4.9 Es müssen viele Dokumente erzeugt und gepflegt werden Eigene Wissenschaft Modelle wie V-Modelle und RUP zu verstehen und zurecht zu schneidern Prozessbeschreibungen hemmen Kreativität Anpassung an neue Randbedingungen, z. B. neue Technologien (Web-Services) in Prozessen und benutzten Werkzeugen ist extrem aufwändig alternativer Ansatz: Menschen machen e erfolgreich, traue den Menschen => agile Prozesse (vorherige Name: leichtgewichtige Prozesse) Arten von agilen Prozessen (1/2) generell: Methoden lernen von einander; es gibt nicht die eine agile Methode Variante 1: Beschreibung auf Metaprozessebene Grundregeln zur organisation Vorgehensweisen in en werden vom Team festgelegt Beispiele: Scrum (u. a. Ken Schwaber, Jeff Sutherland) [s. Folien] Crystal Methodenfamilie (Alistair Cockburn) Arten von agilen Prozessen (2/2) Variante 2: Konkrete Prozessbeschreibungen Für verschiedene Phasen der Software- Entwicklung werden konkrete Verfahren vorgeschlagen Abhängigkeiten der Verfahren werden dokumentiert ( wer A macht muss auch B machen ); Möglichkeiten zur individuellen Optimierung Beispiele: extreme Programming (XP) (u. a. Kent Beck, Ward Cunningham) [s. Folien] Dynamic Systems Development Method (Konsortium) 103 Agiles Manifest (Februar 2001) We are uncovering better ways of developing software by doing it and helping others do it. Through this work we have come to value: Individuals and interactions over processes and tools Working software over comprehensive documentation Customer collaboration over contract negotiation Responding to change over following a plan That is, while there is value in the items on the right, we value the items on the left more. Kent Beck, Mike Beedle, Arie van Bennekum, Alistair Cockburn, Ward Cunningham, Martin Fowler, James Grenning, Jim Highsmith, Andrew Hunt, Ron Jeffries, Jon Kern, Brian Marick, Robert C. Martin, Steve Mellor, Ken Schwaber, Jeff Sutherland, Dave Thomas 104

7 Scrum (1/2) 4.10 ( Scrum : Gedränge beim Rugby) Scrum Teams mit maximal 7 Personen mit unterschiedlichen Fähigkeiten, einem Leiter (Scrum Master) Bei größeren Teams: mehrere Teilteams durch Scrum Master koordiniert Zentrales Steuerungselement: Scrum meetings; jeden Tag 15 Minuten: was habe ich seit letztem Meeting gemacht? was werde ich bis zum nächsten Meeting machen? was hat meine Arbeit behindert? Scrum Master ist Koordinator; beseitigt Behinderungen; kommuniziert im Unternehmen Arbeitsablauf im Team wird vom Team selbst geregelt Scrum (2/2) planung: Eng mit dem Kunden werden Hauptaufgaben identifiziert (Stack mit product backlog) Hauptaufgaben können auch Test von Technologien und die Entwicklung von Prototypen sein Scrum Team schätzt Aufwände; wählt mit Kunden aus product backlog wichtigste nächste Aufgaben für nächste Iteration (heißt sprint) aus Jeder sprint dauert ca. 30 Tage; hat sprint backlog mit priorisierten Aufgaben; sorgt für nicht unterbrochene Arbeitsphase des Teams (Scrum Master kann abbrechen) Nach jedem sprint Analyse mit dem Kunden, was wurde erreicht; wie kann verbessert werden [zurück Planung] siehe auch: Scrum - Überblick... Product backlog Aufgabe 1 Aufgabe 2... Planung für sprint sprint backlog Teilaufgabe 1 Teilaufgabe 2 Status- Review Scrum-Meeting Arbeitstag sprint 30 Arbeitstage Ideen des Extreme Programming (XP) (1/3) 4.11 Planning User stories are written Release planning creates the schedule Make frequent small releases The Project Velocity is measured The project is divided into iterations Iteration planning starts each iteration Move people around A stand-up meeting starts each day Fix XP when it breaks Designing Simplicity Choose a system metaphor Use CRC cards for design sessions Create spike solutions to reduce risk No functionality is added early Refactor whenever and wherever possible

8 Ideen des Extreme Programming (XP) (2/3) Coding The customer is always available Code must be written to agreed standards Code the unit test first All production code is pair programmed Only one pair integrates code at a time Integrate often Use collective code ownership Leave optimization till last No overtime Testing All code must have unit tests All code must pass all unit tests before it can be released When a bug is found tests are created Acceptance tests are run often and the score is published 109 Ideen des Extreme Programming (XP) (3/3) User Stories Releaseplan Anforderungen Systemidee unklare Annahmen Release- Planung Miniprototyp (Spike) neue User-Story geänderte Randbedingung Kundenzustimmung abgesicherte Annahmen Testfälle Iteration Fehler aktuelle Version nächste Iteration Akzeptanz -tests kleine Releases Quelle der XP-Folien : Varianten: z. B. in der Nutzung von Dokumentation (keine minimal) Architekturansatz 110 Versuch einer Beurteilung von agilen Methoden agile Methoden haben viele Innovationen in verstaubte SW- Entwicklungsprozesse gebracht (etwas Neues; viel neu arrangiertes) Einsetzbarkeit hängt stark von technischen und menschlichen Fähigkeiten des Teams ab große Erfolge möglich, wenn Dream-Team gefunden Aufpassen bei Beratungs-Hype ( XP ist die Zukunft ) Hamburger Berater: Wir haben agile Methoden erfolgreich in Versicherung X eingeführt und manifestiert leiter bei X: Haben neue Ideen zur Optimierung unseres existierenden Prozesses genutzt; konkret übrig geblieben sind Stand-Up-Meetings Agiles Manifest interessant für alle SW-Entwicklungsprozesse Ideen auf andere Ansätze übertragbar Überblick mit Kommentaren in Artikeln von J. Coldewey Generell: Vorgehensmodell muss zum und den Menschen passen 111

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