Testautomatisierung. Schritthalten mit agiler Software-Entwicklung. Matthias Hölzer-Klüpfel

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1 Testautomatisierung Schritthalten mit agiler Software-Entwicklung Matthias Hölzer-Klüpfel

2 Aufgabenstellung Entwicklung eines innovativen Medizinprodukts in einem Startup-Unternehmen bis zur CE-Kennzeichnung

3 Erste Phase

4 Projektplan Ziel: Software und Kompetenz aufbauen kurzfristig extern mittelfristig intern Dienstleister einsetzen Team aufbauen Software entwickeln Team qualifizieren Software testen Prozesse etablieren CE Projektunterstützung Transfer Transfer Weiterentwicklung

5 Entwicklungsprozess (extern)

6 Software-Qualitätssicherung Confidence, Design-zentriert Statische Codeanalyse Systematische Code-Reviews Automatisierte Unit-Tests Evidence, Requirements-zentriert Whitebox-Tests Software-Systemtests

7 Software-Qualitätssicherung Confidence, Design-zentriert Statische Codeanalyse Systematische Code-Reviews Automatisierte Unit-Tests Evidence, Requirements-zentriert Whitebox-Tests Software-Systemtests

8 Systemarchitektur User Interface Supervisor Controller Hardware

9 Manueller Software-Systemtest Input-Simulation: Widerstandsdekaden Simulationssoftware Teile der Hardware Datenerfassung: Logic-Analyser Serieller Logger

10 Problematik Hohe Fehleranfälligkeit Software-Modifikationen notwendig Manuelle Auswertung unsicher Schwer nachprüfbar Aufwand: 18 Personenmonate!

11 Projektstand Ziel: Software und Kompetenz aufbauen kurzfristig extern Dienstleister einsetzen Software entwickeln Software testen mittelfristig intern Team qualifizieren Prozesse etablieren Team aufbauen CE Projektunterstützung Transfer Transfer Weiterentwicklung

12 Projektstand Ziel: Software und Kompetenz aufbauen kurzfristig extern Dienstleister einsetzen Software entwickeln Software testen mittelfristig intern Team qualifizieren Prozesse etablieren Team aufbauen Projektunterstützung Transfer CE Transfer Weiterentwicklung

13 Geänderte Rahmenbedingungen Entwicklung wird intern übernommen Software-Entwicklung Software-Systemtest wird agiler wird intern durchgeführt Ziel für die Durchlaufzeit: unter 1 Woche Software-Systemtest muss automatisiert werden

14 Zweite Phase

15 Anforderungen Testautomatisierung Vollständig automatisch: Testskripte: Testdurchführung Testauswertung können durch Tester entwickelt werden spiegeln die semantische Tiefe der Requirements Testausführung: parallelisierbar in weniger als einer Woche Test der unveränderten Produktsoftware Entwicklung nach IEC 62304

16 System-under-Test User Interface Supervisor Controller Hardware

17 Testsystem IO-Simulator Supervisor Controller IO-Simulator Testtreiber

18 Testsystem Testskript (XML) Testtreiber (PC, Windows, C#) Testreport (XML) USB IO-Simulator (Hardware, μc) physikalisch, 1:1 System-under-Test

19 Testskript-Anweisungen Anweisung Funktion set Ändert eine simulierte Größe. wait Erwartet den Eintritt eines beobachteten Zustands. send Schickt eine serielle Nachricht. expect Erwartet die Ankunft einer seriellen Nachricht. monitor Überwacht den Systemzustand nebenläufig. delay Wartet ab. repeat Wiederholt Anweisungen für eine Anzahl oder eine Zeit. verify Zeigt einen Trace zu einer Anforderung.

20 Beispiel: Testskript REQ1234: Test der Alarm LED Nach dem POST blinkt die Alarm LED 5 mal mit 1Hz und 50% Einschaltdauer.

21 Testspezifikation

22 Testausführung ca. 400 Testskripte Abdeckung der Software-Requirements: ca. 100 Stunden Laufzeit 6 Teststände (4 produktiv) Testdurchlaufszeit: 2 Tage >80%

23 Orchestrierung Verwendung des Continuous Integration Systems Testskripte stehen unter Versionskontrolle Automatisierter Testlauf Ablage der Testergebnisse im Versionskontrollsystem verwendetes Werkzeug: Jenkins

24 Test Report

25 Lessons Learned

26 Semantik der Skriptsprache Passe die Skriptsprache an die Domäne an! beschleunigt das Schreiben der Testskripte erlaubt ein breites Review ermöglicht, in den Skripten zu dokumentieren

27 Modifikation des SUT Modifiziere das System-under-Test wenn nötig! möglichst rein digitale Schnittstellen Override-Signale: Supervisor Abgriff von Signalen zu Testzwecken Controller

28 Modifikation des SUT Modifiziere das System-under-Test wenn nötig! möglichst rein digitale Schnittstellen Disable- und Override-Signale: Supervisor Controller Disable Override Abgriff von Signalen zu Testzwecken

29 Testhardware Baue genügend Testhardware auf! 2 Teststände hätten für das Zeitziel ausgereicht, aber: Testhardware muss auch überarbeitet werden Die Elektroniker nutzen die System (jetzt) auch Die Entwicklungszeit dominiert, man sollte nicht auf Teststände warten müssen

30 TODO-Konzept Plane für unvollständige Zwischenzustände! Die getestete Software hat Fehler Die Skripte können nicht einfach aufgeben Workarounds müssen gemacht und verfolgt werden <todo>-kommando mit Issue-Nummer

31 Software-Deployment Automatisiere auch das Flashen der Controller! 3 Controller, 6 Teststände = 18 Flash-Operationen Falsches Flashen kann unser Board zerstören Erlaubt die Integration in den Nightly Build (Das hätte uns vorher jemand sagen müssen!)

32 Spannungsversorgung Do not drive power into an unpowerd board! Testsystem muss das SUT powercyclen können Wenn das SUT keine Versorgungsspannung, darf keine Spannung durch das Testsystem injiziert werden Lösung: Tristate-Buffer

33 Abschließende Beobachtungen Fehler sind sehr viel einfacher zu reproduzieren Phantomfehler sind sehr selten gewesen die Arbeit wird spannender, wenn die Software- Entwicklung eingeholt wurde Der Zeitaufwand hat sich schon vor der formalen Testphase gelohnt

34 Fazit Agile Software-Entwicklungsprojekte sind schwer mit langwierigen manuellen Tests in Einklang zu bringen Vor allem der requirements-basierte Software-Systemtest kann ein Entwicklungsprojekt vor Herausforderungen stellen Konsequente Testautomatisierung erlaubt es, die Durchlaufzeit im Zaum zu halten Dazu ist es sinnvoll, Aufwände vorzuziehen und parallel zur Entwicklungsphase ein Testsystem zu projektieren Durch ein maßgeschneidertest System aus Testskript-Sprache und Testhardware kann sehr flexibel auf Änderungen in der Software, die getestet wird, reagiert werden

35 Kontakt MATTHIAS HÖLZER-KLÜPFEL DIPLOM-PHYSIKER, M.SC. post Zweite Felsengasse Würzburg tel fax mobil mail web

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