Hauptnutzen: Handbarmachung der Komplexität des Software-Entwicklungsprozesses

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1 Übungsblatt 03/2011 Datum: 06. Juni 2011 Aufgabe 7 Life-Cycle-Modelle a) Life-Cycle-Modelle (Vorgehensmodelle) beschreiben die Tätigkeiten und Ergebnisse, die bei der Software-Entwicklung durchgeführt bzw. erzeugt werden. Hauptnutzen: Handbarmachung der Komplexität des Software-Entwicklungsprozesses Unterziele: 1. Unterstützung des Projektmanagements Bessere Plan- und Kontrollierbarkeit durch die Strukturierung des Entwicklungsprozesses 2. Vorgabe eines ablauforganisatorischen Rahmens Gezielter Einsatz von Methoden und Werkzeugen in der Entwicklung durch die Strukturierung des Entwicklungsprozesses 3. Personenunabhängigkeit Durch eine möglichst detaillierte Beschreibung der Einzelvorgänge soll erreicht werden, dass der Projekterfolg möglichst unabhängig von den einzelnen Personen ist, so dass z.b. der Weggang von Personen nicht zum Scheitern des Projekts führt. 4. Unterstützung der Kommunikation Die formelle Kommunikation wird durch die Festlegung von Zwischenergebnissen sowie deren Überprüfung und Weiterleitung gelenkt. 2 Aspekte für Vorgehensmodelle: - Normativer Aspekt Vorgehensmodell beschreibt eine Gestaltungsvorschrift für zukünftige Entwicklungsprozesse - Deskriptiver Aspekt Vorgehensmodell dient zur Darstellung von Zusammenhängen in der Entwicklung Die Realisierung läuft über eine Gliederung in Arbeitsschritte oder Aktivitätenblöcke ab mit folgenden Eigenschaften: - Blöcke sind kontrollierbar und planbar - Blöcke werden mit Meilensteinen abgeschlossen - Die Freigabe des nächsten Arbeitsschrittes erfolgt durch die Genehmigung des vorangehenden 1

2 Vorgehensmodelle sind dynamisch und sie unterliegen Veränderungen. Erfahrungen vorangegangener Projekte werden in die Modelle als Verbesserungsvorschläge aufgenommen. b) 1. Code and Fix Verfahren: - primitiver Ursprung der Phasenmodelle - geht auf die ersten Tage der Software-Entwicklung zurück - eher unsystematische Vorgehensweise Verfahren sieht vor, dass zunächst mit dem - Programmieren begonnen wird (Code-Phase) und dann - die vorhandenen Fehler herausgetestet und beseitigt werden (Fix-Phase) Hauptproblem: - Programmcode ist schwer zu verstehen und schlecht strukturiert - Verbesserungen und Erweiterungen werden immer kostenintensiver 2. Stagewise model (Strenges Phasenmodell, nach Balzert): - Ersten sukzessiv strukturierten Modelle zur Software-Entwicklung - In mehrere Phasen unterteilt, die entlang einer Zeitachse angeordnet sind - Müssen in streng sequentieller Reihenfolge durchlaufen werden - Innerhalb einer Phase sind die Aktivitäten und Ergebnisse explizit festgelegt 1 Planung 2 Definition 3 Entwurf Build-Time 4 Implementierung 5 Abnahme/ Einführung 6 Wartung/ Run-Time Pflege Einsatz: Gut strukturierte/strukturierbare Anwendungsfälle (z.b. Finanzbuchhaltung, Personalabrechung, etc.) Nachteil: Das Modell ist sehr streng sequentiell und es sind keine Rückschritte möglich. Wasserfallmodell/Phasenmodell Das Wasserfallmodell besitzt zwei wesentliche Erweiterungen gegenüber dem Stagewise-Modell. 2

3 Rücksprünge von einer Phase in die vorhergehende sind erlaubt. Am Ende einer jeden Phase schließt sich eine Validierungs-, Verifikations- bzw. Testaktivität an, deren Ergebnis die Grundlage für die Entscheidung ist, ob zur nächsten Phase übergegangen werden kann oder ob ein Rücksprung notwendig ist. Validierung: Gültigkeit; Macht das System, was es soll?" Verifikation: Korrektheit; Läuft das System richtig?" Vorteile: bessere Projektplanbarkeit genauere Projektstrukturierung Nachteile: mangelnde Flexibilität im Ablauf es ist nicht möglich, Phasen zu überspringen bei Rücksprüngen über mehrere Phasen werden alle Zwischenergebnisse für nichtig erklärt Zwang, Dokumente zu erstellen o nach jeder Phase o AUCH wenn kein Projektfortschritt erzielt wurde o "Softwarebürokratie" Einsatz: schlecht strukturierbare/strukturierte Anwendungsfälle (Bsp. Expertensystem, Führungsinformationssystem) 3

4 Spiralmodell (Boehm) Der Software-Life-Cycle des von Boehm entwickelten Spiralmodells lässt sich zweidimensional als Spiralbahn darstellen. Der Prozess startet im Mittelpunkt der Spirale und setzt sich dann schneckenförmig nach außen hin fort. Auch bei diesem Modell wird nach dem Phasenansatz verfahren. Ein Umlauf der Spirale entspricht dem Durchlaufen einer Phase. Das Vorgehensmodell wird dabei als iterativer Prozess beschrieben. Dies bedeutet, dass innerhalb eines Quadranten grundsätzlich immer die gleichen Tätigkeiten stattfinden. Sie werden nur auf einen anderen Entwicklungsstand des Produktes angewendet. Die Aktivitäten der einzelnen Quadranten sind wie folgt: (1) Bei Durchlauf des ersten Quadranten werden jeweils die Ziele des Zyklus bestimmt bzw. überprüft, alternative Lösungswege gesucht und es werden Randbedingungen dieser Spiraldrehung festgelegt. (2) Im nächsten Schritt werden die Alternativen in Bezug auf Restriktionen und Ziele bewertet und das weitere Vorgehen festgelegt. Methoden zur Entscheidungsfindung: Prototyping, Simulation, Benchmarking-Tests, Benutzerbefragung o. ä. 4

5 (3) Der dritte Quadrant beinhaltet eine Weiterentwicklung des Produkts basierend auf der im Schritt vorher getroffenen Entscheidung. (4) Zum Abschluss der aktuellen Windung wird in einem Review der Projektfortschritt des letzten Zyklus analysiert und auf der Grundlage des aktuellen Projektstandes der nächste Zyklus (die nächste Spiralumdrehung) inhaltlich und organisatorisch geplant. c) Abbildung: Das ARIS-Phasenmodell 1. Phase: strategisches Anwendungskonzept DV-orientierte strategische Ausgangslösung keine Einteilung in Sichten Ausrichtung: langfristig Fragestellung der 1. Phase: Welche Strategien und Ziele können unter Einsatz welcher Mittel der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) umgesetzt werden? 2. Phase: Fachkonzept (semantische Modelle) Die einzelnen Sichten des Anwendungssystems werden detailliert modelliert. 5

6 Betriebswirtschaftlich-organisatorische Inhalte dominieren. Ausgangslösung der informationstechnischen Realisierung Ausrichtung: langfristig Fragestellung der 2. Phase: Wie lassen sich die bwl.-organisatorischen Sachverhalte (semi-)formal beschreiben? 3. Phase: DV-Konzept Die Fachmodelle werden an die Anforderungen der Implementierungswerkzeuge (z. B. Datenbanksysteme, Netzwerkarchitekturen) angepasst. Kein Bezug zu konkreten Produkten der IKT Ausrichtung: mittelfristig Fragestellung der 3. Phase: Welche Anforderungen ergeben sich aus Sicht der DV-technischen Anwendungskonzepte? 4. Phase: Technische Implementierung Die bisher erarbeiteten Anforderungen werden in physische Datenstrukturen, Hardwarekomponenten und Programme konkreter Produkte der IKT umgesetzt. Kurze Lebensdauer, da ständige Veränderungen/Verbesserungen der IKT Ausrichtung: eher kurzfristig Fragestellung der 4. Phase: Wie sieht die konkrete IT-Lösung aus? 5. Phase: Betrieb und Wartung (Run time) die fertige Lösung ist umgesetzt Wartung und Lösung potentieller Fehler während der Laufzeit Pfeile zwischen den Phasen: in der Grafik: je dicker der Pfeil, desto mehr Berührungspunkte gibt es zwischen den Phasen 1. Phase - 2. Phase: Fachkonzept ist sehr eng mit der strategischen (realen) Anwendungswelt verknüpft. 2. Phase - 3. Phase: Fachkonzept ist weitgehend unabhängig vom DV-Konzept. Es bietet nur die Basis für Aufgaben im DV-Konzept. 3. Phase - 4. Phase: Enge Verknüpfung durch die Anpassung der generellen DV- Modelle in konkrete DV-Produkte. 4. Phase - 5. Phase - IKT: Technische Implementierung und Betrieb sind eng an die Geräte- und Produktebene der IKT gebunden. Abgrenzung: - keine strenge Abfolge - Komplexitätsreduktion und Werkzeugunterstützung durch Sichten 6

7 - Evolutionäres Prototyping möglich (> Kontinuierlicher Prozess, bei welchem aus dem anfänglichen Prototyp Schritt für Schritt das spätere Produkt wird!) Aufgabe 8 ARIS-Sichten, ARIS-Haus a) Sichtenbildung: Ausgangsbasis für die Herleitung der Sichten des ARIS-Hauses ist das allgemeine ARIS-Geschäftsprozessmodell. Klassen in einem ARIS-Geschäftsprozessmodell: Umfelddaten Start- und Ergebnisereignisse Nachrichten Funktionen Menschliche Arbeitsleistung Maschinelle Ressourcen und Computer-Hardware Anwendungssoftware Leistungen in Form von Sach-, Dienst- und Informationsleistungen Finanzmittel Organisationseinheit Unternehmensziele 7

8 Ziel der Sichtenbildung: - Strukturierung und Vereinfachung des GP-Modells - Vermeidung von Redundanzen - Verwendung von sichtenspezifischen Modellierungsmethoden Idee: Klassen mit ähnlichen semantischen Verbindungen werden zusammengefasst. ARIS-Sichten: 4 Einzelsichten 1 Verbindungssicht Organisationssicht Datensicht Steuerungssicht Funktionssicht Leistungssicht Systemverhalten Systemstruktur Die Funktions-, Organisations-, Daten- und Leistungssicht beschreiben die Systemstruktur, d.h. die statische Sicht auf das System. Die Steuerungssicht hingegen beschreibt das Systemverhalten und somit die Dynamik des Systems. 8

9 Beispiel ( versenden) Unternehmen Kunden Versand Kunde, lieferung ist fertig gestellt versenden ist eingetroffen PC LKW Auftragsdoku Versandprogramm Versandauftrag Hohe Termintreue Disponent 1. Zur Funktionssicht gehören: - Funktionen: Vorgänge, die Input- zu Outputleistungen transformieren (Synonyme: Tätigkeiten, Vorgänge) - Anwendungssoftware: definiert die computergestützten Bearbeitungsregeln einer Funktion ( enger Zusammenhang zur Funktion) - Ziele: werden durch Funktion unterstützt bzw. steuern die Funktion versenden Hohe Termintreue Versandprogramm 9

10 2. Zur Organisationssicht gehören: - Organisationseinheiten - Menschliche Arbeitsleistung - Maschinenressourcen - Computerhardware Versand LKW Disponent PC Anmerkung: Die Funktion gehört natürlich nicht zu der Organisationssicht sie dient in der Darstellung nur als Platzhalter zur besseren Veranschaulichung! 3. Zur Datensicht gehören: - Umfelddaten - Nachrichten (ausgelöst durch ein Ereignis ODER löst selbst ein Ereignis aus!) - Ereignisse (Start- und Ergebnisereignisse) Kunde, ist fertig gestellt ist eingetroffen 10

11 4. Zur Leistungssicht gehören: - Sachleistungen - Dienstleistungen - Finanzmittel lieferung Auftrags-doku Versandauftrag Anmerkung: Hier zeigen die unterschiedlich gezeichneten Pfeile den Unterschied zwischen den verschiedenen Arten von Leistungen! 5. Steuerungssicht (Prozesssicht) - Beziehungen zwischen den Sichten - Gesamter Geschäftsprozess wird abgebildet Bsp.: Welche Informationen benötigt der Versand, um einen versenden zu können? Versand Kunde, versenden 11

12 b) ARIS-Phasenmodell: Die betriebswirtschaftliche Fachbeschreibung wird schrittweise für jede Sicht anhand des ARIS-Phasenmodells in Konstrukte der Informations- und Kommunikationstechnik transformiert. Eigenschaften des integrierten Modells: ARIS-HAUS: Komplexitätsreduktion durch Sichten mit Werkzeugunterstützung für die jeweilige Sicht ARIS-PHASENMODELL: Übersetzung von betriebswirtschaftlichen Betrachtungen in IT- Betrachtungen Für jede Phase in jeder Sicht gibt es spezielle Beschreibungsmethoden und -objekte. Auf jeder Beschreibungsebene (Fachkonzept, DV-Konzept, Implementierung) kann die Verbindung zu den anderen Sichten hergestellt werden (Integration in der Steuerungssicht). 1) Organisationssicht - Fachkonzept-Ebene: Organigramm, das menschliche Aufgabenträger in Beziehung setzt. - DV-Konzept-Ebene: - Umsetzung von Organisationseinheiten in die Topologie (Struktur der Rechnerverbindungen) der Informationssysteme - Netztopologie dient zur Verknüpfung von Rechnern und bildet auch Benutzerrollen und Zugriffsrechte ab - Implementierung: - Rechnernetze entstehen - Einzelne Knoten werden mit Benutzerzugängen versehen 2) Datensicht - Fachkonzept-Ebene: Entity-Relationship-Modell, das in der Designphase von relationalen Datenbanken verwendet werden kann - DV-Konzept-Ebene: Umsetzung des ER-Modells in ein Relationenmodell - Implementierung: Anlegen der Datenbank, physische Speicherung der Datenmodelle und der Daten 12

13 3) Funktionssicht - Fachkonzept-Ebene: Funktionsbäume (hierarchische Zusammenfassung von Funktionen) - DV-Konzept-Ebene: Struktogramme (grafische Abbildung von Anweisungen, wie eine Funktion ausgeführt wird) - Implementierung: Tatsächliche Programme 4) Leistungssicht - Fachkonzept-Ebene: Leistungsbaum (hierarchische Abbildung von Leistungen) - DV-Konzept-Ebene und Implementierung in Leistungssicht selten genutzt 5) Steuerungssicht - Fachkonzept-Ebene: Ereignisgesteuerte Prozesskette (semi-formale Sprache) - DV-Konzept-Ebene: BPMN (Business Process Modelling Notation), Modellierungsstandard (IBM), konkrete Informationen zur Ausführung des Geschäftsprozesses enthalten - Implementierung: BPEL (Business Process Execution Language) maschinenlesbar maschinenausführbar keine grafische Darstellung mehr 13

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