Softwarequalität in der Praxis Capability Maturity Model (CMM) und Software Configuration Management (SCM)

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1 Softwarequalität in der Praxis Capability Maturity Model (CMM) und Software Configuration Management (SCM) Franz Gologranc, Technology Senior Manager Georg-Simon-Ohm Fachhochschule Nürnberg, 17. Juni 2005 Copyright 2005 Accenture All Rights Reserved.

2 Agenda Ein Software-Produkt entsteht Capability Maturity Model (CMM) Maturity Levels Nutzen Beispiele aus der Industrie Software Configuration Management (SCM) SCM unter CMM SCM-Markt Nutzen und Risiken Ein Projekt Quintessenz Diskussion 2005 Accenture. All rights reserved. 2

3 Ein Softwareprodukt entsteht... Werkzeuge (Technologie) Mitarbeiter Prozesse Ich kann mich erinnern, dass da einmal was war... Softwareprodukt 2005 Accenture. All rights reserved. 3

4 Capabilty Maturity Model (CMM) Kontinuierlich verbesserter Prozess Optimiert Vorhersagbarer Prozess Wiederholbar Kontrolliert Level 5 Standardisierter, konsistenter Prozess Definiert Level 4 Definierter Prozess Initial Level 1 Level 2 Level 3 Vom Software Engineering Institute (SEI) der Carnegie Mellon University entwickelt (1991) Basiert auf dem durch Software Prozess- Assessments aufgebauten Wissen und dem Feedback aus der Industrie (Best Practice) Anwendung von Prozessmanagement-Methoden und Konzepten zur Qualitätsverbesserung 2005 Accenture. All rights reserved. 4

5 SW-Prozessmanagement (1) In Hier passiert das Wunder... Out Level 1 Anforderungen unkontrolliert aufgenommen, keine Phasen definiert, Statuserhebung sehr schwierig, Erfüllung der Produktanforderung erst am Ende vom Kunden überprüfbar. In In Checkpoint 2005 Accenture. All rights reserved. 5 Out Out Level 2 Produktanforderung und Arbeitsprodukte definiert, Basis Projektmanagement etabliert, Statuserhebung (Mgmt.) und Review des Produkts (Kunde) an definierten Punkten (Meilensteine), das Mgmt. reagiert bei Auftritt von Problemen. Level 3 Rollen und Verantwortlichkeiten werden von allen verstanden und gelebt, die Entwicklung der SW ist während des gesamten Prozesses sichtbar und kontrollierbar, das Mgmt. kann sich proaktiv auf mögliche Risiken vorbereiten, der Kunde erhält schnelle und präzise Statusinformationen.

6 SW-Prozessmanagement (2) In Out Level 4 Das Mgmt. kann Fortschritt und Probleme quantifizieren und verfügt über eine objektive Basis für Entscheidungen, die Vorhersagbarkeit von Ergebnissen nimmt zu. In Out Level 5 Neue und verbesserte Prozesse zur SW-Entwicklung werden kontrolliert ausprobiert, um Qualität und Produktivität zu steigern. Manager können die Auswirkung der Änderungen abschätzen und quantitativ verfolgen. Die SW- Organisation und der Kunde arbeiten eng zusammen Accenture. All rights reserved. 6

7 Vorhersagbarkeit - Effektivität - Kontrollierbarkeit Vorhersagbarkeit Ziel N Termin-, Kosten und Qualitätsziele werden in Level 1 Organisationen normalerweise verfehlt Ziel N+a Erfahrungsbasierte Pläne sind realistischer in Level 2 Organisationen (weniger Überstunden für Entwickler) Wahrscheinklichkeit Effektivität Ziel N-x Ziel N-y Kontrollierbarkeit Mit gut definierten Prozessen erhöht sich die Effektivität in Level 3 Organisationen (Erreichen von terminlichen und funktionalen Zielen bei gleichzeitig höherer Qualität) Durch quantitatives Verstehen der Prozesse verbessert sich die Effektivität und Kontrollierbarkeit in Level 4 Organisationen (vorhersagbare Ergebnisse) Ziel N-z Zeit/Kosten Die Effektivität und Kontrollierbarkeit der SW- Entwicklung zur Erreichung von Geschäftszielen nimmt in Level 5 Organisationen kontinuierlich zu 2005 Accenture. All rights reserved. 7

8 Nutzen von CMM (1) Raytheon Corporation Bei Erreichung von Level 3: 230% Produktivitätszuwachs Bei Erreichung von Level 4: Erstellung von SW zu 40% der Originalkosten Boeing Corporation Signifikanter Zuwachs an Produktivität und Qualität bei gleichzeitiger Reduktion des Aufwands und der Zeit Bei Erreichung von Level 3: Projekte mit mehr als 30% wieder verwendetem Code stiegen von <10% auf >40% Accenture. All rights reserved. 8

9 SPI Nutzen von CMM (2) Kategorie Bereich Anzahl der Jahre mit SPI 1) 1-9 Jährliche Kosten pro SW-Engineer für SPI $490 - $2004 Jährlicher Produktivitätszuwachs 9% - 67% Jährliche Zunahme in frühzeitiger Defect-Erkennung 6% - 25% Jährliche Reduktion an Time to Market 15% - 23% Jährliche Reduktion in Post-Release Defect Reports 10% - 94% Business Value (Einsparungen / SPI Kosten) : 1 Quelle: Benefits of CMM-Based Software Process Improvement 1) : Initial Results - SEI Median 3.5 $ % 22% 19% 39% 5.0 : 1 12 an der Studie teilnehmende Organisationen, z.b. Hewlett Packard Lockheed Sanders Northrop Schlumberger Texas Instruments Boeing Space and Transportation Systems (CMM Level 5) Defects werden bereits vor dem Testen fast zur Gänze gefunden und behoben In Produktion auftretende Defects wurden von 11% auf praktisch 0% reduziert Kundenzufriedenheits- und Performanceziele werden konsistent erreicht Kosten für Peer Reviews erhöhten die Gesamtprojektkosten um 4%, dafür reduzierte sich der Rework-Aufwand während des Testens um 31% Quelle: Yamamura and Wiggle, Crosstalk, August Accenture. All rights reserved. 9

10 Maturity Level (1) Basis: ca durchgeführte und an SEI gemeldete Assessments (Zeitraum , Organisationen) Verteilung: 46% Dienstleistung 24% Industrie 13% Banken / Versicherung 9% Öffentliche Verwaltung 6% Versorgung (Transport, Energie) Quelle: Process Maturity Profile of the Software Community March SEI 2005 Accenture. All rights reserved. 10

11 Maturity Level (2) Die durchschnittliche Zeit zwischen zwei Maturity Levels beträgt für den Übergang Level 1 und Level 2: 20 Monate Level 2 und Level 3: 19 Monate Level 3 und Level 4: 25 Monate Level 4 und Level 5: 13 Monate Quelle: Process Maturity Profile of the Software Community March SEI 2005 Accenture. All rights reserved. 11

12 ISO 9001 vs. CMM Minimalkriterien für ein akzeptables Qualitätssystem Continuous Improvement ISO 9001 CMM Say what you do, do what you say 2005 Accenture. All rights reserved. 12

13 CMM Level 2 - Key Process Area SW Subcontract Requirements Mgmt Mgmt SW Quality SW Config. Assurance Mgmt SW Project Planning SW Project Tracking Zweck von SCM ist das Erreichen und Bewahren der Integrität von Softwareprodukten während des gesamten Software Life Cycles. SCM-Aktivitäten sind geplant Ausgewählte Softwareprodukte (inkl. Systemsoftware und Tools) sind identifiziert, kontrolliert und verfügbar Änderungen der Softwareprodukte werden kontrolliert Betroffene Gruppen und Personen werden über den Status der Software Baselines informiert 2005 Accenture. All rights reserved. 13

14 Software Configuration Management (SCM) Versionskontrolle Main Abbilden von Abhängigkeiten 0 Änderungsmanagement und Problem-Tracking Branch names Statusreports (Historie von Objekten/Packages) 1 Build Management (Bill of Materials) Prozessmanagement (Verfolgen des Workflows eines Objekts) REL 1 2 bugs 0 bug404 0 Workspace Management (jeder Entwickler hat eine abgeschlossene Entwicklungsumgebung) Parallelentwicklung Repository Management 0 1 motif REL 2_BETA REL bug Audit Control (Logging von Befehlen und Aktionen) 2 merge 5 merge Accenture. All rights reserved. 14

15 Der SCM-Markt $ million 6,000 4,000 2, SCM-Tools (Auswahl): PVCS Merant Source Safe StarTeam Visual Source Safe ADC/Pro ClearCase / ClearQuest CCC/Harvest Continuus PCMS STS/CM+ Rest of world Europe US Source: Ovum (Ovum Evaluates: Configuration Management/Market Scenario) 2005 Accenture. All rights reserved. 15

16 Warum SCM? Kennen Sie folgende Ausreden: Wir haben es nicht getestet... Wir haben das vergessen... Der Build funktioniert nicht, weil... Keiner hat uns gesagt, dass Es sind eigentlich SCM-Probleme... Mit SCM kann das Unternehmen schneller auf Kundenwünsche reagieren wird der Änderungszyklus besser vorhersagbar (Releasetermine werden zuverlässiger) ist die ausgelieferte SW weniger fehlerbehaftet Automation befreit den Entwickler von lästigen und mühsamen Aufgaben kann die Produktivität durch Parallelentwicklung gesteigert werden gibt es keine physikalischen Grenzen für das Projektteam 2005 Accenture. All rights reserved. 16

17 Risiken bei Einführung von SCM Organisation Kosten Änderungen der Organisationskultur Commitment Mitarbeiter Der Mogler Bevorzugte Tools Widerstand gegenüber Veränderungen Technologie Das Tool hat die Kontrolle Zugriff und Sicherheit Langzeitabhängigkeit Skalierbarkeit 2005 Accenture. All rights reserved. 17

18 Risiken (2) 2005 Accenture. All rights reserved. 18

19 Risiken (3) 2005 Accenture. All rights reserved. 19

20 Ein reales Projekt Kunde: Projektziel: Projektdauer: Aufwand: Transportdienstleister (D) Erstellung 17 Neuanwendungen zur umfassenden Produktionssteuerung des Güterverkehrs, Integration mit Altanwendungen 6 Jahre ca PT (> 200 Entwickler) UNIX NT ECOM ACD / CTI MVS AIX MVS 800 NT-Clients Call Center Duisburg Rechenzentrum Berlin Rechenzentrum München 200 NT-Clients Bundesgebiet UNIX NT ECOM ACD / CTI 200 NT-Clients Entwicklungs- und Testzentrum Frankfurt/Main 2005 Accenture. All rights reserved. 20

21 Umgebungs-Pipelines Rel. 0 Produktion SW-Migration Integrations- & Abnahmetest Systemtest Assembly Test Entw. SW-Migration SW-Migration Entwicklungs-Pipeline Rel. 1 Wartungs-Pipeline Rel. 0 Systemtest Integrations- & Abnahmetest Assembly Test Entw. SW-Migration SW-Migration Behebung eines Fehlers (Fixing) SW-Baseline Übernahme der Baseline SW-Baseline 2005 Accenture. All rights reserved. 21

22 Umgebungs-Pipelines Rel. 0 Integrations- & Abnahmetest Produktionsproblem Integrations- & Abnahmetest Produktion Systemtest Assembly Test Entw. SW-Migration SW-Migration Entwicklungs-Pipeline Rel. 1 Wartungs-Pipeline Rel. 0 Systemtest Assembly Test Entw. SW-Migration SW-Migration SW-Migration SW-Baseline Anpassen der Baseline SW-Baseline 2005 Accenture. All rights reserved. 22

23 Umgebungs-Pipelines SW-Migration Rel. 01 Integrations- & Abnahmetest Produktion Integrations- & Abnahmetest Systemtest Assembly Test Entw. SW-Migration SW-Migration Entwicklungs-Pipeline Wartungs-Pipeline Rel. 1 1 Entwicklungs-Pipeline Wartungs-Pipeline Rel. Rel. 0 2 Systemtest Assembly Test Entw. SW-Migration SW-Migration SW-Migration SW-Baseline Übernahme der Baseline SW-Baseline 2005 Accenture. All rights reserved. 23

24 Die Ausgangsbasis Das Projekt kann nicht die volle Lieferung einer Anwendung in die verschiedenen Testphasen garantieren Es gibt keine umfassende Liste von zu kontrollierenden Software-Objekten Nicht alle zu versionskontrollierenden Konfigurationsdateien werden kontrolliert Durchgeführte Änderungen an der SW können nicht einer bestimmten Änderungsanforderung (Change Request) zugeordnet werden Hoher, zum größten Teil manueller Migrationsaufwand, hohe Fehleranfälligkeit Es gibt keine klare Verantwortlichkeit für den SCM-Gesamtprozess innerhalb des Projekts Es werden keine Audits der Projektkonfiguration durchgeführt Der SCM-Plan deckt größtenteils nur Migrationsaktivitäten ab Die Dokumentation des SCM-Prozesses ist unvollständig Es gibt keine unabhängige Verifikation, ob die SCM-Prozesse befolgt werden Die Erreichung des CMM Level 2 ist strategisches Ziel des Kunden 2005 Accenture. All rights reserved. 24

25 Tool-Evaluierung ClearCase/ ClearQuest PVCS Dimension Flexibilität/Konfiguration Migration von PVCS-Daten Integration mit anderen Tools Benutzerfreundlichkeit Produktmgmt & Strategie Consulting Testumgebung Preis Anforderung erfüllt Anf. teilweise erfüllt Anf. nicht erfüllt 2005 Accenture. All rights reserved. 25

26 Komplexität SW-Migrationen als Basis für Business Case Anzahl der Workunits des Teams Anzahl Workunittypen des Teams 2005 Accenture. All rights reserved. 26

27 Der Business Case (1) Aktivität Aufwand pro Jahr Einsparung Einsparung pro Jahr Umgebungsaufbau Entwicklung 100 PT 30% 30 PT Umgebungsaufbau Systemtest 400 PT 20% 80 PT Umgebungsaufbau IAT 450 PT 10% 45 PT Migrationen nach Systemtest 1200 PT 40% 480 PT Migrationen nach IAT 450 PT 40% 180 PT Strukturauflösung 100 PT 15% 15 PT Problembehebungen / Analyse Entwicklung 60 PT 30% 18 PT Lieferdokumentation 150 PT 30% 45 PT Summe 2850 PT 893 PT Jahr 1 Jahr 2 Jahr 3 Jahr 4 Projektkosten SW-Lizenz- und Wartungskosten Einsparungen Summe Summe kumuliert Accenture. All rights reserved. 27

28 Planung Evaluierung, Analyse und Design Implementierung und Test Pilot Training der Tools und Prozesse Rollout / Datenkonversion CMM Dokumentation CMM Assessment Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 2005 Accenture. All rights reserved. 28

29 Die Quintessenz... Der Schwerpunkt von CMM liegt bei Software Management Prozessen CMM basiert auf best practices der Industrie Jeder der 5 CMM Maturity Levels baut auf Kriterien des vorherigen Levels auf Die kontinuierliche Verbesserung von SW-Prozessen resultiert in einem messbaren Return of Investment (typischerweise 5:1-8:1) Software-Prozessverbesserungen auf CMM-Basis sollten durchgeführt werden, um das Kerngeschäft einer Organisation nachhaltig zu verbessern - nicht aus Prestigeoder Werbegründen. Was sind die erwarteten Auswirkungen auf mein Business? Welcher Wettbewerbsvorteil resultiert daraus? Wie werden die Auswirkungen gemessen? 2005 Accenture. All rights reserved. 29

30 Sind Sie bereit für SCM? Gibt es ein Problem mit SCM? Die vom neuen SCM Prozess und Tool betroffenen Personen müssen erkennen, dass es ein aktuelles SCM-Problem gibt. Werden die Vorteile gesehen? Die betroffenen Personen müssen die Vorteile der Veränderung erkennen. Management-Commitment vorhanden? Das Management muss voll hinter der SCM-Idee stehen und bereit sein, die notwendigen Mittel (Zeit, Budget, Ressourcen, Support, Hardware etc.) zur Verfügung zu stellen. Bereitschaft zur Evaluierung und Implementierung? Die Organisation muss willens sein, ein adäquates Tool zu evaluieren und zum Einsatz zu bringen (erfordert einen hohen Arbeitsaufwand) Accenture. All rights reserved. 30

31 Points to remember Ist-Analyse Besser einmal mehr gefragt, als einmal zuwenig Planung / Design Unterschätzen der Komplexität und der Implementierungsdauer Implementierung Überzeugungsarbeit, Kommunikation, Feedback, Sponsorship 2005 Accenture. All rights reserved. 31

32 Referenzen The Capability Maturity Model Carnegie Mellon University Software Engineering Institute Process Maturity Profile of the Software Community March 2005 Carnegie Mellon University Software Engineering Institute The Ovum Report 2005 Accenture. All rights reserved. 32

33 Nowadays people know the cost of everything and the value of nothing. (Oscar Wilde) 2005 Accenture. All rights reserved. 33

34 Backup 2005 Accenture. All rights reserved. 34

35 Accenture s Positionierung Andersen Consulting und CMM 11 Accenture Delivery Center: Reassessment alle Monate 4 mit CMM Level 5 2 mit CMM Level 3 1 mit CMM Level 2 Ziel: Erreichung des Level 5 in allen Delivery Center bis Ende 2007 Accenture-Projekte System Building-, System Integration- und Application Outsourcing Methoden auf Basis CMM Level Accenture. All rights reserved. 35

36 Testing - V-Modell Anforderungsanalyse Fachliches Grobkonzept Detaillierte Modulbeschreibung Abnahme- Test Fachliches Feinkonzept System- Test DV-technisches Feinkonzept Modulgruppen- Test Modul- Test Verifikation Ergebnisfluß Implementierung Programmierung Korrektur Prüfung/Kor Accenture. All rights reserved. 36

37 CMM The CMM Balance Sheet Productivity or benefit factors: Greater process efficiency (for example, less cost to accomplish a task) Predictability and repeatability of processes Reduced rework due to processes consistently operating within specifications Predictability and repeatability of conformance to cost and schedule targets Overhead or cost factors: Increased costs of data collection and analysis Documentation effort initial and ongoing Quality control oversight/efforts Compliance costs for the developer, in terms of time spent on conforming to the process Increased training costs for new hires 2005 Accenture. All rights reserved. 37

38 CMM Does CMM cost too much? An organization that's moving from no process to just enough process will incur costs. Based on our experience, and the experience of other process improvement organizations (such as TeraQuest, a Gartner partner), we have found that the typical organization will spend between 1 percent and 5 percent of its development budget, implicitly or explicitly, on process improvement activities during major startup times. Too much is relative. On the plus side of this equation, there are several key benefits: Process-capable organizations (Level 3 and above) are more consistent than their random brethren. Process-capable organizations know at the outset of an effort how much software development will cost and how long it will take, and they're usually right. Process improvement, at least at Levels 2 and 3 of the CMM, are about consistency and removing re-work. So, return on investments (ROIs) for CMM-based process improvement activities are almost always based on removing re-work from the process. Typically, our experience indicates that ROIs for these activities would be around 5-to-1. Anecdotal statistics from the SEI indicate productivity increases approaching 30 percent. Process-capable organizations have a common language and culture that facilitate the efficient creation of a project team and its efficient operation Accenture. All rights reserved. 38

39 CMM Process capability is still a select club. Nearly 200 U.S. organizations have assessed at Level 3 and above, and 232 offshore organizations that have similar capability assessments. However, that's a minority of all organizations worldwide that should be looking to get better at delivering software. This has implications for the bandwidth of these high-capability organizations; it is unlikely that they could scale to accept all the AD work that is available. For service providers, the CMM does differentiate. It's fairly clear from the SEI's data that CMM certification is most important to organizations that are attempting to sell development services. This is especially true for offshore organizations, many of which have used their CMM certifications as a marketing tool, often using SEI certification status on prospect and client documentation. By not pursuing certification, the sourcing organization may find that it is unable to prove its process capability. For procurement of services, the CMM is part of the selection criteria mix. On any deal of a large nature, it is difficult to imagine that at least one of the bidders for a services contract won't have an advanced certification. Making certification at Level 3 or above does not have to be a gating criteria in a requests for proposal (that would exclude too many service providers), but we advocate making an "all other things equal" choice that would favor a higher-certified service provider. However, sufficient due diligence should be focused on evaluating the marketing-focused vs. the true internal process enhancement-focused nature of the service providers' certification programs. Requesting and evaluating internal AD performance and productivity metrics of the service providers, along with their links to the CMM certification levels, is one way of making this assessment. Source: CMM Is a Competitive Differentiator in the Software Industry, 30 May Accenture. All rights reserved. 39

40 CMM and ITIL CMM, CMMI-SW and ITIL address different processes and different parts of the IS organization (development vs production). In practice, their coexistence presents challenges at interface points because of: A combination of different vocabularies The use of departmental boundaries to determine where a process starts and ends Lack of clarity about roles and responsibilities Lack of understanding of each model's domains, challenges and competencies They are different models that undertake to improve performance and quality in quite different ways. But, despite this, they can work well together provided an integrated approach is taken. This integrated approach mandates that those processes at the interface should be designed collaboratively. There should also be a willingness to view the end-to-end optimization of the processes concerned and not simply at the point of handover. A collaborative and integrated set of processes derived from CMM and ITIL would significantly improve services to the customer. Typical points of contention between the development and production domains include: Service planning Change and configuration management Incident escalation and problem resolution Capacity planning Availability and business continuity planning Release management Security Optimizing these processes requires that production and operations people (those involved in service support and delivery) should be involved in many of CMM's key process areas. ITIL's recent applications management process set goes some way toward bridging the gap between the two domains. This is because ITIL looks at the applications management life cycle from a service management perspective and recognizes that downstream service delivery and support can be improved through upstream integration with the development processes Accenture. All rights reserved. 40

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