REConf Schweiz Oktober 2010, Zürich

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1 REConf Schweiz Oktober 2010, Zürich ZD3 Scrum für das Anforderungsmanagement im regulierten Umfeld Scrum and Agile Requirements Engineering in Regulated Projects Blaise Rey-Mermet, EVOCEAN GmbH, 2010

2 Themen Prinzipien des agilen Anforderungsmanagement mit Scrum Anforderungen in agilen Projekten schreiben Agilität und Regulierung ausbalancieren 2 - EVOCEAN

3 Immer mehr Veränderungen machen die Anforderungen schwer vorhersehbar Agiles Anforderungsmanagement! Schlanke & agile Methoden Reguliertes Anforderungsmanagement Genügend Informationen für die Produktentwicklung Rückverfolgbare Produktanforderungen Effizient & Reguliert Agiles Anforderungsmanagement Ausprobieren ist im Entwicklungsprozess möglich Komplizierte Probleme werden in verständliche Fragestellungen aufgeteilt Eine unvollständige Produktdefinition zu Projektbeginn ist möglich Rückverfolgbarkeit und Priorisierung 3 - EVOCEAN

4 Prinzipien des agilen Anforderungsmanagement mit Scrum

5 Die Prinzipien des Lean Development Verschwendung eliminieren Qualität einbauen Know-how schaffen Verbindlichkeiten verzögern Schnell liefern Teammitgliedern vertrauen Kontinuierliche Verbesserung Verschwendung ist alles, was aus Kundensicht keinen Mehrwert generiert: Funktionalitäten welche der Anwender nicht versteht / braucht Referenz: Lean Software Development: An Agile Toolkit (Addison Wesley 2003) by Mary and Tom Poppendieck 5 - EVOCEAN

6 Wie Scrum die Agilität fördert Merkmale von Scrum: Scrum ist eine agile Entwicklungsmethode welche uns hilft, die für den Kunden wertvollsten Funktionalitäten in möglichst kurzer Zeit zu liefern. Sich selbstorganisierende Teams: die einen effizienten Weg suchen, um die vom Kunden und Produktmanager gesetzten Prioritäten zu erfüllen. Kurze Iteration: welche ermöglicht, Arbeitsresultate schnell und wiederholt zu untersuchen. Alle zwei bis vier Wochen kann jeder Stakeholder lauffähige Komponenten sehen, sie freigeben oder sie weiter bearbeiten. Verminderte Anzahl von Artefakten und Rollen: So gibt es beispielsweise mit Scrum nur eine Liste von Anforderungen den Product Backlog. Diese wird dann für jede Wiederholung mit Aufgaben erweitert (Sprint Backlog). Scrum schreibt wenig Vorgehensweisen für die Entwicklung vor. 6 - EVOCEAN

7 Sprint Backlog Product Backlog Übersicht: Anforderungen in Scrum Sprint Development Envision Daily Scrum 24 hours Scrum Master Team S0010 S0020 S0030 S040 S0050 S0060 Product Owner Sprint Plan S0010 S0020 Sprint 2-4 weeks Demo & Retrospective Product Backlog: wie vom Product Owner priorisiert Sprint Backlog: mit vom Entwicklungsteam bestimmten Tasks Task 01 Task 02 Task 03 Transparenz: Demo von für den Kunden wertvollen Funktionalitäten Potentially Shippable Product Increment 7 - EVOCEAN

8 Sieben Prinzipien des agilen Anforderungsmanagement Kundenorientierter Ansatz: Der Kunde formuliert und priorisiert die Produktentwicklung Wert orientiert: Der Kunde definiert den Wert seiner Anforderungen Offen gegenüber Veränderungen: Anforderungen sind keine Verträge Unmittelbares Feedback: der Kunde probiert das Produkt aus Just-in-time Anforderungen schreiben; Details bei Bedarf und nicht im Voraus zufügen So viele Anforderungen wie notwendig schreiben: bis die Funktionalität verstanden ist Mitbestimmung in der Entwicklung fördern: Das Team bestimmt wie die Kundenbedürfnisse am besten erfüllt werden können 8 - EVOCEAN

9 Anforderungen in agilen Projekten schreiben

10 Erfahrung: User Stories sind die ideale Form für eine erste Formulierung der Anforderung ID Type Name Requirement Priority 4 S_04.01 customer requirement Operating mode display As a patient, I want clear indication of the instrument operating mode on the control unit display, so I can easily read it when I am tired or confused. Die User Story beschreibt kurz eine Funktionalität des Systems, welche entweder für den Anwender oder den Product Owner von Nutzen ist. Die Formulierung ist standardisiert und stellt sicher, dass jede Anforderung einen Nutzen für den Anwender hat: Als <Rolle> möchte ich dass <Funktion> damit ich <Nutzen> So werden Anforderungen in einer aktiven anstelle einer passiven Form geschrieben. Wer (Anwender - Rolle) Was (Funktionalität) Warum (Nutzen) 10 - EVOCEAN

11 User Stories unterstützen Agilität im Anforderungsmanagement User Stories Herausforderungen bei der Formulierung von User Stories: Fördern die klare Formulierung des Nutzens Fördern die mündliche Kommunikation Sind für alle Stakeholders verständlich Haben die richtige Grösse für die Planung Können bei der interativen Entwicklung eingesetzt werden Verzögern die Definition von Details Fördern das Mitwirken von Teammitgliedern Die Verwaltung von vielen kurzen Stories ist anspruchsvoll Deren Rückverfolgbarkeit muss dokumentiert werden User Stories ersetzen NICHT die Produktdokumentation 11 - EVOCEAN

12 Product Backlog Product Backlog Product Backlog Product Backlog Erfahrung: Alle Anforderungen sind detailliert am Ende des Projekts Detaillierte Spezifikationen sollten nur für sich in Entwicklung befindenden Anforderungen geschrieben werden Am Ende des letzten Sprints sind alle Anforderungen vollständig definiert Veränderungen von Anforderungen, welche sich noch NICHT in Entwicklung befinden, haben keinen Einfluss Sprint 1 Sprint 2 Sprint 3 Sprint N Stories Product Stories Product Stories Product Stories Product S0010 S0010 S0010 S0010 S0020 S0020 S0020 S0020 S0030 S0030 S0030 S0030 S0040 S0040 S0040 S0040 S0050 S0050 S0050 S0050 S0060 S0060 S0060 S0060 S0070 S0070 S0070 S0070 S0080 S0080 S0080 S EVOCEAN

13 Was funktioniert: Nicht verbindliche Informationen getrennt dokumentieren als Kommentar Eine User Story mit Kommentaren. ID Type Name Requirement S_04.01 Customer requirement Operating mode display As a patient, I want clear indication of the instrument operating mode on the control unit display, so I can easily read it when I am tired or confused. Details resp. zusätzliche Informationen können als Kommentar zur User Story hinzugefügt werden. Warum Kommentar? Bei User Stories steht NICHT die Verbindlichkeit im Vordergrund. Kommentare vermeiden den falschen Eindruck von Endgültigkeit. nicht verbindliche Aspekte Discussion (Thomas) up to 7 modes are possible depending on the device type EVOCEAN

14 Product Backlog Sprint Backlog Use Cases und Nicht-Funktionale Anforderungen (NFR) sind für die Detaillierung wertvoll S0010 S0020 The (smallest possible) requirements model that details the Story S0030 S0040 TA0014 S0050 S0060 S0070 S0010 TA0013 TA0012 NFR0036 NFR0035 S0080 S0020 TA0011 UC0034 Stories selected for the Sprint Backlog tasks expanded by Team 14 - EVOCEAN

15 Agiles Anforderungsmodell (basierend auf D. Leffingwell) Critical Goals / User Needs realized by Use Case elaborates Backlog Item constrains Non-Functional Requirements is a kind of Epic realized by Feature realized by Story verifies verifies Referenz: Agile Enterprise Requirements Information Model Subset for Agile Project Teams - by Dean Leffingwell Acceptance Test TST 15 - EVOCEAN

16 Erfahrung: Use Cases sind für die Zusammenfassung von vollständige Interaktionen weiterhin wertvoll Use Case elaborates Story Stories und Use Cases haben unterschiedliche Ziele: Stories sind kurz Use Cases beschreiben eine vollständige Interaktion: Use Cases sind langlebiger Use Cases beinhalten oft das Einvernehmen aller Beteiligten Use Cases sind anfälliger bezüglich der Integration von technischen Details Mit Use Cases können Stories, welche zusammen eine Sequenz bilden, zusammengefasst werden 16 - EVOCEAN

17 Erfahrung: Nicht-Funktionale Anforderungen ergänzen Stories als Rahmenbedingungen Eine User Story mit Nicht-Funktionalen Anforderungen: ID Type Name Requirement S_04.01 Customer requirement Operating mode display As a patient, I want clear indication of the instrument operating mode on the control unit display, so I can easily read it when I am tired or confused. Nicht-Funktionale Anforderungen definieren die Qualität (im weitesten Sinne) welche eine Anwendung oder ein System erfüllen muss umschreiben das wie gut von (z.b. in welcher Qualität); Leistung, Sicherheit, Zuverlässigkeit Normen, Standards Designeinschränkungen Rahmenbedingung ID NFR_5.7.1 Type product requirement / environmental requirements Name Requirement Readability 17 - EVOCEAN The control unit display shall be clearly legible under an ambient luminance.

18 Bei kritischen Stories werden Annahmen und Risiken dokumentiert ID NFR_5.7.1 Type Product requirement / environmental requirements Name Requirement Annahmen dokumentieren Readability The control unit display shall be clearly legible under an ambient luminance. Assumptions 1) Ambient luminance range: 100 to 1000 lux. 2) Viewing distance: 20cm to 60cm. Annahmen: Annahmen und Aussagen welche Probleme generieren wenn sie falsch sind Risiken: Alles was Fehlfunktionen, Verzögerungen oder andere negativen Einflüsse auslösen kann.wenn wir über die richtige Menge von Details verfügen starten wir mit dem Design 18 - EVOCEAN

19 Im Sprint Review bewerten wir die Funktionalitäten des Produkts Wir überprüfen die Stories auf deren Konformität mit den Kundenerwartungen an das Produkt sowie mit den Erwartungen des Teams. Demo & Retrospective Potentially Shippable Product Increment Sprint Review Das Team präsentiert das im Sprint Erreichte erklärt / demonstriert die neuen Funktionalitäten lässt den Product Owner das Produkt ausprobieren validiert das (lauffähige) Produkt um sicher zu stellen, dass das Produkt die Ziele des Kunden erfüllt (nicht die Anforderungen) EVOCEAN

20 Agilität und Regulierung ausbalancieren

21 Standards machen einen definierten Prozess notwendig Konform Rückverfolgbar Dokumentiert Der Entwicklungsprozess muss dokumentiert sein Best Practices für ein minimales Produktrisiko und eine maximale Zuverlässigkeit Das Produkt ist vollständig spezifiziert Das Produkt ist auf allen Anforderungsstufen rückverfolgbar Agil 21 - EVOCEAN

22 Standards machen einen definierten Prozess notwendig, Agilität macht ihn flexibel gegenüber Veränderungen Konform Rückverfolgbar Dokumentiert Agil Flexibel gegenüber Veränderungen Kleine Schritte Kreativ Agile Prozesse unterstützen Prozesse, welche mit Wasserfallprozessen nicht abgedeckt wurden: Experimentieren und Feedback aus gemachten Erfahrungen müssen integriert werden. Menschliche Kreativität ist kein linearer Prozess. Verschiedene Aspekte einer Entwicklung werden gleichzeitig abgedeckt. Komplexe Probleme müssen in kleine, gut handhabbare Schritte aufgeteilt werden EVOCEAN

23 Das CMMI Modell in einem agilen Anforderungsmanagement anwenden CMMI Capability Maturity Model Integration (CMMI) ist ein Reifegradmodell für die Verbesserung von Prozessen zur Entwicklung von Produkten und Dienstleistungen. CMMI definiert fünf Reifegrade um bewährte Entwicklungspraktiken in der Organisation zu etablieren. CMMI impliziert NICHT das Wasserfall- Modell; es gibt kein Vorgehen vor. CMMI ist auch für kleine Entwicklungsteams anwendbar. Agiles Anforderungsmanagement Scrum definiert einige Prinzipien und Praktiken, nicht aber ein Prozessmodell. Die richtige Menge an Dokumentation ist erforderlich Kunden erinnern sich nicht unbedingt daran, was sie gefordert haben: Eine gewisse Menge von Dokumentation ist hilfreich. Ref. It is developed by the Software Engineering Institute (SEI) of the Carnegie Mellon University. CMMI resp. CMMI, CMM, and Capability Maturity Model are registered in the U.S. Patent and Trademark Office EVOCEAN

24 Agiles Anforderungsmanagement mit CMMI Praktiken abbilden CMMI Der Zweck des Anforderungsmanagements (M) ist, die Anforderungen an Produkte und Produktbestandteile des Projekts zu verwalten und Inkonsistenzen zwischen diesen Anforderungen und den Plänen und Arbeitsergebnissen des Projekts zu erkennen. Agiles Anforderungsmanagement Anforderungen sind in anderer Form dokumentiert z.b. mit User Stories. SP 1.1 Verständnis für Anforderungen erlangen SP 1.2 Zusagen zu Anforderungen einholen SP 1.1 & 1.2 Der Sprint Plan legt fest, dass die Stories mit allen Beteiligten besprochen wurden. SP 1.3 Anforderungsänderungen verwalten SP 1.4 Bidirektionale Nachverfolgbarkeit von Anforderungen aufrecht erhalten SP 1.3 Für Änderungen an Stories, welche bereits implementiert sind, kann ein Configurations & Change Management verwendet werden. SP 1.4 Die Rückverfolgbarkeit von Stories kann durch Acceptance Tests dokumentiert werden. SP 1.5 Inkonsistenzen zwischen Projektarbeit und Anforderungen erkennen SP 1.5 Sprint Reviews decken Inkonsistenzen auf. Unterstützend wirken im Voraus definierte Testfälle für die Entwicklung von Codes. (SP = Specific Practice) 24 - EVOCEAN

25 Agiles Anforderungsmanagement mit CMMI typischen Arbeitsergebnissen abbilden CMMI: Typische Arbeitsergebnisse für Anforderungsentwicklung (Requirements Development, RD) Agiles Anforderungsmanagement SG1: Kundenanforderungen entwickeln Kundenanforderungen Kundeneinschränkungen für die Durchführung der Verifizierung Kundeneinschränkungen für die Durchführung der Validierung SG2: Produktanforderungen entwickeln Abgeleitete Anforderungen Produktanforderungen Anforderungen an Produktbestandteile Schnittstellenanforderungen (SG = Specific Goal) Product Backlog Stories Acceptance Tests für Stories Sprint Backlog Modelle Rückverfolgbarkeit zwischen Produkt und NFR Architecture Stories 25 - EVOCEAN

26 In IEC regulierten Systemen verursachen die Validierung und Verifikation lange Entwicklungszyklen Empfohlenes Vorgehen für den FDA Design Guide user needs reviews design input design process You built the right thing design output You built it right medical device validation verification Der Design Input wird dem Design Output gegenüber gestellt und verifiziert. In herkömmlichen Vorgehen finden Verifikation und Validierung nicht während sonder nach dem Design statt. Es wird davon ausgegangen, dass die Validierung für ein fertiges Produkt durchgeführt wird. Kurze Iterationen sind daher schwer zu erreichen. V-Model ist weder von IEC noch FDA vorgeschrieben 26 - EVOCEAN

27 Design Output Design Input Klassisches IEC Anforderungsmodell User Needs validates Validation Test TST realized by Product Specifications verifies Verification Test TST Performance Req. Safety Req. Environmental Req. Biocompatibility Req. Product Durability and Shelf Life Req. realized by realized by realized by Mechanical Specifications Electrical Specifications verifies Software Requirement Specifications Functional Requirements constrains Non-Functional Requirements 27 - EVOCEAN

28 Agile Anforderungen und IEC ANSI/AAMI/IEC 62304:2006 Medical Device Software Software Process Life Cycle Process Software requirements should include functional requirements; physical characteristics performance computing environment. software systems inputs and outputs; data characteristics Ranges & limits Etc.. NOTE 7: All of these requirements might not be available at the beginning of the software development. Agiles Anforderungsmanagement Stories sind teilweise nicht ausreichend und müssen z.b. mit NFR präzisiert werden Entwicklung starten ohne auf vollständige Anforderungen zu warten Die Komponenten werden mit den Stories validiert Hardware- und Embedded Komponenten mit langen Entwicklungszeiten werden modelliert Stories werden dokumentiert und ergänzt Rückverfolgbarkeit zwischen Produkt und Stories wird sicher gestellt 28 - EVOCEAN

29 Agiles Anforderungsmodell und IEC Sprint Development / Design Output Use Case verifies Acceptance Test TST Non-Functional Requirements Envision / Design Input Backlog Item User needs Models (Electrical, Mechanical, Software) validation of user goals & intended use by actually using the product realized by Story Sprint Plan implemented by Task Demo & Retrospective Validation Record TST Potentially Shippable Product Increment 29 - EVOCEAN

30 Beispiel S_04.02 Envision / Design Input As an authorized medical personnel I want to operate the unit with interactions during 30 minutes prior to requiring a recharge, so I can perform standard tasks without interruption. Sprint Development / Design Output Model: Power Management NFR_6.1.1 constrains DEV Notification message DIS After 250 battery charge-cycles, the battery capacity shall still be able to provide 30 minutes of NFR_6.1.2 constant interaction with display in full brightness, In the standby 45 mode, minutes to with improve the display dimmed. battery life time, the display shall dim after 40 seconds ±20 % idle. realizes Notification message t>t IDLE SysSetDimMode(enabled) 30 - EVOCEAN

31 Aus einem RM Werkzeug konforme Berichte erstellen In einem RM Werkzeug (Beispiel hier: IRQA ) werden die Anforderungen in Sprints verwaltet. Mit Hilfe des Werkzeugs kann man benutzerdefinierte Berichte generieren; die gewünschten Reports werden nach Anforderungs-Typ an die wichtigsten Projekt- Meilensteine erstellt EVOCEAN

32 Beispiele von Verfolgbarkeit (Traceability) zwischen Produkt und Stories Use Case elaborates managed by Sprint Goal and Plan Story demonstrates verifies Acceptance Test verified by Product TST Die Rückverfolgbarkeit zwischen dem Produkt und den Anforderungen verlangt die Versionierung der User Stories. Falls Test-Driven-Development genutzt wird, kann z.b. das Produkt durch die Testfälle indirekt mit den Anforderungen verfolgt werden. Für einen Sprint werden eine Reihe von User Stories und andere Anforderungen im Sprint Plan bestimmt. Am Ende jedes Sprints steht ein potenziell lieferbares Produkt. Durch den Sprint Plan wird so eine indirekte Verfolgbarkeit mit den Anforderungen sicher gestellt EVOCEAN

33 Fazit Mit einem agilen Anforderungsmanagement erhalten wir einen Wert gesteuerten Prozess: ein besseres Verständnis von dem, was wirklich von Wert für den Kunden ist. weniger Kosten und weniger Verschwendung weniger Risiken dank einer besseren Kommunikation. The core issue is not whether CMMI-like or Agile-like practices are best, the core issue is building an organizational culture with a balance of discipline and adaptability. Jeff Sutherland Wählen Sie das kleinstmögliche Modell für Ihre Produktentwicklung EVOCEAN

34 Vielen Dank! Blaise Rey-Mermet EVOCEAN GmbH Principal Agile Processes & Requirements Engineering Dipl. Natw. ETHZ, Master of Technology Enterprise IMD Tel EVOCEAN

35 Referenzen Literatur zum Thema Scrum und agile Anforderungen Agile Project Management with Scrum by Ken Schwaber (Microsoft Press 2004) Agile Software Development with Scrum by Ken Schwaber and Mike Beedle (Prentice Hall 2002) User Stories Applied for Agile Software Development by Mike Cohn Implementing Lean Software Development by Mary and Tom Poppendieck (Addison Wesley 2006) Agile Enterprise Requirements Information Model Subset for Agile Project Teams by Dean Leffingwell Lean Software Development: An Agile Toolkit (Addison Wesley 2003) by Mary and Tom Poppendieck Competitive Engineering: A Handbook For Systems Engineering, Requirements Engineering, and Software Engineering Using Planguage - by Tom Gilb, Aug Literatur zum Thema agile Anforderungen und Regulation Software Development Resolving the Conflict Between Speed and Compliance by D. Jennings, Medical Devices May/June html Hillel Glazer, Jeff Dalton and other. - CMMI or Agile: Why Not Embrace Both! CMU/SEI TN-003 Process Improvement for All: What to Expect from CMMI Version 1.3 by M. Phillips, S.Shrum Jan.2010 CrossTalk hrum.html 35 - EVOCEAN

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