Das V-Modell XT in der Praxis IT-WiBe

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1 Das V-Modell XT in der Praxis IT-WiBe Marco Kuhrmann 1, Dirk Niebuhr 2 1 Technische Universität München Institut für Informatik Software & Systems Engineering Boltzmannstr Garching b. München 2 Technische Universität Kaiserslautern Fachbereich Informatik AG Softwarearchitektur Gottlieb-Daimler-Straße Kaiserslautern Zusammenfassung Das neue V-Modell XT hat das etablierte V-Modell 97 als den verbindlichen Standard für die Vergabe und Durchführung von IT-en in der öffentlichen Hand abgelöst. Das V-Modell XT wurde unter Berücksichtigung modernster technischer Standards entwickelt und bietet im Vergleich zum Vorgänger ein Mehr an Flexibilität und Qualität. Erreicht wird dies durch einen grundsätzlich modularen Aufbau, ein erheblich vereinfachtes Tailoring, Beachtung der rollen Auftraggeber und Auftragnehmer sowie eine weit reichende Werkzeugunterstützung. Im Rahmen der Entwicklung des V-Modell XT ist eine umfangreiche Pilotierungsphase vorgesehen, die es erlaubt, bereits früh praktische Erfahrungen zu sammeln. Andererseits ermöglicht sie es den an der Entwicklung beteiligten Partnern das neue V-Modell XT kennen zulernen, zu analysieren und darauf aufbauend eine Fortschreibung zu ermöglichen. Im Rahmen dieses Artikels werden wir die Ergebnisse eines dieser Pilotprojekte bei der Neubeschaffung der Unterstützungssoftware für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Bundes (WiBe 4.0) darstellen. 1. Einleitung IT-e werden immer komplexer und umfangreicher. Betrachtet man den hohen Grad der Durchdringung von IT-Systemen in unserer Gesellschaft [Balzert] wird es immer wichtiger, dass IT-Systeme funktionieren. Die Fehlfunktion einer Kaffeemaschine ist mit Sicherheit unangenehm, jedoch verschmerzbar. Betrachtet man jedoch populäre Fehlschläge, wie den Jungfernflug der Ariane 5 oder fehlgeleitete Patriot- Raketen während des Golf-Kriegs, dann sind Fehlschläge absolut inakzeptabel. Um Fehler dieser Größenordnung zu vermeiden ist ein fundiertes, strukturiertes Vorgehensmodell unerlässlich [MB+2004]! Der Chaos Report der Standish Group [Chaos] nennt unter anderem Kriterien, die die Erfolgschancen für ein IT- erheblich steigern können. Vorgehensmodelle wie das V-Modell XT [VMXT] greifen diese Empfehlungen auf und unterstützen IT-e bereits von den frühesten Pro-

2 jektphasen an. Das V-Modell XT ist ein modulares Vorgehensmodell [MR+2004], das spezifisch auf konkrete bedürfnisse angepasst werden kann. Im Fokus steht hier nicht mehr wie etwas zu erledigen ist, sondern was zu welchen Zeitpunkten in welcher Qualität vorliegen muss. Im Rahmen des WEIT-s, in dem das V- Modell XT entwickelt wurde, ist eine umfangreiche Pilotierungsphase vorgesehen, um bereits in frühen Stadien des V-Modell XT Erfahrungen sammeln zu können. Nach einem kurzen Abriss der wichtigsten Konzepte stellen wir in diesem Beitrag unsere Erfahrungen mit dem neuen V-Modell XT in einem Pilotprojekt vor, das wir in Zusammenarbeit mit dem BMI/KBSt ( durchführen. 2. Das V-Modell XT Kompakt Das V-Modell XT ist ein modulares Vorgehensmodell [VMXT, GD+2004], das in einem detailliert festlegt, Wer, Was, Wann, Wie und Womit zu tun hat. Die Wer-Dimension wird dabei durch ein Rollenmodell beschrieben, die Was-Dimension durch ein Produktmodell, die Wann-Dimension durch ein Prozessmodell, die Wie- Dimension durch ein Aktivitätsmodell und die Womit-Dimension wird durch Verweise auf Werkzeuge, Methoden, andere Standards und Richtlinien abgedeckt. Die wichtigsten Konzepte zählen wir nun kurz auf Produkte Produkte stehen im Mittelpunkt des V-Modell XT sie sind die zentralen ergebnisse [VMXT]. Produkte werden unterschieden in Initiale, Abhängige und Externe Produkte. Alle Produkte, die in einem entstehen, werden inhaltlich zusammenhängend gruppiert (Produktgruppen). Einzelne Produkte können in Themen aufgeteilt werden, um eine arbeitsteilige Bearbeitung zu ermöglichen. Die Gesamtheit aller Produkte eines s wird in einer Produktbibliothek erfasst und verwaltet. Um eine möglichst hohe Qualität der Produkte zu erreichen sind im V-Modell XT umfangreiche Qualitätssicherungsmaßnahmen z.b. anhand eines Produktzustandsmodells oder eines Konsistenzmodells [VMXT] vorgesehen Aktivitäten Der Zusammenhang zwischen Aktivitäten und Produkten ist recht einfach: Jedes Produkt wird durch genau eine Aktivität erstellt [VMXT]. Als Beispiel sei das handbuch genannt, das durch die Aktivität handbuch erstellen erzeugt wird. Analog zu den Produkten sind Aktivitäten zu Aktivitätsgruppen zusammenfassbar und für die Erstellung von Themen in Teilaktivitäten aufteilbar. Hierbei gilt dann wieder, dass ein Thema durch genau eine Teilaktivität erzeugt wird Rollen Das Konzept der Rolle legt im V-Modell XT eindeutige Zuständigkeiten für Produkte fest. Dabei ist eine Rolle zunächst unabhängig von der konkreten organisatorischen

3 Struktur und wird erst bei der Planung besetzt [VMXT, GD+2004]. Für die Erstellung eines Produktes ist dabei immer genau eine Rolle verantwortlich. Es können jedoch auch andere Rollen an der Produkterstellung mitwirken Vorgehensbausteine Ein Vorgehensbaustein ist eine konkrete Aufgabenstellung im Rahmen des V-Modell XT [VMXT]. Jeder Vorgehensbaustein ist dabei eine eigenständige, in sich abgeschlossene Einheit, die einzeln änder- und erweiterbar ist. Ein Vorgehensbaustein beinhaltet alle für die Aufgabenstellung relevanten Produkte, Aktivitäten und Rollen [MR+2004]. Vorgehensbausteine müssen vollständig 1 bearbeitet werden, d.h. alle relevanten Produkte liegen vor und die Aktivitäten wurden durchgeführt typen Das V-Modell XT definiert drei typen je ein Entwicklungsmodell für den Auftraggeber (AG) und den Auftragnehmer (AN), sowie eine Qualitätsmodell für Organisationen [VMXT, MR+2004]. In einem typ wird dabei festgelegt, welche Vorgehensbausteine zu verwenden sind durchführungsstrategien durchführungsstrategien (PDS) legen detailliert fest, in welcher Reihenfolge die einzelnen Entscheidungspunkte (Qualitätsmesspunkte für die Produkte einer etappe) in einem zu durchlaufen sind [VMXT]. genehmigt definiert festgelegt ausgeschrieben beauftragt Abnahme erfolgt abgeschlossen Änderungsplan festgelegt Abbildung 1 PDS: Vergabe und Durchführung von Systementwicklungsprojekten (AG) Dabei können für einen typ mehrere durchführungsstrategien existieren. Beispielhaft sei hier die durchführungsstrategie Vergabe und Durchführung von Systementwicklungsprojekten (AG) genannt, die für unser interessant ist und den Aufbau aus Abbildung 1 hat Tailoring Das Tailoring ist eines der wichtigsten Konzepte des V-Modell XT überhaupt. Es erlaubt das projektspezifische Zuschneiden des V-Modell XT, sodass zwar alle notwendigen Produkte vorliegen und keine fehlen, jedoch auch keine unnötigen Aktivitäten durchgeführt werden [VMXT, MR+2004]. 1 Die vollständige Bearbeitung bezieht sich hierbei auf die durch das Tailoring und sonstige Anpassungen ermittelten Produkte.

4 V-Modell XT (Gesamtmodell) merkmal merkmal dee Auswahl (Benutzerspezifisches V-Modell) Begründung Aktivitäten Produkte Abbildung 2 Konzept des Tailorings Beispiel Entwicklung eines Softwaresystems: Hier sind Vorgehensbausteine für eine Hardwareumgebung unnötig und müssen demnach nicht betrachtet werden. Zu Beginn eines s wird anhand von merkmalen das charakterisiert. Anhand dieser Merkmale werden notwendige Aktivitäten und Produkte für ein spezielles ermittelt [VMXT]. Das projektspezifische V-Modell (Abbildung 2) besteht im Allgemeinen aus einer Teilmenge aller verfügbaren Vorgehensbausteine des Gesamtmodells. Dadurch wird erreicht, dass in einem nur projektrelevante Aktivitäten durchgeführt werden. 3. Das Pilotprojekt WiBe Die Ausgangssituation für das Pilotprojekt WiBe stellte sich wie folgt dar: Es existiert bereits eine Software zur Unterstützung des Fachkonzeptes für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung [WiBe40]. Diese Software befindet sich mit etwa Installationen im Einsatz und wird immer dann eingesetzt, wenn e ein bestimmtes Budget überschreiten. Das System ist schon etwas in die Jahre gekommen, sodass sich evolutionäre Verschleißerscheinungen zeigen. Problematische Aspekte der Altsoftware sind dabei unter anderem: Technische Probleme: fehlende Netzwerk- und Mehrbenutzerfähigkeit, Unverträglichkeiten mit neuerer Software Fachliche Probleme: Die neue Version des Fachkonzepts wird durch die verfügbare Software nicht abgebildet Da das BMI/KBSt nicht im Besitz des Quellcodes der Anwendung ist, wäre ein entsprechendes Update vom Hersteller zu beziehen. Im Rahmen des WEIT-s wurde, nach Beschluss des BMI/KBSt, die Neuentwicklung als Pilotprojekt nach dem neuen V-Modell XT initiiert. Bei der Neuentwicklung der Software wurden unter anderem folgende Ziele verfolgt:

5 Integration des neuen Fachkonzepts Netzwerk- und Mehrbenutzerfähigkeit Unverträglichkeiten mit moderner Software und Überarbeitung der technischen Architektur sowie Verbesserung ergonomischer Aspekte Neben diesen ist es ein weiteres Ziel, mit der Abwicklung dieses s auch den kompletten Quellcode mit allen Rechten an das BMI/KBSt zu übergeben. Die Weiterentwicklung der Software unabhängig von bestimmten Lieferanten erfolgen kann Durchführung des Pilotprojekts nach V-Modell XT Das WiBe ist ein Auftraggeberprojekt, das in Zusammenarbeit mit der TU München und der TU Kaiserslautern durchgeführt wird. Die Werkzeugunterstützung und das Konfigurationsmanagement werden in diesem durch die microtool GmbH ( und das Werkzeug In-Step aus diesem Haus, geleistet start und Tailoring Der typ ist ein Systementwicklungsprojekt des Auftraggebers. Beim Start des s war nun zunächst das Tailoring durchzuführen, um die notwendigen Vorgehensbausteine und Produkte zu ermitteln. V-Modell XT (Gesamtmodell) Softwaresystem Auftraggeber Fertigprodukte Benutzerschnittstelle V-Modell Kern Neuentwicklung IT-WiBe Auswahl für IT-WiBe (Benutzerspezifisches V-Modell) Begründung Aktivitäten Produkte Abbildung 3 Tailoring für das WiBe- In Abbildung 3 ist das Tailoring für das WiBe- skizziert. Dieses ist im handbuch zu dokumentieren. Die Entscheidungen zu gewählten oder nicht gewählten merkmalen sind dabei zu begründen. Das Tailoring liefert ein Anwendungsprofil aus dem der typ, eine Menge an Vorgehensbausteinen und eine durchführungsstrategie 2 resultieren (vgl. Abbildung 1). Die für unser konkretes relevanten Vorgehensbausteine sind: 2 Da es sich hier um ein Auftraggeberprojekt handelt, ist die durchführungsstrategie für diesen typ schon festgelegt: Vergabe und Durchführung von Systementwicklungsprojekten (AG) eine andere Strategie für die Auftraggeberseite gibt es noch nicht.

6 management, Qualitätssicherung, Konfigurationsmanagement, Problem- und Änderungsmanagement, Anforderungsfestlegung und Auftragsvergabe, begleitung und Abnahme (AG) Dabei sind die Bausteine des ersten Punktes die verpflichtenden Vorgehensbausteine des V-Modell XT Kerns [VMXT], die in jedem enthalten sind. Die Pflichtauswahl der Kernelemente stellt dabei in jedem ein qualitatives Mindestmaß sicher planung Das V-Modell XT schreibt keinen fein granularen Prozess vor. Der typ und die durchführungsstrategie schreiben lediglich vor welche Entscheidungspunkte in welcher Reihenfolge zu durchlaufen sind und welche Produkte zu diesen Punkten vorzuliegen haben [VMXT]. Der nächste durchzuführende Schritt war die detaillierte planung. Das unterstützende Werkzeug stellt hierbei Mittel zur Verfügung, einzelne Vorgehensbausteine und Entscheidungspunkte mit Terminen zu versehen. Abbildung 4 zeigt hier einen Ausschnitt der Planung für WiBe. Abbildung 4 planung für IT-WiBe Prinzipiell wird hier nicht festgelegt, auf welche Art und Weise z.b. das Lastenheft zu erstellen ist, sondern nur, wann es fertig gestellt sein muss. Durch den leiter und den Lenkungsausschuss können nun einzelne etappen vorbereitet, gestartet und abgeschlossen werden. Wie der Abbildung 4 zu entnehmen ist, kann die durchführung aktivitätsorientiert erfolgen, wobei jeder Aktivität Produkte

7 zugeordnet sind. Die Aktivität (Lastenheft) erstellen kann beispielsweise nur dann auf durchgeführt gesetzt werden, wenn das Produkt (Lastenheft) erstellt wurde und einen entsprechenden Qualitätssicherungsprozess durchlaufen hat (Aktivität (Lastenheft) prüfen). Um einen kurzen Einblick in das Pilotprojekt zu ermöglichen, soll im Folgenden unser Vorgehen für die Anforderungsfestlegung auszugsweise dargestellt werden Anforderungsfestlegung Die Festlegung der ist nach V-Modell XT eine der Kernaufgaben des Auftraggebers [VMXT, MB+2004]. Das V-Modell XT liefert hierbei Richtlinien und Vorlagen, wie aufgebaut sein müssen, ist aber flexibel genug, um eine projektspezifische Ausgestaltung zu ermöglichen. Im Rahmen des WiBe s haben wir uns darauf verständigt, eine Anwendungsfall-basierte Anforderungsbeschreibung zu erstellen. Das Vorgehen dazu ist Tabelle 1 zu entnehmen. Tätigkeit Vorgehen Funktionale Analyse des Fachkonzepts Fachkonzept mit BMI/KBSt analysieren Benutzeranalyse der Altanwendung Aufgabendekomposition und Anwendungsfallzuordnung Anwendungsfallbeschreibung Kernelemente und Gegenstandsbereich Benutzerführung der Altanwendung Durchführung Aufgabengruppierung, Komponentenbildung Anwendungsfallzuordnung Anwendungsfallbeschreibung Tabelle 1 Vorgehen bei der Anforderungsermittlung im IT-WiBe Auf diese Art und Weise entstanden schrittweise alle relevanten funktionalen für das System, wie Abbildung 5 noch einmal veranschaulicht. Sowohl das Lastenheft selbst als auch einzelne Themen bis hinunter zu einzelnen Anwendungsfallbeschreibungen wurden dabei einem permanenten, nebenläufigen Reviewprozess unterzogen, der sowohl innerhalb des teams als auch extern bei Industriepartnern 3 durchgeführt wurde. Die dabei entstehenden QS-Dokumente, wie Prüfspezifikationen und Prüfprotokolle sind nicht Teil des Produktes, jedoch in die Produktbibliothek einzupflegen. Gemäß V-Modell XT besteht das Lastenheft jedoch nicht nur aus den funktionalen und nicht funktionalen, sondern auch noch aus einer Reihe weiterer Kontextinformationen (vgl. [VMXT]). Diese Informationen werden anhand der vordefinierten Themenstruktur des Lastenhefts strukturiert. Als Beispiel für eine Kontextinformation sei das Thema Skizze des Lebenszyklus und der Gesamtsystemarchitektur genannt. In den einzelnen Phasen entstanden verschiedenste Dokumente, die letztendlich als Themen in das Lastenheft eingehen. 3 Bei der Entwicklung des V-Modell XT wirkten auch verschiedene Industriepartner mit. Aufgrund des Pilotprojektcharakters des IT-WiBe s wurden die Reviews zu Kerndokumenten zum Teil bei den Industriepartnern durchgeführt, die an der Entwicklung der entsprechenden Teile des V-Modell XT mitgewirkt hatten.

8 Iterationen 1 2 Verfeinerungen und Reviews Analyse des Fachkonzepts/ AG-Gespräch Analyse der Altanwendung Aufgabenfestlegung Anwendungsfallzuordnung Fachliche Benutzerführung Use Cases Aufgabendurchführung Anwendungsgliederung/ Komponenten Anwendungsfall 1... Anwendungsfall N Nicht funktionale Gesamtsystemarchitektur Systemlebenszyklus Lieferumfang (Lastenheft) Abbildung 5 Vorgehen bei der Anforderungsermittlung Gesamtüberblick und ergebnisse Wir wollen nun noch einen Gesamtüberblick über die durchführung auf der Auftraggeberseite bis zum Entscheidungspunkt ausgeschrieben geben. In Abbildung 6 sind die ersten vier Entscheidungspunkte mit den dazugehörigen Produkten gezeigt. Hierbei sind jedoch die einzelnen Themen nicht mit aufgeführt, sondern nur angedeutet. Wie bereits an dieser Stelle zu sehen ist, ist die Anzahl der Dokumente recht überschaubar. (fkt.) (NF) Systemskizze etc. (Lastenheft) Reviews (intern/extern) genehmigt definiert festgelegt ausgeschrieben vorschlag handbuch QS-Handbuch plan Reviews (intern/extern) Vorschriften nach BeschA Ausschreibung nach UFAB-III Kriterienkatalog für die Angebotsbewertung Abbildung 6 Gesamtüberblick WiBe bis EP: ausgeschrieben Ebenfalls nicht aufgeführt sind an dieser Stelle organisatorische und QS-Dokumente. Zu jedem Dokument existieren mindestens noch zwei weitere Dokumente: eine Prüfspezifikation und mindestens ein Prüfprotokoll. Weiterhin wurden regelmäßige treffen durchgeführt, zu denen Arbeitsaufträge vergeben sowie entsprechende Protokolle angefertigt wurden.

9 Anpassung und Ausgestaltung des V-Modell XT Eine sehr wichtige Eigenschaft des V-Modell XT ist seine große Flexibilität. Im Rahmen des WiBe s haben wir dies für eine passende Ausgestaltung genutzt. Produkt tagebuch Interne Statusberichte fortschrittsentscheidungen (PFE) Anforderungsbewertung Anpassung/Entscheidung Das V-Modell XT sieht das Führen eines tagebuchs vor. Es wurde entschieden ein derartiges Tagebuch nicht zu führen. Aufgrund der geringen Größe des s wurde entschieden, den Berichtszeitraum für die regelmäßigen internen Statusberichte an die statusberichte zu koppeln und interne Berichte nur noch in Vorbereitung mit diesen zu erstellen. Es wurde entschieden, dass anstelle einer eigenständigen PFE nur ein entsprechender Passus in den statusbericht aufgenommen und dieser Produkttyp nicht explizit erstellt wird. Es wurde entschieden, anstelle einer Anforderungsbewertung einen externen Reviewprozess durchzuführen. Dabei wurde sowohl durch das Beschaffungsamt als auch durch einen an der Entwicklung des V-Modell XT beteiligter Industriepartner konsultiert, um eine hinreichende Qualität sicherzustellen. Tabelle 2 spezifische Anpassungen des V-Modell XT Tabelle 2 fasst einige Anpassungen des V-Modell XT im WiBe noch einmal kurz zusammen. Alle hier aufgeführten Anpassungen sind auf den treffen in dieser Form beschlossen, im handbuch dokumentiert und im dann entsprechend umgesetzt worden. Als Beispiel wollen wir den Punkt der fortschrittsentscheidungen (PFE) näher erläutern. Eine PFE dient dazu, eine etappe wohl definiert zu beenden und die nächste zu betreten. Das V-Modell XT sieht hierfür ein eigenes Dokument vor. Im Rahmen des WiBe s haben wir uns darauf verständigt, eine separate PFE nicht separat, sondern nach Maßgabe des leiters durchzuführen und in den entsprechenden statusberichten, die zum Ende einer jeden Phase anzufertigen sind, zu treffen. Von dieser Entscheidung erwarteten wir eine Vereinfachung des Berichtwesens, die dem volumen angemessen ist. Das V-Modell XT sieht solche projektspezifischen explizit vor. Teilweise sind diese auch unumgänglich, wie wir bei der Zusammenstellung der Ausschreibungsunterlagen feststellen mussten. Im WiBe mussten die Ausschreibungsunterlagen gemäß UFAB-III angefertigt werden, welches einige strukturelle Unterschiede zum V-Modell XT aufweist. Entsprechende Entscheidungen und eine Dokumentation ermöglichen jedoch diesen Spagat. Im Anschluss daran ist das projektspezifische V-Modell XT festgelegt. Im handbuch ist die genaue Verfahrensweise für die durchführung dokumentiert und ab nun bindend.

10 4. Zusammenfassung Das WiBe ist das erste Pilotprojekt, das mit dem neuen V-Modell XT durchgeführt wird. Viele der neu entwickelten Konzepte haben sich bis zum aktuellen Stand als sehr sinnvoll und praktikabel erwiesen. Zu nennen sind hier: Der hohe Grad der Kommunikation durch regelmäßige Treffen und ein von vorn herein definiertes Berichtswesen ist jedem beteiligten klar, um was es geht. Die große Flexibilität ermöglichte es, den Umfang auf die bedürfnisse zuzuschneiden, sodass nur projektrelevante Aufgaben zu erfüllen waren. Auch beim Detailvorgehen konnte diese Flexibilität genutzt werden, um einerseits den beteiligten Personen entgegenzukommen, andererseits auch existierende Normen insbesondere bei der Ausschreibung berücksichtigen zu können. Trotzdem ist anzumerken, dass das V-Modell XT eine hohe Lernkurve hat. Einige etappen wurden zunächst nicht konform durchgeführt und erforderten deshalb Nacharbeit. Es ist anzunehmen, dass sich dieses auch in weiteren en in ähnlicher Weise zeigen wird. Um dem entgegenzuwirken werden bereits erste Schulungen durchgeführt und weitere komplexe Schulungen für Mitarbeiter bis hinauf zum Top Management konzipiert. Ebenso wird das V-Modell XT selbst weiterentwickelt, sodass über kurz oder lang ein sehr erfolgreiches, wohl fundiertes und praktisch gut anwendbares Vorgehensmodell zur Verfügung stehen wird. Literatur [Balzert] Balzert, H., Lehrbuch der Softwaretechnik Band 1/2, Spektrum Akademischer Verlag, Auflage, ISBN [Chaos] Chaos Reports, The Standisch Group [GD+2004] Gnatz, M., Deubler, M., Meisinger, M., Rausch, A., Towards an Integration of Process Modeling and Project Planning, In: ProSim 2004, The 5th International Workshop on Software Process Simulation and Modeling Mai 2004 [MB+2004] Bergner, K., Broy, M., Moll, K.-R., Pizka, M., Rausch, A., Seifert, T., Erfolgreiches Management von Softwareprojekten, In: Informatik Spektrum, Band 27, Heft 5 Oktober 2004 [MR+2004] Meisinger, M., Rausch, A., Deubler, M., Gnatz, M., Hammerschall, U., Küffer, I., Vogel, S., Das V-Modell 200x Ein modulares Vorgehensmodell, In: 11. Workshop der Fachgruppe "Akzeptanz von Vorgehensmodellen"(Gesellschaft für Informatik) April 2004 [VMXT] [WiBe40] Röthig, P., WiBe 4.0 Empfehlung zur Durchführung von Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen in der Bundesverwaltung, insbesondere beim Einsatz der IT, Schriftenreihe der KBSt, ISSN , Band 68, August 2004