MASTER FERNSTUDIENGANG WIRTSCHAFTSINFORMATIK

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1 MASTER FERNSTUDIENGANG WIRTSCHAFTSINFORMATIK STUDIENBRIEF: FACH: Semester III Systementwurf und Softwaretechnik AUTOR: Prof. Dr. Erhard Alde

2 2 IMPRESSUM IMPRESSUM WINGS Wismar International Graduation Services GmbH Ein Unternehmen der Hochschule Wismar Philipp-Müller-Straße Wismar Auflage: 1/2011 Autor: Prof. Dr. Erhard Alde Fakultät: für Wirtschaftswissenschaften ID-Nr.: M/MWI/2320/-/1/2011 Copyright: Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Vereinbarung sowie der Übersetzung und des Nachdrucks, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

3 VERZEICHNIS DER RANDSYMBOLE 3 INHALTSVERZEICHNIS VERZEICHNIS DER RANDSYMBOLE 6 1. EINFÜHRUNG 7 2. SYSTEMENTWURF UND SOFTWARETECHNIK IM KONTEXT DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK Begriff und Aufgaben der Softwaretechnik Begriff und Aufgaben der Geschäftsprozessmodellierung Entwerfen von softwareintensiven Systemen in der Wirtschaft MANAGEMENT VON SYSTEMENTWICKLUNGSPROJEKTEN Strategien der Systementwicklung Vorgehensmodelle der Systementwicklung Softwarequalitätsmanagement METHODEN DER SYSTEMENTWICKLUNG Softwaremodellierung Prozessmodellierung Architekturmodellierung FALLSTUDIE SYSTEMENTWURF RETAIL BANKING MBSB Input: Arbeitspaket Systemanalyse Arbeitspaket Systementwurf Überblick Architekturmodellierung Prozessmodulierung Modellierung Use Cases, Subsysteme, System Modellierung der Statik des Systems Modellierung der Dynamik des Systems Modellierung der Verteilung des Systems Entwurfsmuster 48

4 4 INHALTSVERZEICHNIS Metamodell Output: Arbeitspaket Realisierung MUSTERKLAUSUR ÜBUNGSAUFGABEN Übung: Prozesslandkarte Aufgabe Unternehmensbeschreibung Lösung Übung: strategische Grundlagen der Systementwicklung Aufgabe Lösung Prozesslandkarte nach Einarbeitung der Aufgabe Übung: Strategische Grundlagen der Systementwicklung (2) Aufgabe Lösung Übung: Basiskonzepte der Systementwicklung Aufgabe Lösung Werkzeuge der Systementwicklung (1) Aufgabe Lösung Übung: Werkzeuge der Systementwicklung (2) Aufgabe Lösung Übung: Werkzeuge der Systementwicklung (3) Aufgabe 71

5 INHALTSVERZEICHNIS Lösung Übung: Werkzeuge der Systementwicklung (4) Aufgabe Lösung Übung: Werkzeuge der Systementwicklung (5) Aufgabe Lösung Übung: Werkzeuge der Systementwicklung (6) Aufgabe Lösung Übung: UML (1) Aufgabe Lösung Übung: UML (2) Aufgabe Lösung Projekt-Pflichtenheft Aufgabe Pflichtenheft nach Balzert LITERATUR 102

6 VERZEICHNIS DER RANDSYMBOLE 6 VERZEICHNIS DER RANDSYMBOLE

7 EINFÜHRUNG 7 1. EINFÜHRUNG Das Lehrgebiet Systementwurf und Softwaretechnik ist Pflichtmodul im Masterstudiengang Wirtschaftsinformatik der Hochschule Wismar. Studienziel des Lehrgebietes ist die Befähigung der Studierenden zur Anwendung von Kenntnissen der Softwaretechnik bei der Analyse und Entwicklung softwareintensiver Systeme für wirtschaftliche Anwendungen. Diese Zielsetzung wird in den einzelnen Kapiteln durch eine Zielhierarchie mit entsprechenden Lernzielen und Inhalten untersetzt. Der vorliegende Studienbrief ist der rote Faden für das Selbststudium. Die angegebene Literatur dient zur Vertiefung der im Studienbrief enthaltenen Themen. Die Fragen der Prüfung basieren auf den Inhalten des Studienbriefes, was aber nicht heißt, dass die Literatur nicht relevant ist. Es werden jedoch keine Fragen gestellt, deren Thematik nicht in irgendeiner Weise in der Präsenzveranstaltung angesprochen wird. Wie bei jedem Studium geht es auch hier darum, Anregungen für ein tiefer gehendes Interesse und Verständnis der Lehrgebiete zu geben. In diesem Sinne ist das Literaturstudium zu verstehen. Für das Literaturstudium sollten Bibliotheken genutzt werden. Ein Kauf der Literatur ist bei weitergehendem Interesse zu empfehlen. Im Internet werden unter Stud.IP ergänzende Übungsaufgaben und weitere Informationen zur Verfügung gestellt. Empfohlen wird der nachstehende Ablauf des Studiums. ABBILDUNG 1: Ablaufmodell Modul Systementwurf und Softwaretechnik

8 8 SYSTEMENTWURF UND SOFTWARETECHNIK IM KONTEXT DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK 2. SYSTEMENTWURF UND SOFTWARETECHNIK IM KONTEXT DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK Lernziel: Das erste Kapitel ist auf die Vermittlung der berufbildspezifischen Aspekte der Softwaretechnik im Allgemeinen und des Systementwurfs im Besonderen gerichtet. Besonderes Augenmerk wird auf den Zusammenhang von Softwaretechnik und Geschäftsprozessmodellierung im Entwurfsprozess gelegt. 2.1 Begriff und Aufgaben der Softwaretechnik Softwaretechnik (synonym: Software Engineering) ist das Fachgebiet der Informatik, das sich mit der Bereitstellung und systematischen Verwendung von Prinzipien, Methoden und Werkzeugen (siehe Tabelle1) für die Herstellung und Anwendung von Software beschäftigt. Softwaretechnik ist eine Disziplin der Praktischen Informatik. TABELLE 1: Prinzipien, Methoden und Werkzeuge der Softwaretechnik

9 SYSTEMENTWURF UND SOFTWARETECHNIK IM KONTEXT DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK 9 Literatur: 1. Lassmann, Wolfgang: Wirtschaftsinformatik, Gabler Verlag Wiesbaden, 2006, S Sommerville, Ian: Software Engineering, Pearson Studium 2007, S Begriff und Aufgaben der Geschäftsprozessmodellierung Die Herstellung und Anwendung von Software im wirtschaftlichen Umfeld zielt auf die Verbesserung von Geschäftsprozessen. Geschäftsprozesse sind somit Ausgangspunkt, Ziel und Bestandteil der Entwicklung von softwareintensiven Systemen in der Wirtschaft. Ein Geschäftsprozess (synonym: Business Process) Besteht aus logisch zusammengehörigen Vorgängen, die man als Prozessketten bezeichnet. Eine Prozesskette besteht aus Prozessen und/oder Prozessketten. ist ziel- und ergebnisorientiert, ist stets wertschöpfend, ist verbunden mit dem Austausch von Informationen bzw. Leistungen zwischen Personen und Objekten in der Organisation, wird durch ein auslösendes Startereignis aktiviert (Informationsinput), wird durch ein Endereignis bzw. ein Ergebnisereignis beendet (Informationsoutput und physischer Output). Eine Prozesslandkarte stellt die Klassifizierung von Geschäftsprozessen nach ihrem Beitrag zur Wertschöpfung als Managementprozesse Kernprozesse und Supportprozesse dar. Managementprozesse sind die Tätigkeiten des Top-Managements. Sie beinhalten u.a. die Unternehmensstrategie, Organisations- und Budgetplanung und geben die Richtung des Unternehmens vor. Sie tragen nicht direkt zur Wertschöpfung bei. Kernprozesse bilden die Wertschöpfungskette eines Unternehmens. Sie werden aus der Unternehmensstrategie abgeleitet und schaffen für den Kunden ein Produkt oder eine Dienstleistung. Kernprozesse tragen direkt

10 10 SYSTEMENTWURF UND SOFTWARETECHNIK IM KONTEXT DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK zur Wertschöpfung bei. Supportprozesse unterstützen Kern- und Managementprozesse. Sie schaffen keinen direkten Nutzen für den Kunden und sind nicht unmittelbar an der Wertschöpfung beteiligt. Beispiel (1) Prozesslandkarte In Abb.1 ist eine Prozesslandkarte für einen PKW-Vertragshändler dargestellt. Kernprozesse, die die Wertschöpfung des Unternehmens bestimmen, sind der Verkauf von Neuwagen und der Werkstattservice. Der Handel mit Gebrauchtfahrzeugen ist in diesem Fall als Supportprozess zu klassifizieren, da dieser Prozess den Verkauf von Neuwagen durch Inzahlungnahme von Gebrauchtfahrzeugen unterstützt. Qualitäts- und Personalmanagement sind typische Managementprozesse. ABBILDUNG 2: Prozesslandkarte Autohaus Literatur: Lassmann, Wolfgang: Wirtschaftsinformatik, Gabler Verlag Wiesbaden, 2006, S

11 SYSTEMENTWURF UND SOFTWARETECHNIK IM KONTEXT DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK Entwerfen von softwareintensiven Systemen in der Wirtschaft Als Ergebnis der Entwicklung von Software für wirtschaftliche Anwendungen entstehen softwareintensive Systeme (synonym: Informationssysteme), die neben der eigentlichen Anwendungssoftware, den erforderlichen Daten, der Systemsoftware und Hardware auch Personen und deren Wissen sowie Arbeitsprozesse enthält. Der Systementwurf beschäftigt sich damit, wie die Funktionalität des Systems von den verschiedenen Komponenten zur Verfügung gestellt wird. 1 Das Entwerfen von softwareintensiven Systemen für wirtschaftliche Anwendungen weist nachstehende Spezifika auf: Die Anforderungen an die zu entwerfenden Systeme unterliegen einer hohen Dynamik durch Veränderungen der Märkte, rechtlichen Rahmenbedingungen und Technologien. Die zu entwerfenden Systeme sind häufig in bereits bestehende Systemlandschaften zu integrieren (Prinzip Lückenbebauung). Die zu entwerfenden Systeme verändern Arbeitsplätze und Tätigkeitsprofile der Mitarbeiter. Menschliche und organisatorische Faktoren haben oft erheblichen Einfluss auf die Entwicklung und den Betrieb der Systeme. Der Entwurfsprozess von softwareintensiven Systemen weist starke Parallelen zum Entwerfen von Gebäuden auf. Beide Prozesse sind nicht mathematisch optimierbar. Bei den Tätigkeiten des Architekten geht es im Wesentlichen um Entwurfentscheidungen. Die Qualität des Entwurfs ist allein an der Umsetzung der Anforderungen der zukünftigen Nutzer bei Berücksichtigung statisches Gesetzmäßigkeiten und gesetzlicher Vorschriften messbar. Wird die Statik und der rechtliche Rahmen nicht berücksichtigt, wird das Gebäude beim ersten Orkan einstürzen oder es ist ein Schwarzbau, der bald wieder abgerissen werden muss. Dieses Schicksal sollte softwareintensiven Systemen und seinen Architekten erspart bleiben, wenn Sie die fundamentalen Erkenntnisse des Software- Engineering berücksichtigen. Literatur: Sommerville, Ian: Software Engineering, Pearson Studium 2007, S Sommerville, Ian: Software Engineering, Pearson Studium 2007, S.55

12 12 MANAGEMENT VON SYSTEMENTWICKLUNGSPROJEKTEN 3. MANAGEMENT VON SYSTEMENTWICKLUNGSPROJEKTEN Lernziel: Ein Tätigkeitsprofil des Wirtschaftsinformatikers ist das des Projektmanagers in Systementwicklungsprojekten. Das Ziel des zweiten Kapitels besteht darin, die kritischen Erfolgsfaktoren für ein erfolgreiches Management von Systementwicklungsprojekten zu verstehen und die Fähigkeit zu entwickeln, diese in der praktischen Projektarbeit umzusetzen. 3.1 Strategien der Systementwicklung Strategien der Systementwicklung sind allgemeine Handlungsgrundlagen für die Systementwicklung. Sie sind vor dem Einsatz von Methoden und Werkzeugen zu definieren. Strategien des Systementwicklung können auch die Basis für Verhandlungen des Auftraggebers mit potenziellen Auftragnehmern sein, denn nur ein System- oder Softwarehaus, das über einen plausiblen strategischen Ansatz für das zu entwickelnde System hat, wird auch den Auftraggeber von seiner Leistungsfähigkeit überzeugen können. Abbildung 2 zeigt eine Zusammenstellung der wichtigsten Strategie-Elemente im Sinne einer Checkliste. Ihre einzelnen Ausprägungen und deren Kombination ergeben den strategischen Handlungsrahmen des Projektes und vielleicht auch die Grundlage für ein erstes Anbietergespräch. Beispiel (2) Strategien der Systementwicklung Ein Automobilkonzern plant die Entwicklung und Einführung einer neuen integrierten Software für die Unterstützung des Geschäftsprozesses Verkauf von Neuwagen (Angebotserarbeitung, Bestellung, Fertigungsauftrag im Werk, Fahrzeugzulassung, Fahrzeugübergabe, Rechnungslegung). Nutzer des Systems sind die Kunden, Vertragshändler und Fahrzeugwerke. Die Prozesslandkarte ist in Beispiel (1) dargestellt. Für diese Aufgabenstellung empfiehlt sich folgender strategischer Handlungsrahmen: Anzahl der Gestaltungsstufen Die Entwicklung des Systems erfordert aufgrund der Komplexität ein iteratives Vorgehen. Ein einmaliges Vorgehen ist allenfalls bei sehr kleinen Entwicklungsvorhaben realistisch.

13 MANAGEMENT VON SYSTEMENTWICKLUNGSPROJEKTEN 13 ABBILDUNG 3: Strategien der Systementwicklung nach Schwarze 2 Literatur: Schwarze, Joachim.: Systementwicklung, Verlag Neue Wirtschaftsbriefe, Herne/Berlin 1995, S Schwarze, Joachim.: Systementwicklung, Verlag Neue Wirtschaftsbriefe, Herne/Berlin 1995, S. 49

14 14 MANAGEMENT VON SYSTEMENTWICKLUNGSPROJEKTEN Systemkonzept Das Systemkonzept ist aufgrund der hohen Ansprüche an die Effizienz der Entwicklung und die Wiederverwendbarkeit einzelner Komponenten objektorientiert. Objektorientierung gegebenenfalls kombiniert mit Datenorientierung (objektorientierte Datenbanken) ist auch aufgrund der zur Verfügung stehenden Entwicklungsumgebungen und Zielsprachen quasi Standard. Bezug zur Systemumwelt Die Anforderungen an das System werden aus der Systemumgebung abgeleitet. Folglich ist eine Outside-In-Strategie sinnvoll. Bei Re-Engineering Projekten wäre eine Inside-Out-Strategie angebracht. Vorgehensrichtung Die Vorgehensrichtung ist bei einer systematischen Neuentwicklung ein mehrfacher zu durchlaufender Zyklus von Top-Down- und Bottom-Up-Ansatz mit dem Ziel, eine optimale Modulstruktur zu erzeugen. Die Modulstruktur ist dann optimal, wenn die Prinzipien der funktionalen und Datenabstraktion sowie der Schnittstellenminimierung eingehalten werden. Ausgangspunkt Es wird aufgrund der objektorientierten Vorgehensweise ein deduktiver Ansatz notwendig sein, das heißt, es erfolgt eine Modellierung von der Klasse zum Objekt. Damit wird eine effiziente Systementwicklung unterstützt, da Attribute und Methoden von Klassen automatisch auf die Objekte übertragen werden. Schwierigkeitsgrad Es empfiehlt sich auch in diesem Anwendungsfall die Easiest-first-Strategie, um relativ schnell erste Lösungen zu implementieren und zu kommunizieren. Verwendungshäufigkeit Es wird ein hoher Grad der Wiederverwendung einzelner Artefakte angestrebt, um eine effiziente Systementwicklung zu gewährleisten. Entwurfsmuster (synonym: Design Pattern) unterstützen die Wiederverwendung von Artefakten des Systementwurf. Zeitpunkt Mit dem Auftraggeber wird eine a priori Einführung des Systems vereinbart, das heißt, das System ist zum Zeitpunkt der Übergabe vollständig funktionsfähig. Eine a posteriori Strategie ist an ein Prototyping-Vorgehen gebunden.

15 MANAGEMENT VON SYSTEMENTWICKLUNGSPROJEKTEN Vorgehensmodelle der Systementwicklung Vorgehensmodelle strukturieren den Systementwicklungsprozess in die zeitlichlogische Abfolge einzelner Phasen. Das Phasenmodell (siehe Abb. 3) ist die Basis zahlreicher weiter spezifizierter Vorgehensmodelle. ABBILDUNG 4: Phasenmodell der Systementwicklung nach Stahlknecht 3 Das inkrementelle Modell der Systementwicklung ist die praktikable Grundlage von weiteren proprietären Modellen. Es zeichnet sich gegenüber dem Phasenmodell dadurch aus, dass der Entwicklungsprozess in einzelne Inkremente aufgeteilt wird, die zeitversetzt entwickelt werden und zwischen den einzelnen Phasen Rücksprungmöglichkeiten vorgesehen sind, um die Qualitätssicherung 3 Stahlknecht, Peter.: Einführung in die Wirtschaftsinformatik, 7. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1995, S. 245