Requirements Engineering. Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 1
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- Arnim Gerstle
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1 Requirements Engineering Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 1
2 Phasen der SW-Entwicklung (nach Balzert) Planung Definition Entwurf Implementierung Abnahme & Einführung Wartung & Pflege Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 2 Dr. D. Fehrer
3 Wasserfall-Modell System- Anforderungen Software- Anforderungen Analyse Entwurf Codierung Testen Betrieb Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 3
4 V-Modell 97 (grob) Anwendungsszenarien Systemtest Abnahmetest Testfälle Feinentwurf Grobentwurf Integrationstest Testfälle Implementation Modultest Tf. Anforderungsdefinition Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 4
5 Klassische Definition Analyse... mündet in ein Zieldokument ( Lastenheft ): was, nicht wie detaillierte Funktionsbeschreibung Vorhersagen für wichtige Parameter (geht ein in Kosten, Nutzen, Performanz) Übereinstimmung zwischen allen Vertragspartnern Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 5
6 Motivation ca. 65% der schwerwiegenden Fehler in Programmen sind auf Fehler bei der Analyse zurückzuführen! 10 Spezifikation Entwurf Codierung Test Abnahme Betrieb Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer Relative Fehlerbehebungskosten 6
7 Effekt der Analyse auf den SW- Lebenszyklus bessere Kommunikation (intern und extern) Redundanzelimination in der Dokumentation Doku startet früh leichtere Änderbarkeit der Dokumentation vollständige Studie ganzer Felder aber: der Zyklus wird frontlastig! (Panik?) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 7
8 warum Analyse? bessere Beurteilbarkeit im Vorfeld Erhebung von Vergleichsdaten für künftige Projekte Wiederverwendung von Entwürfen GERADE für Änderungen/Varianten! weniger zur Erfolgserzielung als zur Fehlervermeidung (defensiv) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 8
9 Fehler und Ressourcenmanagement Fehler in unterschiedlichen Phasen von unterschiedlichen Auswirkungen zu viel Zeit verbraten, jetzt endlich Resultate sehen schwer vermittelbar (außer Bereiche wie Luftfahrt) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 9
10 Lösung 1: spezifikationsorientierte Entwicklung ( schwergewichtig ) Plus: (scheinbar) gute Planbarkeit viel Hilfestellung durch definierten Prozess Unterstützung durch Vorlagen und Checklisten möglich Qualitätssicherung durch frühe Testplanung Minus: teilweise sehr aufwändig Feedback-Schleifen recht lang hoher Lernaufwand Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 10
11 Zur Terminologie Klassische Bezeichnung: Requirements Analyse legt traditionelles Phasenmodell nahe Voraussetzungen: gut verstandene Domäne existierende Lösungen (in SW nachbauen) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 11
12 Schwierigkeiten der Analyse Aufwand der Dokumenterstellung (Automatisierung!) inadäquate Methodik (lernen!) unterschiedliche Sprachen (graphisch!) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 12
13 Probleme der Anforderungsanalyse Unklare Zielvorstellungen (verschiedene Personengruppen) Hohe Komplexität der Aufgabe (wechselseitige Abhängigkeiten) Kommunikationsbarrieren Requirements creeping (Dazulernen) Schlechte Qualität der Anforderungen (Mehrdeutigkeiten, Redundanzen, Widersprüche) Gold-plating Ungenaue Planung und Verfolgung Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 13
14 Analyse ist schwierig: heterogene Personengruppen mit unterschiedlichen Zielvorstellungen ist frustrierend! ist schlecht definierbar: es ist oft nicht einmal klar, wann sie zuende ist Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 14
15 Zitat (Tom De Marco): So analysis is frustrating, full of complex interpersonal relationships, indefinite, and difficult. In a word, it is fascinating. Once you re hooked, the old easy pleasures of system building are never again enough to satisfy you. Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 15
16 Kein System wird erfolgreich werden ohne die aktive und bereitwillige Beteiligung seiner Nutzer. Benutzer müssen damit vertraut gemacht werden, wie das System funktioniert, und wie man damit umgeht. Der Tuning-Kanal muß offen bleiben DAS IST DIE AUFGABE DES ANALYTIKERS!!! Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 16
17 Die Realität Oftmals nur vage Produkt- / Lösungsidee unterschiedlichste Vorstellungen der verschiedenen Entscheider ( stakeholder ) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 17
18 Konsequenzen erarbeiten statt nur aufdecken (Requirements Engineering!) gegenüberstellen und gewichten (Priorisierung) laufend anpassen (Requirements Management) und frühzeitig spiegeln (ablauffähige Modelle?) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 18
19 Plus: Lösung 2: iterative Entwicklung hohe Flexibilität rasches Feedback risikobasiert gute Erfolgskontrolle der einzelnen (Zwischen-)Ergebnisse kein Hellsehen nötig (Spiralmodell) Test Minus: schlecht langfristig planbar schlechte Gesamt-Fortschrittskontrolle Design Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 19
20 Requirements Engineering Requirements Engineering discovering documenting maintaining Vgl. Sommerville&Sawyer eliciting modelling communicating agreeing evolving Vgl. Nuseibeh&Easterbrook Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 20
21 Aktivitäten im RE Anforderungsgewinnung (Elicitation) Verhandlung (Negotiation) Spezifikation (inkl. Dokumentation) Validierung / Verifikation Management Change Versionierung Tracing Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 21
22 Vorgehen Feld festlegen (nicht zu speziell, aber...) betroffene Benutzer identifizieren Interviews Diagramme erstellen Walkthroughs mit Nutzern (Validierung) Veröffentlichung des Resultats Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 22
23 Phasen System- Spezifikation Kundenwünsche frühe Phase R-Management späte Phase Domänenwissen Gewinnung Verhandlung Kontextbeschreibungen Gewinnung Verhandlung Spezifikation Validierung Altsystemrandbedingungen Anforderungsmodelle Spezifikation Verifikation Entwurf Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 23
24 Partitionierung SW / HW Annahme V-Modell 97: frühe Auftrennung in HW und SW eine gemeinsame System-Phase, danach zwei unabhängige Pfade Beobachtung 1: viele Anforderungen, die das Gesamtsystem betreffen, können erst detailliert werden, wenn man ein Teilsystem genauer betrachtet Beobachtung 2: viele Anforderungen ergeben sich erst nach der erfolgten Aufteilung Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 24
25 Ideale Eigenschaften von Anforderungsmodellen graphisch hierarchisch streng wartbar iterativ logische Sicht, nicht physikalisch (aber...) Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 25
26 Arten von Anforderungsmodellen: Lösungsorientiert Strukturbeschreibungen, Schnittstellen, Zustände... Zielmodellierung Hierarchie von Teilzielen, Abhängigkeiten, Konflikte... Szenarien und Use Cases Verwendung, Validierungsorientierte Tests,... Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 26
27 Requirement (Anforderung) Definition (gemäß IEEE Standard Glossary of Software Engineering Terminology ): Eine dokumentierte Darstellung (representation) einer Bedingung oder Fähigkeit (capability) gemäß 1 oder2: 1. Beschaffenheit oder Fähigkeit, die von einem Benutzer zur Lösung eines Problems oder zur Erreichung eines Ziels benötigt wird. 2. Beschaffenheit oder Fähigkeit, die ein System oder System-Teile erfüllen oder besitzen muss, um einen Vertrag, eine Norm, eine Spezifikation oder andere, formell vorgegebene Dokumente zu erfüllen. Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 27
28 Arten von Anforderungen Funktionale Anforderungen Design-Anforderungen (!) Schnittstellen-Anforderungen Performance-Anforderungen Physikalische Anforderungen Qualitätsattribute Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 28
29 Beispiele für eingebettete Systeme Funktion Performanz Qualität Messen Latenz Zuverlässigkeit Parametrierung Messwertdarstellung Sicherheit (safety) Timing Wartbarkeit Energieverbrauch Verfügbarkeit Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 29
30 Qualitätskriteria (einzelne Anforderung) vollständig* (eher: gereift?) korrekt* (gemäß Stakeholder!) klassifizierbar (rechtliche Relevanz) konsistent* prüfbar* eindeutig* (kein Interpretationsspielraum) verstehbar (für alle Stakeholder) gültig und aktuell realisierbar (+ Kosten?) notwendig verfolgbar* bewertet* (Priorisierung!) * = IEEE Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 30
31 Qualitätskriteria (gesamte Spec) angemessener Umfang und klare Struktur (--> Reviews) sortierbar qualitativ hochwertig vollständig (inkl. Normreferenzen) eindeutig und konsistent verfolgbar modifizierbar und erweiterbar* gemeinsam zugreifbar optimiert bezüglich Vorgehen * = IEEE Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 31
32 Die 3 Dimensionen des RE Inhalt vollständig und korrekt Übereinstimmung gemeinsame Sicht vage individuelle Sichten informell formal Repräsentation Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 32
33 Techniken Umfrage unter allen Stakeholdern Bildung von Modellen Analyse des Umfelds Implementierungsprototyp Verhandlungen bei Unstimmigkeit Prototyp Automatischer Test von Modellen Re-Engineering Generierung von Artefakten Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 33
34 Fazit Wichtiges Thema hohe Komplexität es gibt Techniken und Methodik es gibt für einiges sogar Werkzeuge hoher Anteil persönlicher Skills Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 34
35 Literatur Requirements Engineering für eingebettete Systeme, Klaus Pohl / Ernst Sikora, in: Software Engineering eingebetteter Systeme, Peter Liggesmeyer / Dieter Rombach (Hrsg.), Elsevier, München 2005 Requirements-Engineering und -Management, Chris Rupp & die SOPHISTen, Carl Hanser Verlag, München 2007 Requirements Engineering - A good practice guide, Ian Sommerville & Pete Sawyer, Wiley, Chichester 1997 Systematisches Requirements Management, Christof Ebert, dpunkt Verlag, Heidelberg 2005 Software Requirements & Specifications, Michael Jackson, Addison-Wesley, Harlow 1995 Requirements Engineering, Linda A. Macaulay, Springer, London 1996 Lehrbuch der Software-Technik. Software-Entwicklung, Helmut Balzert, Spektrum Akad. Verlag, Berlin 1996 Uni Freiburg, Requirements Engineering Dr. D. Fehrer 35
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