TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU. Technische Universität Ilmenau. Fakultät für Informatik und Automatisierung

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1 Cfu TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU Technische Universität Ilmenau Fakultät für Informatik und Automatisierung Institut für Theoretische und Technische Informatik Fachgebiet Softwarearchitekturen und Produktlinien Dissertation Entwicklung und Evaluierung einer Erweiterung der BPMN- Spezifikation für einen modellbasierten und automatisierten Regressionstest verteilter BIS" zur Erlangung der Würde eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) vorgelegt von Khalid Ebanhesaten 1) Gutachter: Prof. Dr. Detlef StreitferdtJP (Technische Universität Ilmenau) 2) Gutachter: Prof. Dr. Dirk Stelzer (Technische Universität Ilmenau) 3) Gutachter: Prof. Dr. Elke Pulvermüller (Universität Osnabrück) Tag der Einreichung: Tag des Rigorosums: Tag der wissenschaftlichen Aussprache: urn:nbn:de:gbv:ilml

2 Inhaltsverzeichnis 5 Inhaltsverzeichnis Abstract Kurzfassung Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis 13 Tabellenverzeichnis 16 Abkürzungsverzeichnis 17 1 Motivation Problembeschreibung Wissenschaftliche Motivation für MBT in verteilten BIS auf der Basis von BPMN Zielsetzung Aufgabenstellung und Evaluierungskriterien Anforderungen an die zu entwickelnde Methode Evaluierungskriterien 24 2 Stand der Technik Was bedeutet testen? Was für Testmethoden existieren? Der fundamentale Testprozess Whitebox- und Blackboxtests Testfirst-Ansatz am Beispiel JUNIT Testabdeckung durch Aquivalenzklassen und Grenzwertanalyse Schwachstellen heutiger Testfälle Testfalle ausreichend spezifizieren Softwaretests im Softwareentwicklungsprozess Verifikation und Validierung Automatisierung von Softwaretests 37

3 Inhaltsverzeichnis Automatisierung der Modultests mit JUNIT (Whitebox) in Java Automatisierung der Modultests in SAP mittels ABAP-Unit (Whitebox) Automatisierung von Funktionstests (Blackboxtests) Automatisierung der Regressionstests - Notwendigkeit einer modellbasiert Testmethode beim Blackboxtest Modellbasiertes Testen (MBT) Modellbasiertes Testen in der Domäne der Embedded Systems Modellierungstools und Testfallgeneratoren - Produktüberblick Umfrage Modellierungstools und Testfallgeneratoren Zusammenfassung Ergebnisse Fragenkatalog Teil I Zusammenfassung Ergebnisse Fragenkatalog Teil II Beobachtete Seiteneffekte in den Kundengesprächen Modellbasiertes Testen in der Domäne der verteilten betrieblichen Informationssystemen MBT-Ansätze in betriebliche Informationssystemen Voraussetzungen für das MBT in verteilten BIS Themenbezogene Arbeiten Was ist BPMN? Entstehung von BPMN BPMN-Basiselemente Schwimmbahnen Flussobjekte Datenobjekte Verbindungsobjekte Artefakte Zusammenfassung Basis-BPMN-Elemente BPMN-Diagramme Prozessdiagramm 68

4 Inhaltsverzeichnis Kollaborationsdiagramm Fachliche Modellierung von Testprozessen und die Vorgehensweise im Fallbeispiel dieser Dissertation Zusammenfassung - Kapitel Stand der Technik Probleme klassischer Testautomatisierungsansätze Präzisierte Aufgabenstellung - Grenzen klassischer Tests 72 3 Eigener Lösungsansatz IT-gestützter Zahlungsabwicklungsprozess und vorgeschlagene Applikationen Kriterien für Priorisierungen Herausforderungen im Test Prozessbeschreibung am abstrakten Fallbeispiel Zuordnung Prozess zur Applikation Prozess-Fallbeispiel: Bezahlung per Lastschrift Zahlprozess im Detail Mahnprozess im Detail Identifizierte Probleme: Testen der IT-gestützten Zahlungsabwicklung - Fehlerpotentiale und die Notwendigkeit von Tests Problem der Höhe und Anzahl von durchzuführenden Regressionstestfällen Problem der klassischen Testautomatisierung (Capture & Replay) bei End-to-End-Tests verteilter BIS Fehlerquellen und die Auswirkungen auf Unternehmen Für den Lösungsansatz erforderliche Testsysteminfrastruktur Kundenmanagementsysteme Kreditmanagementsystem Kassensysteme und Warenwirtschaftssystem Buchhaltungsprogramm SAP-FI und Bankensysteme Data-Warehouse (DWH) Technische Umsetzung des Lösungsansatzes 99

5 Inhaltsverzeichnis Notwendige Testsystemlandschaft für das Testen von End-to-End- Geschäftsprozessen Aufbau der Testsysteme Schnittstellen und Verbindungen unter den einzelnen Softwaresystemen Wiederverwendung von Systemkomponenten und Datenmengen Vorgehensweise MBT Anforderungen an das MBT für betriebliche Informationssysteme Auswahl der MBT-Testwerkzeuge Integration von Testfallgeneratoren Modellierungswerkzeuge und Testmanagementtool Aus welchen Komponenten setzt sich der Lösungsansatz zusammen? Erweiterung der BPMN-Spezifikation und des Metamodels um Testelemente Lösungsansatz Erweiterung 1: IBA-Modellierungswerkzeug, BPMN Testelemente Erweiterung 2: IBA-Brücke zur MBTSuite und Testwerkzeug HPQC für die Adaptierung Erweiterung 3: Testwerkzeug HPQC und der Zugriff auf den abstrakte Syntaxbaum von QTP Erweiterung 4: Generische Funktionsbibliotheken für ERP-Softwaresysteme definieren Einschränkungen - Bedingungen bei der Umsetzung der BPMN-Erweiterung; Erweiterung des Metamodells für die Testnotation - Verbindungsobjekte Einführung von Namenskonventionen Erweiterung mit BPMN und die Einbindung von Testwerkzeugen BPMN-Testelemente in die Modellstruktur von BPMN und IBA einbinden HPQC-QTP-Einbindung als Voraussetzung Erweiterung der IBA-Konfiguration als Testprofil und MBTSuite-Brücke Testfallimport mittels IBA zur MBTSuite Konkrete Umsetzung - Begriff Prozessüberdeckung Erweiterung und Anfertigung der Adaptierung 127

6 Inhaltsverzeichnis Testfallmodell Kundenmanagementsystem Testskript-Adaptierung Aktivität CFM-System aufrufen" inklusive Adaptierung Funktionsbibliothek CFM-System aufrufen Testdatenspezifizierung Funktionsbibhothek Kunden anlegen -Testdatenspezifizierung Testfallmodellierung Kreditsystem Schnittstellendaten Modellierung der Aktivität Kreditsystem-CFM" Testfallmodellierung Kassensystem Testfallmodellierung Aktivität Kassensystem-CFM" Testfallmodell ERP-System SAP-FICO - Zahl- und Mahnprozess Testfallmodellierung Zahllauf Anmelderoutine und Berechtigungsprüfung" Testschritt im Testmodell: SAP-System-Transaktion setzen Testfallmodellierung Zahlungsvorschlag einplanen - bearbeiten und Z ahlungsvorschlagsliste Testfallmodellierung Zahlungsträger erstellen Bankenprozess Testfallmodellierung Mahnlauf Testskript-Ausführung am Beispiel von CFM im HPQC Programmierung von wartbaren Testskripten Testabdeckungsgrad mit der MBT-Methode Zusammenfassung Eingeschlagener Realisierungs weg Skizzierung der am Lösungsansatz beteiligten Komponenten Testwerkzeuge als Voraussetzung einer MBT-Methode Ist-Analyse der eingesetzten Testwerkzeuge in der Praxis HPQC und QTP als Entwicklungsumgebung Requirements im HPQC Testdaten und die definierte Ablagestruktur 170

7 Inhaltsverzeichnis TestfaUmodellierung mittels IBA und BPMN als Spezifikationssprache DieMBTSuite Testfallspezifikation als Grundlage für die BPMN-Testmodellierung Testfallbeschreibung Kundenmanagementsystem (CFM) Prozess des Kundenanlegens Prozess Kundenkarte drucken" mittels CFM Prozess Bonitätsprüfung" mittels CFM starten Prozess: Testfallbeschreibung aus dem Kreditmanagementsystem Prozess: Testfallbeschreibung aus dem Kreditmanagementsystem ins SAP-FI Testfallbeschreibung CFM-Schnittstelle zu Kreditmanagementsystemen Testfallbeschreibung Kassensystem und angebundene Schnittstelle Kreditmanagement und Warenwirtschaftssystem Testfallbeschreibung Kassensystem zu Kreditmanagementsystem Testfallbeschreibung Kassensystem - Warenwirtschaftssystem Testfallspezifikation ERP-System SAP-FICO als Grundlage der Testmodellierung Stammdaten vom CFM zum SAP-FI Testfall: Stammdaten anlegen, ändern und anzeigen (Debitoren) im SAP-FI Testfall: Stammdaten löschen Testfall: Stammdaten sperren Schnittstelle zum Kassenserver Testfall-Daten, die aus dem Kassensystem zu SAP-FI übertragen werden Testfall-SAP-FI: Einlesen der Kassendaten Testfall: Weiterverarbeitung der Kassendaten im SAP-FI Zahllauf Bankenmanagementsystem Mahnlauf Stufe Mahnlauf Stufe 2 und 3 204

8 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung und Analyse der Ergebnisse aus den Kapiteln 3 und Beobachtungen: Anforderungsüberdeckung und Prozessüberdeckung Analyse der Ergebnisse Funktionen und Testskripte als Bausteine Mögliche Einschränkungen und Seiteneffekte Probleme und nicht gelöste Anforderungen Evaluierung der MBT-Methode Konnten die Ziele dieser Dissertation erreicht werden? Entwicklungsphasen: von der Anforderungen zum ausführbaren Testskript Methodenzusammensetzung Was sind die Vorteile der BPMN-Testmethode? Einbindung von Fachbereich, IT-Experten und Testern Kürzere Modellierungszeiten Weniger VBA-Code in den Testskripten als bei einer klassischen Testautomation Auslagerung der Testdaten im Excelformat und in UML-Klassendiagrammen Schrittweise Erhöhung des Testabdeckungsgrads Frühzeitige Fehleridentifizierung und -behebung Anwendungen in der Praxis - Methodenevaluierung mit Hilfe von B2B-Prozessen im Handel Wie wurde geprüft - wer hat die Methode ausprobiert? Welchen Umfang hatte die Evaluierung? Methoden von Handhabung und Nutzung Ergebnisse: Ausführung Regressionstestfälle für den IT-gestützten Z ahlungs abwicklungsproze ss CFM-Kundensystem: Testmodelle und Testskripte in der Praxisanwendung Kreditsystem: Testmodelle und Testskripte in der Praxis an wendung Kassensystem: Testmodelle und Testskripte in der Praxisanwendung 225

9 Inhaltsverzeichnis Warenwirtschaftssystem: Testmodelle und Testskripte in der Praxisanwendung SAP-FI: Zahlprozess SAP-FI: Mahnprozess SAP-Berechtigungsprüfung Fehleranalyse Kosten-Nutzen-Analyse Kosten für Lizenz und Wartung Testkosten ohne MBT und Testautomatisierung; Testkosten mit MBT und Testautomatisierung vs. Manuelles Testen ein Vergleich_ Integration der MBT-Testmethode in eine Untemehmensorganisation Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse Zusammenfassung und Ausblick Was wurde durch diese Dissertation erreicht? Ausblick 238 Anhang 240 Literaturverzeichnis 241 Selbständigkeitserklärung 251