Softwaretechnik Qualitätsmanagement

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1 Softwaretechnik Qualitätsmanagement Karsten Weicker, Nicole Weicker HTWK Leipzig, FHTW Berlin Ghostly Image: It is most gratifying that your enthusiasm for our planet continues unabated. As a token of our appreciation, we hope you will enjoy the two thermonuclear missiles we ve just sent to converge with your craft. To ensure ongoing quality of service, your death may be monitored for training purposes. Thank you. (The Hitchhiker s Guide to the Galaxy, 2005) Karsten Weicker, Nicole Weicker 1/ 37

2 Überblick 2. Konstruktives Qualitätsmanagement Karsten Weicker, Nicole Weicker 2/ 37

3 Was ist Qualität? Qualität (nach DIN 55350, Teil 11) Gesamtheit von Eigenschaften und Merkmalen eines Produkts oder einer Tätigkeit, die sich auf deren Eignung zur Erfüllung gegebener Erfordernisse bezieht. Software-Qualität (nach ISO 9126) Gesamtheit der Merkmale und Merkmalswerte eines Software-Produkts, die sich auf dessen Eignung beziehen, festgelegte oder vorausgesetzte Erfordernisse erfüllen. Karsten Weicker, Nicole Weicker 3/ 37

4 Kosten für Software-Qualität Kosten der Qualitätssicherung Kosten für konstruktive Maßnahmen Kosten für analytische Maßnahmen Kosten für Fehlerbeseitigung interne Kosten für Fehlerbehebung externe Kosten für Fehlerbehebung Karsten Weicker, Nicole Weicker 4/ 37

5 Balance zwischen Kosten und Qualität Kosten Gesamtkosten Fehlerbehebung Qualitätssicherung niedrig hoch minimale Qualität Gesamtkosten Karsten Weicker, Nicole Weicker 5/ 37

6 Prinzipien der Qualitätssicherung 1. Konstruktive & analytische Maßnahmen 2. Qualität muss geplant sein 3. Produkt- & Prozessqualität 4. Frühzeitige Maßnahmen/ kontinuierliche Qualitätssicherung 5. Unabhängige Qualitätssicherung 6. Quantitative Qualitätssicherung (Metriken) Karsten Weicker, Nicole Weicker 6/ 37

7 1.1. Analytische vs. konstruktive Maßnahmen Konstruktives QM präventive Maßnahmen Analytisches Qualitätsmanagement (QM) Untersuchen eines fertigen Produkts Beispiel: Tests, Reviews ggf. Qualität sicherstellen keine Qualität erzeugen Karsten Weicker, Nicole Weicker 7/ 37

8 1.2. Qualität muss geplant sein Hauptaufgaben des QM Qualitätsplanung welches Teilprodukt (Dokument) muss wann, wie und von wem bzgl. welcher Qualitätsanforderungen überprüft werden? Karsten Weicker, Nicole Weicker 8/ 37

9 1.2. Qualität muss geplant sein Hauptaufgaben des QM Qualitätsplanung welches Teilprodukt (Dokument) muss wann, wie und von wem bzgl. welcher Qualitätsanforderungen überprüft werden? Qualitätslenkung Arbeitstechniken und Tätigkeiten, die zur Erfüllung der Qualitätsanforderungen angewendet werden (konstruktive Maßnahmen) Karsten Weicker, Nicole Weicker 8/ 37

10 1.2. Qualität muss geplant sein Hauptaufgaben des QM Qualitätsplanung welches Teilprodukt (Dokument) muss wann, wie und von wem bzgl. welcher Qualitätsanforderungen überprüft werden? Qualitätslenkung Arbeitstechniken und Tätigkeiten, die zur Erfüllung der Qualitätsanforderungen angewendet werden (konstruktive Maßnahmen) Qualitätssicherung Maßnahmen und Tätigkeiten, die das Vertrauen schaffen, dass das Produkt die Qualitätsanforderungen erfüllt Karsten Weicker, Nicole Weicker 8/ 37

11 1.3. Frühzeitige Maßnahmen Je früher ein Fehler gefunden, desto niedriger sind die Folgekosten Fehler möglichst früh finden! Karsten Weicker, Nicole Weicker 9/ 37

12 1.4. Produkt und Prozess Produktorientiertes QM Qualität unmittelbar am Produkt gewährleisten = Qualitätssicherung (QS) Prozessorientiertes QM Qualität des Prozesses gewährleisten Karsten Weicker, Nicole Weicker 10/ 37

13 1.4. Produkt und Prozess Produktorientiertes QM Qualität unmittelbar am Produkt gewährleisten = Qualitätssicherung (QS) Prozessorientiertes QM Qualität des Prozesses gewährleisten Erfahrung zeigt: rein produktorientiertes QM für Softwareprodukte sehr unzweckmäßig. Karsten Weicker, Nicole Weicker 10/ 37

14 1.5. Unabhängige Qualitätssicherung Niemand macht gern das eigene Produkt kaputt. Wer beim Entwickeln einen Fall vergißt, vergißt ihn auch beim Testen. Karsten Weicker, Nicole Weicker 11/ 37

15 1.5. Unabhängige Qualitätssicherung Niemand macht gern das eigene Produkt kaputt. Wer beim Entwickeln einen Fall vergißt, vergißt ihn auch beim Testen. QS-Maßnahmen möglichst nicht vom Entwickler selbst durchführen. Karsten Weicker, Nicole Weicker 11/ 37

16 1.6. Quantitative Qualitätssicherung siehe Kapitel Nicht funktionale Anforderungen Qualitätsindikator: objektive Eigenschaft eines Produkts zur Bewertung eines Qualitäts(teil)merkmals Kommentare, Struktur des Codes, Anzahl Methoden etc. Karsten Weicker, Nicole Weicker 12/ 37

17 1.6. Quantitative Qualitätssicherung siehe Kapitel Nicht funktionale Anforderungen Qualitätsindikator: objektive Eigenschaft eines Produkts zur Bewertung eines Qualitäts(teil)merkmals Kommentare, Struktur des Codes, Anzahl Methoden etc. Qualitätsmaß: Skala und Verfahren zur Bestimmung des Wertes eines Qualitätsindikators (Software-Metrik) Karsten Weicker, Nicole Weicker 12/ 37

18 1.6. Quantitative Qualitätssicherung siehe Kapitel Nicht funktionale Anforderungen Qualitätsindikator: objektive Eigenschaft eines Produkts zur Bewertung eines Qualitäts(teil)merkmals Kommentare, Struktur des Codes, Anzahl Methoden etc. Qualitätsmaß: Skala und Verfahren zur Bestimmung des Wertes eines Qualitätsindikators (Software-Metrik) Qualitätsanforderung: legt zu erreichendes Qualitätsmaß (Qualitätsstufe) fest Karsten Weicker, Nicole Weicker 12/ 37

19 2. Konstruktives Qualitätsmanagement 2. Konstruktives QM Software-Entwicklung Notationen (z.b. UML) Methoden (z.b. Vorgehensmodelle) 1. Werkzeuge Karsten Weicker, Nicole Weicker 13/ 37

20 2. Konstruktives Qualitätsmanagement 2. Konstruktives QM 2.1. Werkzeuge Formen der Werkzeugunterstützung Traditionelle Werkzeuge unterstützen Entwickler jeweils in einer Phase des Software Entwicklungszyklus Computer Aided Software Engineering (CASE) Werkzeuge unterstützen Entwickler in mehreren Phasen automatisch generierte Dokumentation einfachere, zuverlässigere Identifikation von Fehlerursachen Querverweise, Erfassung von Korrekturen Problem: Projektkontrolle und CASE nicht wirklich integriert. Karsten Weicker, Nicole Weicker 14/ 37

21 2. Konstruktives Qualitätsmanagement 2. Konstruktives QM Infrastruktur 2. Prozeduren 3. Vorlagen und Checklisten 4. Standards Mitarbeiter Schulung und Zertifizierung Versions- und Konfigurationsmanagement Karsten Weicker, Nicole Weicker 15/ 37

22 2. Konstruktives Qualitätsmanagement 2. Konstruktives QM 2.2. Was wird durch Prozeduren geregelt? Die fünf W s Welche Aktivitäten? Wie? Wann? Wo? Wer? Karsten Weicker, Nicole Weicker 16/ 37

23 2. Konstruktives Qualitätsmanagement 2. Konstruktives QM 2.3. Vorlagen und Checklisten Vorlagen schematische Vorlage für Dokumente vereinfacht Erstellung vollständiger Dokumente vereinfacht Integration neuer Teammitglieder vereinfacht Review Karsten Weicker, Nicole Weicker 17/ 37

24 2. Konstruktives Qualitätsmanagement 2. Konstruktives QM 2.3. Vorlagen und Checklisten Vorlagen schematische Vorlage für Dokumente vereinfacht Erstellung vollständiger Dokumente vereinfacht Integration neuer Teammitglieder vereinfacht Review Checklisten Liste von Teilaufgaben hilft bei Überprüfung eigener Ergebnisse hilft bei Vorbereitung/ Planung von Aufgaben hilft beim Review Karsten Weicker, Nicole Weicker 17/ 37

25 2. Konstruktives Qualitätsmanagement 2. Konstruktives QM 2.4. Organisationen, die QS Standards entwickeln IEEE (Institute of Electric and Electronic Engineers) ISO (International Standards Organization) DOD (US Department of Defense) ANSI (American National Standards Institute) IEC (International Electrotechnical Commission) EIA (Electronic Industries Association) Karsten Weicker, Nicole Weicker 18/ 37

26 2. Konstruktives Qualitätsmanagement Zwei Minuten Aufgabe Qualitätsmanagement umfasst Planung, konstruktive Lenkung und Sicherung von Qualität. Prozessorientiertes Qualitätsmanagement bedeutet die Gewährleistung der Qualität des Produkts während des Prozess. Software-Qualität umfasst die Erfüllung von funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen. Konstruktive Qualitätsmanagementmaßnahmen sind grundsätzlich gut und sinnvoll. Karsten Weicker, Nicole Weicker 19/ 37

27 2. Konstruktives Qualitätsmanagement Zwei Minuten Aufgabe Qualitätsmanagement umfasst Planung, konstruktive Lenkung und Sicherung von Qualität. Prozessorientiertes Qualitätsmanagement bedeutet die Gewährleistung der Qualität des Produkts während des Prozess. Software-Qualität umfasst die Erfüllung von funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen.? Konstruktive Qualitätsmanagementmaßnahmen sind grundsätzlich gut und sinnvoll. Karsten Weicker, Nicole Weicker 19/ 37

28 Analysierende Verfahren Überprüfung der Qualität ohne Produkt auszuführen Beispiele: statische Analyse, Programmverifikation, Reviews Testende Verfahren (siehe Abschnitt Testen ) Produkt wird zur Qualitätsüberprüfung ausgeführt Beispiel: dynamische Tests Übergang fließend Beispiele: Simulation, Modelchecking... Karsten Weicker, Nicole Weicker 20/ 37

29 3. Analytisches QM Analysierende Verfahren Reviews und Inspektionen Walkthroughs, Inspektionen etc. Statische Codeanalyse Kontrollfluss- und Datenflussanalyse, symbolische Ausführung, Timinganalysen Modellierung mit üblichen Notationen Analyse anhand von Zustands-, Datenfluss-, Strukturdiagrammen, Modellierung der Umgebung und Simulation der Modelle Karsten Weicker, Nicole Weicker 21/ 37

30 3. Analytisches QM Analysierende Verfahren Modellierung mit formalen Methoden diskrete Mathematik, Logik, temporale Logiken Modelchecking, Theorem Proving voll- oder semi-automatische Analyse formaler Modelle bzgl. einer formalen Spezifikation Karsten Weicker, Nicole Weicker 22/ 37

31 3. Analytisches QM Reviews und Inspektionen was mehr oder weniger formales Vorgehen Fehler, Unklarheiten, Inkonsistenzen finden Entscheidung über Annahme oder Ablehnung Karsten Weicker, Nicole Weicker 23/ 37

32 3. Analytisches QM Reviews und Inspektionen was wie mehr oder weniger formales Vorgehen Fehler, Unklarheiten, Inkonsistenzen finden Entscheidung über Annahme oder Ablehnung Dokument systematisch im Team durchgehen Autor teilweise beteiligt Karsten Weicker, Nicole Weicker 23/ 37

33 3. Analytisches QM Reviews und Inspektionen was wie Mittel mehr oder weniger formales Vorgehen Fehler, Unklarheiten, Inkonsistenzen finden Entscheidung über Annahme oder Ablehnung Dokument systematisch im Team durchgehen Autor teilweise beteiligt Menschen und deren Sachverstand statt Werkzeuge Karsten Weicker, Nicole Weicker 23/ 37

34 3. Analytisches QM Reviews und Inspektionen was wie Mittel mehr oder weniger formales Vorgehen Fehler, Unklarheiten, Inkonsistenzen finden Entscheidung über Annahme oder Ablehnung Dokument systematisch im Team durchgehen Autor teilweise beteiligt Menschen und deren Sachverstand statt Werkzeuge Ergebnisse identifizierte Probleme Freigabe des Dokuments (nach Iteration) Karsten Weicker, Nicole Weicker 23/ 37

35 3. Analytisches QM Aufgaben und Ziele Sicherstellen, dass die Software die Anforderungen erfüllt gegebenen Vorgaben/Standards genügt auf gleichartige Art und Weise entwickelt wird Karsten Weicker, Nicole Weicker 24/ 37

36 3. Analytisches QM Aufgaben und Ziele Sicherstellen, dass die Software die Anforderungen erfüllt gegebenen Vorgaben/Standards genügt auf gleichartige Art und Weise entwickelt wird Auffinden von Fehlern früher mehrere und andere andere Perspektiven hinzufügen Karsten Weicker, Nicole Weicker 24/ 37

37 3. Analytisches QM Aufgaben und Ziele Sicherstellen, dass die Software die Anforderungen erfüllt gegebenen Vorgaben/Standards genügt auf gleichartige Art und Weise entwickelt wird Auffinden von Fehlern früher mehrere und andere andere Perspektiven hinzufügen Projekte besser handhabbar machen neue Risiken identifizieren Karsten Weicker, Nicole Weicker 24/ 37

38 3. Analytisches QM Aufgaben und Ziele Sicherstellen, dass die Software die Anforderungen erfüllt gegebenen Vorgaben/Standards genügt auf gleichartige Art und Weise entwickelt wird Auffinden von Fehlern früher mehrere und andere andere Perspektiven hinzufügen Projekte besser handhabbar machen neue Risiken identifizieren Verbesserung der Kommunikation ständige Fortbildung aller Beteiligten Software sichtbar machen Karsten Weicker, Nicole Weicker 24/ 37

39 3. Analytisches QM Am Review beteiligte Rollen Review Team Manager Entwickler Karsten Weicker, Nicole Weicker 25/ 37

40 3. Analytisches QM Rolle des Entwicklers Problem: Entwickler in der Schusslinie Ergebnisse rechtfertigen statt erklären Psychologie des Reviews Grundregeln keine Vorgesetzten anwesend keine Beurteilung der Person sachliche Gesprächsform Je nach Form des Reviews Entwickler in allen Reviewphasen dabei oder nicht Karsten Weicker, Nicole Weicker 26/ 37

41 3. Analytisches QM Rolle des Managers Bewertung ist eigentlich Aufgabe des Managers Probleme: technische Kompetenz Bewertung eines Produkts vs. Bewertung eines Person Aktive Beteiligung nur als Aussenstehender oder als Projekt- bzw. Teamleiter Post facto Beteiligung Review Material ggf. Bericht des Reviews Karsten Weicker, Nicole Weicker 27/ 37

42 3. Analytisches QM Reviews: Was und Wann? Was/Inhalt? Jedes Dokument: Anforderungsdefinition, Analyse, Spezifikation, Entwurf, Code, Dokumentation, Prozeduren, Schnittstellen... Karsten Weicker, Nicole Weicker 28/ 37

43 3. Analytisches QM Reviews: Was und Wann? Was/Inhalt? Jedes Dokument: Anforderungsdefinition, Analyse, Spezifikation, Entwurf, Code, Dokumentation, Prozeduren, Schnittstellen... Wann/Organisation? Termine für Reviews festlegen (Prä-Meilensteine) Reviews vorbereiten! Kontrolle der Länge der Reviews (2 Stunden) Karsten Weicker, Nicole Weicker 28/ 37

44 3. Analytisches QM Arten des Reviews Walkthroughs Inspektionen Formale technische Reviews Karsten Weicker, Nicole Weicker 29/ 37

45 3. Analytisches QM Walkthroughs Eigenschaften schrittweises Durchgehen des Dokuments Entwickler präsentiert oder steht zur Information zur Verfügung Implikationen Material muss für eine Sitzung passen kaum Vorbereitungszeit (Vor- wie auch Nachteil) größeres Publikum kann teilnehmen (Fortbildung) Nachteil: schwer zu trennen Entwickler und Vorführender Erklärung und Rechtfertigung Karsten Weicker, Nicole Weicker 30/ 37

46 3. Analytisches QM Inspektionen Eigenschaften Teammitglieder prüfen Material unabhängig voneinander Team und Entwickler treffen sich und diskutieren nur selektive Aspekte eines Produkts Implikationen Fokus auf wichtige Dinge (wenn bekannt, welche das sind... ) Begrenzung des Materials pro Sitzung signifikanter Aufwand für das Durcharbeiten des Materials Karsten Weicker, Nicole Weicker 31/ 37

47 3. Analytisches QM Formale technische Reviews Eigenschaften Formalität fest geplante Termine fest definierte Abläufe Abschlussbericht notwendig unabhängiges Team Entwickler gehört nicht zum Reviewteam Implikationen höherer Zeitbedarf für Vorbereitung weniger Material pro Sitzung Karsten Weicker, Nicole Weicker 32/ 37

48 3. Analytisches QM Ablaufplan eines formalen Reviews Entwicklerteam Erstellen des Dokuments Dokument Review-Leiter Reviewtreffen einberufen Ablaufplan Review Tagesordnung Dokument Ablaufplan Tagesordnung Reviewteam Dokument lesen Formale Review-Situng Protokoll nächster Entwicklungsschritt ja Dokument akzeptiert? nein teilweise Karsten Weicker, Nicole Weicker 33/ 37

49 3. Analytisches QM Effektivität Methode Fehler pro Tests Design Code 1000 LOC Reviews Reviews Year % % % , , , , , ,02 (Cusomano, 1991) Karsten Weicker, Nicole Weicker 34/ 37

50 Gesetze über Inspektionen Fagan-Gesetz Inspektionen erhöhen signifikant die Produktivität, Qualität und Projektstabilität. (nach Endres & Rombach, 2003) Inspektionen bei IBM seit Vergleich Projekte mit Inspektionen/ sofortige Nacharbeit Projekte mit Nacharbeit nach Testphase Die Produktivität stieg um 23%. 82% der Fehler wurden während Entwurfs- und Code-Inspektionen gefunden. Die Anzahl der Fehler in den ersten sieben Monaten nach Veröffentlichung der Software war um 38% geringer. Karsten Weicker, Nicole Weicker 35/ 37

51 Gesetze über Inspektionen Porter-Votta-Gesetz Die Wirksamkeit von Inspektionen ist von ihrer organisatorischen Form ziemlich unabhängig. (nach Endres & Rombach, 2003) Studien mit Studenten und Berufsentwicklern ( ) Ergebnisse: physikalische Treffen, Inspektionen in mehreren Phasen und mehrere Gutachter ohne wesentlichen Einfluss auf die Entdeckungsrate nur szenariobasierte Inspektionen nachweislich positiv Karsten Weicker, Nicole Weicker 36/ 37

52 3. Analytisches QM Fazit zu Reviews sehr effektive (und effiziente) Technik low tech (keine Tools etc.) zu wenig genutzt (in der Lehre) Karsten Weicker, Nicole Weicker 37/ 37

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