Softwarequalitätssicherung

• Installierbarkeit:
  Aufwand auf einer definierten Umgebung
• Anpassbarkeit:
  Aufwand für andere Umgebungen
• Schnittstellen-Verträglichkeit:
  Einhaltung einschlägiger Normen

• Änderbarkeit (Aufwand für definierte Änderungen)
• Transparenz (Klarheit, Aufwand für das Verstehen)
• Stabilität (Risiko unerwünschter Nebeneffekte)
• Testbarkeit (Aufwand für den Test von Änderungen)

=> Die Wartbarkeit kann dadurch verbessert werden, indem im Entwurf so wenig wie möglich Relationen zwischen den Komponenten definiert werden.

1. Führungsebene erkennt die Notwendigkeit:
   • zur Senkung der Softwarewartungskosten und Reklamationen
   • zur Erhöhung von Produktivität und Qualität
2. Akzeptanz durch Mitarbeiter:
   • realistische Aktionspläne
   • realistische Situationseinschätzung
   • Ermittlung von Kompetenz und Schulungsbedarf
3. Technische Unterstützung:
   • geeignete neue Technologien und Werkzeuge (Achtung: Mitarbeiterakzeptanz beachten!)
4. Qualitätssicherung:
   • Einführung eines Qualitätsmanagementsystems
   • Beachtung qualitätssichernder Führung
     => TQM-Prinzipien beachten!

TQM ist eine auf der Mitwirkung aller Mitarbeiter beruhende Führungsmethode, die die Qualität in den Mittelpunkt stellt und durch Zufriedenheit der Kunden auf den langfristigen Geschäftserfolg sowie den Nutzen für die Mitglieder der Organisation zielt.

1. Prinzip der Kundenorientierung:

• Einbeziehung der Kunden bei der Abnahme von Zwischenprodukten zwecks Nachbesserung
• SW-Entwickler verstehen, unter welchen Bedingungen der Kunde die Software einsetzen möchte

=> Kundenverantwortung erhöhen

2. Prinzip der Prozessorientierung:

• Fehlervermeidung durch evolutionäre Prozessverbesserung
• faktenbegründete Entscheidungen

=> Prozessmetriken etablieren

3. Prinzip der Mitarbeiterverantwortung:

• SW-Entwickler prüfen auch die Kundenanforderungen und kennen den Einfluss der eigenen Leistungen
• Entwickler werden in Entscheidungen miteinbezogen

=> Motivation und Verantwortung der Mitarbeiter steigern

Faktoren zur Wertermittlung:

1. Quantität (LOC, Funktionsumfang)
2. Kundenbedürfnis und Kundenzufriedenheit
3. Qualität (Übereinstimmung mit dem Qualitätsmodell)

Faktoren zur Kostenermittlung:

1. Personalkosten
2. Investive und laufende Kosten (z.B. Werkzeuge oder Schulungen)
3. Qualitätskosten (Fehlervermeidung,Fehlerfindung, Fehlerbehebung, Gewährleistung, Nachbesserungen)

Schlechte Qualität erhöht die Kosten für die Fehlererkennung und Fehlerbeseitigung, d.h. das Vermeiden von Fehlern erhöht die Produktivität und führt mittelfristig zur Kostensenkung!

1. Produktabhängige Faktoren:

• Stabilität der Produktanforderungen
• Möglichkeit zur Wiederverwendung
• Komplexität, Schwierigkeit der Aufgabenstellung

2. Personenabhängige Faktoren:

• physiche und psychische Arbeitsumgebung
• Fähigkeiten, Erfahrungen, Ausbildungsstand
• Einstellung und Haltung zur Arbeit

3. Prozessabhängige Faktoren:

• Vorgehensmodell und Werkzeuge

1. Leistungserhöhung der Mitarbeiter:

• Qualifikation
• Führung und Motivation

2. Effizienzerhöhung der Arbeitsschritte:

• Softwarewerkzeuge
• Produktionsumgebungen

3. Vermeidung von Überarbeitungsschritten:

• Unterstützung früher Phasen
• Prototyping

4. Produktvereinfachung:

• Produktmodelle

5. Wiederverwendung:

• Abstrakte Klassen
• Module
• Komponenten

Qualitätssicherung ist die Gesamtheit aller notwendigen Maßnahmen, um die Anforderungen an ein Entwicklungsprozess bzw. ein Software-Produkt zu erreichen.

Definition:

Ein Qualitätssicherungssystem beschreibt Ziele, Abläufe, Formalismen, Methoden und Verantwortlichkeiten für die Qualitätssicherung in einem Unternehmen oder für ein größeres Projekt.

=> QSS-Zertifizierung erfolgt nach Normen

Aufgaben eines QS-Systems:

1. Qualität vorgeben:
   Auswahl der Qualitätsmerkmale sowie Angabe der geforderten Ausprägungen (Kenngrößen)
2. Qualität organisieren:
   Qualitätsplanung (Maßnahmen), Überwachung und Auswertung der Qualitätssicherungsmaßnahmen
3. Qualität prüfen:
   Abgleich mit dem Qualitätsmodell

(siehe Abbildung)

Aufbauorganisation:

=> Wird durch Festlegungen zum Projektteam bestimmt, d.h. Festlegung von Funktionen, Verantwortlichkeiten, Weisungsbefugnis und Entscheidungsbefugnis

• Projektorganisation
• Linienorganisation
• Matrixorganisation

Ablauforganisation:

=> Wird durch Festlegungen der Reihenfolge von Aktivitäten und Dokumentenaustausch bestimmt

In einem QS-Handbuch werden Richtlinien zur Softwarequalitätssicherung in einem Unternehmen dargelegt. Ein QS-Handbuch besteht i.d.R. aus einem projektübergreifenden Teil und einem projektspezifischen Teil.

1. Projektübergreifender Teil:

• Standard-QS-Plan (Glossar, Struktur, Qualitätsbericht)
• Standard-Qualitätsmodell (Merkmale und Kenngrößen)

2. Projektspezifischer Teil:

• Projekt-QS-Plan
• Projekt-Qualitätsmodell
• Projekt-Qualitätsbericht

Ein Qualitätsbericht enthält Qualitätsdaten als Basis für Entscheidungen der Projektleitung (Qualitätssteuerung) und des Managements (Faktenbasis zur Projektverbesserung). Dokumentiert werden vor allem:

• Fehleranalysedaten
• durchgeführte Maßnahmen und damit verbundene
• Qualitätskosten

=> Dient zur Berechnung der Produktivität

Eine Zertifizierung ist die Bewertung eine SW-Produktes oder eines Qualitätssicherungssystems, mit der die Erfüllung vorgebener Anforderungen (Normkonfirmität) nachgewiesen wird. Das Zertifikat wird von einer unabhängigen Prüfstelle vergeben.

Vorteile:

• Zertfifkate sind von mehr als 50 Länder als Handelsbasis akzeptiert
  => dient als Verkaufsargument
• Zertifikate können eine juristische Anforderung sein

• DIN/ISO 9000
• ISO 12 119
• AQAP-13
• V-Modell

• Art und Nutzung von Entwicklungsdokumenten
• Art und Nutzung von Qualitätsaufzeichnungen
  • Ergebnisse interner Auditverfahren und Prozessmetriken
  • Ergebnisse von Fehleranalysen
  • Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen
• QS-Handbuch (es gibt eine Mustergliederung)

Bei einem prozessorientierten Managementansatz werden die Kernprozesse unter Beachtung von

• Produktentwicklung
• Qualitätssicherung
• Konfigurationsmanagement

ständig verbessert.

DIN/ISO:

• Definiert Grundlagen und Begriffe zu Qualitätsmanagementsystemen (ISO 9000)
• Enhält Mindestanforderungen an ein Qualitätsmanagementsystem sowie QSS-Maßnahmen (ISO 9001)
• Stellt einen Leitfaden zur Einführung eines QS-Systems bereit, der sowohl die Wirksamkeit aks auch die Effizienz eines QM-Systems betrachtet (ISO 9004)

V-Modell:

• V-Modell ist konsistent zur DIN/ISO 9001
• weit stärkerer Detailierungsgrad
• Fokus auf Systemorientierten Managementansatz

=> regelt nur den Ablauf der Softwareentwicklung (Systemkonzept, Anforderungsdefinition, System-Spezifikation, Architekturentwurf, Modulentwurf)

Ein Fehler ist eine Abweichung von einem Wert oder einem Zustand, der durch die Spezifikation erwartet wird. Fehler können in jeder Phase des Entwicklungsprozesses entstehen und pflanzen sich phasenübergreifend fort (Summationseffekt).

1. Fehlervermeidung durch konstruktive Maßnahmen
2. Fehlerfindung durch analytische Maßnahmen
3. Fehlerbeseitigung
   • Priorität nach Schwere und Einfluss eines Fehlers
   • kontrolliertes Änderungsmanagement
4. Fehleranalyse
   • Bestandteil des Qualitätsberichts

Die Fehleranalyse soll eine Entscheidungsbasis zur faktenbasierten Auswahl an Maßnahmen zur Qualitätssicherung schaffen und ermöglicht somit die Prozessverbesserung.

Die Fehleranalyse besteht aus:

• Klassifikation von Fehlern nach Fehlerkategorien
• Fehlerauswertung
• Fehlerprognose

Das Ziel von konstruktiven Maßnahmen ist es, Fehler von Anfang an zu vermeiden (ex ante).

Analytische Maßnahmen dienen zur Fehlerfindung im fertigen Produkt (ex post).

1. Kategorien Quelle und Ursache:

Ermöglichen es

1. Schwächen im Entwicklungsprozess zu erkennen
2. Fehlerquellen zu eliminieren
   • z.B. Personal schulen
   • Werkzeuge austauschen etc.

=> Auswahl konstruktiver Maßnahmen

2. Kategorie Fehlererkennung:

Ermöglich es, Fehlerfortpflanung zu vermeiden, um die Produktivät zu erhöhen.

=> Auswahl analytischer Maßnahmen

3. Kategorie Schwere:

Ermöglicht es

1. die Fehlerbeseitigung zu planen
2. den Projekterfolg zu bewerten

Für das laufende Projekt und für zukünftige Projekte können anhand der Fehlerdaten Fehlerprognosen erstellt werden.

Basis: Empirische Beobachtung des Fehlerverhaltens

• Anzahl noch zu suchender Fehler
• Auswahl noch zu testender Komponenten
• Anzahl der erwartenden Fehler

Nutzen von Fehlerprognosen:

1. Langfristige Fehlerstatistik
   • Erfahrungsdatenbank für nachfolgende Projekte
     • für Entscheidungen zur Prozessverbesserung und zum Einsatz konstruktiver und analytischer Maßnahmen
     • für die Prozessplanung
2. Aktuelle Fehlerstatistik:
   • ermöglicht eine Schätzung des Korrekturaufkommens vor Freigabe und die Restfehlerrate
   • für Entscheidungen zu kurzfristigen Maßnahmen

Ein Assessment ist ein Verfahren zur Bewertung von Prozessen im Vergleich zu einem Reifegrad-Referenzmodell. Ein Assessment besteht aus drei Teilen:

1. Vorbereitung
2. Durchführung
   • Ermittlung von Stärken und Schwächen im Entwicklungsprozess und des Reifegrades
   • Ableitung von Handlungsempfehlungen
3. Prozessverbesserung

Das Ziel von Assessments ist es, sichere und optimierbare Prozesse zu etablieren, sowie die Qualität und Produktivität zu erhöhen.

(siehe Abbildung)

Reifegradmodelle schreiben im Gegensatz zum V-Modell keinen Prozess, sondern geben Anforderungen und Maßnahmen vor, mit deren Hilfe ein konkreter Prozess definiert werden kann.

Sie dienen in erster Linie zur Assessment-Unterstützung und geben Vorlagen, Dokumente-Templates für Interviews sowie Checklisten zur Bewertung vor.

Vorteile:

• schrittweise Steigerung von Produktivität und Qualität (Erhöhung der Effizienz und Fehlervermeidung)
• Verbesserung bzw. Erhalt der Marktakzeptanz

Nachteile:

• das Assessment verursacht Aufwand und Kosten
• der Faktor people ware ist nicht berücksichtigt

Das Capability Maturity Model ist ein Vorgehensmodell (Referenzmodell) zur Bewertung von Prozessen in fünf definierte Reifegrade. Elemente des CMM sind:

1. Reifegrad:
   Fünf Grade, die bei Erfüllung bestimmter Anforderungen erreicht werden, aufeinander aufbauen und schrittweise erreicht werden
2. Schlüssel-Prozessbereich:
   Für jeden Reifegrad existieren spezielle Schlüsselbereiche, deren Aktivitäten zu neuen gewünschten Zielen führen sollen
3. Allgemeine Fähigkeiten:
   Kategorien von Fähigkeiten, die ein Unternehmen dazu befähigen, effektiv, wiederholbar und nachhaltig zu arbeiten
4. Schlüsselpraktiken:
   Konrkete Maßnahmen, deren Umsetzung letzendlich das Ziel des Schlüsselbereichs erreicht

Hierarchische Struktur:

1. Kernprozesse (z.B. Entwicklung, Management)
2. Kernmethoden (z.B. Modellieren, Testen)
3. Kernaktivitäten (z.B. Testfallentwurf, Testdokumentation)

Reifegrad 1: Initial Prozess

• ad hoc-Prozesse
• kein Projektmanagement
• keine standardisierten Arbeitsabläufe, unkontrollierte SW-Änderungen und Wartung
• starke Personalabhängigkeit

Reifegrad 2: Wiederholbarer Prozess

• stabiler, gesteuerter und wiederholbarer SW-Entwicklungsprozess
• Projektmanagement, Konfigurationsmanagement und Qualitätsmanagement wurden eingeführt

Reifegrad 3: Definierter Prozess

• definierter Softwareentwicklungsprozess als unternehmensweite Vorlage
• Prozessmodel, SW-Produkt-Management sowie integriertes SW-Management wurden eingeführt

Reifegrad 4: Verwaltbarer Prozess

• Verwaltbarer Softwareentwicklungsprozess auf Basis einer Projektdatenbank
• Software-Qualitätsmanagement und Quantitatives Prozessmanagement wurden eingeführt

Reifegrad 5: Optimierbarer Prozess

• Standardisierte Evaluierung und Optimierung des Softwareentwicklungsprozesses
• Prinzip der Fehlervermeidung wurde etabliert
• Process Change Management und Technology Change Management eingeführt

CMM/CMMI:

• definieren konkrete Modelle und Methoden zur Prozessverbesserung

SPICE:

• definiert Anforderungen, die Modelle und Methoden erfüllen müssen (für Self-Assessment)
• es existieren unterschiedliche Reifegrade für die Kernprozesse

• Prozesserkennung und -einschätzung
• Prozessverbesserung
• Höhere Produktivität und Qualität
• Zertifikat als Verkaufsargument

1. Vorbereitung:
   • Schulung der Auditoren
   • Referenzmodell auf das eigene Unternehmen anpassen
2. Durchführung
3. Auswertung
   • Interpretation der Ergebnisse
   • Maßnahmenauswahl

• großer Aufwand
• zu schwache Berücksichtigung von personellen Eigenheiten, Stärken und Schwächen