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Automatisierte Reviews zur Erhöhung der Datenqualität im Entwicklungsprozess

Dipl.-Ing. Tibor Farkas CEO

Januar 2011

Folientitel

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► Überblick

Kurzvorstellung

SW-Qualität gilt werkzeugübergreifend

Konformität zu Normen und Standards

Reviews erzeugen Aufwände und Risiken

Problemursache beginnt bei Datenqualität

Innovative Methoden zur Datenprüfung

Compliance am Arbeitsplatz und im Unternehmen

Ganzheitliche Datenqualität umsetzen

Zusammenfassung

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► Unternehmensprofil

Profil: Softwarehersteller, Lösungsanbieter

und Dienstleister für den Bereich

Engineering Data Compliance

Produkt: Assessment Studio

Branchen: Automotive, Bahntechnik,

Luft/Raumfahrt, Medizintechnik und ITK

Historie: Spin-off des

Fraunhofer-Institut FOKUS im Februar 2008

Team: 8 Personen

Internet:

www.match-technologies.com

Match Technologies GmbH Spreebogen Plaza

Pascalstraße 10, 10587 Berlin

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►

Quellen: 1 - BITKOM e.V (Studie) | 2 - Gartner (Press Release) | 3 - TDWI (Studie) | 4 - Arthur D. Little (Studie)

Embedded Software in eingebetteten Systemen

Innovationen in technischen Produkten durch software-intensive Elektronik (Steuergeräte)

Eingebettete Systeme adressieren Marktpotenzial von 18,7 Mrd. (Deutschland)1, Tendenz steigend

SW-Produktentwicklung herrscht enormer Druck:

Entwicklungskomplexität nimmt zu

Entwicklungszeiten kürzen, Kosten senken

Produktqualität ist zu erhöhen

Top-Unternhemen setzten auf moderne IT, jedoch 25% der kritsichen Daten sind fehlerhaft 2

83% aller Studienteilnehmer berichten, dass fehlerhafte Ausgangsdaten das Problem sind 3

100% aller Studienteilnehmer berichten, Modell-Konsistenz ist nur teilweise gegeben 4

75% Notwendigkeit für intensiver ausgearbeitete

Konsistenzüberprüfungsmechanismen 4 Umsatz der Anbieter von Embedded-Systemen

nach Branchen in Mio. 1

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► Qualität ist werkzeugübergreifend

Funktio

n

Sys

tem

B

aute

il

Akteure

OE

M

Tie

r-1

Tie

r-2

ECU

Pkw

Entwicklungsphasen nach V-Modell

Anforderungs-definition

Funktionaler Systementwurf

Technischer Systementwurf

Implementierung

Integrationstest

Systemtest

Abnahmetest

Modul-spezifikation

Modultest

Artefakte

Systemspezifikation Modelle Testspezifikation Software Beschreibungsdateien Code

Too

ls

Mitgeltende Dokumente

Normen, Richtlinien und Standards gelten im

Entwicklungsprozess

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► Werkzeugübergreifende Konformität O

EM

Ti

er-

1 Ti

er-

2

Kontext

Funktionsmodell Fensterhebersystem

Richtlinie

Bauteilelieferant

Systemlieferant

Strukturkonsistenz gemäß Systemspezifikation (ID, Baum) Einheitliche Semantik (Namenskonvention,Layout,Glossar) Architekturvorgaben (Schnittstellen, Bibliotheken, Größen) Ressourcenverbrauch (Datentypen, Wertebereiche) Definitionen (Funktionsliste, Signale, Testfälle) Dokumentationspflichtige Attribute (Randbedingungen)

Prozessanforderungen aus herstellerspezifischen Richtlinien an seine Lieferanten

Hersteller

Anforderung

Glossar, Datenkatalog

Architektur, Bibliothek

Testfälle

Spezifikation

Implementierung

Kollaborative Artefakte

Konformität: Erfüllung der

Anforderungen ?

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► Konformität zu Normen und Standards

► Richtlinien des Gesetzgebers und Industrieverbände Richtlinien der EU-Kommission, Richtlinien und Empfehlungen des VDA (Verband der Automobilindustrie e.V.)

► Qualitätsmanagementnorm für Unternehmen (Qualitätsmodell) Internationale Organisation für Normung (ISO), wie ISO-9001 - Regelwerk definiert Grundlagen, Begriffe und Maßnahmen für ein Qualitätsmanagementsystem

► Richtlinien zur Prozessverbesserung (Reifegradmodell) International: Capability Maturity (CMMI) Europäisch: Software Process Improvement and Capability (SPiCE)

► Anwendungs- und Domänenspezifische Richtlinien Internationale elektrotechnische Kommission (IEC), wie IEC 61508 - Regelwerk zur Entwicklung von programmierbar elektronischen (E/E/PE) Systemen, die eine Sicherheitsfunktion ausführen. In der Automobiltechnik nach ISO/CD-26262

► Industrielle Standardisierungsgremien in der Automobilindustrie ASAM, AUTOSAR, HIS, MAAB, MISRA, OSEK

► Herstellerspezifische Richtlinien an seine Lieferanten Modellierungs- und Implementierungsrichtlinien, Konventionen, Best-Practices

Ab

stra

ktio

nsg

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ab

str

akt

ko

nkre

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► Absicherung: Wo entstehen Fehler?

vgl. auch Studie der Standish Group 2001

Das Risiko eingebrachter Fehler ist in frühen Prozessphasen am größten

Aufwände erhöhen sich, wenn Fehler spät durch Tests aufgedeckt werden

Das Risiko unentdeckter Richtlinienverletzungen bleibt bestehen.

55%

5%

30%

10% 15%

40%

5%

45%

Prozess

Risiko

Kosten für Fehlerbehebung

Eingebrachte Fehler Gefundene Fehler

Spezifikation Design Implementierung Test

Entwicklung der Kosten die ein Fehler in den unterschiedlichen Prozessphasen einer Entwicklung verursacht.

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► Kontext beeinflusst die Softwareentwicklung

Wo liegen die Probleme, wenn Software Qualität umgesetzt werden muss? Beim Umsetzen von Regularien treten oft Schwierigkeiten auf:

In heutigen Softwareentwicklungsprozessen wird ein extrem hoher manueller Review-Aufwand von Dokumenten praktiziert

Die Fehlinterpretation von Richtlinien und Anordnungen durch Mitarbeiter wird von Unternehmen häufig berichtet

Menschliche Fehler bei der Sicht-Prüfung sind möglich und bergen verdeckte Risiken durch unentdeckte Fehler

Dokumentationspflicht: Durchführung von Reviews und das Ergebnis sind meist nicht dokumentiert und daher nicht nachvollziehbar

Nachweis von Compliance und die Vorbereitungen für Assessments ist sehr aufwändig und wenig belastbar

Reifegradmodelle (CMMI; SPICE): Eine stetige Prozessoptimierung durch manuelle Reviews und Inspektionen ist nicht trivial umsetzbar

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► Problem heutiger Methoden und Werkzeuge

Prüfwerkzeuge ► Regelbasierte Prüfprogramme zur statischen Analyse

Rückverfolgbarkeitsproblem: Nur ein Anwendungszweck, keine Prozessinformation

Konsistenzproblem: Übergreifende Kontextinformationen sind nicht prüfbar

Fehlende Abstraktionsfähigkeit: Zusammenfassung von Daten vor Prüfung

Fehlende Übertragbarkeit: Prüfung verschiedener Artefakte nicht unterstützt

Aufwändige Wartung: Artefaktspezifische Regelsprache pro Werkzeug

Konformitätsnachweise ► Prüfberichte, Prüfprotokolle, Check-Listen

Fehlende Prozessinformationen im Konformitätsnachweis

Flüchtige Prüfberichterstattung, keine Ausnahmen oder Begründungen

Prüfmethoden ► Manuelle Sichtprüfung (Review, Walk-Through, Inspektion)

Aufwand: Über Werkzeuggrenzen hinaus entsteht ein hoher Zeitaufwand

Fehlinterpretation: Auslegungsfreiheiten führen zu Anwendungsfehlern

Risiko: Fehler bleiben unentdeckt und bergen versteckte Risiken

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► Anforderungen im Entwicklungsprozess

Konforme Erstellung der Arbeitsprodukte Daten, Dokumente, Formulare, Modelle:

Änderbarkeit,

Wartbarkeit,

Wiederverwendbarkeit,

Verständlichkeit,

Lesbarkeit,

Testbarkeit,

Rückverfolgbahrkeit,

und Konsistenz.

Konforme Anwendung der IT-Werkzeuge:

Formulare, Formatvorlagen werden meist unterschiedlich ausgefüllt (bsp. Telefonnummer)

Pflichteingaben werden teils übergangen (bsp. Todo N.N.

Programme erlauben eine kreative Anwendung (bsp. Layout, Farben usw.) was Fehlinterpretation fördert.

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12 © 2010 Match Technologies GmbH Quelle: Carmeq GmbH

► Qualität durch Modellierungsrichtlinien

110 Seiten

110 Seiten

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Softwaregestützte Methoden zur automatisierten Datenanalyse:

Innovative Lösungen umfassen softwaregestützte Methoden für die automatisierte Datenanalyse, werkzeugübergreifende Datenüberwachung und die Sicherstellung von Informationsqualität durch Risikobewertung in den Entwicklungsprozessen:

Checking Analysiert, ob alle Daten lesbar, fehlerfrei und regelkonform sind.

Matching Stellt sicher, dass logisch verknüpfte Informationen konsistent sind.

Parsing Überprüft, ob Daten geltenden Konventionen entsprechen (Konformität).

Cleansing Korrigiert Informationen nach Anforderung und gültiger Norm.

Profiling Analysiert Daten und bereitet Statistiken (Metadaten und Metriken) auf, die Informationen zur Datenqualität beinhalten und Hinweise zur Verbesserung der Datenqualität aufweisen.

Monitoring Verfolgt die Richtlinienkonformität Ihrer Engineering Daten.

► Innovative Methoden zur Datenprüfung

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►

Am Arbeitsplatz erhält jeder Entwickler die Möglichkeit aktuelle Richtlinien und Konventionen von einem Regel-Server zu laden und direkt in seiner Programm-umgebung auf seinen Modellen und Dokumenten auszuführen. Der Regel-Server hält für die Abteilung digitalisierte Regelwerke in aktueller Fassung vor.

ISO

Richtlinien-Review

SW-Entwickler

Assessment Studio Software-Modell

Werkzeugübergreifende Prüfung

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►

Documents,

Databases and Engineering Data

Digital Rules & Check Reports

Compliance Repository

~~~ ~~~ ~

Monitoring & Control

Automatisiertes checking im Back-End.

Dashboard

Server

Engineering Tools

Process Guidelines

Der Assessment Studio Server stellt bei zentral abgelegten Anwendungsdaten sicher, dass strukturierte Daten während ihres gesamten Lebenszyklus, von Entwicklung über Test bis hin zur Archivierung, konsistent und fehlerfrei bearbeitet werden. Der Server kann zeitgesteuert ein Vielfaches an heterogenen Daten prüfen und ist insbesondere für den analytischen Einsatz im Unternehmen ausgelegt.

Richtlinien

IT-Daten

Konformität

Berichte

http://www.asam.net/

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► Code-Checker reichen heute nicht mehr

Automatisierte Überprüfung aller Software-Designs und abhängiger Daten

Toolübergreifende Analyse (Inkonsistenzen, Vergleiche, Differenz)

Flexibilität mit plattformunabhängiger Datenprüfung (XML)

Variabilität durch freie Parametrierung Ihrer Richtlinien

Rückverfolgbarkeit (Error-Tracing, Traceability-Check, Quality Monitoring)

Generierte Reports zur Erfüllung der Dokumentationspflichten

Transformations-Engine erlaubt Datenfilter oder Abstraktion vor Prüfung

Datenbank-basierte Trendauswertung durch Prüfhistorien und Prognosen

Integrierte Entwicklungsumgebung mit Editor, Debugger und Libraries

Aktualisierung von Programmversion und Richtlinienkatalog im Netzwerk

Server mit Workflow-Unterstützung und Audit-Trails

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► Datenqualität im Softwareprozess sichern

Frühzeitiges Erkennen unentdeckter Fehler aus dem Kontext: in Daten, Dokumenten, Tabellen, Modellen oder Datenbanken (Kontextdaten)

Drastische Reduktion von manuellen Review-Aufwänden

Sofortige Risikominimierung und Erfüllung der Dokumentationspflicht

Rückverfolgbarkeit: Prozessübergreifender Einsatz im Unternehmen

Flexibilität durch Tool- und Plattformunabhängigkeit

Schnelle Überprüfung der Traceability domainübergreifend

Verbesserung der Datenqualität

Zertifizierbare Prozessoptimierung in der Entwicklung

Zentrales Management von Engineering Know-How

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► Zusammenfassung

Im modellbasierten Entwicklungsprozess stellen industrielle Normenwerke und daraus resultierende Prozessrichtlinien Anforderungen an die Erstellung von SW-Modellen, Bibliotheken, SW-Designs und Datenbanken

Heutzutage erfordert der ingenieurmäßige Entwurf eines Software-Systems die nachgewiesene Konformität (Erfüllung der Anforderungen) zu prozessspezifischen Entwicklungsrichtlinien nach ISO-Standards

Gerade in kollaborativ durchgeführten Umgebungen resultieren Probleme

Probleme und Risiken in der Konformitätsprüfung bestehen, da praktizierte Methoden sehr zeitaufwändig, unvollständig, fehlerbehaftet und verfügbare Prüfwerkzeuge jeweils nur ein Artefakt in die Prüfung einbeziehen

Dokumentationspflicht: Die Durchführung von Reviews und das Ergebnis muss dokumentiert werden und über einen Zeitraum nachvollziehbar sein

Neue Prüflösungen umfassen softwaregestützte Methoden für die automatisierte Datenanalyse mit werkzeugübergreifender Datenprüfung

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Kontakt:

Dipl.-Ing. Tibor Farkas

[email protected]

Telefon: +49 (0)30 367 5177 0

www.match-technologies.com

Vielen Dank!

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