Automatisierte Reviews zur Erhöhung der Datenqualität im Entwicklungsprozess
Dipl.-Ing. Tibor Farkas CEO
Januar 2011
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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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str
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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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11 © 2010 Match Technologies GmbH
► 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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13 © 2010 Match Technologies GmbH
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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14 © 2010 Match Technologies GmbH
►
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
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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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17 © 2010 Match Technologies GmbH
► 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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18 © 2010 Match Technologies GmbH
► 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
Telefon: +49 (0)30 367 5177 0
www.match-technologies.com
Vielen Dank!
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