Fachhochschule Niederrhein
Fachbereich Wirtschaft
Studiengang Betriebswirtschaftliches externes Studium mit Präsenzphase

Konzept zur Implementierung eines Testwerkzeugs für die Automatisierung von Black- Box-Testverfahren

Diplomarbeit

vorgelegt von

Stefan Elfgen

Wintersemester 2001

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung und Problemstellung ... 1

2 Softwarequalität ... 3
2.1 Qualitätsmerkmale ... 4
2.1.1 Statische Qualitätsmerkmale ... 5
2.1.2 Dynamische Qualitätsmerkmale ... 5
2.1.2.1 Funktionalität ... 6
2.1.2.2 Leistung ... 7
2.1.2.3 Kontinuität ... 8
2.1.2.4 Benutzungsfreundlichkeit ... 9
2.2 Kosten und Nutzen von Softwarequalität ... 10

3 Qualitätssicherung ... 14
3.1 Organisatorische Maßnahmen und Management der Qualitätssicherung ... 19
3.2 Konstruktive Maßnahmen der Qualitätssicherung ... 21
3.2.1 Das iterierte Phasenmodell ... 22
3.2.1.1 Die Phasen des Softwarelebenszyklus ... 24
3.2.1.2 Bewertung des iterierten Phasenmodells ... 26
3.2.2 Prototyping und Rapid Application Development ... 28
3.3 Analytische Maßnahmen der Qualitätssicherung ... 31
3.3.1 Klassifikation der Maßnahmen der analytischen Qualitätssicherung ... 31
3.3.2 Das V-Modell ... 33
3.3.2.1 Modultest ... 35
3.3.2.2 Integrationstest ... 36
3.3.2.3 Systemtest ... 37
3.3.2.4 Abnahmetest ... 40

4 Black-Box-Testverfahren ... 41
4.1 Testablaufplanung ... 41
4.2 Äquivalenzklassen ... 43
4.3 Grenzwertanalyse ... 44
4.4 Praxisbeispiel zur Ermittlung von Testfällen ... 44

5 Automatisiertes Testen ... 51
5.1 Capture/Replay-Tools ... 53
5.1.1 Skripterstellung ... 56
5.1.2 Skriptwiedergabe ... 61
5.2 Vorteile und Ziele der Testautomatisierung ... 63
5.3 Einsatzmöglichkeiten der Testautomatisierung ... 67
5.4 Skriptprogrammierung ... 71
5.4.1 Entwicklung automatisierter Tests ... 74
5.4.2 Functional Decomposition ... 75
5.4.3 Die Aktionswort-Methode ... 80
5.5 Erfolgsfaktoren für die Testautomatisierung ... 86
5.6 Schwierigkeiten der Testautomatisierung ... 89
5.7 Quantitativer Nutzen der Testautomatisierung ... 94

6 Praktische Erfahrungen mit Testautomatisierung in der AXA Krankenversicherung AG ... 100
6.1 Einsatzmöglichkeiten für die Makro-Funktionalität der Emulations-Software ... 101
6.2 Einsatzmöglichkeiten für das Capture/Replay-Tool QA-Hiperstation ... 101
6.3 Anreicherung von Testdaten für das Projekt Euro-Umstellung ... 105
6.4 Regressionstests im Rahmen des Projekts Beitragsanpassung 2002 ... 108
6.5 Ausblick ... 111

7 Fazit ... 113

Literaturverzeichnis

1 Einleitung und Problemstellung
Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Automatisierung von Black-Box-Testverfahren für Computersoftware. Basierend auf der Erkenntnis, dass ein qualitativ hochwertiger Testprozess für eine hohe Softwarequalität unabdingbar ist, gilt es, diesen so effizient wie möglich zu gestalten. Ein Großteil der Zeit in einem Testprozess wird mit der manuellen Durchführung von zuvor definierten Testfällen verbracht. Unter bestimmten Voraussetzungen besteht die Möglichkeit, Teile dieser Implementierungsphase der Testfälle zu automatisieren. Eine solche Automatisierung setzt einen strukturierten und methodischen Testprozess voraus. Besonders an die Analyse der Testanforderungen sowie an das Design der Testfälle werden hohe Ansprüche gestellt. In den seltensten Fällen kann die Automatisierung realisiert werden, indem einfaches ‚Capture‘ (Aufzeichnen) und ‚Replay‘ (Wiedergabe) von Benutzereingaben erfolgt. Mit Hilfe mächtiger Skriptsprachen, die den eingesetzten Testtools zugrunde liegen, gilt es, wieder verwendbare Testskripts zu entwickeln. Diese Arbeit ordnet die Testautomatisierung in den Softwareentwicklungs- und Testprozess ein und zeigt die Einsatzmöglichkeiten und Vorteile, aber auch die Schwierigkeiten und Grenzen der Testautomatisierung auf. Dies alles muss unter Kosten-Nutzen-Aspekten betrachtet werden. Das bedeutet auch, dass nicht in jedem Fall die ausgefeilteste Testautomatisierung angebracht ist, sondern dass unterschiedliche Anforderungen auch unterschiedliche Lösungen bedingen.

In Kapitel 2 wird zunächst ein allgemeiner Überblick zur Softwarequalität gegeben. Es wird beschrieben, wie die Qualität einer Systemanwendung anhand von Qualitätsmerkmalen gemessen wird, um eine objektive Beurteilung des entwickelten Produkts zu ermöglichen. Des Weiteren wird der wirtschaftliche Aspekt von Softwarequalität untersucht. Hierzu werden die unterschiedlichen Arten von Softwarekosten erläutert, und die Qualitätssicherung wird nach ökonomischen Gesichtspunkten betrachtet.

Mit den unterschiedlichen Ausprägungen der Qualitätssicherung beschäftigt sich Kapitel 3. Das Ziel dieses Abschnitts besteht vor allem darin, die Zusammenhänge zwischen Softwareentwicklung und Qualitätssicherung herauszuarbeiten. Dies ist notwendig, um herauszustellen, in welchem Gesamtkontext das Testen von Software und insbesondere die Testautomatisierung stattfindet. Dabei wird auch auf die Verzahnung von konstruktiven und analytischen Maßnahmen der Qualitätssicherung eingegangen.

In Kapitel 4 werden mit der Äquivalenzklassenmethode und der Grenzwertanalyse zwei Spezifikationstechniken vorgestellt, mit denen Black-Box-Testfälle definiert werden können. Anhand eines praktischen Beispiels wird die Vorgehensweise erläutert. Das Ziel dieses Abschnitts besteht in der Veranschaulichung der Ermittlung der Testfälle, die anschließend automatisiert werden sollen.

Kapitel 5 beschäftigt sich mit der Automatisierung für die Durchführung der vorher generierten Testfälle. Dabei wird zunächst die grundsätzliche Funktionsweise eines sogenannten Capture/Replay-Tools erläutert. Neben den Vorteilen und Zielen werden auch die Einsatzmöglichkeiten sowie Erfolgsfaktoren und Schwierigkeiten der Testautomatisierung beschrieben. Der Abschnitt über die Skriptprogrammierung enthält zwei Implementierungsansätze für wieder verwendbare Testskripts. Den Abschluss dieses Kapitels bildet die Ermittlung des quantitativen Nutzens der Testautomatisierung inklusive Berechnung des Break-Even-Points im Vergleich zu manuellem Testen.

Über die Erkenntnisse der Literaturrecherche hinaus werden in Kapitel 6 vom Autor gesammelte Erfahrungen mit selbst entwickelten Testfällen und Testskripts eingebracht. Der gewonnene Nutzen der Automatisierung im Vergleich zu manueller Testausführung wird anhand einiger empirischer Vergleichszahlen verdeutlicht.

In Kapitel 7 werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst und ein Fazit gezogen.

2 Softwarequalität
In der heutigen Zeit agieren Unternehmen auf globalen und dynamischen Märkten, die in sehr kurzen Zeitabschnitten immer neue Entwicklungen hervorbringen. Eine schnelle Reaktion auf immer spezifischer werdende Kundenwünsche sowie individuelle und kostengünstige Lösungen für Produkte und Dienstleistungen in hoher Qualität sind der Schlüssel für die Zufriedenheit der Kunden.

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