Bachelorarbeit IMIT
Universität Hildesheim Bereich Daten- und Wissensmanagement Institut für Mathematik und angewandte Informatik

Aufwands- und Wiederverwendungsbeurteilung von Softwarekomponenten mittels Use Cases am Beispiel der Volkswagen Bank

von Hendrik Lüder
2004

Abstrakt

Die folgende Ausarbeitung präsentiert ein Modell, das eine Aufwandsabschätzung für zukünftig zu implementierende Funktionen eines SW Systems ermöglichen soll. Die Aufwandsabschätzung bestimmter SW-Komponenten findet auf der Grundlage von so genannten "Use Cases" statt, die aus der Requirementsanalyse des SW Engineering Prozesses entstammen. Hierbei werden nicht Use Case Modelle, die eher über den Umfang eines kompletten Systems Auskunft geben, sondern die in natürlicher Sprache beschriebenen Funktionalitäten eines Systems, betrachtet. Die Bewertung eines einzelnen Use Case soll in Anlehnung an die von Gustav Karner im Jahre 1993 entwickelte UCP-Methode erfolgen. Diese wurde in der Vergangenheit bereits mehrmals zur Abschätzung des Umfanges von SW Projekten erfolgreich eingesetzt [2]. Des Weiteren werden zur Abschätzung des Aufwands Aspekte der Ähnlichkeit von SW-Komponenten berücksichtigt, sofern diese im Rahmen einer Requirementsanalyse definiert werden können. Darüber hinaus wird eine Simulation und Beurteilung der Methodik den Auswahl- und Beurteilungsmechanismus verdeutlichen und auf Schwachpunkte der Systematik hinweisen. Abschließend liefert eine vorgestellte Idee einen Vorschlag, wie dieses Konzept toolbasiert umzusetzen ist.

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis ... 9

Abbildungsverzeichnis ... 10

Tabellenverzeichnis ... 11

1 Einleitung ... 12
1.1 Motivation ... 12
1.2 Anforderungen an den Leser ... 13
1.3 Aufbau der Arbeit ... 13

2 Wiederverwendung von SW-Komponenten ... 16
2.1 Begriffsklärungen ... 16
2.1.1 Begriff der SW-Komponente ... 16
2.1.2 Begriff der Wiederverwendung ... 18
2.2 Ziele der Wiederverwendung ... 18
2.3 Facetten der Wiederverwendung ... 19
2.4 Arten der Wiederverwendung ... 20
2.4.1 Ad Hoc-Wiederverwendung ... 20
2.4.2 Geplante Wiederverwendung ... 21
2.4.2.1 Generative Wiederverwendung ... 21
2.4.2.2 Kompositionelle Wiederverwendung ... 22

3 Use Cases ... 23
3.1 Einordnung von Use Cases in den SW Engineering Prozess ... 23
3.2 Zweck und Aufgaben von Use Cases ... 24
3.3 Aufbau von Use Cases ... 25
3.3.1 Allgemeines ... 25
3.3.2 Akteure und Ziele ... 26
3.3.3 Standardablauf ... 26
3.3.4 Alternativablauf ... 27
3.3.5 Beziehungen zwischen Use Cases ... 27
3.3.6 Aufbau von Use Cases bei VW ... 28
3.4 Use Cases und UML ... 30
3.4.1 Allgemeines ... 30
3.4.2 Grafischer Aufbau eines Use Case Model ... 31
3.4.3 Generalisierung/Spezialisierung ... 31
3.5 Ein Use Case Problem liegt im Detail ... 32

4 Aufwandsabschätzung bei SW Projekten ... 33
4.1 Überblick über vorhandene Modelle ... 33
4.2 Abschätzung von Projektaufwand mittels UCP-Methode ... 34
4.3 Beurteilung der UCP-Methode ... 39

5 Use Case basierte Wiederverwendung von SW-Komponenten bei der Volkswagen Bank ... 41
5.1 Analyse der Ausgangssituation ... 41
5.1.1 Beschreibung von SEP (VW Richtlinie zur SW Entwicklung) ... 41
5.1.1.1 SEP als Konzernstrategie ... 41
5.1.1.2 Modellbeschreibung ... 42
5.1.2 SW-Entwicklung auf der Grundlage von Use Cases ... 45
5.1.2.1 Beschreibung des Ist-Zustands ... 45
5.1.2.2 Vorzunehmende Veränderungen ... 47
5.1.3 Beschreibung der Produkte der Volkswagen-Bank, I-SEP ... 48
5.2 Generelles zur Beschreibung der Systematik zur Aufwands- und Wiederverwendungsabschätzung von SW-Komponenten ... 49
5.2.1 Vorstellung des Konzepts als Metaprozess ... 49
5.2.2 Einordnung des Konzepts anhand bereits vorhandener Ansätze ... 50
5.2.3 Durchführung von Entwicklerinterviews ... 51
5.3 Vorstellung des Konzepts im Detail ... 51
5.3.1 Idee ... 51
5.3.2 Vorbedingungen ... 52
5.3.3 Entscheidungsgrundlage ... 53
5.3.4 Bewertung der Elemente eines Use Case ... 53
5.3.5 Suche nach einem "ähnlichen" Use Case ... 58
5.3.6 Bewertung und Korrektur durchzuführender Tätigkeiten ... 58
5.3.7 Festlegung der Skalierung ... 61
5.3.8 Die Korrekturfaktoren ... 64
5.3.8.1 Zweck der Tätigkeitskorrekturfaktoren ... 64
5.3.8.2 Zweck des zweiten Korrekturfaktors ... 64
5.3.9 Umwandlung des gemessenen Aufwands in Zeiteinheiten ... 64
5.3.9.1 Vorgehen und Ergebnisse ... 64
5.3.9.2 Probleme während des Vorgangs ... 66
5.3.9.3 Änderungsvorschläge ... 66
5.4 Simulation eines Auswahlvorganges zur Wiederverwendung von SW-Komponenten ... 67
5.4.1 Analyse der Simulationsumgebung und Bewertung der neuen Anforderungen ... 67
5.4.1.1 Allgemeines ... 67
5.4.1.2 Beschreibung des neuen Use Case (UC_A) ... 67
5.4.1.3 Ermittlung der Komplexität für UC_A ... 68
5.4.1.4 Beschreibung von UC_B ... 70
5.4.1.5 Beschreibung von UC_C ... 71
5.4.2 Suche nach dem ähnlichen Use Case ... 72
5.4.3 Aufwandsermittlung bei einer Wiederverwendung ... 73
5.4.3.1 Ermittlung des Aufwands im Vergleich zu UC_B ... 73
5.4.3.2 Ermittlung des Risikofaktors für UC_B ... 75
5.4.3.3 Ermittlung des Gesamtaufwands für UC_B ... 75
5.4.3.4 Ermittlung des Aufwands im Vergleich zu UC_C ... 75
5.4.3.5 Ermittlung des Risikofaktors für UC_C ... 77
5.4.3.6 Ermittlung des Gesamtaufwands für UC_C ... 77
5.4.4 Berechnung des Wiederverwendungsquotienten ... 77
5.4.4.1 Wiederverwendungsquotient für UC_B ... 77
5.4.4.2 Wiederverwendungsquotient für UC_C ... 77
5.4.5 Auswahl der Komponente ... 78
5.5 Beurteilung des Konzepts ... 78

6 Vorschlag für eine toolbasierte Unterstützung des Konzepts ... 81

7 Fazit/Ausblick ... 84

8 Anhang ... 86

Glossar ... 96

Literaturverzeichnis ... 98

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 2-1: Generative Wiederverwendung
Abbildung 2-2: Kompositionelle Wiederverwendung
Abbildung 3-1: Aktivitäten der Systementwicklung
Abbildung 3-2 The Hub and Spoke model of requirements
Abbildung 3-3: Grafische Darstellung eines Use Case Model
Abbildung 3-4: Darstellung einer Spezialisierung
Abbildung 5-1: SEP-Modell objektorientiert
Abbildung 5-2: SEP-Modell, Detailansicht Phase 2
Abbildung 5-3: ER-Modell Auftragsvergabe VW
Abbildung 5-4 : Architektur der Web-Applikationen der VW-Bank
Abbildung 5-5: Killerkriterien
Abbildung 5-6: Bewertung Anpassung
Abbildung 5-7: Bewertung Übernahme
Abbildung 5-8: The estimating dilemma
Abbildung 6-1: Architekturvorschlag

Tabellenverzeichnis

Tabelle 2-1: Facetten der Wiederverwendung
Tabelle 4-1: Gewichtung der Akteure nach Karner mit Rechenbeispiel
Tabelle 4-2: Gewichtung der UC Typisierungen mit Rechenbeispiel
Tabelle 4-3: Übersicht und Gewichtung der technischen Faktoren
Tabelle 4-4: Gewichtung der Umgebungsfaktoren
Tabelle 5-1: Umrechnung UCPs in Aufwand nach Karner
Tabelle 5-2: Durchschnittlicher Aufwand pro Schritt intervallbezogen
Tabelle 5-3: Übersicht über die neue Bewertung
Tabelle 5-4: Neuverteilung des Aufwands für die Akteure
Tabelle 5-5: Berechnung der Aufwandspunkte
Tabelle 5-6: Aufschlüsselung der GUI
Tabelle 5-7: Aufschlüsselung der Extended Use Cases
Tabelle 5-8 Vergleich zwischen UC_B und UC_A
Tabelle 5-9: Vergleich der Transaktionen zwischen UC_C und UC_A

1 Einleitung

„Handle stets so, daß weitere Möglichkeiten entstehen.“ Heinz von Foerster

1.1 Motivation

Aufwandsabschätzungen für komplette SW-Projekte oder auch nur Fragmente eines einzelnen SW-Projektes sind für Unternehmen ein wichtiges Planungs- und Steuerungsinstrument. Hierdurch sollen Überschreitungen von Budget- und Zeitvorgaben vermieden werden. Eine termingerechte Auslieferung der SW-Produkte ist ein wesentliches Merkmal, um weiterhin im Wettbewerb zu bleiben und das Unternehmen zu stärken [8]. Zur Verkürzung von Budget- und Zeitvorgaben ist es von Vorteil, mögliche Potenziale von wieder zu verwendenden SW-Bestandteilen zu erkennen und einzusetzen. Die Entwicklungszeiten und die Kosten eines Projekts können hiermit erheblich verkürzt werden [1]. Die Entscheidung, ob ein bereits implementiertes SW-Artefakt noch einmal in einem neuen System zum Einsatz kommt, ist einerseits von der Ähnlichkeit des alten Artefakts zu den neuen Anforderungen abhängig, andererseits wird eine Entscheidung aber auch von den Kosten beeinflusst [1]. Oftmals wird die Entscheidung über eine Wiederverwendung von bereits implementierten Artefakten auf Code-Ebene getroffen [8]. Aus diesem Grund findet eine Beurteilung erst spät innerhalb des SW-Engineering Prozesses statt. Wünschenswert ist es für das Unternehmen jedoch, bereits innerhalb der Anforderungsanalyse zu einer Entscheidung über eine mögliche Wiederverwendung von SW-Bestandteilen zu gelangen. Für Zeit- und Kosteneinsparungspotentiale gilt es, diese so früh wie möglich zu entdecken, um vorzeitig den Umfang des Aufwands für ein Projekt planen zu können [8].
Auf Grund dieser Annahmen wird der Versuch unternommen ein Konzept zu modellieren, dass eine Aussage über die Wiederverwendung von SW-Artefakten auf der Grundlage von textuellen Use Case Beschreibungen ermöglicht. Das Modell soll dabei die Funktion erfüllen, den Aufwand für ein Fragment absolut in Aufwandskennzahlen zu darzustellen und über die Berechnung eines Wiederverwendungsquotienten eine Aussage über die Effizienz der Wiederverwendung der SW-Komponente zu liefern.
Um einen Umsetzungsvorschlag für die Praxis zu erlangen, soll abschließend in dieser Ausarbeitung eine Idee umschrieben werden, die eine Wiederverwendung von SW-Komponenten auf der Grundlage von Use Cases toolunterstützt ermöglicht. Hierzu soll ein Use Case Repository gebildet werden, welches dem gesamten Unternehmen zur Verfügung stehen soll.

1.2 Anforderungen an den Leser

In der folgenden Ausarbeitung wird eine Möglichkeit vorgestellt, mit der ohne besondere fachliche Vorkenntnisse eine Aufwandsabschätzung des Programmierumfangs auf der textuellen Ausprägung von Use Cases getroffen werden kann. Dem Leser werden zum Verständnis für dieses Konzept die angrenzenden Themengebiete aufgezeigt. Diese werden innerhalb der Ausarbeitung diskutiert und in Konzeptrichtung angepasst. Somit sind keine besonderen Fachkenntnisse zu den einzelnen Themengebieten erforderlich.

1.3 Aufbau der Arbeit

Über die unter Punkt 1.1 genannten Aspekte hinaus enthält diese Ausarbeitung folgende Inhalte:
In Punkt 2 dieser Ausarbeitung werden die Beweggründe für eine SW-Wiederverwendung genauer im Detail beschrieben. Es werden verschiedene Arten der Wiederverwendung von SW-Komponenten dargestellt und in welcher Weise eine Anwendung dieser innerhalb von Unternehmen zum Tragen kommt. Außerdem findet eine Einordnung des entwickelten Konzepts in die verschiedenen Arten der Wiederverwendung von SW-Komponenten statt.
Im Mittelpunkt von Gliederungspunkt 3 stehen Use Cases. Hier wird beschrieben, aus welcher Phase des SW Engineering Prozesses Use Cases resultieren, in welcher Ausprägung sie vorkommen und welchem Zweck sie dienen. Des Weiteren wird die UML-Notation von Use Cases vorgestellt. Unter Gliederungspunkt 3.3 werden die Eigenschaften von Use Cases im Detail erläutert, damit eine spätere Bewertung dieser Kriterien möglich ist. Beendet wird das Kapitel 3 mit der Betrachtung des Detailliertheitsgrades, der beim Verfassen von Use Cases stark vom Autor abhängt und somit unterschiedlich sein kann. Dieses Problemfeld bringt Schwierigkeiten bei der späteren Bewertung mit sich.
Punkt 4 dieser Ausarbeitung beinhaltet die Thematik der Aufwandsabschätzung für zukünftige SW-Projekte. Zu Beginn wird ein Überblick über bereits vorhandene Methoden und Ansätze der Aufwandsvorhersage gegeben. Im Anschluss daran wird eine Methode vorgestellt, die vor einigen Jahren in dem Unternehmen "Rational" erfunden wurde, um Aufwandsabschätzungen für SW-Projekte auf der Grundlage von Use Cases zu treffen. Diese "Use Case Point-Methode" bedient sich leider, trotz ihrer Einfachheit, einer nicht sehr großen Popularität. Das Kapitel wird mit der Bewertung dieser Methodik auf Grundlage von Forschungsberichten beendet.
Der Fokus des Gliederungspunktes 5 der Ausarbeitung liegt auf der Vorstellung des entworfenen Konzepts zur Aufwandsermittlung einzeln zu implementierender Use Cases auf der Grundlage von textuellen Beschreibungen. Zunächst werden die VW Bank internen Spezifikationen erläutert. Hierzu wird der "Systementwicklungsprozess (SEP)" von der VW Bank erörtert, der sehr stark einem traditionellen SW Engineering Prozess gleicht, jedoch um einzelne Volkswagen spezifische Dokumentationen ergänzt wurde. Des Weiteren wird eine mögliche Systemarchitektur beschrieben, die von der VW Bank für die Erstellung von internetbasierten Verkäuferarbeitsplätzen benutzt werden könnte. Anschließend wird das Konzept zur Aufwandsabschätzung von wieder zu verwendenden SW-Komponenten als Metaprozess erklärt und in vorhandene Systematiken zur Abschätzung von Wiederverwendungspotentialen eingegliedert. Nachdem im Gliederungspunkt 5.3 das Konzept im Detail erklärt wurde, findet unter dem darauf folgenden Punkt 5.4 eine Simulation des Konzepts statt. Hier wird davon ausgegangen, dass zwei bereits bewertete und implementierte Use Cases zur Auswahl für eine Wiederverwendung stehen. Die Requirements einer Funktionalität des neuen Systems soll anhand einer geschätzten Aufwandsberechnung darüber entscheiden, welche SW-Komponente für eine Wiederverwendung ausgewählt werden soll. Kapitel 5 wird mit einer detaillierten Evaluierung des Konzepts geschlossen.
Da diese Ausarbeitung rein theoretischer Natur ist und eine Ergebnisbetrachtung der Praxis nicht stattfinden kann, wird im Kapitel 6 eine Idee für die Umsetzung eines toolbasierten Ansatzes der Methodik unterbreitet.
Die Ausarbeitung endet mit einem Fazit und einem Ausblick bezüglich des entworfenen Konzepts.

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