Qualitätsoptimierung der Software-Entwicklung: Das Capability Maturity Model (CMM)

426 Pages·1993·15.672 MB·German

by  Georg Erwin Thaller (auth.)

Georg Erwin Thaller
Qualitatsoptimierung der
Software-Entwicklung
Zielorientiertes
Software Development
Herausgegeben von Stephen Fedtke
Die Reihe bietet Programmierern, Projektleitern, DV-Managern
und der Geschaftsleitung wegweisendes Fachwissen.
Die Autoren dieser Reihe sind ausschlieBlich erfahrene Speziali
sten. Der Leser erhalt daher gezieltes Know-how aus erster Hand.
Die Zielsetzung umfaBt:
-+ Entwicklungs- und EinfOhrungskosten von Software
reduzieren
-+ Zukunftsweisende Strategien fOr die Gestaltung der
Datenverarbeitung bereitstellen
-+ Zeit- und kostenintensive Schulungen verzichtbar
werden lassen
-+ effiziente L6sungswege fUr Probleme in allen Phasen des
Software-Life-Cycles aufzeigen
-+ durch gezielte Tips und Hinweise Anwendern einen
Erfahrungs- und Wissensvorsprung sichern
Ohne Wenn und Aber kommen die Autoren zur Sache. Das Re
sultat: praktische Wegweiser von Profis fOr Profis. FOr diejenigen,
die heute anpacken, was morgen bereits Vorteile bringen wird.
Vieweg
Georg Erwin Thaller
Qualitatsoptimierung der
Software-Entwicklung
Das Capability Maturity Model
(CMM)
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Vleweg
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© FriedT. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/wiesbaden, 1993
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1993
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Gedruckt auf saurefreiem Papier
ISBN-13: 978-3-322-84930-4 e-ISBN-13: 978-3-322-84929-8
DOl: 10.1007/978-3-322-84929-8
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In haltsverzeich ni s
Abschnitt I: Software in der modemen Industriegesellschaft
1.1 Die Bedeutung der Software ................................................................ 7
1.2 Eine Basisinnovation: Der Mikroprozessor .......................................... 9
1.3 Risiken und Gefahren ........................................................................ 12
1.3.1 Der ganz gewohnliche Programmierfehler .................................. 12
1.3.2 Kriminalitat in neuem Gewand ................................................... 16
1.3.3 Die vemachlassigte Sicherheit ................................................... 19
1.4 Die Rolle des Capability Maturity Models ........................................ .22
Abschnitt II: Die Software-Entwicklung und das Capability Maturity Model
2.1 Am Anfang war das Chaos ................................................................ 29
2.2 Der Fortschritt im Bereich der Qualitatssicherung .............................. 34
2.2.1 Statistische Qualitatskontrolle: Ein militiirisches Geheimnis ...... .34
2.2.2 KAIZEN: Kontinuierliche Verbesserung ................................... .38
2.2.3 Japans Aufstieg: PreisWOrdigkeit und Qualitat.. ......................... .41
2.2.4 Die Unterschiede zwischen Hardware und Software ................. .43
2.2.5 Crosby: Quality is free .............................................................. .45
2.2.6 Die Projektion des Modells auf die Software-Entwicklung ........ .46
2.3 Das Capability Maturity Model
als Instrument der strategischen Planung ............................................ 51
2.4 Die Ansatze zur Verbesserung des Software-Entwicklungsprozesses.53
2.4.1 Das Phasenmodell ...................................................................... 53
2.4.2 Rapid Prototyping ...................................................................... 56
2.4.3 Incremental Delivery .................................................................. 59
2.4.4 Cleanroom ................................................................................. 60
2.4.5 Werkzeuge ................................................................................ 63
2.4.6 Der vergessene Produktionsfaktor: Peopleware .......................... 67
2.4.6.1 Team Building ..................................................................... 71
2.5 Software fast umsonst: Wiederverwendbarkeit.. ................................. 75
2.6 Die beteiligten Disziplinen ................................................................. 81
vi
2.6.1 Das Projektmanagement ............................................................ 81
2.6.1.1 Die AufwandsscMtzung ...................................................... 88
2.6.1.2 Das Projektrisiko ............................................................... 101
2.6.2 Die Software-Entwicklung ....................................................... 103
2.6.2.1 Die Analyse der Anforderungen ......................................... l05
2.6.2.2 Die Entwurfspbase ............................................................ 112
2.6.2.3 Die Jmplementierungspbase ............................................... 119
2.6.2.4 Integration und Test.. ......................................................... 121
2.6.3 Verifikation und Validation ...................................................... 125
2.6.3.1 Inspections und Walkthroughs ........................................... 126
2.6.3.2 Testen ............................................................................... 130
2.6.4 Das Konfigurationsmanagement.. ............................................. 13 7
2.6.5 Die Qualitlltssicberung ............................................................. 150
2.6.5.1 Die Rolle von Normen und Standards ................................ 153
2.6.5.2 Konstruktive und analytiscbe Methoden ............................ 156
2.6.5.3 Die Projektarbeit ............................................................... 160
2.7 Feststellen des IST-Zustandes: Assessment.. .................................... 169
2.7.1 Wo steben die anderen? ........................................................... 169
2.7.2 Assessment: Vorbereitung und mOglicbe Scbwacbstellen ......... 170
2.7.3 Die Durchfiihrung .................................................................... 175
2.8 Das Instrument zurEinfiihrung:
The Software Engineering Process Group ........................................ 178
Abschnitt III: Ebene 2 und 3 des Capability Maturity Models
3.1 Ebene 2: REPEATABLE ................................................................. 185
3.1.1 Die Haupttlltigkeiten des Prozesses .......................................... 185
3.1.1.1 Die Software-Anforderungen verwalten ............................. 187
3.1.1.2 Die Planung des Software-Projektes .................................. 192
3.1.1.3 Uberwacben und Verfolgen des Projektfortschrittes .......... 199
3.1.1.4 Die Vergabe von Arbeiten an Unterauftragnehmer ............. 206
3.1.1.5 Software-Qualitlltssicberung .............................................. 209
3.1.1.6 Das Konfigurationsmanagement ........................................ 212
3.1.2 Schritte auf dem Weg zur nacbsten Ebene ................................ 216
3.2 Ebene 3: DEFINED ......................................................................... 217
3.2.1 Die Haupttlltigkeiten des Prozesses .......................................... 217
3.2.1.1 Konzentration auf den ProzeB ............................................ 217
3.2.1.2 Die Definition des Software-Entwicklungsprozesses ......... 221
Inhaltsverzeichnis vii
3.2.1.3 Schulungsmafinahmen ....................................................... 225
3.2.1.4 Integriertes Software-Management .................................... 229
3.2.1.5 Technisches Produktmanagement ...................................... 237
3.2.1.6 Koordination der beteiligten Gruppen ................................ 245
3.2.1.7 Peer Reviews .................................................................... 249
3.2.2 Schritte auf dem Weg zur n~chsten Ebene ................................ 251
Abschnitt IV: Ebene 4 und S des Capability Maturity Models
4.1 Ebene 4: MAN"AGED ...................................................................... 255
4.1.1 Die HaupMtigkeiten des Prozesses .......................................... 256
4.1.1.1 Messungen im ProzeB und die Auswertung der Ergebnisse 256
4.1.1.2 Der Weg zu Metriken ........................................................ 261
4.1.1.3 Einige ausgewahlte Metriken ............................................. 263
4.1.1.3.1 Die Fehlerdichte ......................................................... 263
4.1.1.3.2 Die Fehlertage ............................................................ 263
4.1.1.3.3 Fehler in der Dokumentation ...................................... 264
4.1.1.3.4 Ein Fehlerprofil .......................................................... 265
4.1.1.3.5 Testabdeckung durch Funktionstest ............................ 266
4.1.1.3.6 Der gewichtete Fehlerindex ........................................ 267
4.1.1.3.7 Fehlerverteilung und Ursachenforschung .................... 267
4.1.1.3.8 Der Reife-oder Stabili~tsindex .................................. 269
4.1.1.3.9 Halstead's Software Science Measures ....................... 269
4.1.1.3.10 McCabe's Komplexi~tsmafi ....................................... 270
4.1.1.3.11 Fehlerbilanz der Softwarephasen ................................ 272
4.1.1.3.12 Turn-around Time ...................................................... 273
4.1.1.3.13 Fehlerrate .................................................................. :274
4.1.1.4 Quali~tsmanagement ........................................................ 274
4.1.2 Schritte auf dem Weg zur n~chsten Ebene ................................ 279
4.2 Ebene 5: OPTIMIZING ................................................................... 280
4.2.1 Die HaupMtigkeiten des Prozesses .......................................... 280
4.2.1.1 Fehlerverhinderung ............................................................ 281
4.2.1.2 Die Einfiihrung neuer Technologien ................................... 284
4.2.1.3 Process Change Management ............................................ 287
viii
Abschnitt V: Ausblick
5.1 Trends und Herausforderungen ........................................................ 295
5.2 Die Vorteile fUr das Untemehmen .................................................... 299
5.3 Wie die Projekte vom Capability Maturity Model profitieren ........... 301
5.4 Der erste Schritt ............................................................................... 302
Anhinge
Anhang A -Literaturverzeichnis .............................................................. 311
Anhang B -Glossar ................................................................................. 320
Anhang C -Acronyms und AbkOrzungen ................................................. 335
Anhang D -Nonnen und Standards fUr Software ...................................... 338
Anhang E -Produktspezifikationen .......................................................... 344
Anhang F -FragebOgen ........................................................................... 370
Anhang G -FragebOgen zum Capability Maturity Model.. ....................... 385
Anhang H -Nutzliche Adressen ............................................................... 406
Register ................................................................................................... 408
Vorwort
Obwohl seit den sechziger Jahren, als die Software-Entwicklung erstmals als
Ingenieurdisziplin begriffen wurde, Fortschritte in bezug auf die Programme ge
macht wurden, ist die gegenwartige Situation dieser Branche dennoch nicht be
friedigend. Der Einsatz der Software in allen Bereichen menschlichen Lebens und
der Umfang der Programme fiihren zu einer unzumutbar groBen Zahl von Fehlem
in der ausgelieferten Software. Erste Unfalle mit tOdlichem Ausgang sind bereits
bekannt geworden.
Die hergebrachte Methode zur Qualitatssicherung bei der Software ist das Testen.
Diese Phase des Entwicklungsprozesses wird oft aus Zeitgrtinden straflich ver
nachlassigt oder in ihrer Bedeutung vom Management iiberhaupt nicht erkannt.
Selbst bei fortschrittlichen Untemehmen, die Software vor der Freigabe auBerst
grtindlich testen, verbleibt eine gewisse Zahl von Restfehlem in den Programmen.
Da Software in unserer Zeit zunehmend als Kontroll- und Steuersystem in techni
schen Geraten wie Autos und Flugzeugen, in Kemkraftwerken und Raffinerien
eingesetzt wird, konnen Fehler in der Software katastrophale Folgen haben.
Garantien zur Qualitat der Software, Haftung fUr deren einwandfreies Arbeiten
und Schadensersatz bei Mangeln, obwohl bei sonstigen technischen Industrie
giitem die Regel, sind bei Software vollig uniiblich. Wenn allerdings groBe wirt
schaftliche Schaden oder sogar der Verlust menschlichen Lebens drohen, sollten
wir uns sehr genau iiberlegen, welches Untemehmen wir mit der Erstellung von
Software betrauen wollen. Bisher gab es in dieser Richtung leider wenig Aus
wahlkriterien.
Hier bietet Watts Humphrey mit seinem Capability Maturity Model (CMM) ei
nen Ausweg an. Das CMM ist ein fiinfstufiges Modell, das einen Wachstumspfad
aus dem Chaos schlecht kontrollierter Projekte zeigt. Dabei ist fUr jedes Unter
nehmen durch eine Bewertung der gegenwartigen Situation seiner Entwicklung
der Einstieg moglich. Das Capability Maturity Model kann auch als Mittel der
strategischen Planung verstanden werden.
Mein Buch wendet sich an Professionals, also an alle, die mit Software ihr Geld
verdienen. In erster Linie sind natiirlich die Manager der Software-Industrie ange
sprochen, denn das CMM wird seinen EinfluB auf die Branche nicht verfehlen.
Dariiber hinaus will ich alle Verantwortlichen in den Untemehmen ansprechen,
die mit der EDV beschaftigt sind. SchlieBlich diirfte das Material zu den Berei
chen Software-Entwicklung, Qualitatssicherung, Konfigurations- und Projekt-
management fUr aIle Fachleute dieser Bereiche interessant sein. Nicht zuletzt
bietet das Buch fUr aIle Programmierer eine FUlle von Anregungen.
Dieses Buch ist auch fUr die Studenten der Facher Informatik und der Betriebs
wirtschaft sowie ihre Professoren von Interesse, denn es berticksichtigt die neue
sten Entwicklungen aus den USA. Durch das umfangreiche Literaturverzeichnis
ist auch weiteren Studien Till und Tor geoffnet.
Nach der Einleitung gehe ich im ersten Kapitel detailliert auf die Disziplinen ein,
die bei der Erstellung von Software beteiligt sind: Die Entwicklung, die Test
gruppe, die Qualitatssicherung und nicht zuletzt das Projektmanagement. Der
Erfolg japanischer Hersteller wird untersucht, und nicht zuletzt die Lehren, die
wir in Deutschland daraus ziehen sollten. SchlieBlich wird das Capability Maturi
ty Model im Uberblick vorgestellt, und die notwendigen Schritte zur Einfiihrung
im Untemehmen werden diskutiert.
In Kapitel 3 und 4 stelle ich das CMM im Detail vorgestellt, wobei der notwen
dige Bezug zur Praxis nie verlorengeht. 1m letzten Kapitel wage ich einen Blick in
die Zukunft, in der das CMM hoffentlich eine groBe Rolle spie1en wird.
Der Text ist durch eine ganze Reihe von Zitaten, Fallbeispielen, Tabellen und
Grafiken aufgelockert, urn den anspruchsvollen Leser technischer Literatur bei
der Stange zu halten. Ein Glossar im Anhang erleichtert den Einstieg, und eine
ganze Reihe von Fragebogen kann in der tiiglichen Praxis eine Hilfe sein.
Es bIeibt mir nur, Ihnen bei der Lektiire dieses Buches viel SpaB zu wUnschen,
und moge Ihnen beim Einsatz des Capability Maturity Models der erwiinschte
Erfolg in reichem MaBe beschieden sein.
Niimberg, im Februar 1993 Georg Erwin Thaller