Präsentationen Mishra/Schlingloff: CMMI und spezifikationsbasierte Software-Entwicklung DEPARTMENT OF INFORMATICS 394

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1 Präsentationen Mishra/Schlingloff: CMMI und spezifikationsbasierte Software-Entwicklung DEPARTMENT OF INFORMATICS 394

2 SEE 2007 CONFERENCE PROCEEDINGS CMMI (Capability Maturity Model Integration) und spezifikationsbasierte Entwicklung Holger Schlingloff Fraunhofer FIRST und Humboldt Universität Berlin in Zusammenarbeit mit Satish Mishra, HU Berlin Inhalt 1. CMM / CMMI - Historie, Überblick, Abgrenzung - Struktur 2. CMMI Prozessgebiete - Komponenten und Fähigkeiten - Reifegrade und Repräsentationen 3. Spezifikationsbasierte Entwicklung - Spezifikationsformalismen - Spezifikationsbasierte Analyse 4. Spezifikationen in den Prozessgebieten - Erfüllungsgrad von Anforderungen - Experimentelle Resultate und Ausblick Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 2 / Technical Report IfI-07-07

3 Präsentationen 1. Historie von CMM / CMMI 1984 DoD Software Engineering Institute gegründet - Reaktion auf große Zahl von abgebrochenen Projekten - Angegliedert an die Carnegie Mellon University (CMU) Sep. 1987: kurze Beschreibung des Reifegradmodells - Watts Humphrey s IEEE Papier Aug. 1991: SW-CMM V1.0 - Öffentliche Diskussion - 91 & 92 Feb. 1993: CMM V1.1 - Extensiver Einsatz, Verbreitung 2000: CMMI Verbreitung des CMMI (Abbildung CMU SEI) - Integration, ersetzt CMM Aug. 2006: Aktuelle Version CMMI-DEV - CMMI for development, Ver. 1.2 Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 3 / 21 CMMI: Grundgedanken The quality of a software system is governed by the quality of the process used to develop and evolve it (Watts Humphrey) Analyse der spezifischen Stärken und Schwächen von SW-Entwicklungsprozessen in einer Organisation Vorschläge zur Prozessverbesserung Weltweiter Standard zur Bewertung von Reifegraden Bild: US TA Dept. Of Comm. Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 4 / 21 DEPARTMENT OF INFORMATICS 396

4 SEE 2007 CONFERENCE PROCEEDINGS CMMI: Abgrenzung Nicht: Prozessmodell (Wasserfall, V, Spirale, XP, ) Sondern: Prozessverbesserungsmodell (Anforderungen / Kriterien für gute Prozesse) Daher für viele Organisationen und Arbeitsabläufe einsetzbar Vergleichbar ISO 9001, Evolutionsaspekt - ISO 12207/15288 (SW/System) bzw. ISO 15504:2004 Zertifizierung kritisch (SCAMPI / SPICE) (z.b. viele Commodity-SW-Unternehmen nur Level1) Integration von Prozessverbesserungsmodellen Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 5 / 21 Organization Project management management Engineering Support Benötigt werden Richtlinien zur systematischen Verwaltung dieser Aspekte Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 6 / Technical Report IfI-07-07

5 Präsentationen CMMI: Struktur Formaler Rahmen zur Unterstützung von Organisationen bei der Verbesserung von Entwicklungs- und Wartungsprozessen Grundbegriffe: Prozessgebiet (process area), Praktiken (practices) - Prozessgebiet spezifiziert bzw. enthält eine Menge von verwandten Praktiken zur Erfüllung bestimmter Ziele - Beispiel: Prozessgebiet Anforderungsmanagement hat die Ziele Verständnis der Anforderungen Verbindlichkeit der Anforderungen Kontrollierte Anforderungsentwicklung Verfolgbarkeit der Anforderungen Konsistenz der Anforderungen zu den Projektdokumenten Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 7 / CMMI Prozessgebiete 22 Prozessgebiete (process areas, PAs) Organization Project management management Engineering Support 1. Project 1. Organizational 1. Planning Requirements 1. Configuration Development Focus Management 2. Project 2. Organizational 2. Monitoring Requirements 2. and Control Management and Definition Product Quality Assurance 3. Supplier 3. Organizational 3. Agreement Technical 3. Measurement Training Solution Management and Analysis 4. Integrated 4. Organizational 4. Product Project 4. Decision Integration Management Analysis Performance and Resolution 5. Risk 5. Organizational Management 5. Verification 5. Causal Innovation Analysis and and Deployment Resolution 6. Quantitative 6. Validation Project Management Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 8 / 21 DEPARTMENT OF INFORMATICS 398

6 SEE 2007 CONFERENCE PROCEEDINGS Strukturierung der Prozessgebiete area (PA) Purpose statement Specific Goals (SG) Introductory notes Generic Goals (GG) Related PA Typical work products Specific Practices (SP) Subpractices Subpractices Generic Practices (GP) GP elaboration - Beispiel: Prozessgebiet Anforderungsmanagement umfasst für die SP Verständnis der Anforderungen die Artefakte Kriterien für Anforderungslieferanten Kriterien für Bewertung und Akzeptanz von Anforderungen Datenbasis für Ergebnisse von Anforderungsbewertungen Verbindlich vereinbarte Menge von Anforderungen Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 9 / 21 Fähigkeitsgrade Fähigkeitsgrad: Wie weit ist das Prozessgebiet institutionalisiert? Reifegrad: Welche Prozessgebiete sind umgesetzt? Optimizing (5) Quantitatively Managed (4) Defined (3) Managed (2) Initial / Performed (1) Incomplete(0) Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 10 / Technical Report IfI-07-07

7 Präsentationen Reifegrade Initial/Performed (1) Wir sind Helden Managed (2) Selbe Voraussetzungen, selbes Ergebnis! Defined (3) Wo steht das geschrieben? Quantitatively Managed (4) Wie viel? Optimizing (5) Höher, weiter, schneller Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 11 / 21 CMMI Repräsentationen Staged representation Continuous representation 5 Optimizing 4 Quantitatively Managed 3 Defined 2 Managed 1 Initial 5 Optimizing 4 Quantitatively Managed 3 Defined 2 Managed 1 Performed 0 Incomplete Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 12 / 21 DEPARTMENT OF INFORMATICS 400

8 SEE 2007 CONFERENCE PROCEEDINGS Klassifikation von Prozessanforderungen Required - Zur Erreichung der Ziele unerläßlich Required Expected - Empfohlene Praktik zur Erreichung der Ziele Informative - Hinweise auf Praktiken, die den Zielen förderlich sind Expected Informative Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 13 / Spezifikationsbasierte Entwicklung Modellbasierte Entwicklung (MDA, MDD) 1. Erstellung eines Modells, welches die Anforderungen widerspiegelt 2. Generierung von ausführbarem Code und/oder Tests aus dem Modell - Gängige Modellierungssprachen UML2 (Klassendiagramme, Zustandsdiagramme) Matlab / SimuLink / StateFlow Spezifikationsbasierte Entwicklung 1. Erstellung formaler Spezifikationen, welche die Anforderungen widerspiegeln 2. Generierung von Modellen aus den Spezifikationen - Gängige Spezifikationssprachen LOTOS, Z, Spec# CSP-CASL Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 14 / Technical Report IfI-07-07

9 Präsentationen Spezifikationsbasierte Analyse und CMMI Formal Specification Refinement Enhancement Validation Verification Model development CMMI Area Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 15 / Spezifikationen in den Prozessgebieten Level of contribution at Specific Goal and Specific Practice level Fully Contributed (FC) Most aspects of PA / SG / SP can be achieved Largely Contributed () Partially Contributed (PC) Not Contributed (NC) More than half aspects of PA / SG / SP can be achieved (at least at the level of ) Less than half aspects of PA / SG / SP can be achieved (at least at the level of PC) Only few aspects of PA / SG / SP can be achieved Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 16 / 21 DEPARTMENT OF INFORMATICS 402

10 SEE 2007 CONFERENCE PROCEEDINGS Case study: Human heart pumping assistance embedded system Change management Formal requirement Test Enhancement specification Refinement generation Test aspect automation Formal detailed Test design generation Refinement Implementation Traceability management Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 17 / 21 Beispielklassifikation Requirement Management SG 1 Manage Requirement SP 1.1 Obtain an understanding of requirement SP 1.2 Obtain commitment to requirement SP 1.3 Manage requirement change SP 1.4 Manage bidirectional traceability SP 1.5 Identify inconsistencies between projects work and requirement FC Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 18 / Technical Report IfI-07-07

11 Präsentationen Erfüllungsgrad von Anforderungen Requirement management Product integration Requirement development Technical solution Validation Verification FC Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 19 / 21 Experimentelle Resultate Fallstudien - Patientenmonitoringsystem - Zahlkartenterminal Ergebnisse - Spezifische Ziele der Prozessgebiete werden in beiden Repräsentationen unterstützt - Generische Ziele sind nicht betroffen Vorteile - Vor allem bei sicherheitsrelevanten Systemen (>SIL3) - Automatisierungsmöglichkeiten der spezifikationsbasierten Entwicklung; Potential noch nicht ausgeschöpft - Automatische Testgenerierung Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 20 / 21 DEPARTMENT OF INFORMATICS 404

12 SEE 2007 CONFERENCE PROCEEDINGS Ausblick Forschungsthema: Unterstützung quantitativer Stufen durch formale Spezifikationen Skalierbarkeit für große (>10KLoC) Projekte Einfluss der Spezifikationsformalismen auf die Ergebnisse ( Faktor Mensch ) Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 21 / 21 Prof. Dr. Holger Schlingloff, Fraunhofer FIRST SEE 07, München, 5. Juni 2007 Folie 22 / Technical Report IfI-07-07