Übersicht Produktzyklus

1. Übersicht Produktzyklus Vorphasen/Planungsphase • Projektgründe/Projektmerkmale • Machbarkeit • Kosten/Nutzen-Analyse • Anforderungsanalyse (Lastenhefterstellung) • Aufbau Lastenheft • Requirement-Engineering • Beschreibungsmittel • Entwurfsmethoden • Entwurfswerkzeuge Angebotserstellung Systemerstellung/Entwicklung • Pflichtenhefterstellung • Systementwurf • Softwareentwurf • Implementierung • Systemintegration • Test und Abnahme Systempflege Qualitätssicherung Konfigurationsmanagement Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/1

2. Produkt-Gesamtzyklus Aus Vorlesung „Softwaretechnik“, Prof. Dr. Fuchss, FH Karlsruhe Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/2

3. Produkt-Gesamtzyklus Projektvorphasen Aktivitäten => Artefakte Entwicklung Aktivitäten => Artefakte Pflege Aktivitäten => Artefakte Aktivitäten am Beispiel „Iterative Rapid Development Process“: Nach „Real-Time UML Second Edition“, Bruce Powel Douglass, Addison-Wesley, 2000 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/3

4. Prozessmodell • Prozess- oder Vorgehensmodell: • Festgelegter organisatorischer Rahmen einer Software-Entwicklung. • Aktivitäten, • deren Reihenfolge, • deren Durchführungsobjekte, • deren Ergebnisse (Produkte oder Artefakte) Werkzeuge Methoden Richtlinien Konventionen Checklisten Muster GegebeneArtefakte Geändertes oderneues Artefakt Aktivität Software-Produkt:definierte Menge von Artefakten,Anwendungssoftware Mitarbeiter X Rolle Y Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/4

5. Phasen Produkt-Gesamtzyklus • Zusammenfassung der Aktivitäten zur Produktentwicklung in Phasen • Für jede Phase: • Ziele • Durchzuführende Aktivitäten • Rollen-Aktivitäten-Zuordnung • Zu erstellende Artefakte • Zu verwendende Artefaktmuster • Zu beachtende Methoden, Richtlinien, Konventionen, Checklisten • Einzusetzende Werkzeuge und Sprachen • Mögliche Phasen: • Vorphasen oder Planungsphasen (Lastenheft, Glossar, Projekt-Kalkulation, Projektplan) • Definitionsphase (Pflichtenheft, Produktmodell, ...) • Entwurfsphase (Systemarchitektur, Spezifikation Systemkomp.) • Implementierungsphase • Integrationsphase • Test- und Abnahmephase Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/5

6. Ausbaustufen Produkt-Gesamtzyklus Teilprodukt1 Teilprodukt1 oder Produkt Version 0 (Kern) Teilprodukt1 + Teilprodukt2 oder Produkt Version 1 Teilprodukt1 + Teilprodukt2 + Teilprodukt3 = Produkt oder Produkt Version 2 Teilprodukt2 Teilprodukt3 Zeit Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/6

7. Evolutionäres Modell Prozessmodelle Das evolutionäre Prozessmodell X = X + 1 Wünsche ImplementierungVersionX EntwurfVersion X Definition Version X EinsetzenVersion X Null-versionX=0 (Produkt-kern) PartielleAnforderungen PartielleArchitektur ProduktVersion X Auftraggeber-,Benutzer-beteiligung (Einsatzerfahrung) Auftraggeber-,Benutzer-beteiligung Änderungen Änderungen Definitionsphase von Nullversion: Kernanforderungen, dann Ergänzung um neue Anforderungen.Kernanforderungen Andockleitsystem? Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/7

8. Evolutionäres Modell Prozessmodelle • Charakteristika • Stufenweise Entwicklung auf Basis Einsatzerfahrung • Pflegeaktivitäten ebenfalls Erstellung neuer Version • Gut, wenn Auftraggeber Anforderungen nicht voll kennt • Code-getriebene Entwicklung durch lauffähige Teilprodukte • Vorteile • In kurzen Zeitabständen lauffähige Produkte • Frühzeitige Einsatzerfahrung • Arbeitsschritte überschaubarer Größe • Abgabe von einsatzfähigen Zwischenergebnissen • Nachteile • Gefahr der kompletten Überarbeitung der Systemarchitektur • Nullversion nicht flexibel genug für Anpassung an Evolutionspfade Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/8

9. DefinitionÄnderungen Inkrementelles Modell Prozessmodelle Auftraggeber-,Benutzer-beteiligung Wünsche Version entspr. Ausbaustufe Modif.Anford. Änderungen if X > 0 ImplementierungVersion X EntwurfVersion X (Teil) Definition Gesamtprodukt EinsetzenVersion X X=X+1 Null-versionX=0 VollständigeAnforderungen PartielleArchitektur ProduktVersion X Auftraggeber-,Benutzer-beteiligung Auftraggeber-,Benutzer-beteiligung Änderungen Änderungen if X == 0 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/9

10. Inkrementelles Modell Prozessmodelle • Vorgehen: • Möglichst vollständige Erfassung und Modellierung von Anforderungen an Produkt • Entwurf und Implementierung analog zum evolutionären Modell • Vorteil: • Vollständigkeit der Anforderungen => inkrementelle Erweiterungen passen zum System (z.B. Schnittstellen) • Nachteil: • Höherer Aufwand bei Prozessbeginn • Anm.: Beide Prozessmodelle sind iterativ. Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/10

11. QS im Prozess Projektvorphasen Aktivitäten => Artefakte Entwicklung Aktivitäten => Artefakte Pflege Aktivitäten => Artefakte • Qualitätssicherung Beispiel V-Modell: • Regelt Entwicklung und Pflege von IT-Systemen • Beschreibung und Regelung der Aktivitäten und Produkte • Produktzustände und logische Abhängigkeiten zwischen Aktivitäten und Produkten • Durch einheitliche und verbindliche Vorgabe von • Aktivitäten und Produkten (Ergebnissen) • Durch das V-Modell geregelte Projekttätigkeiten • IT-Systemerstellung • Begleitender Qualitätssicherung • Konfigurationsmanagement • Technisches Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/11

12. QS: V-Modell • Systemsicht des V-Modells • System: Funktionseinheit der obersten Ebene • Erzeugnisstruktur: Definiert generische Bausteine des Systems • Systemarchitektur: Statischer Aufbau als vernetzte Struktur mit den Elementen der Erzeugnisstruktur; dynamische Aspekte werden über Beschreibung der Funktionsweise und Interaktion der Elemente über deren Schnittstellen dargestellt. • Segmente:Untergliederungen des Systems • SW- und HW-Einheiten:Elementare Komponenten der Segmente • SW-Komponenten: Konstituenten der SW-Einheiten. • SW-Module und Datenbanken:„Atome“ der SW-Komponenten. Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/12

13. Segmentmit IT-Anteil SW-Einheit SW-Kom-ponente Datenbank SW-Modul HW-Einheit HW-Kom-ponente HW-Modul Segmentohne IT-Anteil IT-System Systemsicht V- Modell System- Segment- Einheiten- Komponenten- Modul- Ebene ebene ebene ebene ebene Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/13

14. Übersicht Produktzyklus Vorphasen/Planungsphase • Projektgründe/Projektmerkmale • Machbarkeit • Kosten/Nutzen-Analyse • Lastenheft • Aufbau • Requirement-Engineering • Beschreibungsmittel • Entwurfsmethoden • Entwurfswerkzeuge Angebotserstellung Systemerstellung/Entwicklung • Pflichtenheft • Systementwurf • Softwareentwurf • Implementierung • Systemintegration • Test und Abnahme Systempflege Qualitätssicherung Konfigurationsmanagement Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/14

15. Projektvorphase Produktzyklus Planungsphase • Methoden • Outside-in Meth. f. Lastenheft • Akteure u. Gesch.-Proz. • Schnittstellen u. Datenflüsse • Artefakt- verwaltungssystem • Textsystem Lastenheft Planen desProdukts Glossar Vorgaben des Auftraggebers Kalkulation Projektplan Anwendungs-spezialisten Projekt-leiter Auftrag-geber Durchführbarkeit Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/15

16. Projektgründe Projektvorphasen • Situationsbeschreibung am Beispiel DGS • Große Flughafenausrüster möchten mit neuen Andockleitsystemen auf den Markt. • Allgemeine Anforderungen • Moderne Flughäfen erfordern: • Präzise Parkposition der Flugzeuge am Gate • Sicherheit, Gatedichte, kurze Turn-around-Zeit • Nachweis der Stoppposition • Nachweis der On-Block-Time • Hohen Automatisierungsgrad • Universelle Gates (für fast alle Flugzeugtypen) • Geringer Wartungs- und Pflegeaufwand der Systeme • Hohe Verfügbarkeit • Zukunftsfähigkeit der Systeme Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/16

17. Projektgründe Projektvorphasen • Situationsbeschreibung am Beispiel DGS • Bisherige Andockleitsysteme bieten • Vorteile Nachteile • -Parallaxenstäbe • Billig, kaum Wartung Unflexibel, kein On-Block, keine Nachweise, keine Typerkennung • -Drucksensorsysteme • Genau, Aufzeichnung Teuer, verschleiß- und wartungsintensiv, keine Nachweise, keine Typerkennung • InduktionsschleifensystemeGenau, Aufzeichnung Teuer, wartungsintensiv, eingeschr. Verfügbarkeit, keine Nachweise , keine Typerkennung • -Lasersysteme • Genau, Aufzeichnung, Nachweis Teuer, keine Typerkennung, Blendung Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/17

18. Projektgründe Projektvorphasen • Situationsbeschreibung am Beispiel DGS • Die Flughäfen besitzen • Meist keine Andockhilfen außer Leitlinien und Marshaller • Einfache Flughäfen mit geringer Belastung • Häufig Parallaxenstäbe • Hohe Turn-around-Zeiten tragbar und geringe Belastung • Kaum noch Drucksensorsysteme • Zu teuer und unzuverlässig • Bisweilen Induktionsschleifensysteme Ältere Technologie • Bisweilen Lasersysteme • Neuere Technologie • => Hohes Ausrüstungspotential weltweit Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/18

19. Projektgründe Projektvorphasen • Situationsbeschreibung am Beispiel DGS • Verbesserungsvorstellungen der Flughafenbetreiber: • Geringere Investitionen • Anschaffung, Installation, Einrichtung • Bessere Verfügbarkeit • Höhere Flexibilität • Geringerer Wartungsaufwand • Nachweisbarkeit der Abrechnungsgrundlage • Höhere Genauigkeit • Anbindung an FIS • Fernkonfigurierbarkeit • Sicherheitsunbedenklichkeit • Etablierte Produkte mit akzeptierten Eigenschaften. • => Neues Produkt muss wesentliche Anforderungen erfüllen, um etablierte Produkte zu verdrängen. Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/19

20. Projektgründe Projektvorphasen • Situationsbeschreibung am Beispiel DGS • Anbieter von Andockleistsystemen sind kleinere Spezialfirmen. • Große Flughafenausrüster sehen Marktchance für Angebotserweiterung. • Rechenleistung ermöglicht schritthaltende Videoauswertung • Neue Technologie. Kostengünstigere Lösung, die den Anforderungen genügt, scheint möglich. Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/20

21. Projektgründe Projektvorphasen • Gründe für Andockprojekt • Marktvolumen: • Verkaufsschub wird erwartet durch anstehende Ausbauten hochfrequentierter internationaler Flughäfen wie z.B. München und Zürich mit einer Bedarfserwartung ca. 1000 Systemen pro Jahr. • Ausbaufähigkeit in Vorfeld- und Runwayüberwachung • Wettbewerbsvorteil durch neue Technologie • Kundenforderungen erfüllbar: • Geringere Systemkosten durch billigen Sensor (Kamera, Rechner) • Bessere Verfügbarkeit durch berührungslose Messung • Höhere Flexibilität durch Softwarelösung • Nachweisbarkeit der Abrechnungsgrundlage durch Bilder • Höhere Genauigkeit durch Kamerasensor • Anbindung an FIS durch Systemkonzept • Fernkonfigurierbarkeit durch Systemkonzept • Sicherheitsunbedenklichkeit durch passives System Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/21

22. Projektgründe Projektvorphasen • Allgemeine Gründe • Gefährdung von Menschen (z.B. bei der Arbeit in gefährlichen Produktionsprozessen) • Entlastung von Menschen bzw. Humanisierung der Arbeit • Unzureichende oder nicht mehr ausreichende Effektivität oder Effizienz (Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit) • Rationalisierung bzw. Verbilligung von Produktion oder Maschinen • Imagegewinn, Wettbewerbsgründe • Schlechte oder sehr gute Betriebsergebnisse (Handlungsdruck bzw. Handlungsfreiraum (Risikokapital vorhanden)) • Fördermittel von EU, Bund, Ländern oder Gemeinden sind für bestimmte Zwecke vorgesehen • Zukunftsinvestition (Innovation) Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/22

23. Projektmerkmale Projektvorphasen • Merkmale eines Anlagen-Entwicklungsprojekts • Einmalsystem (oder Kleinserie) mit spezieller Aufgabenstellung und Anforderungen • Große komplexe technische Anlagen bzw. Systeme • Längere Laufzeiten (bis mehrere Jahre) • Merkmale einer Produktentwicklung • Technischer Prozess in einem Gerät oder einer Maschine konzentriert • Oder eine Einzelkomponente eines komplexeren Gesamtsystems • Oft für Massenproduktion vorgesehen • Bei Entwicklungsprojekten werden bekannte Geräte, Methoden, Verfahren undHardwarekomponenten auf Automatisierungsaufgaben angewendet. • Forschungsprojekt • Lösung bzw. Machbarkeit unklar bzw. ungewiss • Sehr hohes Entwicklungsrisiko • Hoher Bedarf an Neuentwicklung auch von Einzelkomponenten • LängerfristigeFestlegung bzw. Investition. ü ü ü (ü) ü ü ü ü Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/23

24. Übersicht Produktzyklus Ö Vorphasen/Planungsphase • Projektgründe/Projektmerkmale • Machbarkeit • Kosten/Nutzen-Analyse • Lastenheft • Aufbau • Requirement-Engineering • Beschreibungsmittel • Entwurfsmethoden • Entwurfswerkzeuge Angebotserstellung Systemerstellung/Entwicklung • Pflichtenheft • Systementwurf • Softwareentwurf • Implementierung • Systemintegration • Test und Abnahme Systempflege Qualitätssicherung Konfigurationsmanagement Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/24

25. Machbarkeit Projektvorphasen • Untersuchung der Machbarkeit • Oft im Rahmen von Machbarkeitsstudien • hausintern • extern vergeben • Zweck: • Risikoverminderung • Verifikation der Notwendigkeit Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/25

26. Machbarkeit Projektvorphasen • Untersuchung der Machbarkeit: Fragen • Ist der Bedarf an der richtigen Stelle artikuliert (Notwendigkeit)? • Was gibt es schon (Wettbewerb)? • Gibt es Teillösungen und (fähige, vertrauenswürdige und konstante) Partner für die Problemstellung? • Sind die Lösungen in bestimmter Zeit realisierbar? • Deckt die Lösung den tatsächlichen Bedarf? • Welche Vorschriften und Richtlinien sind einzuhalten? • Welche Kosten entstehen? • Sind die Lösungen finanzierbar? • Wo liegen die Projektrisiken? • Welche Zuverlässigkeit bzw. Verfügbarkeit wird das Lösungssystem haben? • Welche Folgekosten entstehen (Schulung, Wartung)? • Wie wirkt sich die Systeminstallation auf eigene Einrichtungenoder Abläufe aus? • Wie sehen Erweiterungsmöglichkeiten aus? Was kosten sie? • Wie lange ist die voraussichtliche Betriebslaufzeit? Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/26

27. Übersicht Produktzyklus Ö Ö Vorphasen/Planungsphase • Projektgründe/Projektmerkmale • Machbarkeit • Kosten/Nutzen-Analyse • Lastenheft • Aufbau • Requirement-Engineering • Beschreibungsmittel • Entwurfsmethoden • Entwurfswerkzeuge Angebotserstellung Systemerstellung/Entwicklung • Pflichtenheft • Systementwurf • Softwareentwurf • Implementierung • Systemintegration • Test und Abnahme Systempflege Qualitätssicherung Konfigurationsmanagement Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/27

28. Kosten/Nutzen-Schätzung Projektvorphasen Neues Beispiel: Video-Überwachungssysteme für Objektschutz Bildspeicherung Alarmsirene ggf. (Infrarot-)Beleuchtung Auswerterechner (Bildverarbeitung) Netzwerk (Mobil)-Telefon Kameras Monitor ISDN Leitstelle (Alarmzentrale) Alarmbehandlung Monitor Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/28

29. Kosten/Nutzen-Schätzung Projektvorphasen • Kosten/Nutzen „Automatisierung Video-Überwachungssysteme für Objektschutz“ • Aufgabe: • Permanente Überwachung des Geländes auf bestimmte menschliche Aktivität. • Mögliche Fehler: • Relevante Ereignisse (z.B. Eindringversuch) werden nicht erkannt: • Nicht-Detektion. • Ein irrelevantes Ereignis führt zu einer Alarmierung und Aktion: • Falschalarm. • Bisher: • Ständige Beobachtung der Szene auf Monitorwand durch Menschen. • Ermüdungs- und Überlastungsgefahr. • Ziel der Automatisierung: • Reduktion der Nicht-Detektionen und Falschalarme • Leistungssteigerung Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/29

30. Kosten/Nutzen-Schätzung Projektvorphasen Kosten/Nutzen Automatisierung Video-Überwachungssysteme für Objektschutz Gesamtkosten: Mittlerer Schaden pro Einbruch mit / ohne mal Häufigkeit Einbruchversuche p.a. p.a. mal Nichtdetektionsrate mit / ohne plus Mittlere Kosten pro Alarmfolgeaktion mal Falschalarmrate p.a. mit / ohne plus Investitionsverzinsung p.a. plus Wartung/Instandhaltung p.a. plus Personalkosten p.a. mit / ohne Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/30