Marc Schwärzli SS 2011

1. Entwicklung von Anwendungssystemen Grundlagen der Wirtschafts- informatik Marc Schwärzli SS 2011

2. Anwendungen • zB Integration von Arbeitsabläufen • Schaffung organisatorischer Flexibilität • Unabhängigkeit von Standorten oder Herstellern • Schnelle Nutzung neuer Technologien • Sicherung von Kooperationsmöglichkeiten • Investitionsschutz neuer und alter Anwendungen • Skalierbarkeit • Vermeidung von Komplexität • Wirtschaftlichkeit. • Eine Anwendung dient zur Lösung vorgegebener Anwendungsprobleme , die nach Modellierung durch Softwareprodukte realisiert wird.

3. Anwendungen • Anwendungen sollten vom Nutzer an jedem Ort, zu jedem beliebigen Zeitpunkt, in der gewünschten Form abgerufen werden können. • Anwendungen werden häufig in offene betriebliche Informationssysteme eingebettet: • Portierbarkeit (Übertragbarkeit über Systemgrenzen) • Interoperabilität (Zusammenarbeit mit anderen Anwendungen) • Einheitliche Benutzeroberfläche.

4. Standard- und Individualsoftware • Individualsoftware: • Begrenzt Einsetzbar • Auf ein Unternehmen speziell zugeschnitten • Oder aus strategischen Überlegungen für ein Unternehmen bestimmt • Standardsoftware: • Werden Änderungen nicht mehr von allen Nutzern verwendet, spricht man bereits von Individualsoftware. • Durch Parameter wird Software an spezielle Belange des Nutzer abgepasst. (Parametrisierung ohne Änderung des Programmcodes) • Customizing ist die Anpassung an Kundenwünsche

5. Standard- oder Individualsoftware? • Auch Make-or-Buy Entscheidung • Je nach Anforderung wird eine Standardanwendung gesucht. Die Anpassungsfähigkeit an die Gegebenheiten sollte berücksichtigt werden. • Findet sich keine Standardanwendung, kann eine individuelle Lösung gefunden werden, die sich auf wenige Anwendungsfälle beschränkt.

6. Standard- versus Individualsoftware

7. Beurteilungskriterien für Standardanwendungen • Kommt keine Neu- oder Anpassungsentwicklung in Frage muss die Anwendung nach bestimmten Kriterien ausgewählt werden.

8. Anforderungen an Softwaresysteme Schwarze 1995

9. Beurteilungskriterien für Standardanwendungen • Weitere Aspekte sind: • Parametrierbarkeit, Datenintegration • Mandantenfähigkeit, Mehrsprachigkeit, Autorisierung • Backup, Recovery, Import- und Exportfunktion • Client-Server-Architektur, Programmumgebung, Schulungsofferten, Weiterentwicklung, Zertifikate… • Nach der Überprüfung des eigenen Bedarfs und desMarktangebotes ist dieMake-or-Buy-Entscheidung unter Umständen neu zu treffen.

10. Entwicklung und Architektur von Anwendungen • Individual- oder Standardanwendungsentwicklung • Neu-, Anpassungs- oder Weiterentwicklung • Neuentwicklung: zumindest wesentliche Teile werden neu entwickelt. • Anpassung: Eigene Lösungen aufbauend auf Standardanwendungen oder Modernisierung. • Als Weiterentwicklung werden kleinere Korrekturen bezeichnet. • Ein großer Teil der Softwarelösungen kommt erst nach erheblichen Änderungen zum Einsatz. Daher wurde „learningbydoing“ durch eine wirtschaftliche Systemplanung ersetzt.

11. Software-Engineering • Als Software-Engineering bezeichnet man die systematische und fundierte Anwendung von Methoden, Verfahren, Standards und Werkzeugen zur Planung, Entwicklung, Realisierung und Wartung der Anwendungen. • Systematische Vorgehensweise: • Zeitliche und inhaltliche Strukturierung – Aufbau von Subsystemen und Regelkreisen. • Beachtung der Ziele. • Sequentielles Vorgehen nach Plan. • Einbau von Regelkreisen zur Selbstorganisation und Qualitätssicherung. • Interdisziplinäre Teamarbeit mit Projektorganisation. • Anwendung geeigneter Techniken, Methoden und Werkzeuge im Entwicklungs- und Anwendungsprozess.

12. Schichtenmodell als Architekturkonzept für Anwendungen • Präsentationsebene • Darstellung der Benutzeroberfläche auf verschiedenen Ausgabegeräten • Dialogebene • geräteunabhängige Steuerung und Koordination der Benutzeroberfläche und des Benutzerdialogs. • Anwendungsebene • Steuerung- und Verwaltung • Daten- und Dienstebene • Erledigung der Anforderungen und Aufträge • Datenzugriffsebene • Zugriff auf die anwendungsunabhängigen Datenbanksysteme

13. Sichten des ARIS-Konzeptes • Funktionssicht • Datensicht • Organisationssicht • Prozesssicht • Ressourcensicht (bestehende Systemplattform) • Produktsicht (materielles oder immaterielles Produkt) • Anwendungen werden von der Funktionsschicht geprägt. Man unterscheidet nach Verwendungszweck: branchenneutrale bzw spezifische Administrations- und Dispositionssysteme, Führungs- und Querschnittssysteme.

14. Anwendungsarchitektur • Anwendungs- • architektur wird vom • Gesamtmodell des • Informations- und • Kommunikations- • systems über die • Architektur des • Anwendungs- • systems bis hin zur • Betrieblichen • Ausprägung • entwickelt.

15. Übungsfragen • Zählen Sie drei wichtige Eigenschaften von Anwendungen auf? • Nennen Sie Vor- und Nachteile von Standardsoftware? • Was ist mit „Customizing“ in Bezug auf Standardsoftware gemeint? • Eine besondere Form der Standardsoftware ist die Public Domain Software. Was versteht man darunter? • Nennen Sie die 5 Ebenen des allgemein gültigen Architekturmodells?

16. Lösung • Portierbarkeit, Interoperabilität, einheitliche Benutzeroberfläche. • Vorteile: Gesicherte Qualität, hoher Reifegrad, Übernahme eines Organisationskonzeptes, vermindertes Entscheidungsrisiko, günstig, schnelle Einführung, Erweiterungen am Markt erhältlich. • Nachteile: Abhängigkeit vom Hersteller, Anpassungsprobleme, Übernahme unnützer Funktionen, Abhängigkeit von externen Dienstleistern, Verlust von eigenem Know-how, mangelnde Transparenz. • Customizing: Anpassung von Standardsoftware an Kundenwünsche. • Public Domain Software: Software, die der Allgemeinheit zur Verfügung stehet. Der Anbieter übernimmt keine Pflichten, die sich aus der Anwendung der Software ergeben. • Präsentationsebene, Dialogebene, Anwendungsebene, Daten- und Dienstebene, Datenzugriffsebene.

17. Übungsfragen II • Nach welchen Kriterien kann Standardsoftware beurteilt werden? Welche herstellerbezogene und welche anwendungsbezogene Kriterien können Sie nennen?

18. Lösung II • Herstellerbezogene Kriterien: Referenzen, Mitarbeiteranzahl, örtliche Nähe, Branchenimage, Evaluierung. • Anwendungsbezogene Kriterien: Funktionalität, Leistungsfähigkeit, Ein- und Ausgabe, Benutzerfreundlichkeit, Dokumentation.

19. Projektmanagement der Anwendungsentwicklung • Wie wird ein Projekt im Rahmen einer Anwendungsentwicklung gemanagt, ohne die Informatikverantwortlichen vom fachspezifischen Teil zu entlasten.

20. Projekte in der Anwendungsentwicklung • Projekte in der Anwendungsentwicklung sind durch besondere Eigenschaften gekennzeichnet: • Erheblicher Ressourcenverbrauch, meist durch Fachpersonal • Zeitraum von der Initialisierung bis zur Inbetriebnahme über Monate und Jahre • Hohes Fehlerrisiko bei isolierter Behandlung anstelle eines intergralen Ansatzes • Hohes Ergebnisrisiko bezüglich der Projektziele • Unsicherheit bezüglich geplanter Termine und Kosten

21. Projektvorbereitung • Ableitung der Projektziele aus den Unternehmenszielen. • Bestimmung der Projektleitung und der Projektorganisation. • Formulierung des Projektauftrages und der Detailziele. • Definition der Projektphasesn und des Ressourcenverbrauches. • Festlegen der Projektprioritäten. • Projektorganisationsformen: • Organisation durch Stabsstellen • Aufstellen einer „Task Force“ bzw eines Teams • Matrix-Projektorganisation

22. Anforderungen an die Projektleitung • Fachkenntnisse • Informatikkenntnisse, Kenntnisse der Projektfachbereiche, kaufmännische- und juristische Kenntnisse. • Sozialkompetenz • Einfühlungsvermögen, Motivationsfähigkeit, Verhandlungsgeschick, Überzeugungskraft, Urteilsvermögen, Konfliktbewältigung, Kritikfähigkeit, Informations- und Koordinierungsgeschick, Frustrationstoleranz. • Konzeptionelle und organisatorische Fähigkeiten • Analytisches- und systematische Denkweise, Organisations- und Improvisationsgeschick, Delegation von Aufgaben und Verantwortungsbereichen. • Humanressourcen gelten in der Anwendungsentwicklung als der Schlüssel zum Erfolg.

23. Projektplanung • Die Projektplanung verläuft vom Groben zum Feinen und sollte folgende Resultate aufweisen: • Ein Gesamtplan mit untersetzten Arbeitspaketen • Ein Personalplan für Qualifizierung, Zeiträume und Aufgabenverteilung. • Eine Wirtschaftlichkeitsprognose • Plan für die Ressourcenbereitstellung – Räume, Betriebsmittel, Hilfsmittel.

24. Elemente der Projektkontrolle • Einhaltung der Terminplanung, Erfassung des Arbeitsfortschrittes. • Laufender Vergleich der realen Aufwände mit den geplanten aufwänden. • Zweckmäßigkeit der Aufgabenabgrenzung und der festgelegten Prioritäten. • Zweckmäßigkeit der geplanten organisatorischen Maßnahmen und der eingesetzten Mittel.

25. Erfolgsfaktoren für Projekte in der Anwendungsentwicklung • Formulierung klarer Zielsetzungen • Festlegung einer Projektorganisation • Einbindung späterer Nutzer bereits in der frühen Phase. • Bereitstellung qualifizierten Personals sowie Finanzmittel und Ressourcen. • Transparenz für alle Beteiligte. • Frühe Personalschulung. • Nachvollziehbarkeit • Gesamtkonzept mit klaren Zuordnungen von Terminen, Verantwortlichkeiten und Prioritäten je einzelner Phase.

26. Übungsaufgaben • Nennen Sie drei wichtige Merkmale eines Projektes? • Was sind die besonderen Kennzeichen von Projekten? • Was ist das Ergebnis der Projektplanung durch die Projektgruppe? • Was sind die Erfolgsfaktoren für Projekte der Anwendungsentwicklung?

27. Auflösung • Merkmale: Zeitlich begrenzt, zielgerichtet, zu planende Aktivitäten, messbarer Erfolg, mehrere beteiligte Personen, Leitung-Führung-Kontrolle, gewisse Einmaligkeit, abgestimmt auf Umfeld, Gliederung und Strukturierung. • Kennzeichen: erheblicher Ressourcenverbrauch vor allem an Fachpersonal, Initialisierung bis Inbetriebnahme kann über Monate und Jahre erstrecken, hohes Fehlerrisiko bei isolierter statt integraler Betrachtung, hohes Ergebnisrisiko in Bezug auf das Projektziel, Unsicherheiten bezüglich Termine und Kosten. • terminisierter Gesamtplan mit einzelnen Arbeitspaketen, ein Personalplan hinsichtlich der Zeiträume, der Qualifizierung und Aufgabenverteilung. • Eine Wirtschaftlichkeitsprognose bezüglich Finanzierung und Kosten. • Ressourcenbereitstellungsplan für Räume, Betriebs- und Hilfsmittel. • Erfolgsfaktoren: Formulierung klarer Zielsetzungen, Festlegung einer Projektorganisation, Einbindung späterer Nutzer bereits in der frühen Phase, Bereitstellung qualifizierten Personals sowie Finanzmittel und Ressourcen, Transparenz für alle Beteiligte, Frühe Personalschulung, Nachvollziehbarkeit, Gesamtkonzept mit klaren Zuordnungen von Terminen, Verantwortlichkeiten und Prioritäten je einzelner Phase.

28. Vorgehen bei der Anwendungsentwicklung • Vorgehensmodelle auch Prozessmodelle genannt beschreiben wie an eine Projektabwicklung von der Idee über die Einführung bis zur Wartung heranzugehen ist. • In einem Vorgehensmodell werden Aktivitäten von Personen ausgeführt, die als Ergebnis ein Artefakt hervorbringen, welches einer Qualitätsprüfung zu unterziehen ist. • Die vorher definierte Menge an Artefakten ergibt das Softwareprodukt. • Vorgehensmodelle

29. Phasen • Vorgehensmodelle beruhen auf Phasen. • Eine Phase ist eine zeitlich begrenzte Untermenge eines Projektablaufs, der Arbeitsaufgaben zugeordnet sind. Beispiel:

30. Allgemeine Phaseneinteilung • Für Neu- Anpassungs- und Weiterentwicklung. • Allgemein gilt: Kompromiss aus Standardisierung und Freiheitsgraden • - Nur soviele Phasen, Aktivitäten und Rollen wie nötig • - Beim Aufbau der Artefakte auf Standardisierung achten • -Optimale Werkzeugunterstützung • - Artefakte einer Qualitätssicherung unterziehen

31. Das Lebenszyklusmodell • Entwicklungs- Nutzung- und Verwertungsphase werden in der Anwendungsentwicklung als Software-Lebenszyklus bezeichnet. • Das Phasenmodell ist in den Software-Lebenszyklus eingebettet. • Es wird in einem Zyklus mehrfach durchlaufen, Bei Entwicklung, Weiterentwicklung, Reengineering vollständig, bei Wartung und Anpassung nur teilweise.

32. Aufwandschätzung bei Softwareprojekten • Wirtschaftlichkeit eins Standardproduktes: • Methoden zur Abschätzung der Personalkosten: • Analogiemethode • Relationsmethode • Multiplikatormethode • Prozentsatzmethode • Methode der parametrischen Gleichung • Gewichtungsmethode

33. Abschätzung der Personalkosten • Analogiemethode: • Vergleich mit bereits abgeschlossenen Projekten. ZB gleiches Anwendungsgebiet, ähnlicher Komplexitätsgrad. • Relationsmethode: • Wie Analogiemethode, nur anhand von Faktorlisten (Art der Programmiersprache, Erfahrung der Programmierer, Art der Datenorganisation) • Multiplikatormethode: • Aufwand pro Einheit, zerkleinern in Teilprodukte bis ein feststehender Aufwand zugeordnet werden kann.

34. Abschätzung der Personalkosten. • Prozentsatzmethode: • Verhältnis Gesamtaufwand zu den einzelnen Phasen. ZB nach erster Phase wird der Aufwand für die restlichen Phasen abgeschätzt. • Methode der parametrischen Gleichung: • Entscheidend sind die Faktoren mit dem höchsten wertmäßigen Einfluss auf den Gesamtaufwand. • Gewichtungsmethode: • Gesamtaufwand ergibt sich aus wertmäßig festgelegten Faktoren. Subjektive Faktoren (Qualität des Personals) und objektive Faktoren (Programmiersprache) werden Werte zugeordnet aus denen sich der mathematische Gesamtaufwand errechnet.

35. Function-Point-Methode • Aufwandsermittlung mittels Gewichtung. • Besonders bei großen und mittleren Projekten. • Produktanforderung wird einer Kategorie zugeordnet. • Eingabedaten, Abfragen, Ausgaben, Datenbestände, Referenzdaten. • Klasseneinteilung in einfach, mittel, Komplex und die Vergabe von Function-Points nach Gewichtung. Man weiß wie viele Anforderungen in einer Kategorie sind und welche Klassen vertreten sind. • Nach einem bestimmten Berechnungsschema ergeben sich Gesamtpunkte, die einem Aufwand in Mitarbeitermonaten, ablesbar in einer Tabelle, entsprechen. • Vor- und Nachteile: • Eine größere Zahl an Projekten im gleichen Gebiet muss bereits durchgeführt worden sein. • Es wird nur der Gesamtaufwand geschätzt, kein Teilaufwand. • Qualitätsanforderungen werden nicht berücksichtigt. • Methode neigt dazu zu geringe Aufwendungen auszugeben.

36. Spezielle Methoden der Anwendungsentwicklung • Aufgrund der Inflexibilität der Anwendungsentwicklung entstanden modifizierte Methoden zur Anwendungsentwicklung. • Bessere Beherrschung des Entwicklungsprozesses • Einsatz moderner Methoden der Informationsverarbeitung und angrenzender Disziplinen (Systemtheorie, Werkzeugentwicklung) • Prozessmodelle in der Praxis

37. Das Wasserfallmodell • Rückkopplungsschleifen ermöglichen Überarbeitung auf einzelne Stufen zu begrenzen • Jede Aktivität muss in der Reihenfolge und in der Breite durchgeführt werden. • Am Ende jeder Aktivität wird ein Dokument erstellt. • Top-down-Vorgehensweise, eine Aktivität muss abgeschlossen sein bevor die nächste beginnt. • Einbindung künftiger Nutzer ist nur in der Definitionsphase vorgesehen.

38. Das Wasserfallmodell

39. Weitere Alternativen zum Phasenmodell • Das V-Modell • Um die Aspekte der Qualitätssicherung erweitertes Wasserfallmodell • Aktivitäten und Produkte im Entwicklungsprozess werden festgelegt. (Produkt ist der Bearbeitungsgegenstand einer Aktivität) • Das Lebenszyklusmodell • Wird allerdings in engem Zusammenhang mit dem Phasenmodell gesehen. • Prototyping • Evolutionäres Modell • Objektorientierung • Spiralmodell • Case-Tools

40. Das Prototyping • Voraussetzungen fürs Prototyping: • Zugang zu einem entsprechenden Computersystem • Entsprechende Entwicklungswerkzeuge • Eine Datenbasis zum Testen • Prototyping stellt ein verkürztes Verfahren dar mit dem Ziel den Nutzer früher in die Entwicklung einzubeziehen. An Hand des Prototypen legen Entwickler und Nutzer gemeinsam weitere Entwicklungsaufgaben fest. Dadurch soll mehr Transparenz in den Entwicklungsprozess gebracht werden. iphone-Prototyp, apfelnews

41. Das Prototyping • Vernachlässigt werden Effizienz, Sicherheit, Zuverlässigkeit und ausgefeilte Ergonomie. • Nicht realisierte Funktionen werden durch Menüverweise angedeutet. • Nutzer können schon während der Entwicklung des Prototypen eingebunden werden. Urheber: Thomas doerfer

42. Arten von Prototypen • Demonstrationsprototyp • Zur Entscheidungsvorbereitung und Projektorganisation • Entwurfsprototyp • Teilweise realisiert sowohl in der Breite (Benutzeroberfläche) als auch in der Tiefe (Funktionen) • Labormuster • Realisierte Auszüge (Subsysteme) als Experimentalsysteme und für Machbarkeitsstudien • Pilotsysteme • Ausgereifter Prototyp mit Nutzungsmöglichkeiten, der nach einer Nutzungsperiode weiter ausgebaut werden kann.

43. Arten des Prototyping • Rapid Prototyping • Ein Prototyp wird rasch als Vorlagemuster entwickelt, jedoch nach der Bestätigung des Nutzers nicht mehr weiterentwickelt. Der Prototyp dient für die folgende Neuentwicklung nur mehr als Vorlage. • Evolutionäres Prototyping • Der Prototyp wird beginnend mit der Benutzeroberfläche schrittweise entwickelt, indem immer wieder auf bestehendem aufgebaut wird.

44. Das evolutionäre Modell als Alternative zum Phasenmodell • Beim Wasserfall- und V-Modell wird unterstellt, dass alle Anforderungen des Auftraggebers zu Beginn herausgefunden werden können. • Bei langer Entwicklungszeit können sich Anforderungen jedoch ändern, auch können Wünsche erst nach vollständiger Inbetriebnahme entstehen was zu weiteren Entwicklungszeit und –kosten führt. • Diese Voraussetzungen haben zur evolutionären Software-Entwicklung geführt.

45. Das evolutionäre Modell • Kennzeichen der Methode: • Stufenweise Entwicklung aufgrund von Erfahrungen des Auftraggebers. • Es entstehen Teilprodukte, die unabhängig voneinander lauffähig sind. • Pflegeaktivitäten führen zu einer neuen Programmversion. • Nachteile: • Entstehen wenn in der Nullversion Kernanforderungen übersehen worden sind. • System kann zu unflexibel für neue Evolutionsstufe sein. • Inkrementelles Modell als Ergänzung: • Teilprodukte werden erst eingefügt, nachdem die Anforderungen möglichst umfassend und vollständig erfasst wurden. Dadurch soll die Nullversion möglichst alle Anforderungen enthalten. • Aufgrund von Kernanforderungen wird eine Nullversion erstellt • Auftraggeber testet Nullversion und gibt zusätzliche Anforderungen für eine neue Version weiter.

46. Objekt- und Komponentenorientierung • Relevante Objekte stehen satt der Funktionen (Tätigkeiten) im Vordergrund. • Erst nachdem Objekte erkannt und miteinander in Beziehung gebracht wurden, werden Funktionen zur Veränderung der Objekte miteinbezogen. • Vorteil ist die leichtere Erkennbarkeit und die längere Lebensdauer von Objekten. • Objektorientierung geht einher mit einer Modularisierung und führt zu einer komponentenbasierten Softwareentwicklung. • Damit Softwaresysteme erweiterbar und flexibel bleiben, werden sie aus Komponenten zusammengesetzt.

47. Das Spiralmodell • Schritt 1: • Identifikation der Ziele des Teilproduktes (Funktionalität, Modularität) • Prüfung alternativer Möglichkeiten, um das Teilprojekt zu realisieren • Auswirkungen der Alternativen hinsichtlich Zeit, Kosten, Schnittstellen • 2. Schritt • Evaluierung aller Alternativen unter Berücksichtigung der Ziele und Auswirkungen • Verfolgung der kosteneffektivsten Strategie • 3. Schritt • Festlegung des Prozessmodells (Wasserfall, Prototyping), für die Softwareentwicklung in Abhängigkeit von Restrisiken.Eventuelle Kombination von Prozessmodellen zur weiteren Risikominimiereung. • 4. Schritt • Planung des nächsten Zyklus (nächstes Teilprodukt): notwendige Ressourcen, Einteilung in unabhängig voneinander entwickelbare Komponenten. • Erneutes durchlaufen der Schritte 1 bis 3 sowie Übereinkunft über den nächsten Zyklus. • Im Spiralmodell wird das Produkt in Teilprodukte zerlegt. Jedes Teilprodukt durchläuft 4 zyklische Schritte.

48. Nachteile: Hoher Managementaufwand, daher ungeeignet für kleinere und mittlere Projekte. Kenntnisse im Risikomanagement sind notwendig. Vorteile: Hohe Flexibilität, unterstützt Weiterentwicklung.

49. CASE-Computer Aided Software Engineering • Für komplexe Aufgaben können AEU (Anwendungsentwicklungsumgebungen) eingesetzt werden. • Sind selbst Anwendungen, mit eigenem Lebenszyklus, Schnittstellen… • Entwicklungswerkzeuge, die phasenweises Vorgehen, Prototyping, Objektorientierung und andere Aspekte unterstützen.

50. CASE-Computer Aided Software Engineering • CASE umfaßt folgende Klassen von Entwicklungswerkzeugen: • Modellierungssysteme • Programmiersprachen mit gewisser Allgemeinverständlichkeit • Generierende Werkzeuge, die Programmteile in einer höheren Programmiersprache erstellen • Datenbanksysteme • Editier- Formatier und Testhilfen (zB Debugger) • Künftig auch wissensbasierte, entscheidungsunterstützende Expertensysteme. • Modifizierte Vorgehensmodelle: • Rapid ApplicationDevelopment(RAD) • Nutzer erhält frühzeitig ein in Teilbereichen nutzungsfertiges Produkt • RAD verfügt über Tools wie sie in einer AEU verfügbar sind • Phasen: Planung, Analyse, Entwicklung, Realisierung, Implementierung. • Eine AEU besteht aus den Hauptkomponenten Methode und emCASE-Tool (Entwicklungsinfrastruktur)