Die Phasen eines Softwareprojektes

Um bei einer komplexen Aufgabe den Lösungsprozeß systematisch zu gliedern, definiert man in der Systemtechnik Vorgehensmodelle, die die Zerlegung des Prozesses in planbare, überschaubare Abschnitte vorgeben. Wie bei anderen Projekten auch, werden daher Software-Projekte in einzelne Phasen zerlegt. Dann kann schrittweise geplant, durchgeführt, kontrolliert und entschieden werden. Diese Phasen, zusammen mit ihrer zeitlichen Abfolge, nennt man Software-Life-Cycle. Einzelne Phasen können wiederholt ausgeführt werden. In jeder Phase finden die wichtigen Aktivitäten Dokumentation und Qualitätssicherung statt.

Phasenmodelle

Trotz zahlreicher Variationen werden im wesentlichen immer die folgenden Phasen unterscheiden:

1. Problemanalyse und Planung
2. Systemspezikation (Anforderungsdefinition)
3. System- und Komponentenentwurf
4. Implementierung und Komponententest
5. Systemtest
6. Betrieb und Wartung

Für jede der Phasen ist festgelegt, durch welches Ergebnis sie abgeschlossen wird.

Das klassische sequentielle Software-Life-Cycle-Modell

In diesem Modell darf mit der nächsten Phase erst begonnen werden, wenn die Ergebnisse der vorhergehenden Phase vollständig vorliegen. Damit einher geht die folgende Vorgehensweise bei der SW-Entwicklung nach dem Prinzip der Topdown-Zerlegung sogenannter "Black Boxes":

1. Das System wird als schwarzer Kasten betrachtet, dessen Wirkung nach außen genau festgelegt wird, seine innere Struktur wird jedoch offengelassen. Es geht also zunächst nur darum, was das System leisten soll, erst später wird geklärt, wie die Leistung erbracht wird.
2. Das System wird in Komponenten zerlegt, die wiederum als schwarze Kästen betrachtet werden. Festgelegt wird nur, was diese Komponenten leisten, und wie sie zusammenarbeiten, d.h. ihre Schnittstellen werden vollständig spezifiziert.
3. Schließlich wird jede einzelne Komponente entworfen realisiert und getestet.
4. Liegen alle Komponentenrealisierungen vor, werden sie, entsprechend der früher festgelegten Systemzerlegung, zum System integriert.

Erfahrungen mit den Nachteilen des klassischen sequentiellen Software-Life-Cycle-Modells haben zu zahlreichen Variationen dieses Vorgehensmodells geführt. Zu den wichtigsten gehören:

Wasserfall-Modell

Es enthält im wesentlichen zwei Erweiterungen:

1. Rückkopplungen zwischen aufeinanderfolgenden Phasen werden vorgesehen, besonders um teure Iterationen über mehrere Phasen hinweg zu vermeiden.
2. die möglichst experimentelle Validierung der Phasenergebnisse wird in den Software-Life-Cycle eingebunden.

Protyping-orientiertes Life-Cycle-Modell

Es hält die klassische Phaseneinteilung aufrecht, allerdings mit dem Unterschied, daß die Phasen stark überlappt ablaufen, insbesondere Entwurf, Implementierung und Test stark ineinander verschmelzen. Während beim klassischen Vorgehensmodell so spät wie möglich implementiert wird, nämlich erst dann, wenn alle Einzelheiten des Spezifikations- und Entwurfsprozesses geklärt sind, werden bei dieser Vorhensweise so früh wie möglich Prototypen implementiert mit den folgenden Zielen:

1. Risikominderung
2. erfolgreiche Qualitätssicherung in allen Phasen,
3. Lerneffekte durch Experimente unter realen Bedingungen auszunutzen,
4. falls möglich, Prototypen evolutionär zum Produkt hin zu entwickeln.

Zumeist entstehen zwei Arten von Prototypen:

1. Benutzerschnittstellenprototypen als Grundlage der Diskussion mit dem Anwender, um die Systemspezifikation zu stabilisieren und präzisieren,
2. Architektur- und Komponentenprototypen, um Entwurfsentscheidungen herbeizuführen und frühestmöglich zu überprüfen.

Spiral-Modell

Es versucht, die bisher besprochenen Modelle zu verallgemeinern und enthält sie daher als Spezialfälle. Für ein bestimmtes Projekt ist dann die am besten geeignete Vorgehensweise zu wählen. Der Entwicklungsprozess durchläuft mehrere Ausarbeitungsstufen, die Spiralenzyklen genannt werden. Jeder Zyklus umfasst, für jedes Produktteil und für jede Ausarbeitungsstufe die gleiche Schrittfolge:

1. Festlegung von Zielen, Lösungsvarianten (make or buy, Wiederverwendung, Nebenbedingungen und Einschränkungen wie Kosten, Termine, ..),
2. Erarbeitung und Beurteilung von Lösungsvarianten, Risiken erkennen und beseitigen, dabei Einsatz von Prototyping
3. Entwicklung und Validierung des Produktes der nächsten Stufe
4. Planung der nächsten Phasen

Objekt-orientiertes Life-Cycle-Modell

Es unterscheidet sich in den ersten beiden Phasen, Problemanalyse und Systemspezifikation, überhaupt nicht von den klassischen Vorgehensmodellen. Erst auf spätere Phasen hat der Einsatz objekt-orientierter Techniken, bei denen ja die Implementierung entscheidend durch Zusammenfügen bereits existierender Bausteine geprägt ist, folgende Konsequenzen:

• Entwurf und Implementierung sind nicht mehr streng voneinander getrennt, da schon beim Entwurf berücksichtigt werden muß, welche Bausteine aus der Klassenbibliothek für eine Lösung bereit stehen.
• Die Implementierungsphase ist kürzer und liefert daher schneller Erkenntnisse über die Korrektheit des Entwurfes; dies führt zu einer engen Rückkoplung beider Phasen.
• Die Klassenbibliothek, aus der die (wieder)verwendeten Bausteine stammen, muß ständig gewartet und dokumentiert, bei Bedarf sogar erweitert werden. Dies ist eine völlig neue Aktivität.
• Beim Testen werden nicht nur das anvisierte Produkt, sondern auch die verwendeten Bausteine geprüft. Festgestellte Mängel an den Bausteinen müssen genau protokolliert werden. Daraus resultierende Änderungen müssen zentral in der Klassenbibliothek erfolgen, damit sie sich auf die Projekte auswirken können, in denen die Bausteine auch verwendet werden.
• Neu entstandene Bausteine müssen auf allgemeine Verwendbarkeit geprüft werden. Ist dies der Fall, wird der Baustein in die Klassenbibliothek aufgenommen, dokumentiert und allen potentiellen Verwendern bekannt und zugänglich gemacht.