Basiswissen Requirements Engineering (eBook)

Prof. Dr. Klaus Pohl leitet die Forschungsgruppe Software Systems Engineering an der Universität Duisburg-Essen und ist geschäftsführender Direktor von paluno – The Ruhr Institute for Software Technology an der Uni DuE. Das Requirements Engineering zählt seit Anfang der 90er-Jahre zu seinen Forschungs- und Beratungs-schwerpunkten. Er war der wissenschaftliche Gründungsdirektor von lero – The Irish Software Research Centre –, leitete zahlreiche Industrie- und Forschungsprojekte im Bereich Software Systems Engineering und ist (Co-)Autor von über 300 begutachteten Publi-kationen, darunter mehrere Bücher.

Chris Rupp ist OberSOPHISTin (formal: geschäftsführende Gesellschafterin). In 30 Jahren Berufstätigkeit sammelt sich so einiges an: ein Unternehmen, 6 Bücher, 55 Mitarbeiter und unheimlich viel Erfahrung. Meine Leidenschaft für die Projektberatung ist vermut-lich schuld daran, dass ich bis heute nicht "nur" manage, sondern auch ganz nah am Kunden und an Innovationsprojekten dran bin und in Projekten mitarbeite. Gute Ideen so umzusetzen, dass alle Stakeholder das Gefühl haben, ein intelligentes und nutzbringen-des Produkt vor sich zu haben, ist die Vision, die mich dabei an-treibt. Mein Wissen teile ich gerne in Vorträgen, Büchern und Artikeln.

Basiswissen Requirements Engineering 0
Die Zertifizierung zum Certified Professional for Requirements Engineering (CPRE) 5
Vorwort 7
Neuauflage: Signifikante Anpassungen! 7
Exkurs: Beispiel Exkurs 9
Ziel des Buches 9
Grundlagen für dieses Buch 9
Errata & Feedback
Danksagungen für bisherige Auflagen 11
Danksagungen für die aktuelle Auflage 11
Unter Mitwirkung von 13
Unsere Familie Meyer 15
Inhaltsübersicht 17
Inhaltsverzeichnis 19
1 Einleitung und Grundlagen 27
1.1 Requirements Engineering – Was? 27
Definition 1–1: Anforderung 27
Definition 1–2: Stakeholder (Interesseneigner) 28
Definition 1–3: Requirements Engineering 29
Definition 1–4: Funktionale Anforderung 29
Definition 1–5: Qualitätsanforderung 30
Exkurs: Qualitätsanforderungen 30
Definition 1–6: Randbedingung (Constraint) 32
Exkurs: Randbedingungen (Constraints) 32
Kernfakten 1–1: Requirements Engineering – Was 33
1.2 Requirements Engineering – Warum? 33
Exkurs: Kommunikationsprobleme 34
Kernfakten 1–2: Requirements Engineering – Warum 35
1.3 Requirements Engineering – Wo? 36
Exkurs: Ziele und Szenarien 37
Kernfakten 1–3: Requirements Engineering – Wo 37
Hinweis: Requirements-Engineering-Prozess vs. Systementwicklungsprozess 38
1.4 Requirements Engineering – Wie? 39
1.5 Die Rolle und Aufgaben eines Requirements Engineer 40
Exkurs: Persönlichkeitsprofil eines Requirements Engineer 41
1.6 Was über Requirements Engineering zu lernen ist 42
2 Grundlegende Prinzipien des Requirements Engineering 43
2.1 Neun grundlegende Prinzipien 43
2.1.1 Prinzip 1: Wertorientierung – Anforderungen sind Mittel zum Zweck, kein Selbstzweck 44
Definition 2–1: Wert einer Anforderung 44
Kernfakten 2–1: Wertorientierung 45
Exkurs: Anforderungen sind kein Selbstzweck 45
2.1.2 Prinzip 2: Stakeholder – Im Requirements Engineering geht es darum, die Wünsche und Bedürfnisse der Stakeholder zu befriedigen 46
Kernfakten 2–2: Stakeholder 47
Exkurs: Wichtige Anforderungsquellen zusätzlich zu Stakeholdern 48
2.1.3 Prinzip 3: Gemeinsames Verständnis – Erfolgreiche Systementwicklung ist ohne eine gemeinsame Basis nicht möglich 48
Kernfakten 2–3: Gemeinsames Verständnis 49
Exkurs: Gemeinsames Verständnis schaffen 49
2.1.4 Prinzip 4: Kontext – Systeme können nicht isoliert verstanden werden 51
Systemkontext bestimmen 52
Definition 2–2: Systemkontext 52
Bestimmen der Systemgrenze 53
Definition 2–3: Systemgrenze 53
Systemgrenze und Umfang bzw. Scope des Systems 55
Definition 2–4: Umfang/Scope (einer Systementwicklung) 55
Hinweis 55
Systemgrenze ändert sich 55
Kontextgrenze 56
Kernfakten 2–4: Kontext 57
Exkurs: Probleme mit getrennter Umfang-(Scope-)Abgrenzung 57
2.1.5 Prinzip 5: Problem · Anforderung · Lösung – Ein unausweichlich ineinandergreifendes Tripel 58
Definition 2–5: Problem 58
Kernfakten 2–5: Problem – Anforderung – Lösung 60
Exkurs: Twin-Peaks-Modell 60
2.1.6 Prinzip 6: Validierung – Nicht validierte Anforderungen sind nutzlos 61
Kernfakten 2–6: Validierung 62
Exkurs: Validierung 62
2.1.7 Prinzip 7: Evolution – Sich ändernde Anforderungen sind kein Unfall, sondern der Normalfall 63
Kernfakten 2–7: Evolution 64
Exkurs: Änderungen vs. Stabilität 64
2.1.8 Prinzip 8: Innovation – Mehr vom Gleichen ist nicht genug 65
Kernfakten 2–8: Innovation 66
2.1.9 Prinzip 9: Systematische und disziplinierte Arbeit – im Requirements Engineering unverzichtbar 66
Kernfakten 2–9: Systematische und disziplinierte Arbeit 67
Exkurs: Auswahl von Praktiken und Techniken 67
2.2 System und Kontextabgrenzung 68
2.2.1 Systemkontext 68
2.2.2 System- und Kontextgrenzen bestimmen 70
Die Systemgrenze festlegen 71
Die Kontextgrenze bestimmen 72
Exkurs: Dokumentation des Systemkontexts 74
3 Arbeitsergebnisse und Dokumentationspraktiken 75
3.1 Arbeitsergebnisse im Requirements Engineering 75
Definition 3–1: Arbeitsergebnis (engl. »Work Product«) 75
3.1.1 Merkmale von Arbeitsergebnissen 76
Kernfakten 3–1: Merkmale von Arbeitsergebnissen 79
3.1.2 Kategorien und Abstraktionsebenen 80
Kernfakten 3–2: Kategorien von Arbeitsergebnissen 81
3.1.3 Detaillierungsgrad von Anforderungen 81
Kernfakten 3–3: Detaillierungsgrad von Arbeitsergebnissen 83
3.1.4 Aspekte von Arbeitsergebnissen 83
Kernfakten 3–4: Aspekte von Arbeitsergebnissen 85
3.1.5 Allgemeine Dokumentationsrichtlinien 85
Kernfakten 3–5: Allgemeine Richtlinien für die Dokumentation 86
3.1.6 Planung der zu verwendenden Arbeitsergebnisse 86
Kernfakten 3–6: Planung von Arbeitsergebnissen 87
3.2 Natürlichsprachige Arbeitsergebnisse 87
Exkurs: Sprachliche Effekte durch Transformation 88
3.2.1 Dokumentationsrichtlinien für natürlichsprachige Anforderungen 90
3.2.2 Sprachliche Effekte, auf die zu achten ist 91
Unvollständige Beschreibungen 91
Unspezifische Substantive (Substantive ohne Bezugsindex) 91
Unvollständige Bedingungen 92
Unvollständige Vergleiche 93
Passivformulierungen 93
Universalquantoren 94
Nominalisierungen 94
Kernfakten 3–7: Natürlichsprachige Arbeitsergebnisse 95
3.3 Vorlagenbasierte Arbeitsergebnisse 95
3.3.1 Satzschablonen 97
Definition 3–2: Satzschablone 97
Exkurs: Schritt für Schritt zur Anforderung 98
Definition 3–3: Abnahmekriterien 102
3.3.2 Formularvorlagen 102
Definition 3–4: Formularvorlage/Formularschablone 102
Exkurs: Vorlagenbasierte Spezifikation von Use Cases 102
3.3.3 Dokumentvorlagen 103
Definition 3–5: Dokumentvorlage 103
Exkurs: Standardisierte Dokumentvorlagen 104
Kernfakten 3–8: Dokumentvorlagen 105
3.4 Modellbasierte Arbeitsergebnisse 105
3.4.1 Die Rolle von Modellen im Requirements Engineering 105
Definition 3–6: Modell 105
Definition 3–7: Diagramm 106
Exkurs: Eigenschaften von Modellen 106
Exkurs: Modellierungssprachen 107
Vor- und Nachteile der Anforderungsmodellierung 108
Zweck der Modellierung von Anforderungen 109
Kernfakten 3–9: Modellierung von Anforderungen 110
3.4.2 Kontextmodellierung 110
Exkurs: Zielmodellierung im Requirements Engineering 111
Kontextmodellierung mit Datenflussdiagrammen 112
Kontextmodellierung mit Use-Case-Diagrammen 114
Kernfakten 3–10: Modellierung des Kontexts 116
Exkurs: Kontextmodellierung mit SysML-Blockdiagrammen 117
3.4.3 Modellierung von Struktur und Daten 118
Basisnotationselemente von UML-Klassendiagrammen 118
Beispiel für ein UML-Klassendiagramm 119
Kernfakten 3–11: Modellierung von Struktur und Daten 120
Exkurs: Fortgeschrittene Modellierung von Struktur und Daten 121
3.4.4 Modellierung von Funktion und Ablauf 123
Exkurs: Use-Case-Modelle und -Diagramme 123
Aktivitätsdiagramme 125
Notationselemente von Aktivitätsdiagrammen 126
Kernfakten 3–12: Modellierung von Funktion und Ablauf 127
3.4.5 Modellierung von Zustand und Verhalten 128
Kernfakten 3–13: Modellierung von Zustand und Verhalten 129
Exkurs: Fortgeschrittene Zustandsmaschinendiagramme 130
Exkurs: Integration der Perspektiven auf funktionale Anforderungen 131
3.5 Glossare 132
3.5.1 Grundlagen von Glossaren 133
3.5.2 Regeln für den Umgang mit einem Glossar 133
Kernfakten 3–14: Glossar 134
3.6 Dokumentationsstrukturen für Anforderungen 135
Kernfakten 3–15: Dokumentationsstrukturen für Anforderungen 137
3.7 Prototypen im Requirements Engineering 137
3.7.1 Explorative Prototypen 138
3.7.2 Evolutionäre Prototypen 139
Kernfakten 3–16: Prototypen im Requirements Engineering 139
3.8 Qualitätskriterien für Arbeitsergebnisse und Anforderungen 140
3.8.1 Qualitätskriterien für einzelne Anforderungen 140
3.8.2 Qualitätskriterien für ein Menge von Anforderungen 141
Kernfakten 3–17: Qualitätskriterien für Arbeitsergebnisse und Anforderungen 142
4 Praktiken für die Erarbeitung von Anforderungen 143
4.1 Quellen für Anforderungen 143
Kernfakten 4–1: Quellen für Anforderungen 144
4.1.1 Stakeholder und deren Bedeutung 144
Exkurs: Personas 146
4.1.2 Der Umgang mit Stakeholdern im Projekt 146
Exkurs: Stakeholder-Relationship-Management 147
Kernfakten 4–2: Stakeholder 149
4.1.3 Weitere Anforderungsquellen 149
Kernfakten 4–3: Weitere Quellen für Anforderungen 150
4.2 Ermittlung von Anforderungen 151
4.2.1 Anforderungskategorisierung nach dem Kano-Modell 151
4.2.2 Arten von Ermittlungstechniken 152
4.2.2.1 Erhebungstechniken 153
Exkurs: Befragungstechniken 154
Exkurs: Kollaborationstechniken als Hilfstechniken 155
Exkurs: Beobachtungstechniken 156
4.2.2.2 Entwurfs- und Ideenfindungstechniken 158
Exkurs: Kreativitätstechniken 158
Exkurs: Szenarien 160
4.2.2.3 Auswahl der richtigen Ermittlungstechnik 160
Kernfakten 4–4: Ermittlung von Anforderungen 161
4.3 Abstimmung und Konfliktlösung 162
4.3.1 Konfliktidentifikation 163
4.3.2 Konfliktanalyse 163
4.3.3 Konfliktlösung 165
4.3.4 Dokumentation der Konfliktlösung 168
Kernfakten 4–5: Konfliktlösung bezüglich Anforderungen 168
4.4 Validieren von Anforderungen 169
4.4.1 Grundlagen der Validierung von Anforderungen 169
Definition 4–1: Validierung 169
Exkurs: Qualitätsaspekte von Anforderungen 170
Exkurs: Qualitätsaspekt »Inhalt« 170
Exkurs: Qualitätsaspekt »Dokumentation« 171
Exkurs: Qualitätsaspekt »Abgestimmtheit« 173
4.4.2 Wichtige Aspekte der Anforderungsvalidierung 173
Exkurs: Auswahl der Validierer 174
Exkurs: Konzentration auf Aufdeckung von Fehlern 175
4.4.3 Reviewtechniken zur Validierung von Anforderungen 175
4.4.3.1 Walkthrough 175
Exkurs: Stellungnahme als Sonderfall 176
4.4.3.2 Inspektion 176
Exkurs: Rollen bei einer Inspektion 177
Exkurs: Assistenztechniken zur Unterstützung des Reviews 178
4.4.4 Explorationstechniken 182
4.4.4.1 Prüfung durch Prototypen 182
Exkurs: Durchführung einer Prüfung mittels Prototyping 183
4.4.4.2 Prüfung durch kontrollierte Experimente 185
4.4.4.3 Probe-Entwicklung (Konstruktion von Entwicklungsartefakten) 186
Exkurs: Wechsel der Dokumentationsform 187
Kernfakten 4–6: Validierung von Anforderungen 187
5 Prozess und Arbeitsstruktur 189
5.1 Einflussfaktoren 189
5.1.1 Eignung des Gesamtprozesses 190
5.1.2 Entwicklungskontext 191
5.1.3 Fähigkeiten und Verfügbarkeit von Stakeholdern 192
5.1.4 Gemeinsames Verständnis 192
5.1.5 Komplexität und Kritikalität des zu entwickelnden Systems 193
Hinweis 193
5.1.6 Vorgegebene Randbedingungen 194
5.1.7 Verfügbare Zeit und Budget 194
5.1.8 Volatilität der Anforderungen 194
5.1.9 Erfahrungen des Requirements Engineer 195
Kernfakten 5–1: Einflussfaktoren auf Requirements-Engineering- Prozesse 195
5.2 Facetten der Requirements-Engineering- Prozesskonfiguration 195
5.2.1 Zeitfacette: linear versus iterativ 196
5.2.2 Zweckfacette: präskriptiv versus explorativ 198
5.2.3 Zielfacette: kundenspezifisch versus marktorientiert 199
5.2.4 Hinweis und Warnungen 200
Kernfakten 5–2: Facetten der Konfiguration von Requirements- Engineering-Prozessen 201
5.3 Konfigurieren eines Requirements-Engineering- Prozesses 202
5.3.1 Partizipativer Requirements-Engineering-Prozess: iterativ, explorativ und kundenspezifisch 202
Hauptanwendungsfall 202
Typische Arbeitsprodukte 203
Typischer Informationsfluss 203
Beispiel 203
5.3.2 Vertraglich regulierter Requirements-Engineering-Prozess: typischerweise linear, präskriptiv und kundenspezifisch 204
Hauptanwendungsfall 204
Typische Arbeitsprodukte 204
Typischer Informationsfluss 205
Beispiel 205
5.3.3 Produktorientierter Requirements-Engineering-Prozess: iterativ, explorativ und marktorientiert 205
Hauptanwendungsfall 205
Typische Arbeitsprodukte 206
Typischer Informationsfluss 206
Beispiel 206
5.3.4 Weitere zu berücksichtigende Aspekte 207
Kernfakten 5–3: Konfigurieren eines Requirements-Engineering- Prozesses 208
6 Praktiken für das Requirements Management 209
6.1 Was ist Requirements Management? 209
6.2 Verwaltung des Lebenszyklus 209
6.3 Versionskontrolle 210
Definition 6–1: Version 211
6.4 Konfigurationen und Basislinien 212
Definition 6–2: Konfiguration 212
Exkurs: Dimensionen von Anforderungskonfigurationen 213
Definition 6–3: Basislinie 214
Exkurs: Basislinien 214
Kernfakten 6–1: Requirements Management: Allgemeines, Lebenszyklus, Versionskontrolle, Basislinien 215
6.5 Attribute und Sichten 215
6.5.1 Attribuierung von natürlichsprachigen Anforderungen und Anforderungsmodellen 215
Exkurs: Attribuierungsschemata 216
6.5.2 Sichten auf Anforderungen 218
Definition 6–4: Sicht 219
Exkurs: Selektive Sicht 220
Exkurs: Verdichtende Sicht 220
6.6 Verfolgbarkeit von Anforderungen 222
Exkurs: Nutzen und Arten der Verfolgbarkeit 222
Nutzen der Verfolgbarkeit 222
Arten der Verfolgbarkeit 223
6.6.1 Verwendungszweckbezogene Definition der Verfolgbarkeit 224
6.6.2 Repräsentation der Verfolgbarkeit 224
Textuelle Referenzen und Hyperlinks 224
Verfolgbarkeitsmatrizen 225
Verfolgbarkeitsgraphen 225
Kernfakten 6–2: Attribute, Sichten und Verfolgbarkeit 226
6.7 Umgang mit Änderungen 227
Exkurs: Change Control Board 228
Exkurs: Änderungsantrag für Anforderungen 229
6.8 Priorisierung von Anforderungen 231
6.8.1 Vorgehen zur Priorisierung von Anforderungen 231
6.8.2 Techniken zur Priorisierung von Anforderungen 232
Kernfakten 6–3: Umgang mit Änderungen und Priorisierung von Anforderungen 233
7 Werkzeugunterstützung 235
7.1 Werkzeuge im Requirements Engineering 235
Exkurs: Nutzung von nicht für das Requirements Engineering entwickelten Werkzeugen 236
Exkurs: Requirements-Management-Werkzeuge 237
Exkurs: Spezialisierte Werkzeuge für das Requirements Management 238
Exkurs: Standard-Büroanwendungen 239
Exkurs: Modellierungswerkzeuge 240
7.2 Werkzeugeinführung 241
Kernfakten 7–1: Werkzeugunterstützung 242
Anhang 243
Videoverzeichnis 245
Animationsverzeichnis 246
Kernfaktenverzeichnis 247
Literatur 251
Index 259