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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 Konfigurations management Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/1

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

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

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 Gegebene Artefakte Geändertes oder neues Artefakt Aktivität Software-Produkt: definierte Menge von Artefakten, Anwendungssoftware Mitarbeiter X Rolle Y Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/4

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

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

Evolutionäres Modell Prozessmodelle
Das evolutionäre Prozessmodell X = X + 1 Wünsche Definition Version X Entwurf Version X Implementierung VersionX Einsetzen Version X Null- version X=0 (Produkt- kern) Partielle Anforderungen Partielle Architektur Produkt Version 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

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

Inkrementelles Modell Prozessmodelle
Definition Änderungen Auftraggeber-, Benutzer- beteiligung Wünsche Version entspr. Ausbaustufe Modif. Anford. Änderungen if X > 0 Definition Gesamtprodukt Entwurf Version X (Teil) Implementierung Version X Einsetzen Version X Null- version X=0 X=X+1 Vollständige Anforderungen Partielle Architektur Produkt Version X Auftraggeber-, Benutzer- beteiligung Auftraggeber-, Benutzer- beteiligung Änderungen if X == 0 Änderungen Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/9

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

QS im Prozess 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 Projektvorphasen Aktivitäten => Artefakte Entwicklung Aktivitäten => Artefakte Pflege Aktivitäten => Artefakte Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/11

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

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

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 Konfigurations management Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/14

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

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

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 Induktionsschleifensysteme Genau, Aufzeichnung Teuer, wartungsintensiv, eingeschr Verfügbarkeit, keine Nachweise , keine Typerkennung -Lasersysteme Genau, Aufzeichnung, Nachweis Teuer, keine Typerkennung, Blendung Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/17

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

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

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

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 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

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

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 und Hardwarekomponenten auf Automatisierungsaufgaben angewendet. Forschungsprojekt Lösung bzw. Machbarkeit unklar bzw. ungewiss Sehr hohes Entwicklungsrisiko Hoher Bedarf an Neuentwicklung auch von Einzelkomponenten Längerfristige Festlegung bzw. Investition. ü (ü) Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/23

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 Konfigurations management Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/24

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

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 Einrichtungen oder Abläufe aus? Wie sehen Erweiterungsmöglichkeiten aus? Was kosten sie? Wie lange ist die voraussichtliche Betriebslaufzeit? Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/26

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 Konfigurations management Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/27

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

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

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 Investitionsverzinsung p.a. Wartung/Instandhaltung p.a. Personalkosten p.a. mit / ohne Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 2/30

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