20070708n MID Modellierungsleitfaden Modellbasierte Vorgehensweise

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Mobilisierung von Leistungsreserven in der IT

Die Wiederentdeckung modellbasierter Vorgehensweisen

Die Anforderungen an die Entwicklung von Individualsoftware sind in den vergangenen Jahren dramatisch gestiegen. Auf unterschiedlichen Ebene sind neue und verschärfte Aufgaben anzugehen: Auf der Ebene der funktionalen Anforderungen werden immer komplexere, leistungsfähigere Systeme gefordert. Organisatorisch erfordern Offshoring- und Outsourcing-Konstruktionen völlig neue Managementmodelle. Das verschärfte Tempo im globalen Wettbewerb verlangt nach immer kürzeren Projektrealisierungszeiten und der Umsetzung kurzfristig wechselnder Wünsche. Auf der Ebene der eingesetzten Technologien muss schließlich ein immer schnellerer Wandel verarbeitet werden, da selbst grundlegende Paradigmen in Systemarchitektur und -design immer schneller überholt sind. Diese Komplexität zu reduzieren, ist in der Regel nicht möglich – eine Organisation muss dagegen die Fähigkeiten entwickeln mit der Komplexität umzugehen, sie zu beherrschen.

in Weg zur Lösung sind die modellgetriebenen Ansätze in der Software Entwicklung. Die modellgetriebene Softwareentwicklung bietet enorme Vorteile hinsichtlich der Steigerung der Performance im Entwicklungsprozess. Der Ansatz eröffnet damit große Chancen zur Verbesserung von Produktqualität, Effizienz und Time-to-market. Um diesen Nutzen tatsächlich erzielen zu können, ist es jedoch vor allem erforderlich, ein umfassend abgestimmtes Konzept zur Grundlage zu machen, das Vorgehen, Methodik und Werkzeuge gleichermaßen einschließt. Erst klare Vorgaben, ein hohes Maß an Einheitlichkeit und die konsequente Anwendung definierter Prinzipien werden zu tatsächlich besseren Ergebnissen führen. Häufig glauben IT-Verantwortliche durch die Einführung eines entsprechenden Modellierungswerkzeugs sowie die Ausbildung Ihrer Mitarbeiter in einer entsprechenden Modellierungssprache, die erforderlichen Schritte getan zu haben. Die wahren Herausforderungen, durch modellgetriebene Softwareentwicklung Leistungssteigerungen zu erzielen, werden dabei massiv unterschätzt. Im Folgenden soll daher speziell auf die Erfolgsfaktoren bei der Einführung modellgetriebener Entwicklungsprozesse sowie die spezifischen Vorteile des Ansatzes eingegangen werden.

Erfolgsfaktor I: Ganzheitlicher Ansatz umfasst Vorgehen, Methodik und Werkzeug

Mit der MID ModellierungsMethodik M³ und der Modellierungsplattform Innovator hat die Nürnberger MID ein umfassendes Konzept entwickelt, um die Leistungspotenziale eines modellgetriebenen Ansatzes tatsächlich zu erschließen. Auf Basis der über 20-jährigen Erfahrung des Unternehmens mit modellgetriebenen Entwicklungsphilosophien existiert heute ein ganzheitlicher Ansatz, der viele wichtige, leistungssteigernde Details einschließt.

Der Entwickler erhält mit M³ ein Gerüst an die Hand, das klare Vorgaben macht, was wann und mit welchem Ergebnis zu tun ist (Vorgehen) und wie die einzelnen Schritte abzuarbeiten sind (Methodik). Ein entscheidendes Ziel ist dabei, die Durchgängigkeit der Modellierungsergebnisse zwischen den klassischen Phasen eines IT-Projekts Anforderungsmanagement, Architektur, Design, Implementierung und Test sicherzustellen. Neben der methodischen Definition der einzelnen Prozessschritte kommt hier natürlich dem Werkzeug eine wichtige Rolle zu. Durch die generativen Mapping-Verfahren und automatisierte Modellüberprüfungen lassen sich Modellierungsergebnisse einer Phase nutzen, um konsistente Modelle in der Folgephase abzuleiten. Die generativen Verfahren sind dabei jeweils für unterschiedliche Zielplattformen / Zieltechnologien vordefiniert, können jedoch an spezifische Anforderungen des Unternehmens beziehungsweise Projekts angepasst werden.

Erfolgsfaktor II: Durchgängige Entwicklungsprozesse auf Basis eines optimierten Werkzeugs

Über die zentrale Datenhaltung von Innovator wird über die gesamte Laufzeit des Projekts sichergestellt, dass Konsistenz zwischen den einzelnen Teilmodellen gewahrt bleibt. Auch in großen verteilten Teams kann auf diese Weise erreicht werden, dass die Arbeiten der Teammitglieder an den Teilmodellen phasenübergreifend zusammenpassen und jeweils einen schlüssigen Arbeitsstand ergeben. Änderungen an den Anforderungen, etwa am Geschäftsprozessmodell, die zu Inkonsistenzen zum Objekt- oder zum Datenmodell führen, werden so offensichtlich und können unmittelbar harmonisiert werden. Eine aufwendige Konsolidierung, bei der unter Umständen mehrere umfangreiche Teilmodelle zusammengeführt werden müssen, entfällt.

Abbildung 1: Phasenübergreifende Modellkonsistenz durch generative Mappings und automatisierte Modellverifikation

Weniger ist mehr: Einschränkung der Vielfalt der Modellierungssprache über Profile

Die von der Objekt Management Group, OMG, entwickelte standardisierte Modellierungssprache UML umfasst in der aktuellen Version 2.1 13 Diagrammtypen mit einer großen Anzahl an Entitäten. Die Sprache an sich ist speziell mit Freigabe der Version 2.0 wesentlich komplexer geworden, so dass umfangreiche Kenntnisse in der Notation erforderlich sind, um damit zu belastbaren Ergebnissen zu kommen. Die erforderlichen Erfahrungen und Kenntnisse sind in der Regel bei nur wenigen Modellierern im Unternehmen vorhanden.

Mit Hilfe von Innovator-Profilen wird durch die Definition beziehungsweise den Ausschluss bestimmter Modellierungskonstrukte eine eigene Domainspecific Language auf UML-Basis definiert, die spezifische Aspekte abbildet und Architekten, Designern, Entwicklern und Testern mit Hilfe der somit unternehmensspezifisch angepassten Modellierungssprache Orientierung bietet. Durch Einschränkung und Fokussierung des Sprachumfangs lässt sich die Komplexität der Sprache deutlich eingrenzen.

Der einzelne Mitarbeiter kommt somit bei der Bewältigung komplexer Problemstellungen mit weniger Erfahrung und Fachkenntnissen aus. Gleichzeitig sind die Resultate belastbarer und weisen vor allem ein hohes Maß an konzeptioneller Gleichförmigkeit auf.

Neben der Vorgabe bestimmter Konstrukte über das Innovator Profil lassen sich auch Einstellungen vornehmen, die den Einzelnen zu einer methodenkonformen Vorgehensweise zwingen und die Einhaltung spezifischer Standards sicher stellen.

Auf diese Weise werden auf methodischer Ebene Aspekte definiert, deren Anwendung über die Werkzeugebene für alle Mitarbeiter verbindlich durchgesetzt werden. Aus Sicht des Auftraggebers sprechen massive Vorteile für eine solche Vorgehensweise – speziell beim Einsatz von externen Dienstleistern oder bei komplexen Projekten mit Offshoring- oder Outsourcinganteilen.

Üblicherweise sträuben sich jedoch gerade die Externen gegen die erzwungene Anwendung unternehmensspezifischer Standards. Die Gründe dafür sind durchaus nachvollziehbar: Zunächst erfordert die Einarbeitung in die spezifischen Rahmenbedingungen Mehraufwand. Die Vorteile des Einsatzes »persönlicher« Best Practices können nicht genutzt werden. Aus Sicht des Auftraggebers werden jedoch bei Betrachtung des gesamten Produktlebenszyklus unter Umständen große Performancepotenziale verschenkt.

Im Folgenden soll grob skizziert werden, was die Einführung beziehungsweise unternehmensspezifische Anpassung von Entwicklungsmethodik und Werkzeug bringt. Speziell soll darauf eingegangen werden, mit welchen einmaligen und wiederkehrenden Aufwendungen und Vorteilen durch eine leistungsfähige Governance-Instanz zu rechnen ist.

Abbildung 2: Typische Wirksamkeit der Aufwände beziehungsweise Benefits über die Projektlaufzeit

Zehn Hebel, über die durch Einsatz von Methodik und optimierten Werkzeugprofilen Leistungspotenziale realisiert werden können

Aufwandsreduktion durch Wegfall der Bereinigung und Vereinheitlichung der Modelle:
Bei der Erstellung von Modellen ohne Methodik entstehen häufig ähnliche Modelle unter Verwendung unterschiedlicher Konstrukte, die denselben Sachverhalt darstellen sollen. Dies führt zu undurchschaubaren, schlecht verständlichen Modellen. Eine regelmäßige Bereinigung ist erforderlich.

Effiziente Entscheidungsprozesse um Modellierungsalternativen:
Bei Modellierung ohne Methodik, Standards und entsprechende Guidance für den Entwickler muss die intellektuelle Leistung, die im Rahmen der Entwicklung und Anpassung der Methodik einmal geleistet wurde, immer wieder aufs Neue erfolgen. Entscheidungen für bestimmte Modellierungsalternativen werden immer wieder zu einem unterschiedlichen Ergebnis führen. Neben der Bereinigung dieser Inkonsistenzen führen die aufwändigen Entscheidungsprozesse selbst zu massiven Ineffizienzen.

Reduktion der Abhängigkeiten von externen Dienstleistern:
Die Entwicklung abseits von Standards führt zu Ergebnissen, die für neue eigene wie auch für externe Mitarbeiter oft nur schwer verständlich sind. Die Abhängigkeit zu genau den Mitarbeitern, die die Details entwickelt haben, steigt. Änderungsaufwände steigen u.U. massiv, wenn sich ein Mitarbeiter neu in das Projekt einarbeiten muss.

Reduktion der manuelle Aufwände bei der Überbrückung von Werkzeuggrenzen:
Bei fehlenden Standards ist eine Automatisierung von Werkzeugübergängen i.d.R. nicht möglich. Dadurch entstehen im Laufe des Projektes immer größere manuelle Aufwände, um Ergebnisse aus den verschiedenen Werkzeugen zusammen zu führen und zu konsolidieren. Die Herstellung der Konsistenz zwischen Modellen unterschiedlicher Projektphasen (etwa Analyse – Design) erfordert dann hohe manuelle Aufwände. Neben den Ineffizienzen können zudem Fehler bei der manuellen Übertragung nicht ausgeschlossen werden.
Aufwandsreduktion in der Qualitätssicherung:
Sofern klare Richtlinien zur Modellierung fehlen, ist bei einer QS ein sehr hoher Aufwand zur Sicherstellung einer angemessenen Produktqualität erforderlich. Eine QS durch Fachbereiche beziehungsweise Kunden ist aufgrund der Komplexität großer Projekte nicht direkt möglich.
Die werkzeugseitige Durchsetzung wiederkehrender Modellierungsmuster spart hohe manuelle Aufwende und stellt Gleichförmigkeit und Qualität sicher:
Lösungen können sich im Laufe der Modellierung als Irrweg erweisen. In einem solchen Fall sind u.U. systematische Änderungen an vielen Diagrammen notwendig. Ein profilgestütztes Modell lässt sich automatisiert konvertieren beziehungsweise korrigieren.
Schnellere und einfachere Integration neuer Mitarbeiter:
In Projekten signifikanter Größenordnung findet häufig ein Austausch von Projektmitarbeitern über die Zeit statt. Neue Mitarbeiter haben es dabei schwer, sich in ein Projekt einzuarbeiten, das ohne methodisches Gerüst und ohne Berücksichtigung spezifischer Standards entwickelt wurde.

Generative Verfahren bieten enorme Effizienzpotenziale und führen in kürzeren Projektlaufzeiten zu einem höheren Produktreifegrad:
Eine Vielzahl von Artefakten wie etwa Dokumentation, Code, Objektmodelle etc. können automatisiert von Modellen abgeleitet werden. Bei Projekten, die auf Standards weitgehend verzichten und ein »tolerantes« Profil nutzen, sind diese Möglichkeiten stark eingeschränkt. In diesem Bereich sind dramatische Effizienzvorteile erzielbar. Hier können nicht nur große Aufwände manueller Arbeit vermieden werden, auch lassen sich Defizite bei der Qualität vermeiden, indem durch generative Verfahren Konsistenz zwischen Modellen und Artefakten automatisiert sichergestellt wird.

Reduzierter Schulungsaufwand:
Bei freier Verwendung der Elemente der UML ist ein außergewöhnlich großer Erfahrungs- und Kenntnisstand der Mitarbeiter erforderlich. Um diesen Stand zu erreichen, sind intensive Schulungen erforderlich. Ein Mitarbeiter, der unabhängig von Standards frei modelliert, sollte mindestens eine UML-Zertifizierung Level 2 (Intermediate) vorweisen können. Diese Schulungsaufwände beziehungsweise teuren Ressourcen werden bei Einsatz von Methodik und Profilen in weit geringerem Maße erforderlich.

Steile Lernkurve für die gesamte Organisation:
Ein etablierter Feedbackprozess aus den Projekten mit dem Ziel, die eingesetzte Methodik sowie das entsprechende Werkzeug zu optimieren, hilft, die gesamte Organisation hinsichtlich der eigenen Fähigkeiten zielgerichtet und mit hohem Tempo weiterzuentwickeln. Mit fortschreitendem Einsatz der Standards in den Projekten wird sich dieser Aufwand reduzieren.

Auf Basis einer Reihe konkreter Projekte, bei denen eine analytische Nachbetrachtung der Erfolge stattfand, lassen sich die Einflüsse der einzelnen Aspekte auf die Performance im Entwicklungsprozess wie folgt zusammenfassen:

Abbildung 3: Einfluss einzelner Hebel auf der Performance im Entwicklungsprozess

In realen Projekten lassen sich die oben genannten Nutzenaspekte quantifizieren. Bei der Ermittlung der Einsparungen haben eine Reihe von Aspekten Einfluss auf die Höhe der erzielbaren Vorteile:

o Charakter des Projekts (Neuentwicklung / Weiterentwicklung)

o Größe und Komplexität

o Modellanzahl pro Wertschöpfungsstufe

o Mitarbeiteranzahl

o Laufzeit

o Stabilität der Anforderungen

o Eckwerte (Stundensätze, etc.)

Je nach Ausprägung des Projekts lassen sich bei konsequenter Nutzung der Möglichkeiten, die Methodik und Werkzeuganpassung bieten, in Summe Effizienzen von bis zu 30 Prozent realisieren. Deutlich größer wird der Nutzen, wenn es um die fortgesetzte Pflege und Wartung eines bereits mit Hilfe einer existierenden Methodik und einem entsprechend optimiertem Werkzeug realisierten Systems geht beziehungsweise, wenn die Mitarbeiter mit der Methodik vertraut sind und vergleichbare Problemstellungen durchgängig gemäß Methodik und Standards lösen.

Besondere Performance Potenziale bei der Integration von Dienstleistern, Offshoring- und Outsourcing

Herausragende Vorteile bietet die Vorgehensweise beim Einsatz in Offshoring- und Outsourcing Szenarien. Hier lässt sich durch die repositorybasierte modellgetriebene Entwicklung wie beim Innovator die Transparenz über die am Projekt beteiligten Disziplinen hinweg unabhängig von der Entfernung der einzelnen Teammitglieder beziehungsweise der Projektstandorte erheblich steigern.

Der Ansatz, die Ebenen Vorgehen, Methodik und Werkzeug eng miteinander zu verzahnen, ermöglicht es wirksam, trotz räumlicher Trennung die Projektbeteiligten zu disziplinieren und zu qualitativ hochwertigen, transparenten und widerverwendbaren Lösungen zu kommen.

Erfolgsfaktor III: Die Einführung und nachhaltige Umsetzung ist Aufgabe des Top Managements

Eine Vielzahl individueller Einzelinteressen steht dem Gelingen der Einführung einer modellgetriebenen Vorgehensweise häufig entgegen.

Das IT-Management beziehungsweise die IT-Organisation verfolgt i.d.R. die Einführung einer methodischen Vereinheitlichung und den Einsatz von Standards noch mit großem Nachdruck. Hier sind die Interessen langfristig ausgerichtet. Die beschriebenen Vorteile bieten speziell bei Betrachtung des gesamten Produktlebenszyklus enorme Vorteile.

Der Projektleiter hat dagegen allein sein Vorhaben im Blick. Für ihn ist es wichtig, das exogene Faktoren seinem Team keine zusätzlichen Aufwände abverlangen. Standards sind hilfreich, sofern seine Mannschaft diese von vornherein beherrscht und davon profitiert. Das Projektteam wird jedoch keine zusätzlichen Anstrengungen zu Definition oder Einführung von Standards leisten. Die Abwägung, ob man zunächst in die eigenen Fähigkeiten investiert, um dann effizienter zu arbeiten oder höhere operative Aufwände in Kauf nimmt, fällt bei einem Projektleiter immer zu Ungunsten der Investition aus.

Dem Projektmitarbeiter schließlich ist alles Recht, solange er damit Arbeit spart und die geforderte Qualität erreicht.

Entscheidende Aufgabe des Top-Managements ist es daher, Disziplin- und phasenübergreifend eine durchgängige Lösung basierend auf spezifischen Standards zu fordern und die erforderlichen Schritte zur Entwicklung der benötigten Fähigkeiten innerhalb der Organisation zu koordinieren. Die Stärken des Ansatzes müssen auf der Ebene des Top-Managements verstanden und eingefordert werden.

Wolfgang Dietrich

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Wolfgang Dietrich, Geschäftsführender Gesellschafter, MID GmbH, Nürnberg

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