Fünf Anforderungsverwaltungsfunktionen für die Technologie von morgen

Written By: Carlo Drudi

Die Anforderungsverwaltung gibt es, seitdem der Mensch erstmals ein Produkt oder eine Dienstleistung zum Verkauf oder Tausch angeboten hat. Im Wesentlichen geht es dabei um die Definition von Bedarfen und Wünschen. Seit den frühen Tagen handgefertigter Produkte, die in örtlichen Geschäften oder Märkten angeboten wurden, hat sich viel verändert. Unsere Tools für die Anforderungsverwaltung wurden allerdings nicht entsprechend verbessert. Inwiefern unterscheiden sich die Spezifikationen für die Arche Noah von der Liste der Anforderungen, die wir in Anforderungsdatenbanken verwalten? Natürlich ist ein Computerprogramm für das Anforderungsmanagement sehr viel einfacher zu bedienen und zu durchsuchen als eine Liste mit althebräischen Bemaßungen (Genesis 6:14–17). Dennoch ist es nur eine Liste von Artikeln.

Was wir benötigen, ist eine neue Denkweise über Anforderungen und die Nutzung unserer vernetzten Systeme zur Modellierung unserer vernetzten Welt. Zu diesem Zweck müssen Lösungen für die Anforderungsverwaltung folgende Merkmale aufweisen...

 

Vernetzt

Und wir meinen wirklich vernetzt, nicht nur mit anderen Anforderungen oder Testfällen. Unsere komplexen Produkte sind Systems-of-Systems, die wiederum mit anderen Systemen und Geräten im Internet der Dinge verbunden sind.

Nehmen wir eine ganz einfache Produktkomponente als Beispiel: einen Elektromotor. Dieser Elektromotor ist mit dem Rest des Geräts verbunden, das wiederum Teil eines Autos, eines Generators usw. ist. Dieses Produkt ist wiederum mit einem größeren System (einer Flotte, einem intelligenten Verkehrssystem oder einer Industrieanlage) und anderen Systemen verbunden usw. Die Steuerung erfolgt über eine Kombination aus Antriebsstrang und Akkusteuerung, die mit erweiterten Fahrerassistenzfunktionen kommunizieren. Im Infotainment-System werden der aktuelle Energieverbrauch, die verbleibende Reichweite usw. angezeigt. Und wie das Produkt funktioniert und tatsächlich genutzt wird, sind äußerst wichtige Informationen.

Bisher konnten Hersteller nur durch Kundenbefragungen feststellen, wie ihre Produkte verwendet werden. Die Ergebnisse waren dabei nicht immer informativ oder auch nur genau (wie viele Leute geben schon zu, dass sie regelmäßig 40 km/h zu schnell fahren oder nie einen Ölwechsel vornehmen?). Die heutigen vernetzten Systeme und die IoT-Technologie erlauben es uns, von den Produkten selbst Nutzungsdaten abzufragen. Und von ihnen erhalten wir echte Live-Daten. Diese können von Konstrukteuren und Ingenieuren nicht nur für Änderungen am aktuellen Produkt (für intelligente Produkte können Updates durchgeführt werden), sondern auch zur Verbesserung des Designs für die nächste Produktgeneration genutzt werden.

Verfolgbar

Wenn Sie im Internet nach Anforderungen-Verfolgbarkeit suchen, finden Sie Tausende von Links zu Verfolgbarkeitsmatrizen und Verweise auf die Verfolgung zwischen Softwareanforderungen und anderen Anforderungen oder Testfällen. Dies war einer der größten Fortschritte bei der Anforderungsverwaltung, der durch die aktuellen Tools ermöglicht wurde: die Möglichkeit, diese Verfolgung zu vereinfachen.

Doch das ist heutzutage einfach nicht genug. Wir müssen das Gesamtbild in Betracht ziehen. Wie hängen die Systemanforderungen mit der Systemarchitektur und -struktur (Systemmodelle) sowie der physischen Umsetzung des Systems (3D-Zeichnungen und Baugruppen) und der eingebetteten Steuerungssoftware zusammen? Wie lässt sich überprüfen, dass die Implementierung alle Anforderungen erfüllt? Wenn sich eine Anforderung ändert, lässt sich das Produkt mit einer anderen Systemimplementierung schneller entwickeln? Ist dies auch sicher? Und kostengünstig? Oder kann ich mit einer geänderten Komponente von einem anderen Zulieferer immer noch alle vorgegebenen Ziele bezüglich Leistung, Stabilität und Sicherheit erfüllen? Ohne echte Verfolgbarkeit sind derartige Fragen kaum bis überhaupt nicht zu beantworten.

Echte Verfolgbarkeit ist mehr als die Aufrechterhaltung von Verknüpfungen zwischen Anforderungen, Tests usw. Die Dimensionen des Verlaufs (versionsgenaue Verfolgung) sowie Variationen und Verzweigungen für verschiedene Produktmodelle und Varianten müssen ebenso berücksichtigt werden wie die Zerlegung einer Anforderung von der Produkt- oder Systemebene bis hin zur physischen Komponente oder zum logischen Softwaremodul. Für echte Verfolgbarkeit müssen zugehörige Objekte nicht manuell identifiziert werden. Stattdessen wird mithilfe von erweiterten Datenanalysen und Mustererkennungsalgorithmen eine Reihe von Testfällen vorgeschlagen, mit denen sich eine Anforderung validieren oder der Umfang einer gewünschten Änderung an einer Spezifikation ermitteln lässt.

Intelligent

Maschinelles Lernen und Analysen werden auf eine Vielzahl von verschiedenen Problemen angewendet, beispielsweise zur Ermittlung von Zeitpunkt und Häufigkeit der Düngung und Bewässerung in der Landwirtschaft oder des optimalen Zeitpunkts, um die Lager des Fahrstuhlantriebs in einem Hochhaus zu wechseln. Die Fähigkeit, Muster zu identifizieren und neu zu synthetisieren sowie zukünftige Verhaltensweisen vorherzusehen, lässt sich in der Anforderungsverwaltung hervorragend nutzen. Sie wird bereits für Qualitätsprüfungen von Anforderungen eingesetzt, um festzustellen, ob Anforderungen eindeutig, atomar und überprüfbar sind. Erweiterte Szenarien umfassen die Validierung von Anforderungsänderungen sowie die Analyse ihrer technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen (Kosten und Aufwand). Anhand von formalen Anforderungsspezifikationen können sogar optimierte Architekturen und Strukturen sowie relevante Testfälle identifiziert werden.

Visuell

Wir haben bereits über die Verknüpfung mit Systemmodellen gesprochen, um das Systemdesign und die Anforderungen insgesamt zu erleichtern. Aber wie wäre es, wenn sich die Anforderungen selbst visuell und im Kontext des jeweiligen Benutzers darstellen ließen? Ein Qualitätsingenieur möchte in einem Tabellenformat sehen können, wie Anforderungen verfolgt werden, und mithilfe von Verknüpfungen die vollständige Testabdeckung überprüfen. Ein Systemingenieur hingegen möchte dieselben Verbindungen vielleicht als Diagramm dargestellt bekommen, um einen Eindruck von den möglichen Auswirkungen einer Architekturänderung zu erhalten.

Wie schon der Trend hin zur Datenvisualisierung in Form von Infografiken und anderen Darstellungen gezeigt hat, geht es darum, mithilfe von visuellen Darstellungen Muster sichtbar und besser verständlich zu machen. Moderne Lösungen für die Anforderungsverwaltung nutzen genau diese Funktionen.

Agile

Da die meisten Funktionen in modernen Produkten durch Software gesteuert werden, ist eine möglichst agile Produktentwicklung eine wichtige Grundvoraussetzung der modernen Entwicklung komplexer vernetzter Produkte. Im Software-Engineering kommen agile Verfahren bereits seit zwanzig Jahren zum Einsatz. Hardwareentwicklung und -integration, Vorlaufzeiten für die Fertigung sowie zeitaufwendige Prozesse für die Harmonisierung und Compliance-Zertifizierung schreiben jedoch unterschiedliche Freigabe- und Änderungszyklen vor.

Ultraschnelle inkrementelle Entwicklungsmethoden wie SCRUM funktionen erstklassig bei der Entwicklung von Prototypen. Der Einsatz von Entwicklungsoperationen für vernetzte Produkte ermöglicht einen kontinuierlichen Informationsfluss von den Testabläufen als Grundlage für die Verfeinerung der Anforderungsspezifikation für die Serienentwicklung. Durch das unmittelbare Feedback werden Fehler schnell erkannt und rasch behoben. Der gesamte Prozess von der Codegenerierung über das Build- und Testmanagement sowie die Bereitstellung (auch Over-the-air) bis hin zur Erfassung und Analyse der Daten in den vernetzten Abläufen eines Produkts oder Prototyps ist wo möglich automatisiert.

Abbildung 1: Agile Methoden bilden die Grundlage für die Spezifikations-, Design- und Implementierungsarbeit bei der Serienentwicklung

Fazit

Der aktuelle Stand der Technik bei Tools für die Anforderungsverwaltung hat die Kunst der innovativen Produktentwicklung ganz erheblich verbessert. Konnektivität und Automatisierung im Zeitalter des Internets der Dinge erfordern allerdings neue Merkmale und Fähigkeiten, um die Anforderungsverwaltung vernetzt, intelligent, visuell und agil zu machen. Die einzigartige Kombination von IoT-, PLM- sowie Anforderungs- und Validierungslösungen von PTC ermöglicht es unseren Kunden, die besten Produkte unserer Zeit zu entwickeln und den Weg für die Produkte von morgen zu bereiten.

 

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About the Author

Carlo Drudi

Carlo Drudi is an ALM Solution Sales Specialist within PTC. He has spent the last 25 years helping companies improve their software development and systems engineering processes and methodologies. He has been with PTC since 2005 and before that worked as a business consultation transforming the way organizations managed their software development teams.

He holds a degree in Electrical Engineering from the University of Toronto and an MBA from York University.