Die Softwaretechnik bzw. Softwaretechnologie oder das Software-Engineering (SE) beschäftigt sich mit der Herstellung oder Entwicklung von Software, der Organisation und Modellierung der zugehörigen Datenstrukturen und dem Betrieb von Softwaresystemen. Eine Definition von Helmut Balzert beschreibt das Gebiet als
Softwaretechnik umfasst eine Vielzahl von Teilgebieten, die in ihrer Gesamtheit die Softwareentwicklung begleiten. Wichtig ist auch die experimentelle Untersuchung von Softwaretechnik, um ihren praktischen Nutzen zu messen und zu verbessern. Zur Beschreibung des „Standes der Technik“ des Fachgebiets gibt es verschiedene Ansätze, unter anderem den Guide to the Software Engineering Body of Knowledge (SWEBOK) der IEEE Computer Society.
Die IT-Disziplin Softwaretechnik wird im Sprachgebrauch und als Synonym mit „Softwareentwicklung“ bezeichnet; im sprachlich engeren Sinn steht „Softwareentwicklung“ jedoch für die Tätigkeiten, die innerhalb der Disziplin Softwaretechnik ausgeführt werden.
In erweitertem Sinn versteht man unter Softwaretechnik – neben dem Entwickeln – auch das Betreiben von Software unter Nutzung der Informationstechnik und/oder die technischen Geräte und die Systemsoftware, die dazu oder zur Softwareentwicklung verwendet werden.
Teilgebiete Aufgrund des hohen Aufwandes zur Erstellung und Wartung komplexer Software erfolgt die Entwicklung durch Softwareentwickler anhand eines strukturierten (Projekt-)Planes. Dieser Plan (das Vorgehensmodell) unterteilt den Entwicklungsprozess in überschaubare, zeitlich und inhaltlich begrenzte Phasen. Die Software wird somit Schritt für Schritt fertiggestellt. Die Phasen sind während des ganzen Entwicklungsprozesses eng miteinander verzahnt. In der Praxis werden auch Verfahren eingesetzt, welche die Mehrstufigkeit von Systemanalyse, Systemdesign/Konzept und anschließender Implementierung und Testen aufgeben, beispielsweise unter Prototyping, Agile Softwareentwicklung.
Die Softwaretechnik umfasst den gesamten Prozess von der Identifizierung des Bedarfs bis hin zur Inbetriebnahme einer konkreten IT-Lösung, zum Teil auch darüber hinaus. Hauptgegenstand ist die Bereitstellung und Einführung einer Anwendungssoftware, teilweise zuzüglich der benötigten Hardware und Netzwerke.
Die zu implementierende Software kann entweder eine Individualsoftware oder eine Kombination und Konfiguration von Standardsoftware sein.
Projekte werden oftmals von oder mit externen Dienstleistungsunternehmen, häufig aber auch als Eigenentwicklung geleistet. Dementsprechend vielfältig, auch abhängig von der Projektart, sind auch die Vorgehensweisen bei der Projektentwicklung: Von einer sehr strukturierten Herangehensweise, siehe Wasserfallmodell, über verschiedene Mischformen bis hin zu sehr flexiblen, offenen Methoden wie der Agilen Softwareentwicklung. Entsprechend wird auch zwischen Top-Down- und Bottom-Up-Ansätzen unterschieden.
Im Folgenden werden einige wichtige Aspekte und typische Stufen/Phasen der Projektentwicklung beschrieben, die in der Praxis mehr oder weniger ausgeprägt zum Tragen kommen.
Die Phasen und ihre Aufgabenstellungen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Kernprozesse
1. Planung Anforderungserhebung Lastenheft (Anforderungsdefinition) Pflichtenheft (mit technischen Ansätzen verfeinertes Lastenheft) Aufwandsschätzung (z. B. mittels Function-Point-Verfahren oder COCOMO) Vorgehensmodell
2. Analyse Auswertung Mock-up Prozessanalyse / Prozessmodell Systemanalyse Strukturierte Analyse (SA) Objektorientierte Analyse (OOA) 3. Entwurf Softwarearchitektur Strukturiertes Design (SD) Objektorientiertes Design (OOD) Fundamental Modeling Concepts (FMC)
4. Programmierung Normierte Programmierung Strukturierte Programmierung Objektorientierte Programmierung (OOP) Funktionale Programmierung
5. Validierung und Verifikation Modultests (Low-Level-Test) Integrationstests (Low-Level-Test) Systemtests (High-Level-Test) Akzeptanztests (High-Level-Test)Unterstützungsprozesse
6. Anforderungsmanagement
7. Projektmanagement Risikomanagement Projektplanung Projektverfolgung und -steuerung Management von Lieferantenvereinbarungen
8. Qualitätsmanagement Capability Maturity Model SPICE (Software Process Improvement and Capability Determination) Incident Management Problem-Management Softwaremetrik (Messung von Softwareeigenschaften) statische Analyse (Berechnung von Schwachstellen) Software-Ergonomie
9. Konfigurationsmanagement Versionsverwaltung Änderungsmanagement / Veränderungsmanagement Releasemanagement Application-Management (ITIL)
10. Softwareeinführung
11. Dokumentation Technische Dokumentation Softwaredokumentation Systemdokumentation (Weiterentwicklung und Fehlerbehebung) Betriebsdokumentation (Betreiber/Service) Bedienungsanleitung (Anwender) Geschäftsprozesse (Konzeption der Weiterentwicklung) Verfahrensdokumentation (Beschreibung rechtlich relevanter Softwareprozesse) Die oben genannten Teilschritte der Softwareentwicklung werden nicht zwangsläufig bei jedem Projekt komplett durchlaufen. Vielmehr werden einzelne Prozesse spezifisch für die jeweilige Anforderung gewählt. Dies ist aus Sicht der Kosten- und Verwaltungsreduzierung notwendig.
Projektmanagement Der gesamte Prozess einer Projektentwicklung unterliegt meist einem mehr oder weniger stark ausgeprägten Projektmanagement. Im Falle der Realisierung durch einen IT-Dienstleister wird meist sowohl auf Auftraggeber- als auch auf Auftragnehmer-Seite ein jeweils eigenständiges Projektmanagement betrieben. Um Konflikte zwischen den beiden Projektleitern aufzulösen, wird dem übergeordnet oftmals noch ein aus dem Management von Auftraggeber und Auftragnehmer zusammengesetztes Kontrollgremium (Lenkungsausschuss) eingesetzt.
Typischerweise wird für größere Projekte auch ein größerer Projektmanagement-Aufwand betrieben, während mittlere oder kleinere Projekte häufig „nebenbei“ abgewickelt werden.
Oft werden externe IT-Berater zur Ergänzung und Unterstützung der an der Projektabwicklung beteiligten Personen herangezogen.
Qualitätsmanagement Das Qualitätsmanagement innerhalb des Projekts wird als Teilbereich des Projektmanagements verstanden.A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBOK Guide). Deutsche Ausgabe 2000. The Project Management Institute, Newton Square PA, ISBN 978-1-930699-21-2, S. 95–103. Es umfasst die Teilgebiete: Qualitätsplanung, das heißt Identifizierung der für das Projekt relevanten Qualitätskriterien und der Methoden, mit denen sie erfüllt werden können. Qualitätssicherung, das heißt regelmäßige und regelgerechte Bewertung der Projektleistung, damit das Projekt die Qualitätsstandards erfüllt. Qualitätslenkung, das heißt Überwachen der Projektergebnisse, um festzustellen, ob die Qualitätsstandards erfüllt werden, und um die Ursachen unzureichender Leistungen zu beseitigen.
Das Qualitätsmanagement im Projekt muss sowohl die Leistung des Projekts als auch die Qualität des Projektprodukts ansprechen. Modernes Qualitätsmanagement und modernes Produktmanagement ergänzen sich. Beide Disziplinen erkennen die Bedeutung von Kundenzufriedenheit Prävention geht vor Überprüfung Managementverantwortung
an. Qualitätsverbesserungsprogramme, die von der Trägerorganisation durchgeführt werden, beispielsweise nach TQM oder nach ISO 9000, können integriert werden, um die Qualität des Projekts und die des Produkts zu verbessern.
mini|Magisches Dreieck Wie generell im Projektmanagement ist dem permanenten Zielkonflikt zwischen Qualität, Kosten und Zeit Rechnung zu tragen. Speziell in Softwareprojekten steht die Projektleitung häufig unter hohem Termindruck und ist einem besonders hohen Risiko ausgesetzt, die Qualität zu vernachlässigen.
Risikomanagement Aufgrund der Komplexität von Informationssystemen sind „absolute“ Sicherheit oder Qualität nicht ökonomisch realisierbar. Daher werden zur Kategorisierung und Priorisierung häufig Methoden des Risikomanagements eingesetzt, um für das jeweilige Projekt ein adäquates Maß an Systemsicherheit und -qualität zu gewährleisten.
Aspekte des Risikomanagements sollten über den gesamten System-Lebenszyklus, also beginnend mit dem Konzept, über die Entwicklung oder Programmierung, Implementierung und Konfiguration und während des Betriebes bis hin zur Stilllegung des Systems berücksichtigt werden.
Anforderungserhebung Im Zusammenhang mit der Projektentwicklung ist hier die Systemanalyse zur Projektvorbereitung gemeint. Gegenstand ist die inhaltliche Erfassung der Anforderungen durch Befragung künftiger Anwender, sowie die systematische Untersuchung weiterer sachlicher und technischer Anforderungen und Randbedingungen (Schnittstellen zu Drittsystemen, gesetzliche Anforderungen und dergleichen). Ergebnis ist meist ein Fachkonzept, oftmals auch ein Lastenheft.
Ein Pflichtenheft enthält sämtliche Funktionen und Anforderungen an ein Programm. Darin wird festgelegt, welche Funktionen verlangt sind und was diese genau tun. Anhand dieser Übersicht werden die grundlegenden technischen Entwurfsentscheidungen getroffen, und daraus wird die Systemarchitektur abgeleitet. Im Falle einer Beauftragung eines Dienstleistungsunternehmens ist das Pflichtenheft die vertragliche Grundlage für die vereinbarten Leistungen. Deshalb ist die Vollständigkeit und Richtigkeit der darin getroffenen Festlegungen und Anforderungen von besonderer Bedeutung für den Auftraggeber.
Systemdesign/technische Konzeption Ein Systemanalytiker oder -designer, bei kleineren Projekten auch der Programmierer, legt anhand des Pflichtenhefts die Programmarchitektur fest. Soweit Standardsoftwareprodukte zum Einsatz kommen, erfolgt in dieser Phase auch eine Spezifikation der geplanten Produkteinbindung oder -anpassung. Für neu zu entwickelnde Software erfolgt der Entwurf des Datenmodells und der einzelnen Funktionen und Algorithmen oder der Objekt- und Klassenstruktur. Falls bereits vorhandene Software angepasst (adaptiert) werden muss, so wird in dieser Phase festgelegt, welche Veränderungen und Erweiterungen erforderlich sind. Das Ergebnis des Systemdesigns wird auch DV-Konzept genannt.
Implementierung In der Implementierungsphase wird die zuvor konzipierte Anwendungslösung technisch realisiert, indem Softwareprodukte konfiguriert, vorhandene Software angepasst oder Programme/Programmteile vollständig neu erstellt werden.
Eine Neuerstellung von Software erfolgt meist durch Programmierung, d. h. die einzelnen Funktionen, Objekte, Klassen usw. werden in einer Programmiersprache mit Hilfe einer integrierten Entwicklungsumgebung codiert.
Softwaretest Die Software wird im Softwaretest in zweierlei Hinsicht getestet, zum einen technisch, d. h. auf eine korrekte Umsetzung des DV-Konzepts und auf Programmfehler, und zum anderen inhaltlich, d. h. auf Vollständigkeit bezüglich des Pflichtenhefts und Eignung für den vorgesehenen Zweck.
Während der Systemtest eine alleinige Angelegenheit des Auftragnehmers ist, erfolgt der Verfahrenstest meist in Zusammenarbeit mit den Endanwendern des Auftraggebers.
Es gilt in der Softwareentwicklung als normal, dass Programme fehlerhaft sind. Gelegentlich müssen sogar ganze Teile vollständig neu umgesetzt, also neu programmiert werden. Da in komplexeren Applikationen nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, dass geänderte Programmteile nicht etwa andere Programmfunktionen beeinflussen können (Nebeneffekte), sollte nach der Fehlerbeseitigung ein erneuter vollständiger Test des Gesamtsystems erfolgen. Bis zur endgültigen Freigabe der Software sind meist mehrere Test- und Fehlerbeseitigungszyklen (iteratives Vorgehen) erforderlich.
Softwareeinführung