Agile Reifeprüfung

Prozessverbesserung mit CMMI

Werner Müller, Cornelia Gilgen, Malgorzata Pinkowska
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Software bestimmt heutzutage weite Teile unseres Alltags. Die Erwartungen der Kunden zu erfüllen und qualitativ hochwertige Software zu liefern, sind in einem kundenorientierten Unternehmen die wichtigsten Ziele der Softwareentwicklung. Erreichen lassen sie sich durch leistungsstarke Technologien, motivierte und geschickte Mitarbeiter, vor allem aber durch reife Prozesse. Methoden zur Prozessverbesserung in der Softwareentwicklung wie das internationale Reifegradmodell CMMI (Capability Maturity Model Integration) sind dabei wichtige Wegbereiter. Wie sich der höchste CMMI-Reifegrad erzielen lässt, zeigt die folgende Fallstudie.

Am heutigen Markt gibt es Reifegradmodelle, Standards, Methoden und Richtlinien, die einer Organisation helfen können, ihre Geschäftsabläufe zu optimieren, um die Kundenzufriedenheit zu steigern. Das führende und weltweit verbreitetste Reifegradmodell für Qualitätsmanagement, insbesondere für die Softwareentwicklung, ist CMMI. Ein Schweizer Unternehmen, spezialisiert auf Individuallösungen mit Java und agilen Methoden, hat diesen Standard eingeführt und die Umsetzung bewerten lassen. Die Kultur der kontinuierlichen Prozessverbesserung war in der Firma bereits vorhanden. Sie sollte durch die Einführung von CMMI vertieft und messbar gemacht werden und so zum Erfolg der bereits laufenden Internationalisierung des Unternehmens beitragen.

CMMI ist ein Framework zur Prozessverbesserung. Es wird von kleinen und großen Unternehmen in einer Vielzahl unterschiedlicher Branchen verwendet, darunter IT, Elektronik, Gesundheitswesen, Finanzen, Versicherungen und Transport.

Das CMMI-Modell ist eine systematische Aufbereitung bewährter Praktiken, um die Verbesserung der Prozesse einer Organisation zu unterstützen und anhand von Reifegraden einzuordnen. Dabei können vorhandene Vorgehensweisen zur Prozessverbesserung eingebracht und verwendet werden.

Derzeit gibt es drei veröffentlichte CMMI-Modelle. Alle haben die gleiche Struktur und einen gemeinsamen inhaltlichen Kern. „CMMI für Entwicklung“ (CMMI-DEV), auf dem der hier vorgestellte Fall basiert, unterstützt die Prozessverbesserung in Organisationen, die Software, Systeme oder Hardware entwickeln. „CMMI für Akquisition“ (CMMI-ACQ) zielt dagegen auf Organisationen ab, die Software, Systeme oder Hardware einkaufen, aber nicht selbst entwickeln.  „CMMI für Services“ (CMMI-SVC) widmet sich schließlich der Prozessverbesserung in Dienstleistungsunternehmen.

CMMI für Entwicklung V1.3 hat 22 Prozessgebiete, die einen konkreten Rahmen für ein Qualitätsmanagementsystem in vier Kategorien bilden: Projektmanagement, Entwicklung, Unterstützungsprozesse und Prozessmanagement. In einem so genannten CMMI Appraisal (Audit) wird bewertet, ob ein Unternehmen die Vorgaben bis zu einem bestimmten Grad erfüllt. Durch einheitliche Vorgaben und Reifegrade können Unternehmen verglichen werden. Vorgegebene Ziele und Praktiken regeln, was umgesetzt werden muss. Wie dies geschieht, bleibt jedem Unternehmen selbst überlassen. Für das Wie hat das Unternehmen im Zuge der Einführung ein Lösungspaket erarbeitet und in mimacom path integriert.

Die Umsetzung der Prozesse in einer Organisation verpflichtet jeden Mitarbeiter, diese auch anzuwenden. Zusätzlich wird von einer reifen Organisation verlangt, eine kontinuierliche Prozessverbesserungskultur zur Gewohnheit jedes Mitarbeiters zu machen. Es kann nur funktionieren, wenn sich jeder einzelne an der Definition der Prozesse, die ihn direkt beeinflussen, beteiligen kann und somit auch von deren Verbesserung profitiert.

Projektmanagement-, Prozessmanagement- und Unterstützungsprozessgebiete, die nur indirekt Einfluss auf die tägliche Arbeit der Ingenieure haben, wie z. B. Konfigurationsmanagement (Configuration Management, CM), müssen ebenfalls von ihnen verstanden und implementiert werden.

Die Entwicklungsprozessgebiete

CMMI definiert fünf Entwicklungsprozessgebiete, die für einen reifen Entwicklungsprozess erforderlich sind [1]:

  • Die Anforderungsentwicklung (Requirements Development, RD) ist mit der Formulierung der Kunden- und Produktanforderungen sowie deren Analyse und Validierung beschäftigt. Die Bedürfnisse, Erwartungen, Einschränkungen, Schnittstellen, Betriebs- und Produktkonzepte der Stakeholder werden ausführlich analysiert, harmonisiert, verfeinert und ausgearbeitet. Sie werden in Anforderungen an die Software und deren Bestandteile übersetzt, in einem Betriebskonzept zusammengefasst und in der Spezifikation detailliert aufgezeigt. Schließlich werden die Anforderungen validiert, um sicherzustellen, dass das resultierende Produkt in der Anwendungsumgebung wie beabsichtigt funktionieren wird.
  • Die technische Umsetzung (Technical Solution, TS) umfasst die Konzeption und Entwicklung von Lösungskomponenten entsprechend den Anforderungen. Lösungen für Produkte oder Produktbestandteile werden hier aus alternativen Lösungen ausgewählt. Danach soll das Design den entsprechenden Inhalt nicht nur für die Umsetzung, sondern auch für andere Phasen des Produktlebenszyklus bereitstellen. Außerdem muss die Dokumentation für die Endanwendung entwickelt und gepflegt werden.
  • Die Produktintegration (Product Integration, PI) beschäftigt sich damit, wie die einzelnen Komponenten zusammengesetzt werden, um ein Endprodukt für die Auslieferung zu bilden. Die Vorbereitung der Integration von Produktbestandteilen umfasst die Etablierung und Pflege einer Integrationsstrategie, der Umgebung zur Durchführung der Integration sowie Integrationsverfahren und -kriterien. Weiter wird die Kompatibilität von internen als auch externen Schnittstellen der Produktbestandteile sichergestellt. Verifizierte Produktbestandteile werden zusammengebaut, und das integrierte, verifizierte und validierte Produkt wird ausgeliefert [1]. Aber was bedeutet „verifiziert und validiert“?
  • Die Verifizierung (Verification, VER) sorgt dafür, dass jede Lösungskomponente ihre spezifizierten Anforderungen erfüllt, also richtig umgesetzt wird. Zunächst werden Arbeitsergebnisse zur Verifizierung ausgewählt, Methoden und Kriterien definiert. Danach werden ausgewählte Arbeitsergebnisse anhand der spezifizierten Anforderungen verifiziert. Zusätzlich werden Peer-Reviews durchgeführt.
  • Die Validierung (Validation, VAL) zeigt, dass ein Produkt in der Zielumgebung funktioniert und die Bedürfnisse der Endbenutzer erfüllt, also ob das richtige Produkt hergestellt wurde. Die Vorbereitungsaktivitäten umfassen die Auswahl von Produkten und Produktkomponenten für die Validierung sowie die Etablierung und Pflege der Validierungsumgebung, -verfahren und -kriterien. Die Produkte oder Produktbestandteile werden validiert, um sicherzustellen, dass sie für die Nutzung in der vorgesehenen Betriebsumgebung geeignet sind.

Neben den genannten Entwicklungsprozessgebieten sind auch Ingenieure wichtige Akteure in den Bereichen Projektmanagement und Organisation. In einem reifen Unternehmen können sie auch Anstoß für Verbesserungen in diesen Bereichen geben.

Als Teilnehmer an einem Sprint Planning sind die Entwickler beispielsweise an der Projektplanung beteiligt, bei einem Daily-Scrum-Meeting können sie bei Risikomanagement und Projekt-Controlling-Prozessen mitwirken. Außerdem sind alle Mitarbeiter an organisatorischen Prozessen beteiligt, wie zum Beispiel an der organisationsweiten Prozessentwicklung, organisationsweiten Prozessausrichtung oder organisationsweiten Aus- und Weiterbildung.

Methoden, Werkzeuge, Technologie: mimacom path

Jeder Softwareentwickler würde seine Aufgaben gerne auf die ihm liebste und eigene Art und Weise erledigen. Damit die Teamarbeit in einem Unternehmen funktionieren kann, sind standardisierte Vorgehensweisen aber unerlässlich.

Der Schlüssel zum Erfolg im beschriebenen Fall ist die Kombination der richtigen Methoden, Werkzeuge, Technologien, einem ISO-zertifizierten Qualitätsmanagementsystem und der Kultur der kontinuierliche Prozessverbesserung (Abb. 1). Daran sind die Ingenieure maßgeblich beteiligt. Somit können die Ziele der CMMI-Entwicklungsprozesse sowie die weiteren Anforderungen der Reifegrade 2 und 3 erfüllt und diejenigen der Reifegrade 4 und 5 unterstützt werden.

Abb. 1: mimacom path mit integriertem Qualitätsmanagementsystem

Diese Erfolgsfaktoren werden zusammengefasst im mimacom path [2]. Ein für die Entwicklung zentraler Teil davon ist die mimacom path toolchain. Sie schafft die richtige technologische Umgebung für eine effiziente Entwicklung und Flexibilität. Mit Standardprodukten, die optimal aufeinander abgestimmt sind, werden alle Bereiche der modernen Softwareentwicklung umfassend abgedeckt. Der modulare Ansatz ist zentral, sodass sich die verschiedenen Komponenten mit bestehenden Systemen verbinden lassen und/oder austauschen lassen.

mimacom path setzt auf agile Methoden wie Scrum, ergänzt mit anerkannten Systemen zur Qualitätssicherung wie Total Quality Management (TQM). Dies ermöglicht auch in großen Projekten ein flexibles Vorgehen unter Einhaltung eines hohen Qualitätsstandards. Von Java ausgehend, enthält die mimacom path toolchain:

  • Git/Subversion für die Versionskontrolle (CM)
  • Apache Maven für zuverlässiges Application Building und Dependency Management (TS)
  • IntelliJ/Eclipse als integrierte Entwicklungsumgebung mit den notwendigen Plug-ins (TS)
  • Jira für Issuetracking und agiles Management (RD, VAL)
  • Confluence für ein strukturiertes Knowledge-Management (TS, TQMi)
  • Bamboo für kontinuierliche Integration, Testing und Reporting (PI, VER)
  • Crucible, FishEye und Sonar für Codereview und Codeinspektion (VER)
  • XStudio für Testmanagement und Testautomation (VER)

Abb. 2: mimacom path tools und CMMI

mimacom path technology bietet einen flexiblen Rahmen für die verschiedenen modularen Komponenten. Dabei wird bei der Realisierung von Individualsoftware die Konzeptphase verkürzt, der Entwicklungsaufwand reduziert, und Risiken werden vermindert. Die einzelnen Komponenten können unabhängig voneinander und in beliebiger Kombination eingesetzt werden.

 Abb. 3: mimacom path methods und CMMI

Bezogen auf die fünf Entwicklungsprozessgebiete von CMMI-Dev können diese Lösungskomponenten wie folgt eingesetzt werden:

  • Die Anforderungsentwicklung findet hauptsächlich während der Entwicklung von Product Backlog und Sprint Backlog statt. Jira ist dafür von zentraler Bedeutung. Die Anforderungen werden in Jira definiert und verfolgt. Zur Skizzierung der dazugehörigen GUI-Elemente können auch direkt im Tool Mock-ups erstellt werden. Über die Integration mit FishEye besteht die Möglichkeit, durch Links zum Code die Nachverfolgbarkeit (Traceability) von der Anforderung bis zur Applikation sicherzustellen.
  • Die Basis für technische Umsetzung sind die Erarbeitung der Systemarchitektur, die in Sprint 0 stattfindet, und das Systemdesign. Beides wird kontinuierlich in den Entwicklungs-Sprints weiterbearbeitet. Die Grundlagen für Architektur und Design stellt mimacom path technology zur Verfügung. Die nötige Dokumentation kann gemäß Vorlagen aus dem Qualitätsmanagementsystem einfach und effektiv erarbeitet werden. Erfahrungen, die während der Umsetzung gesammelt und in den Sprint-Retrospektiven zusammengetragen werden, können frühzeitig in die weitere Entwicklung einfließen und zur Verbesserung der Prozesse beitragen.
  • Die Anforderungen der Produktintegration werden durch den Einsatz von Bamboo zur automatischen Integration größtenteils erfüllt. Die Continuous Integration geschieht bereits während der Sprints täglich und die Resultate werden somit ständig überwacht und dokumentiert. Erstellte Versionen werden mit Maven versioniert und archiviert.
  • Die Verifizierung der spezifizierten Anforderungen wird durch Testing und Reviews sichergestellt, die im Scrum-Zyklus durchgeführt werden. Jira zum Tracking von Anforderungen, Testfällen und Bugs sowie XStudio zur Verwaltung und Dokumentation der Test-Sessions sind dabei eine große Hilfe.
  • Auch die Validierung wird durch JIRA und das Vorgehen nach Scrum des mimacom path entscheidend unterstützt. Die durch Scrum übliche enge Zusammenarbeit mit dem Kunden und die frühen und häufigen Lieferungen von Produktinkrementen tragen entscheidend zur Erfüllung der Praktiken der Validierung bei.

CMMI-Umsetzung – Erfahrungsberichte für die Entwickler und Tester

Die Erfahrung in der Beratung bei vielen Unternehmen hat gezeigt, dass man CMMI mit sehr viel Skepsis begegnet, da es in erster Linie zu einem Mehraufwand für (unnötige?) Dokumentation führen würde. Die Umsetzung im hier dokumentierten Fall hat aber im Gegenteil gezeigt, dass dadurch Stärken und Verbesserungspotenziale erkannt und besser genutzt werden konnten.

Die Einführung von CMMI in einer Organisation wird in der Regel insbesondere von den betroffenen Ingenieuren eher negativ aufgenommen. Hauptgründe dafür sind die sehr komplexe Sprache des Frameworks, die es schwierig macht, die Anforderungen in der täglichen Praxis effizient umzusetzen, Angst vor Umorganisation und Prozessveränderungen und der Mythos zusätzlicher bürokratischer Arbeit. Ein Ingenieur ist viel einfacher für technologische Neuerungen zu begeistern als für Unbekanntes außerhalb seines Themengebiets. Die gesammelten Erfahrungen zeigen aber, dass eine erfolgreiche Umsetzung der Entwicklungspraktiken durchaus möglich ist, wenn einige einfache Punkte beachtet werden:

  • Es sollten so weit wie möglich die in der Unternehmung üblichen Begriffe zur Prozessdefinition verwendet werden und nicht die komplexe CMMI-Sprache. Dazu ist der Einsatz von internen Mitarbeitern nötig, die die Unternehmenskultur kennen, nach CMMI ausgebildet werden und danach eine „Übersetzung“ vornehmen können.
  • Es muss im Unternehmen an einer Kultur zur kontinuierlichen Verbesserung gearbeitet werden, so es diese noch nicht gibt. Ist diese bereits etabliert, vereinfacht sich die Umsetzung von CMMI erheblich. Die Mitarbeiter müssen über die Änderungen, die ihre Arbeit beeinflussen, informiert werden. Bei der Umsetzung eines Standards ist es sehr wichtig, die bestehende Praxis als Basis einzusetzen und die Richtlinien des Standards entsprechend zu adaptieren. CMMI sagt, was zu erfüllen ist, eine bestehende Umsetzung der agilen Ansätze kann klären, wie dies erfüllt werden kann.
  • Der Codereview ist beschrieben und wird durchgeführt. Wichtig sind hierbei die Zufriedenheit jedes Ingenieurs und die Durchführung der Reviews auf einer regulären Basis. Außerdem werden Key Performance Indicators (KPIs) definiert und überwacht. Für die regelmäßige Durchführung ist das Projektteam verantwortlich.
  • Der Mythos zusätzlicher bürokratischer Arbeit für Ingenieure bei der Umsetzung von CMMI sollte zu Beginn zerstört werden. Im vorliegenden Fall war zusätzliche Dokumentation praktisch nicht nötig, vor allem im Entwicklungsbereich. Die einzigen Dokumente, die berücksichtigt wurden, bestanden bereits oder wurden in bestehende eingefügt: Systemarchitektur, Testkonzept, Testbericht, Betriebshandbuch, Systemabnahmeprotokoll. Alle anderen Belege, die zum Nachweis der Umsetzung der CMMI-Praktiken benötigt wurden, konnten dem Appraisal-Team in Form von Screenshots der Tools oder Quellverweisen geliefert werden, wie z. B. Anforderungsdefinitionen in JIRA, Mock-ups, Sourcecode etc.

Hat sich mit der Einführung von CMMI etwas im Projektalltag geändert?

Die Umsetzung von CMMI muss die Arbeit der Ingenieure nicht stören, wenn die nach CMMI verbesserten Prozesse sich nach dem Standardverbesserungsprozess des Unternehmens implementieren lassen.

Gute Kenntnisse und ein gutes Verständnis des CMMI-Frameworks sind nur von den Ingenieuren nötig, die dem Appraisal-Team angehören. Sie sind für die richtige und erfolgreiche CMMI-Umsetzung verantwortlich und leiten die Personen an, die während des Appraisals befragt werden.

Um erfolgreich zu sein, genügt technologisches Wissen allein für Softwareentwickler und Tester nicht mehr. Soziale Kompetenz und effizientes Arbeiten nach Prozessen sind ebenso entscheidende Faktoren. Jeder Ingenieur, der in einem CMMI-geprüften Unternehmen tätig ist, kann beweisen, dass er nach Prozessen arbeitet und die Bedeutung einer Kultur zur kontinuierlichen Verbesserung kennt.

Zudem ist CMMI ein internationales Framework und bei ca. 4 000 Organisationen weltweit implementiert. Viele große Unternehmen wie z. B. Siemens AG, Alcatel-Lucent, Credit Suisse, Deloitte oder Bombardier haben Prozesse nach CMMI definiert und fordern von ihren Ingenieuren entsprechende Erfahrungen damit. Für Ingenieure, die nicht direkt an der CMMI-Umsetzung beteiligt waren, kamen oft nur kleine Aufgaben hinzu. Für die systematische Erfassung von Reviews oder Risikomanagement wurden eigene Issue Types definiert, die es fortan zu benutzen gilt. Das Erfassen von für CMMI wichtigen KPIs wird oft nur als Konfigurationsänderung in den Tools wahrgenommen. Die Arbeitsweise verändert sich also kaum. Dass im Gegensatz zu früher mehr gemessen wird, ist für den einzelnen Entwickler mitunter gar nicht ersichtlich. Wichtig ist aber das Einhalten der Arbeitsweise und der Umgang mit den Tools.

Abgesehen davon ist CMMI für den Entwickler ein weiteres Sicherheitsnetz, das aus den Erfahrungen und Praktiken gestrickt ist, die CMMI mitbringt. Speziell der Fokus auf agile Entwicklungsmethoden zog bislang einen Mangel an adäquater Projektdokumentation nach sich. Dies konnte mit CMMI korrigiert werden und führte zu einer Gesundung des Entwicklungsprozesses.

Am Ende wollen wir den Ingenieuren empfehlen, sich keinesfalls von der landläufigen Meinung entmutigen zu lassen, dass CMMI einem das Leben erschwert. CMMI verdient eine Chance.

Geschrieben von
Werner Müller
Werner Müller
Werner Müller (werner.mueller [at] mimacom.com) ist Softwarearchitekt bei der mimacom ag in Bern und ist für das Konfigurationsmanagement verantwortlich.
Cornelia Gilgen
Cornelia Gilgen
Cornelia Gilgen (cornelia.gilgen [at] mimacom.com) ist Quality Manager und Scrum Master der mimacom ag in Bern.
Malgorzata Pinkowska
Malgorzata Pinkowska
  Malgorzata Pinkowska, malgorzata.pinkowska@mimacom.com, arbeitet als Business Consultant bei der mimacom ag. Sie war verantwortlich für die CMMI-Implementierung und ist mitverantwortlich für die Prozessverbesserungen der mimacom ag.
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