Software Engineering I

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Software Engineering I

• Einführung

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Agenda

• Vorlesung Organisatorisches
• Persönliche Motivation
• Relevanz von Software
• Problem Software-Krise
• Lösung Software-Engineering
• Vorlesung Ziele und Inhalte

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Vorlesung SWE I

• Organisatorisches

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Moduldetails SWE I

• Modulname Software Engineering I
• Modulnummer T2INF2003
• ECTS Creditpoints 9
• Dauer 3. 4. Semester
• Workload Präsenz (h) 96 h 24h
• Workload Selbststudium (h) 174 h
• Qualifikationsziele und Kompetenzen
• Sachkompetenz Die Studierenden kennen die
  Grundlagen des Softwareerstellungsprozesses. Sie
  können eine vorgegebene Problemstellung
  analysieren und rechnergestützt Lösungen
  entwerfen, umsetzen und Dokumentieren. Sie kennen
  die Methoden der jeweiligen Phasen und können sie
  anwenden. Sie können Lösungsvorschläge für ein
  gegebenes Problem konkurrierend bewerten und
  korrigierende Anpassungen vornehmen.
• Selbstkompetenz Die Studierenden können sich mit
  Fachvertretern über Problemanalysen und
  Lösungsvorschläge, sowie über die Zusammenhänge
  der einzelnen Phasen austauschen. Sie können
  einfache Softwareprojekte autonom entwickeln oder
  bei komplexen Projekten effektiv in einem Team
  mitwirken. Sie können ihre Entwürfe und Lösungen
  präsentieren und begründen. In der Diskussion im
  Team können sie sich kritisch mit verschiedenen
  Sichtweisen auseinandersetzen und diese
  erläutern.
• Sozial-ethische Kompetenz Sie bewerten die
  eingesetzten Technologien und schätzen ihre
  Folgen ab.
• Übergreifende Handlungskompetenz Die
  Studierenden können sich selbsständig in
  Werkzeuge einarbeiten. Sie verbinden den
  Softwareentwicklungsprozess mit Techniken des
  Projektmanagement und beachten während des
  Projekts Zeit- und Kostenfaktoren.
• Lerneinheiten und Inhalte
• - Vorgehensmodelle
• - Phasen des SW-Engineering und deren
  Zusammenhänge
• - Analyse Lastenheft
• - Spezifikation Pflichtenheft, Anwendungsfälle
• - Methoden zur Repräsentation von Algorithmen,
  Datenmodellen, Funktionsweisen, Zustands- und
  Regelabhängigkeiten

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Projektarbeit SWE I

• Die vorlesungsbegleitende Projektarbeit wird im
  3.Semester in der Selbststudiumzeit und im
  4.Semester auch in den Präsenzzeiten
  durchgeführt!
• Aktueller Vorlesungsplan, Themen für Ihre
  Projektarbeiten und andere Informationen hier
• http//wwwlehre.dhbw-stuttgart.de/rentschler/TI
  NF11D
• Organisation in Projektteams von 5-7 Leuten und
  Auswahl eines der ausgeschriebenen Projektthemen
  bis nächste Woche. Benennung eines
  Projektleiters.

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Themen für Projektarbeit

1. Vorlesungsunterlagen SWE I
2. Salome-TMF 3.x Usability-Verbesserung
3. Salome 4.0 Neuentwicklung SDLC-Tool
4. MultiCastor 3.0
5. Generic Assessment Tool 2.0

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Persönliche Motivation

• Sie werden nicht dafür bezahlt,
• - dass Sie einen Hochschulabschluss haben
• - dass Sie etwas wissen
• - dass Sie etwas tun
• - dass Sie irgendwelche Probleme lösen
• Sondern dafür
• dass Sie solche Probleme lösen, bei denen der
  Nutzen der Lösung höher ist als die Kosten der
  Lösung (am besten sogar viel höher!)
• dass Sie mit ihrer Arbeitskraft einen Mehrwert
  erschaffen.
• Also lernen Sie bitte
• Probleme und ihre Wichtigkeit verstehen
• Probleme lösen
• Kosten und Nutzen von Technologien und Methoden
  abschätzen
• Ihre eigene Produktivität einzuschätzen

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Lösungsorientierung
Version 14.08.2015
Software Engineering I VE 1 Einführung
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Vorlesung SWE I

• Ziele und Inhalte

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Ziele der Vorlesung

• Vermittlung von Grundwissen in Software
  Engineering (Softwaretechnik)
• Das beinhaltet
• Inhalt und Wichtigkeit der Softwaretechnik
  verstehen.
• Verstehen, was Requirements Engineering ist.
• Den Softwareentwicklungsprozess und
  unterschiedliche Vorgehensmodelle verstehen und
  beschreiben können.
• Die Phasen der Softwareentwicklung wie Analyse,
  Entwurf, Implementierung und
  Qualitätssicherung beherrschen.
• Wissen, was man unter Qualitätssicherung versteht
  und welche Verfahren hierzu existieren.
• Wissen, wie man Softwareprojekte leitet und
  durchführt.
• Den Zweck und den Inhalt unterschiedlicher
  Dokumentationsarten kennen.

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Ziele der Vorlesung

• Kenntnisvermittlung über Methoden und Prozesse
  zur wirtschaftlichen Herstellung und Pflege
  großer Softwaresysteme in hoher Qualität.
• Auf dieser Grundlage sollen Sie dann in der Lage
  sein
• den Stellenwert von Software Engineering zu
  beurteilen
• erworbenes Wissen über Software-Entwicklung
  systematisch einzuordnen
• die Ursachen für Schwierigkeiten und Probleme in
  Software-Projekten zu erkennen
• als Software-Entwickler erfolgreich mit Anwendern
  und Managern zusammenzuarbeiten
• als Software-Architekt systematisch ein großes
  Softwaresystem zu entwerfen
• als Software-Projektleiter systematisch und
  zielgerichtet ein großes Softwareprojekt zu
  planen, initiieren und zu leiten

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Gliederung des Vorlesungsstoffes
Wie modelliere bzw. beschreibe ich Software?
Wie gehe ich vor bei der Software Entwicklung?
Wie führe ich ein Software Projekt?
Wie können Werkzeuge unterstützen?
SWE 1
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Aktivitäten des SW-Lebenszyklus
Was muss verbessert werden?
Wie tun?
Was tun?
Wurde es richtig getan?
Realisiere es!
Wird benutzt
Problemraum
Lösungsraum
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Vorlesung SWE I

• Relevanz von Software
• Software-Krise
• Software Engineering

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Relevanz von Software

• Die Wirtschaft aller industrialisierten Länder
  hängt von Software ab.
• Immer mehr Systeme werden durch Software
  gesteuert.
• Ohne Software geht heute nichts mehr.
• Die Aufwendungen für Software repräsentieren
  einen enormen Faktor im Bruttosozialprodukt aller
  Länder.
• Software-Kosten dominieren die Kosten von
  informationstechnischen Systemen.

? Gute Softwareentwicklung ist wichtig
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Problem Software-Krise

• Die Software-Krise bezeichnet ein in der Mitte
  der 1960er Jahre verstärkt auftretendes Phänomen
  Erstmals überstiegen die Kosten für die Software
  die Kosten für die Hardware. In der Folge kam es
  zu den ersten großen gescheiterten
  Software-Projekten.

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Problem Software-Krise

• 1960 - 1970
• Menge und Leistungsfähigkeit der Hardware wachsen
  dramatisch
• Informationsverarbeitung im großen Stil wird
  möglich
• Ad hoc Verfahren (Code and Fix), Kunsthandwerk
  sowie primitive Programmiersprachen in der
  Software-Entwicklung versagen bei großen
  Systemen.
• Die Software-Krise geht im Kern auf das Problem
  zurück, dass selbst einfache Programme derart
  komplex aufgebaut sein können, dass sie
  mathematisch schwer beschreibbar und aufgrund der
  hohen Zahl von Permutationen (der Vielzahl von
  internen Software-Zuständen) nicht vollständig
  testbar sind.

? Die Software-Krise ist da
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Symptome der Software-Krise

• Softwareprojekte überschreiten geplante Zeit- und
  Budgetgrenzen.
• Softwareprojekte werden vorzeitig abgebrochen.
• Softwareprodukte beinhalten nicht die gewünschte
  Funktionalität.
• Softwareprodukte sind fehlerbehaftet.

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Lösung Software Engineering

• Software Engineering als Antwort auf die
  Software-Krise
• formuliert 1968 auf einer NATO-Konferenz in
  Garmisch-Partenkirchen
• Software Engineering Die Anwendung eines
  systematischen, disziplinierten und
  quantifizierbaren Ansatzes auf die Entwicklung,
  den Betrieb und die Wartung von Software, das
  heißt, die Anwendung der Prinzipien des
  Ingenieurwesens auf Software.
• (IEEE 610.12)
• Im deutschen Sprachraum auch Softwaretechnik
  genannt.

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Definition Software Engineering

• Zielorientierte Bereitstellung und systematische
  Verwendung von Prinzipien, Methoden, Konzepten,
  Notationen und Werkzeugen für die arbeitsteilige,
  ingenieurmäßige Entwicklung und Anwendung von
  umfangreichen Software-Systemen
• zur
• Steigerung der Produktivität,
• Verbesserung der Qualität und
• Erleichterung der Führbarkeit von
  Software-Projekten.
• siehe Balzert, Lehrbuch der
  Softwaretechnik

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Einordnung in die Informatik
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SWE -Übersicht
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Software Engineering I VE 1 Einführung
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Arten von Software

• Individualsoftware Einzelanfertigung gemäß
  Kundenauftrag (von klein bis sehr groß).
• Standardsoftware Serienprodukt sie kann
  anwendungs- oder produktorientiert sein,
  unterliegt meist inkrementeller
  Weiterentwicklung.

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Software Engineering I VE 1 Einführung
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Vielfalt von Software

• Stand-Alone Anwendungen
• Applikationen, welche auf einem lokalen Computer
  ausgeführt werden (z.B. auf einem PC). Sie
  beinhalten alle notwendigen Funktionalitäten und
  benötigen keine Verbindung zu einem Netzwerk.
• Interaktive, transaktionsbasierte Anwendungen
• Applikationen, die auf einem entfernten Computer
  ausgeführt werden und auf die von lokalen PCs
  oder Terminals über ein Netzwerk zugegriffen
  wird. Das beinhaltet Web-Anwendungen wie z.B.
  eCommerce, Bankensoftware, .

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Vielfalt von Software

• Stapelverarbeitungssysteme
• Geschäftsanwendungen, welche große Mengen an
  Eingabedaten verarbeiten können.
• Unterhaltungssysteme
• Systeme, welche primär dem persönlichen Gebrauch
  und zu Unterhaltungszwecken dienen.
• Modellierungs- und Simulationssysteme
• Systeme für wissenschaftliche Zwecke, z.B. um
  komplexe naturwissenschaftliche Prozesse oder
  Systeme nachzubilden.

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Vielfalt von Software

• Datenermittlungssysteme
• Systeme, welche mit Hilfe von Sensoren Daten aus
  ihrer Umgebung sammeln und diese Daten an andere
  Systeme zur Weiterverarbeitung weiterleiten.
• Systeme aus Systemen
• Systeme, die aus einer Anzahl anderer
  Softwaresysteme zusammengestellt wurden.
• Eingebettete Softwaresysteme
• Hierbei handelt es sich um Softwaresysteme zum
  Steuern und Kontrollieren von Hardwaregeräten.
• Diese eingebetteten Systeme (embedded systems)
  sind zahlenmäßig die meist verbreiteten
  Softwaresysteme.
• Hierzu gehört alles von der Haussteuerung bis zur
  Eieruhr.

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Vielfalt von Software

• Zusammenfassung
• Es gibt viele verschiedene Arten von
  Softwaresystemen und es gibt keine universelle
  Entwicklungsmethode für alle diese Arten.
• Die zu verwendenden Methoden und Werkzeuge hängen
  ab von
• der Art der zu entwickelnden Anwendung,
• den Kundenanforderungen und
• dem fachlichen Hintergrund des Entwicklungsteams.

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Charakteristika von Software
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Software-Krise aktuell

• Die Software-Krise kann auch heute nicht als
  beendet betrachtet werden. Die Komplexität der
  Software-Systeme steigt weiter und damit die
  Probleme, auch wenn es in der Modernisierung und
  Strukturierung des Software-Entwicklungsprozesses
  große Fortschritte gab.
• Software Engineering ist im Mittel schwieriger
  als das Engineering klassischer Systeme und
  Produkte
• Beständiger Verbesserungsprozess nötig!

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Software Engineering I VE 1 Einführung
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Abgrenzung

• Software Engineering ! Programmieren
• Sondern Problemlösung
• Problem bzw. Anforderungen analysieren
• Lösung erarbeiten
• System entwickeln
• Angewendete Techniken
• Modellierung
• Wissensbeschaffung
• Entscheidungsfindung

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• Begriffsdefinitonen

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Begriffsdefinition Engineering

• Systematisches Herangehen
• Genaue Problemdefinition
• Wiederholende Muster erkennen
• Techniken entwickeln, um Klassen von Problemen zu
  lösen
• Bestehende Lösungen wiederverwenden
• Definieren von formalen Modellen zur Förderung
  von Automatisierung
• Anwendung von Standard-Werkzeugen

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Begriffsdefinition Prinzipien

• Prinzipien sind Grundsätze, die man seinem
  Handeln zugrunde legt. Sie sind allgemeingültig,
  abstrakt und bilden eine theoretische Grundlage.
  Sie enthalten keine Aussage darüber, wie das
  Prinzip erreicht werden kann.
• Prinzipien der Softwaretechnik
• Abstraktion ?? Konkretisierung
• Perspektivenbildung
• Strukturierung
• Bindung (Kohäsion) und Kopplung
• Hierarchisierung
• Modularisierung
• Standardisierung
• Kapselung
• Lokalität

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Begriffsdefinition Methoden

• Methoden sind planmäßige, begründete
  Vorgehensweisen zur Erreichung von festgelegten
  Zielen. Zu Methoden gehören eine Notation,
  systematische Handlungsanweisungen und Regeln zur
  Überprüfung der Ergebnisse.
• Anwendung von Prinzipien
• Nicht auf Intuition basierend
• Lehrbar
• Einfach und leicht zu verstehen

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Begriffsdefinition Werkzeuge

• Werkzeuge (Tools) dienen der automatisierten
  Unterstützung von Methoden und Notationen zur
  Steigerung von Effektivität und Effizienz.
• Charakteristika
• Erzwingen der Einhaltung von Methoden, Standards,
  Notationen
• Erhöhung der Produktivität
• Beispiel
• Editor, Interpreter, Compiler, Debugger
• CASE-Werkzeuge (Computer Aided Software
  Engineering)
• Testsysteme

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Teilaspekte des Software Engineerings

• Entwicklungsmethodik
• zur Modellierung und Dokumentation
• zur Anforderungserfassung und -analyse
• zum Systementwurf
• zur Implementierung (? Programmiermethoden)
• Projektmanagement
• zur wirtschaftlichen und koordinierten
  Bearbeitung der Arbeitspakete
• Qualitätssicherung
• zur Herstellung und Überwachung einer
  hinreichenden Produktqualität

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• Testfragen

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Fragen und Übungen

• Warum ist Software so schwer zu entwickeln?
• ?? Man kann Software nicht anfassen und nicht
  sehen.
• ?? Softwaresysteme werden immer komplexer.
• ?? Man muss zunehmend mit Einschränkungen aus
  Altlasten umgehen.
• ?? Software kann nur schwer geändert werden.

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Fragen und Übungen

• Welchen Aussagen stimmen Sie zu?
• ?? Software beeinflusst unser tägliches Leben.
• ?? Softwaretechnik beinhaltet Theorien und
  Methoden zur Entwicklung von Software.
• ?? Die Informationsflut und Komplexität bei der
  Softwareerstellung überfordert eine einzelne
  Person.
• ?? Die Entwicklung der Software ist wesentlich
  aufwändiger als deren Wartung.

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Fragen und Übungen

• Welchen Aussagen stimmen Sie zu?
• ?? Ein Softwareprodukt besteht nur aus dem
  Programmcode.
• ?? Softwaretechnik befasst sich nur mit der
  Herstellung von Software.
• ?? Ein Vorgehensmodell ist die vereinfachte
  Beschreibung eines Softwareentwicklungsprozesses.
• ?? Die Wartung von Software ist teurer als die
  Erstellung von Software.
• ?? Neue Anforderungen erhöhen die Fehlerzahl von
  großen Softwaresystemen.

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• Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
• Fragen ?