Qualitätsmanagement Verschärfte Software-Qualität — mit Automotive SPICE

Von Autos wird in Sachen Umweltverträglichkeit, Verbrauch, Sicherheit, Fahrspaß und Komfort immer mehr erwartet – und entsprechend steigen auch die Anforderungen an die Software. Automotive Spice ist ein Bewertungsmodell für die Software-Entwicklungsprozesse, das die großen Autobauer zur Beurteilung ihrer Lieferanten heranziehen.

Anbieter zum Thema

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

MicroConsult Academy GmbH

PTC

Viele Studien belegen, dass mangelnde Software-Qualität einen großen wirtschaftlichen Schaden verursacht. Aber nicht nur die Qualität an sich stellt bei der Entwicklung von Software ein Problem dar, sondern auch die Einhaltung von Kosten und Terminen. Es hält sich hartnäckig das Gerücht, dass Qualität im Nachhinein in ein System hineingeprüft werden kann. In der Realität ist Qualität die Summe aller Eigenschaften, die sich durch Planung, Konstruktion, Realisierung und Nachbesserung eines Systems ergibt. Somit ist eine Verbesserung der Qualität auf der einen Seite möglich durch Verbesserung der Prüfverfahren (Reviews, Test) und Korrekturen, damit Fehler frühzeitig entdeckt und behoben werden. Auf der anderen Seite ist eine Verbesserung der Qualität möglich durch Verbesserung der Prozesse, damit Fehler erst gar nicht entstehen.

Prozesse entscheiden über Qualität

Reifegradmodelle folgen der Prämisse, dass die Qualität eines Systems in hohem Grade beeinflusst wird durch die Qualität der Herstellungs- und Wartungsprozesse des Systems. Diese Prämisse ist für Produktionsprozesse schon lange bekannt und wurde auf Produkt-Entwicklungsprozesse übertragen. Ein Reifegradmodell ist aber weder ein Vorgehens- noch ein Prozessmodell. Ein Reifegradmodell beschreibt die Charakteristiken effektiver Prozesse auf der Basis Jahrzehnte lang bewährter Praktiken. Dabei wird zwischen prozessspezifischen Praktiken, d.h. inhaltlichen Spezifika von Prozessen, und generischen Praktiken unterschieden. Letztere sind prozessübergreifend und beschreiben nicht, was in den Prozessen zu tun ist, sondern wie diese Prozesse grundsätzlich durchzuführen sind. So wird zum Beispiel die Planung und Kontrolle von Prozessen adressiert.

Internationaler Standard soll Prozesse verbessern

Die Entwicklung von ISO/IEC 15504 begann 1992 im Rahmen des SPICE-Projektes und auch heute noch wird der Begriff SPICE als Synonym für diese Norm verwendet. Der Name SPICE steht dabei für „Software Process Improvement and Capability Determination“ und adressiert damit zwei Aspekte: Zum einen die Prozessverbesserung, zum anderen die Bewertung der Fähigkeit (Reife) von Prozessen. 1998 wurde die angehende Norm als Technical Report ISO/IEC TR 15504 veröffentlicht. Dieser musste in den Folgejahren überarbeitet werden, um eine Harmonisierung mit der Norm ISO/IEC 12207 zu erreichen, und wurde schließlich in den Jahren 2003 bis 2006 schrittweise als internationaler Standard freigegeben.

Arbeitsgruppen bearbeiten die einzelnen Teile der Norm

Zurzeit besteht die ISO/IEC 15504 aus fünf verabschiedeten Teilen (Bild 1). Der einzig normative Anteil ist der Teil 2; der die Durchführung von Assessments behandelt und standardisiert. Alle anderen Teile sind nur informativer Natur. Derzeit wird in Arbeitsgruppen der ISO an drei weiteren Teilen gearbeitet. Der Teil 6 wird zukünftig ein Beispiel für ein Prozess-Assessmentmodell beinhalten, das für die Domäne Systems Engineering geeignet ist. Der Teil 7 wird das Konzept des Reifegrades auf Organisationsebene einführen (bisher gibt es das nur auf Prozessebene). Und der Teil 8 schließlich wird das passende Prozess-Assessmentmodell zur ISO 20000 sein. Die ISO 20000 behandelt das Thema IT Service Management.

Wie anhand dieser Auflistung der verschiedenen, anwendungsspezifischen Prozess-Assessmentmodelle bereits erkennbar ist, lässt sich die ISO/IEC 15504 für verschiedene Anwendungsdomänen sehr gut einsetzen. Genau das ist ein wesentlicher Vorteil dieser Norm. Das Konzept der Austauschbarkeit von Prozess-Assessmentmodellen (und genauer: auch von Prozess-Referenzmodellen) war die Voraussetzung für die Erstellung von Automotive SPICE. Auf Automotive SPICE wird später genauer eingegangen, nachfolgend soll zunächst das Bewertungskonzept der ISO/IEC 15504 beschrieben werden.

Beurteilung der Reife von Prozessen

Die ISO/IEC 15504 definiert ein Messinstrument zur Bewertung der Reife von Prozessen (Measurement Framework). Alle Prozesse, die von Interesse sind, werden dazu in einem Prozess-Referenzmodell (PRM) zusammengefasst. Zugeordnete Prozess-Assessmentmodelle (PAM) unterstützen die Durchführung von Assessments bzw. helfen bei der Verbesserung entsprechender Entwicklungsprozesse. Dies ist die sogenannte Prozessdimension (Process Dimension). Aber wie wird die Prozessreife genau gemessen?

Neben der Prozessdimension gibt es die so genannte Fähigkeitsdimension (Capability Dimension), die die Reife von Prozessen misst (Bild 2). Die Reife wird dabei in Level angegeben, wobei 0 eine unzureichende und 5 eine sehr hohe Reife darstellt. Prozesse werden immer separat bewertet, d.h. für jeden einzelnen Prozess ergibt sich als Ergebnis der Bewertung ein Level. Dieser wird jedoch nicht direkt vergeben. Stattdessen werden Prozessattribute, also Eigenschaften von Prozessen bewertet und aus deren Bewertung der Level abgeleitet. Um die Attribute des Prozesses zu bewerten, werden die bereits erläuterten generischen Praktiken als Indikator verwendet. Bild 2 zeigt nicht nur, welche Prozessattribute prinzipiell existieren, sondern veranschaulicht auch die Schwerpunkte, die auf dem jeweiligen Level liegen. Die Level sind übrigens kumulativ zu verstehen, d.h. ein Level kann nur dann erreicht werden, wenn die Anforderungen der darunter liegenden Level bzw. Prozessattribute vollständig erfüllt wurden.

Zur Bewertung der Prozessattribute gibt es eine Ordinalskala, mit deren Hilfe der Erfüllungsgrad eines Prozessattributes angegeben werden kann. Die Skala (Bild 3) enthält vier mögliche Werte. Damit kann man neben vollständiger Erfüllung bzw. Nichterfüllung zwei Zwischenwerte vergeben. ISO/IEC 15504 definiert auch die Anforderungen an den Prozess, der mit einem Assessment verbunden ist. Diese Anforderungen erstrecken sich auf die Planung eines Assessments, die Erhebung und Validierung der Daten, die zur Bewertung der Prozesse herangezogen werden, die Bewertung der Prozessattribute und das Berichtswesen.

Branchenspezifischer Standard für die Kfz-Industrie

Die ISO/IEC 15504 selbst normiert nur die Assessment-Durchführung und stellt in ihrem Teil 5 ein exemplarisches Assessmentmodell zur Verfügung, das auf dem Standard ISO/IEC 12207 als Prozess-Referenzmodell basiert. Eine wesentliche Idee der ISO/IEC 15504 ist, dass Referenz-/ Assessmentmodelle nach gewissen Kriterien (u.a. die Angabe von Zielen und Resultaten für jeden Prozess im Referenzmodell und die Festlegung von Indikatoren im Assessmentmodell) erstellt werden können und damit statt dem in Teil 5 der Norm enthaltenen exemplarischen Prozess-Assessmentmodell verwendet werden dürfen. Damit ist es möglich – und dies ist ein wesentlicher Vorteil der ISO/IEC 15504 – branchenspezifische Varianten von Referenz-/Assessmentmodellen zu schaffen, ohne dass eine langwierige und aufwendige Prozedur durchlaufen werden muss, um für eine bestimmte Branche einen neuen ISO Standard zu schaffen.

Die Automobil-Industrie hat mit Automotive SPICE einen solchen branchenspezifischen Standard geschaffen. Die Automotive Special Interest Group (SIG), zu der die Automobilhersteller Audi, BMW, Daimler, Fiat, Ford, Jaguar, Land Rover, Porsche, Volkswagen und Volvo gehören, veröffentlichte 2005 die erste Version des Automotive SPICE Prozess-Referenz- und Assessmentmodells. In 2007 wurde eine geringfügig überarbeitete Version freigegeben.

Im Gegensatz zur ISO/IEC 15504, die selbst kein exemplarisches Referenzmodell definiert, sondern auf ISO/IEC 12207 verweist, beinhaltet Automotive SPICE ein eigenes Prozess-Referenzmodell, das – bis auf wenige Ausnahmen – auf einer Teilmenge der Prozesse aus ISO/IEC 12207 basiert. Allerdings findet sich in den Dokumenten von Automotive SPICE auch explizit der Hinweis, dass die Anwendung der anderen Prozesse aus ISO/IEC 12207, die nicht in Automotive SPICE enthalten sind, ebenfalls Sinn macht und daher empfohlen wird. SPICE Prozessdimension, Teil 2

In den Bildern 4 und 5 sind die Prozesse der ISO/IEC 12207 dargestellt. Die 31 Prozesse aus Automotive SPICE sind dabei durch ein „A“ gekennzeichnet, wobei die Prozesse ACQ.11 bis ACQ.15 nicht zur ISO/IEC 12207 gehören, sondern speziell für Automotive SPICE definiert wurden.

Ein Assessment-Umfang von 31 Prozessen ist allerdings sehr groß. Die Hersteller Initiative Software (HIS), die aus den deutschen Automobilherstellern Audi, BMW, Daimler, Porsche und Volkswagen besteht, hat daher die in den Bildern 4 und 5 mit „H“ gekennzeichneten Prozesse als sogenannten „HIS-Scope“ definiert, der mit 15 Prozessen einen deutlich kleineren Umfang hat.

Inhaltliche Unterschiede zwischen dem im Standard enthaltenen exemplarischen Prozess-Assessmentmodell (ISO/IEC 15504-5) und dem Prozess-Assessmentmodell von Automotive SPICE finden sich hauptsächlich in Anzahl und Beschreibung der Prozessergebnisse und der Prozessindikatoren. Diese sind spezifisch für die Embedded-Entwicklung umgeschrieben worden, um die Bedürfnisse des Automotive Umfeldes zu reflektieren.

Als weiteren Unterschied legt Automotive SPICE gegenüber dem exemplarischen Prozess-Assessmentmodell aus ISO/IEC 15504-5 besonderen Wert auf projektunabhängige Qualitätssicherung sowie auf die Verknüpfungen zwischen den Arbeitsergebnissen (Traceability), die im Rahmen der Entwicklung entstehen. Bild 6 zeigt eine Skizze in der die Traceability sowohl horizontal zwischen den Anforderungen auf verschiedenen Abstraktionsebenen und den zugehörigen Testfällen als auch vertikal zwischen den Abstraktionsstufen sichtbar wird.

Assessorenausbildung nach dem iNTACS-Schema

Die Norm ISO/IEC 15504 definiert zwar im Teil 2 die Anforderungen an Assessoren, wobei unterschieden wird zwischen Assessoren mit nur wenigen Verantwortlichkeiten und kompetenten Assessoren, die deutlich mehr Befugnisse haben. Letztendlich fehlen aber Anforderungen an die Ausbildung von Assessoren, um eine Vergleichbarkeit der Assessmentergebnisse sicherzustellen, wie von ISO/IEC 15504 und Automotive SPICE beabsichtigt.

Daher gründeten Vertreter aus Industrie und Wissenschaft sowie Beratungs- und Trainingsunternehmen den gemeinnützigen Verein iNTACS (International Assessor Certification Scheme) mit dem wesentlichen Ziel, die Assessorenausbildung zu standardisieren. Die genauen Kriterien für die verschiedenen Assessorenstufen sind auf der Webseite von iNTACS aufgeführt. Zur Sicherstellung der Qualität der Trainingsanbieter bzw. deren Kurse muss sich ein Trainingsanbieter akkreditieren lassen, bevor er Trainings gemäß den iNTACS-Lehrplänen anbieten darf.

iNTACS führt selbst keine Schulungen und auch keine Zertifizierungen von Assessoren durch. Aber iNTACS erstellt neben den Lehrplänen für die Assessorenausbildung auch die zugehörigen Prüfungen. Für die Zertifizierung von Assessoren arbeitet iNTACS mit Zertifizierungsgesellschaften zusammen. In Deutschland sind dies für die Assessorenausbildung auf Basis der ISO/IEC 15504-5 das ISQI (International Software Quality Institute, für die Assessorenausbildung auf Basis von Automotive SPICE das Qualitätsmanagement Center im Verband der Automobilindustrie VDA-QMC.

*Dr. Jürgen Schmied ist Berater für die Themenbereiche SPICE sowie Projektmanagement bei der method park Software AG; Jens Palluch ist bei der method park Software AG zuständig für die Schwerpunkte Schulung und Beratung zu den Themen Anforderungs- und Konfigurationsmanagement.

(ID:266879)