pakkanen * * * s ovellustuotannon menetelmäpilotti

Pakkanen* * *

Sovellustuotannon menetelmäpilotti

Pakkanen pähkinäkuoressa

PlugIT-seminaari 29.-30.3.04__________________________________________________________

Annamari Riekkinen ja Kirsi Karvinen

PlugIT

Kuopion yliopisto / Tietotekniikkakeskus /HIS-tutkimusyksikkö

Sisältö

Komponenttilähestymistapa käsitteenä: yhteyksien hallinta rajapintatasolla, arkkitehtuuri ja prosessiajattelu. Pakkasen taustaa: tarve menetelmäpilotille ja pilottikohteen esittely.Pakkasen keskeisimmät näkökulmat lyhyesti

Pakkanen iteratiivinen prosessi: 2 päävaihettaTaustamateriaalia: Käsitteitä, teoreettinen tausta

Komponentti- ja palvelupohjaisuus

Sovellus jäsennetään joukkona komponentteja, jotka tarjoavat käyttäjilleen palveluja suunnittelunäkökulma

Jokainen komponentti rakentuu joukosta yhteistyötä tekeviä olioita (sisäisen toteutuksen ei kuitenkaan tarvitse olla oliopohjainen!) toteutusnäkökulma

e

c

b

h

f

g

d

a

Olioihin perustuva toteutush

f

g

d

rajapintaluokka

c

a

e

b

rajapintaluokka

uses

Komponenteista koostettu toteutus

Arkkitehtuuri keskeisessä roolissa

Toiminnan jakaminen itsenäisiin osiin uudelleenkäytettävyys korvattavuus (ylläpito)

Tietokanta

komponentti komponentti

Komponentti (sovellus)

komponentti

Web-selain

Yhdenkäyttäjänpalvelut

komponentti

J/ASPJ/ASP

J/ASP

Sovellus-palvelin

Sovellus-kohtaisetpalvelut

Eri sovellustenyhteisetpalvelut

Webpalvelintai

asiakas

Tietokanta-palvelin

Toimintalogiikkataso (kerros)

Järjestelmätaso (kerros)

Dialogitaso (kerros)(työpöytätaso)

Käyttöliittymätaso (kerros)

Komponenttipohjainen ohjelmistotuotanto

Ohjelmistotuotannon kaikki vaiheet perustuvat komponentteihintoimintalähtöinen vaatimusmäärittely: vaatimukset toimintaprosesseja tarkastelemalla toiminnan kannalta keskeisten komponenttien tunnistaminen.sovelluksen ja sovellusarkkitehtuurin suunnittelu.komponenttien toteutus (hankinta) ja sovelluksen koostaminen.sovelluksen testaus.sovelluksen käyttöönotto (tekninen: sovelluksen hajautus).komponenttien (ohjelmisto-osien ja palveluiden) itsenäinen jakelu.

tekniikat (J2EE,.NET, web, tietokannat, jne.) prosessi ja menetelmät, jotka tukevat komponentti- ja palvelulähestymistapaa.

Prosessiajattelu

Ohjelmistoja tuotetaan prosessissa, jossa on erilaisia vaiheita (tai tasoja).Vaiheisiin sisältyy erilaisia tehtäviä ja tehtäväkokonaisuuksia, joilla on erilaisia keskinäisiä riippuvuuksia.Prosessi on iteratiivinen ja samoin eri vaiheet ovat iteratiivisia.Miten tehtäväkokonaisuudet tukevat toisiaan kokonaisprosessissa?

kartoitus

Vaatimusmäärittely Käyttöliittymäsuunnittelu Määrittely ja suunnittelu Toteutus ja koostaminen Testaus

analysointi

sovelluksen testauksen suunnittelu, testitapausten laadinta

paperiprotot, näyttöprotot, testaus, näytöt

Näytöt ja ulkoasu

Käyttöliittymälogiikan toteutusja testaus

arkkitehtuurin, komponenttien, rajapintojenmäärittelyt

komponenttien toteutus(testaus)

ja yhdistäminen (testaus)

testaus

Vaatimus-määrittely

HankintaToteutus

Ylläpito Käyttöönotto

MäärittelySuunnittelu Kokoaminen

Testaus

Käyttö-tapaukset

Olemassa olevat komponentit,sovellukset, mallit ym.

Teknisetrajoitukset

Komponentit

Komponenttimäärittelytja arkkitehtuurit

Sovellukset

Testatutsovellukset

Käsitemalli

Tausta ja tarve menetelmäpilotille

Miksi menetelmäpilotti? Terveydenhuollon ohjelmistojen toimittajien tarve ottaa käyttöön uudempia tekniikoita. Myös yliopistossa on edessä tilanne, jossa valitaan tekniikat ja välineet tulevaisuuden sovelluskehitystarpeisiin tarjoaa pilottiympäristön.Lähtökohdaksi on valittu komponentti- ja palvelulähestymistavan mukaiset tekniikat.Tekniikoiden lisäksi tarvitaan tietoa siitä, millainen prosessi ja millaiset menetelmät tukevat valitun lähestymistavan mukaista sovelluskehitystä.

Pilottikohteen esittely

Henkilökohtainenkäyttäjätunnus,esim. annamari

Pakka

Henkilö

Palvelinkoneet

Messi Pinna

Henkilökunnansähköpostipalvelin

Hallinnon sovellustenpalvelin

Pakkasen tehtävät

Tehtävämääritelmä: sovellusosan uusiminen palvelupohjaiseen komponenttiarkkitehtuuriin käyttämällä teollisuusstandardeihin pohjautuvia tekniikoita sekä PlugIT-projektissa tutkittuja tai kehitettyjä menetelmiä niin, että menetelmäpilotissa saadut tulokset ovat ohjelmistoyritysten hyödynnettävissä.

Tehtävä on selvittää, kuinka kattavia johtopäätöksiä organisaatiossa voidaan tehdä sovellusosan toteutuksen pohjalta valittaessa uusia tekniikoita sovelluskehitystä varten – päätöksenteon tuki.Tehtävä on koota kokemusten pohjalta kevyet toimintatavat, jossa eri tehtäväkokonaisuudet tukevat toisiaan prosessissa.

Pakkanen keskeisten näkökulmien valossa

Komponentti- ja palvelulähestymistavan vaatimukset

Prosessiajattelun tuki: eri tehtäväkokonaisuuksien keskinäiset riippuvuudet ja vaiheistus

Käytettävyys ja laadunvarmistus (turvallisuus ja ohjausprosessi)

Prosessi, joka tukee komponentti- ja palvelupohjaista lähestymistapaa s.e.laadunvarmistus ja käytettävyyshuomioidaan koko prosessin ajan (turvallisuus ja ohjaus).

Menetelmäkehitys on iteratiivinen prosessi

Vaikutteet ja näkökulmat

Käytettävyys

Laa dunv armi s tu s

(Turvallisuus)

(Ohjausprosessi)

Perusprosessimallin valinta:- vaatimusmäärittely- komponettien ja arkkitehtuurin määrittely- komponenttien hankinta (toteutus)- sovelluksen kokoaminen- testaus- (käyttöönotto ja ylläpito)

Iteratiivinen menetelmäkehitys


HankintaToteutus



Testaus

Käyttö-tapaukset


Teknisetrajoitukset

Komponentit


Sovellukset

Testatutsovellukset

Käsitemalli

Menetelmien valinta: toimintalähtöinen vaatimusmäärittely: työtoiminnan malli menetelmä komponenttien ja arkkitehtuurin määrittelyyn

(näkökulmia määrittelyjen sijoittamiseksi toteutustekniikoihin) tavoitteet ja vaatimukset teknisille ratkaisuille

Iteraatio: Prosessi vaatimusmäärittelystä toteutukseen yhden käyttötapauksen osalta. Valittujen menetelmien (vaatimusmäärittely ja komponenttien määrittely) käyttöönotto ja opiskelu käytännön soveltamisen myötä.Tekniikoiden valinta ja teknisten ratkaisujen kokeilut yhden käyttötapauksen osalta.

arviointi

Pakkasen toteutus 1. vaiheessa


ToteutusMäärittelySuunnittelu

Data

Komponenttienja sovellus-arkkitehtuurinmäärittely

Tekniikka-valinnat

Arviointi

Luokäyttäjätunnus

Määrittelyjen sijoitustoteutustekniikoihintoteutus

Havaitut ongelmat: Käyttöliittymäsuunnittelun tuki puuttui. (Formaali tarkastusmenettely raskas laadunvarmistuksessa).

Painopiste käytettävyyden huomiointiin prosessissa.

Iteratiivinen menetelmäkehitys


HankintaToteutus



Testaus

Käyttö-tapaukset


Teknisetrajoitukset

Komponentit


Sovellukset

Testatutsovellukset

Käsitemalli

Menetelmäkehitys: käytettävyysnäkökulma mukaan vaatimusmäärittelyvaiheen alusta

alkaen toimintalähtöinen vaatimusmäärittely: toimintaprosessit komponenttien ja arkkitehtuurin määrittelymenetelmän validointia teknisten ratkaisujen arviointia laadunvarmistukseen läpikäynnit ja katselmoinnit

Prosessin täydennys käytettävyys- (käyttöliittymän suunnittelu) ja laadunvarmistusnäkökulmilla.

Tehtävä: Demosovelluksen toteuttaminen kokemusten paketointi menetelmäsalkkuun.

Pakkasen toteutus 2. vaiheessa

Käyttöliittymä-suunnittelu


HankintaToteutus



Testaus

Käyttö-tapaukset


Sovellus

Testattusovellus

Käsitemalli

Laadunvarmistus

How to DoIT

Dokumentoitu demosovellus Pakkanen

Menetelmäkuvaukset menetelmäsalkkuun: toimintalähtöinen vaatimusmäärittely käyttöliittymän suunnnittelu komponenttien ja sovelluksen

arkkitehtuurin määrittely komponenttien ja käyttöliittymän toteutus ja

sovelluksen koostaminen laadunvarmistus

Arviointia: vaatimuksia ja tavoitteita tekniikoiden ja

välineiden valintaan saatujen tulosten yleistettävyys

Käytettävyys


(Turvallisuus)

(Ohjausprosessi)Pakkasen tulokset

Pakkanen - tavoitteita

Koota kokemukset erilaisista menetelmistä siten, että ne tukevat prosessiajattelua:• toimintalähtöinen vaatimusmäärittely• sovelluksen palveluarkkitehturin luonti• komponenttien määrittely ja dokumentointi• käyttöliittymä- ja tietokantasuunnittelu• komponenttien toteuttaminen valituilla tekniikoilla• sovelluksen koostaminen ja testaus• (komponenttien että komponenttipohjaisten sovellusten käyttöönotto ja

ylläpito)käytettävyys- ja laadunvarmistusnäkökulman huomiointi koko prosessissa.

- Selvittää millaisia asioita ja näkökulmia pitäisi ottaa huomioon tekniikkavalintoja tehdessä (projekti/organisaatiokohtisesti).

Pakkanen - tavoitteitaKoota kokemuksia sovelluksen toteuttamisesta komponenttipohjaisen lähestymistavan periaatteiden mukaan eri tekniikoilla ja välineillä.• määrittelyjen sijoittaminen toteutustekniikoihin, esim. palveluarkkitehtuurin

sijoittaminen J2EE ja .NET –arkkitehtuureihin.• komponenttien rakentaminen, sovelluksen koostaminen ja ulkopuolisen palvelun

käyttöönotto sovelluksessa. • ratkaisut komponenttivarastoksi?• eri tekniikoiden perusfilosofia ja periaatteet, minkälaisiin tilanteisiin soveltuvat?• tekniikoiden ja välineiden käyttöönotto?

Migraatiokokeilut: Fileman-kannasta relaatiokantaan:• tietokantarakenteen ja tietojen siirto: mitä voidaan/kannattaa automatisoida ja

mitä on tehtävä käsityönä. Pilottiprojektin rooli päätöksenteon tukena (saavutettujen tulosten soveltaminen todellisuudessa).

Pakkanen: teoreettinen tausta, käsitteitä

KäsitteitäSovellustuotantoprosessin päävaiheet: määrittely, suunnittelu, toteutus, testaus ja käyttöönotto (sekä ylläpito).

Prosessimallit:• Vesiputousmalli: prosessissa vaiheet seuraavat toisiaan peräkkäin niin, että koko sovelluksen osalta edellinen vaihe tehdään loppuun ennen seuraavaan vaiheeseen siirtymistä. Ohjelman toimintalogiikka ja tietosisällön käyttötavat konkretisoituvat projektin lopussa. Soveltuvuus työtehtäviin voidaan varmistaa vasta kuin sovellus on kokonaan valmis. • Inkrementaalinen (ja iteratiivinen) lähestymistapa: ohjelmistoa kootaan osissa siten, että aluksi suunnitellaan ja koodataan pieni osa toiminnallisuutta, joka testataan. Seuraavaksi suunnitellaan lisää toimintoja, jotka toteutetaan ja testataan. Muutoksiin varaudutaan koko ohjelmiston kehitysprojektin ajan (uskomus, että vaatimuksia ei voida saada riittävän hyvin selville projektin alussa).

Komponenttipohjaisen sovellustuotannon näkökulmia

Toimintaprosessit sovellustuotannon lähtökohtana: määritellään sovelluksen rajat ja tavoitteet (käyttötapaukset) ts. määritellään mitä toimintaprosesseja sovellus tukee ja miten.Palveluarkkitehtuuri: sovellus määritellään joukkona komponentteja, jotka tarjoavat toisilleen palveluja rajapintojensa (eli liittymiensä) kautta. Komponenttivarasto: uudelleenkäyttö. Dokumentointi tärkeää: käyttömahdollisuudet, käyttörajoitukset, versiointi.Komponenttien hankinta: löydettävyys, panostuksen uudelleenkäyttöön täytyy olla (huomattavasti) pienempi kuin sen tekeminen (uudelleen). Komponenttiteknologiat (mm. J2EE/.NET). Komponenttien toteutus, sovelluksen koostaminen ja suoritusympäristö.

Komponenttipohjaisen sovellustuotannon näkökulmia

Sovelluskehityksessä kaksi erillistä prosessia:• sovellusten koostaminen komponenteista (löytäminen, yhdistäminen ja

mukauttaminen)• yksittäisten komponenttien toteuttaminen (määrittelyjen pohjalta)

Sovellustuotannon vaiheita• vaatimusmäärittely (keräys, kokoaminen ja analysointi, kuvaus)• sovelluksen määrittely ja suunnittelu (komponentit ja niiden rajapinnat,

palveluarkkitehtuuri, käyttöliittymä, tietovarasto)• komponenttien hankinta (toteutus, osto, teetto, ulkopuolisen palvelun

käyttöönotto, oman olemassa olevan palvelun käyttöönotto jne.)• sovelluksen koostaminen (komponenttien yhdistäminen ja

mukauttaminen)• sovelluksen testaus• sovelluksen jakelu ja käyttöönotto• sovelluksen ylläpito


HankintaToteutus



Testaus

Käyttö-tapaukset


Teknisetrajoitukset

Komponentit


Sovellukset

Testatutsovellukset

Käsitemalli

Cheesman&Daniels: komponenttipohjainen

sovellustuotantoprosessi

Pakkasessa sovellettu perusprosessi

Cheesman&Danielssovellustuotantoprosessi

Perustuu Rational Unified Process l. RUP-malliin.Periaate ylläpidon näkökulma: painottaa komponenttien välisten riippuvuuksien hallintaa toteutus voidaan vaihtaa ilman, että se vaikuttaa liittymän olemassa olevien käyttäjien tapaan kutsua palveluja .Painopiste on arkkitehtuurissa, jossa komponenttien väliset riippuvuudet ja yhteydet määritellään rajapintatasolla. Mallinnustekniikka UML, johon on tehty joitakin laajennoksia (määrittelynäkökulma). Ei huomioi riittävästi käyttöliittymän suunnittelua.Lisäksi tarvitaan (ainakin) laadunvarmistus-, turvallisuus- ja ohjausnäkökulma.

Pakkasessa pääpaino on ollut käytettävyys- ja laadunvarmistusnäkökulmissa, mutta turvallisuus- ja ohjausnäkökulmia ei ole käyty läpi yhtä systemaattisesti.

Vaatimus-määrittely:

käyttötapaukset

Toteutuksen suunnittelu,koodaus ja testaus* vesiputousmalli

* evoluutiomalli, XP tms.


Käyttäjien työnkulut selvitetään vaatimusmäärittelyvaiheessa pääasiassa kenttätutkimusten avulla (vrt. toimintalähtöinen vaatimusmäärittely).Tärkeimmistä työtehtävistä ja tavoitteista johdetaan käyttöliittymäkuvaus, joka testataan. Testattu (ja hyväksytty) kuvaus siirtyy toteutuksen suunnitteluun.

GUIDe prosessimalli

Projektimalli perustuu käyttäjien työtehtäviä kuvaaviin tavoitepohjaisiin käyttötapauksiin (goal-based use cases) ja käyttöliittymäsuunnitteluun (goal-derived design).Käyttöliittymä suunnitellaan heti projektin alussa vaatimukseksi toteutukselle.Tavoitteena testata käyttöliittymäratkaisuja ja ohjelmiston soveltuvuutta työtehtäviin varhaisessa vaiheessa, jolloin muutosten tekeminen on helpompaa ja nopeampaa ( edullisempaa). Käyttöliittymäkuvaus konkretisoi vaatimusmäärittelyä. Vaatimukset voidaan saada selville riittävän täsmällisesti jo projektin alkuvaiheessa.

GUIDe prosessimalli


HankintaToteutus



Testaus

Käyttötapaukset käyttöohje


Teknisetrajoitukset

Komponentit


Sovellukset

Testatutsovellukset

Käsitemalli


Käsitemalli

Käyttöliittymäkuvat

Käyttöliittymäkuvat, Käytettävyystestaus Käyttöohje

Cheesman&Daniels + GUIDe

Käyttöliittymäsuunnittelun vaikutus prosessiin – käytettävyysnäkökulma

(vihreä)

Testauksen ja testitapausten suunnittelu

V-prosessimalli


HankintaToteutus

Käyttöönotto

Suunnittelu Kokoaminen

TestausMäärittely

Hyväksymistestaus

Järjestelmä-testaus

Integrointi-testaus

Komponentti-testaus

Test

itapa

uste

n su

oritu

s, te

stau

ksen

tote

utus

Testauksen tasot

Yksittäiset kehittäjät

Kehittäjät

Testausryhmä

Asiakkaat

Laadunvarmistuksen näkökulmat:• todennus (verifiointi): arviointi, että tuote tehdään oikein• kelpuutus (validointi): arviointi, että tehdään oikea tuote• testaus: ohjelmiston suoritus edellisten kohtien todentamiseksi.

Sovelluksen testaus huomioidaan projektissa alusta asti.Testaus perustuu määrittelyihin l. testaussunnitelma ja testitapaukset laaditaan etukäteen ennen toteutusta.• määrittelyjen katselmointi ja testaus

Virheitä löytyy aikaisessa vaiheessa, jolloin niiden korjaaminen on helpompaa ja edullisempaa.V-mallin idea sopii hyvin komponenttien ja komponenttipohjaisen sovelluksen testausprosessiksi.Tavoite: estää virheiden pääsy tuotteeseen sekä varmistaa, että ohjelmistos täyttää sille asetetut vaatimukset = laadunvarmistus.

V-prosessimalli

Testauksen vaikutus prosessiin (lila)

Cheesman&Daniels + GUIDe + V-malliVaatimus-määrittely

HankintaToteutus



Testaus

Teknisetrajoitukset

Komponentit


Sovellukset

Testatutsovellukset

Käsitemalli


Käsitemalli

Käyttöliittymäkuvat


Käyttöliittymäkuvat, Käytettävyystestaus Hyväksymistestaus, Käyttöohje

Järjestelmätestaus

Käyttötapaukset Käyttöohje, Hyväksymistestaus Järjestelmätestaus

Sovelluskehitysprosessi

Käytettävyys


(Turvallisuus)

(Ohjausprosessi)

Vaiheet eli portaat:

(Sovelluksen ylläpito)

(Sovelluksen käyttöönotto)

Sovelluksen testaus

Sovelluksen koostaminen

Komponenttien toteutus

(osa hankintaprosessia)

Määrittely ja suunnittelu

Käyttöliittymäsuunnittelu

Toimintalähtöinen vaatimusmäärittely

Pakkasessa: Testaus ja tarkastusTestaus huomioitu koko prosessissa.Sovellettavien menetelmien tuki testitapausten määrittelyssä ja testauksen toteutuksessa: tuotokset tukevat testausprosessia.Tarkastuksessa kokeiltu formaalia tarkastusmenettelyä:• löytyy virheet• tekijät joutuvat miettimään perusteluja tarkemmin• rajoittuu dokumentteihin (tosin voisi olla sovellettavissa myös muihin tuotoksiin)• menettelyyn osallistujien on hyvä tietää perusasiat tarkastuksen kohteesta (esim. komponenttimäärittely) • valmistautuminen vie aikaa

Tarkastukset toteutettu erilaisin läpikäynnein, esimerkiksi:• dokumenteille kommentointia ja katselmointeja• käyttöliittymänäyttöjen läpikäynti käyttäjän kanssa.

Laadunvarmistus

Erilaisia näkökulmia:Tietosuoja, esim. sovelluksen ja tietojen käyttöoikeudet• sisäänkirjautumismekanismit• tietojen luokittelu ja suojaus

Tietojen virheettömyys• eheys (oikellisuus, ristiriidattomuus = sallittu tila)• syöttötietojen oikeellisuuden tarkistus

Sovelluksen oikea toiminta• sovelluslogiikka

Sovelluksen turvallinen toiminta• toipuminen virhetilanteista (esim. sähkökatkot, levyrikot)

Tiedonsiirto• salausmekanismit

Valvonta• lokit

Turvallisuus

Toimintatavat, jotka sovitaan yhteisesti organisaatiotasolla, ei tarvitse luoda uudelleen jokaisessa projektissa.Projektin hallinta: esim. suunnittelu, toteutus, seuranta, riskienhallinta, resurssien hallinta.Tuotteen ja tuotosten hallinta: • Konfiguraation ja muutosten hallinta: esim. ryhmätyöntuki ja versiointi sekä tuotteen että erilaisten projektin aikana tuotettavien artefaktien osalta.

VaatimustenhallintaDokumentointi ja dokumenttien hallintaKomponenttien hankinta- ja hallintaprosessiUudelleenkäytön tasotjne.

osittain päällekkäisiä ja toisiinsa lomittuvia asioita (lisää kaiteita tikapuihin).

Ohjausprosessi

Pakkasessa syntyvää materiaalia on osapuolten saatavana:Yhteyshenkilöille – tuotokset - menetelmät – sovellustuotannon ja integraation yleiset menetelmät – esimerkitHttp://www.uku.fi/plugit/yhteys/pakkanen

Kirsi Karvinen: [email protected] Riekkinen: [email protected]

Lähteet:Cheesman John; Daniels John. UML Components: A Simple Process for Specifying

Component-Based Software. Szyperski (toim.) Component Software Series. 1.painos. Addison-Wesley, Boston, 2001.

Laakso,Sari. Hyvän käyttöliittymän varmistaminen GUIDe-projektimallilla. Helsingin yliopisto, tietojenkäsitetlytieteen laitos. Saatavana: <URL: http://www.cs.helsinki.fi/u/salaakso/papers/GUIDe-suomeksi.html>,viitattu 24.3.2004.

Lisätietoa

Kiitos!

Pakkanen

pakkanen * * * s ovellustuotannon menetelmäpilotti

Documents