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Management von Software-Systemen

Aufwands- und Kostenschätzung

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Aufwandsschätzung

Wie viel Aufwand ist für die Erledigung einer Aufgabe erforderlich?

Wie viel Zeit ist für die Erledigung einer Aufgabe erforderlich?

Wie hoch sind die für eine Aufgabe anfallenden Gesamtkosten?

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Drei Parameter sind für die Berechnung derGesamtkosten eines Softwareentwicklungsprojekts vonBedeutung:

Hardware- und Softwarekosten, einschließlich Wartung

Reise- und Schulungskosten

Personalkosten

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Folgende Kostenfaktoren sind auch Teil des Gesamtaufwands:

1. Kosten für die Bereitstellung, Beheizung und Beleuchtung der Büroräume

2. Kosten für unterstützendes Personal

3. Kosten für Netz und Kommunikation

4. Kosten für zentrale Einrichtungen wie Bibliotheken, Erholungseinrichtungen

5. Kosten für Sozialversicherungen, Krankenversicherungsanteile und Mitarbeiterzuwendungen wie Erfolgsbeteiligungen und Betriebsrenten

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Folgende Faktoren haben einen Einfluss aufden Preis von Software:

Marktchancen

Unsicherheit der Aufwandsschätzung

Vertragsbedingungen

Unbeständigkeit der Anforderungen

Wirtschaftliche Bonität

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Produktivität (1)

Die Produktivität in einem Fertigungssystem wirdgemessen, indem man die produzierte Stückzahldurch die Anzahl der für die Produktionerforderlichen Personenstunden teilt.

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Produktivität (2)

Folgende Faktoren haben einen Einfluss auf dieProduktivität der Softwareentwicklung:

- Erfahrung im Anwendungsgebiet

- Prozessqualität

- Projektgröße

- Technische Unterstützung

- Arbeitsumgebung

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Produktivität (3)

Zur Produktivitätsschätzung werden einige Softwareattributeverwendet, deren Wert an der Entwicklung des erforderlichenGesamtaufwands in zwei Arten von Maßen beteiligt.

1. Größenspezifische Maße: Das gebräuchlichste größenspezifische Maß sind die Zeilen gelieferten Quellcodes.

2. Funktionsspezifische Maße:

~ Function Points

~ Object Points

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Dauer der Systementwicklung:

Analyse Entwurf Codierung Testen Dokumen tation

Assemblercode 3 W 5 W 8 W 10 W 2 WHöhere Programmier- 3 W 5 W 8 W 6 W 2 Wsprache

Größe Aufwand ProduktivitätAssemblercode 5000 Zeilen 28 W 714 Zeilen/MonatHöhere Programmier- 1500 Zeilen 20 W 300 Zeilen/Monatsprache

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Function Points (1)

Function Points wurden in den 70er Jahren von A.J. Albrecht (IBM) entwickelt und seither von verschiedenen Autoren und Gremien ergänzt und weiterentwickelt.

Die Grösse eines Informationssystems kann gemessen werden durch eine geeignete Quantifizierung der Funktionalität.

Idee

Entstehung

Unabhängig von der Realisierung

Können bereits ermittelt werden, wenn Anforderungen vorliegen

Weniger anschaulich als Lines of Code

Verfahren ist auf Informationssysteme zugeschnitten

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Function Points (2)

Zur Berechnung der Gesamtanzahl der Function Points einesProgramms misst man die folgenden Programmfunktionen:

Gewichtungsfaktoren Komplexität

niedrig

Komplexität mitttel

Komplexität hoch

Dateneingaben 3 4 6

Datenausgaben 4 5 7

Benutzerinteraktionen 3 4 6

Externe Schnittstellen 5 7 10

Vom System verwendete Dateien

7 10 15

„Unadjusted Function Point Count“

Bestimmung der Anzahl Function Points(1)

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Function Points (3)

Der sogenannte Function-Point-Rohwert wird berechnet, indemdie einzelnen Häufigkeiten mit dem geschätzten Gewichtmultipliziert und alle Werte aufsummiert werden.

Unadjusted Function Point Count

UFC=∑ (Anzahl der Elemente eines bestimmten Typs) * Gewicht

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Durch die Multiplikation von „Unadjusted Function Point Count“ mit einem Korrekturfaktor, der die technischeKomplexität des Systems reflektiert, berechnet man den Wertvon „Adjusted Function Point Count“

Function Points (4)

Adjusted Function Point Count = Korrekturfaktor * „Unadjusted Function Point Count“

Adjusted Function Point Count

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Aufwandschätzung mit Function Points

Sollen Function Points zur Aufwandschätzung verwendet werden, so muss der Aufwand pro Function Point bekannt sein.

Faustregeln zur Aufwandberechnung:

Kalenderzeit [Monate] = FP 0.4 Anzahl Mitarbeiter = FP/150Aufwand [Personenmonate]

= Kalenderzeit * Anzahl Mitarbeiter

Sollen projektspezifische Faktoren (z.B. die Fähigkeiten der MitarbeiterInnen) berücksichtigt werden, so müssen zusätzliche Korrekturfaktoren verwendet werden.

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Weitere Faustregeln mit FPs (1)1 Function Point = 320 Statements in Basic Assembler1 Function Point = 213 Statements in Makro Assembler1 Function Point = 128 Statements in C1 Function Point = 107 Statements in COBOL1 Function Point = 107 Statements in FORTRAN1 Function Point = 80 Statements in PL/I1 Function Point = 71 Statements in ADA831 Function Point = 53 Statements in C++1 Function Point = 15 Statements in Smalltalk

für prozedurale Sprachen: 1 FP = 100 Statements für objekt-orientierte Sprachen: 1 FP = 20 Statements

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Weitere Faustregeln mit FPs (2)

Dokumentationsumfang: Anzahl Seiten = FP 1.15

Schleichende Anforderungen wachsen während der Design bis zur Codierungsphase durchschnittlich um 2% pro Monat.

Anzahl benötigter Test Cases = FP 1.2

Anzahl benötigter Personen für die Wartung der Software = FP/750

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Bei der Anzahl der Object Points eines Programmshandelt es sich um eine gewichtete Schätzungfolgender Faktoren:

- Die Anzahl der einzelnen angezeigten Bildschirmmasken

- Die Anzahl der erzeugten Berichte

- Die Anzahl der 3GL-Module, die zur Erzeugung des 4GL-Codes entwickelt werden müssen

Object Points

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Schätzverfahren

Um den Aufwand und die Kosten für eine Softwareschätzen zu können, werden eines oder mehrereder unten beschriebenen Verfahren verwendet: - Analogieschätzung

- Parkinsons Gesetz

- price to win

- Algorithmisches Aufwandsmodell

- Expertenbeurteilung

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Expertenbeurteilung

• Vorgehen:• Der Aufwand eines Projekts wird auf Grund des

Aufwands eines möglichst ähnlichen früheren Projekts prognostiziert.

• Unterschiede werden so gut wie möglich berücksichtigt.

Schätzverfahren (2)

Einfach und billig

Kann sehr ungenau sein (Die Qualität der Schätzung ist von der Erfahrung der Schätzer und der Qualität der Erfahrungs-daten abhängig)

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Die neuen Methoden und -verfahren wie

- Objektorientierte anstelle funktionsorientierter Entwicklung

- Client/Server-Systeme anstelle von Großrechnern

- Entwicklung zur und unter Wiederverwendung anstelle von Neuentwicklung aller Systemteile

- …..

erschweren den Experten die genauere Schätzung desAufwands.

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Top-down und Bottom-up Ansatz

Top-downEr setzt auf Systemebene ein.

Bottom-upEr setzt auf Komponentenebene ein

! Gefahr, dass projektübergreifende Aktivitäten vergessen werden

! Gefahr, dass Schätzung nicht genügend auf Details eingeht

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Algorithmische Schätzverfahren (1)

Algorithmische Schätzverfahren berechnen den Aufwand mit Hilfe mathematischer Formeln.

Die Formeln sind in der Regel aus der statistischen Analyse historischer Daten entstanden.

Die Formeln verwenden Parameter, die das Produkt charakterisieren und Parameter, die die Bedingungen der Entwicklungsumgebung beschreiben

Die meisten Verfahren basieren auf der folgenden Grundformel: Aufwand = A * Grösse B

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Der Aufwand für die Erstellung von Software steigt mit wachsender Produktgrösse

überproportional an.

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0

40

80

120

160

200

240

280

0 40 80 120 160 200 240 280

Programmgrösse

Au

fwa

nd

y= a xe

Kurve 1:e>1

Kurve 2:e=1

Kurve 3:e<1

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Genauigkeit der Schätzung abhängig von

der Genauigkeit der Eingangsgrössen

der Qualität der Kalibrierung (Anpassung an die

jeweilige Entwicklungsumgebung)

Algorithmische Schätzverfahren (2)

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COCOMO (Constructive Cost Model)

COCOMO beruht auf einer Kombination von Gleichungen, statistischen Modellen, und Schätzungen von Parameterwerten

Cocomo ist ein Drei-Stufen-Modell

Ausgangspunkte der Schätzung sind:

- Ermittlung der LOC/KDSI

- Ermittlung der Berechnungsfaktoren

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Basic COCOMO (1) Aufwand [in Personenmonaten] = A * Programmgrösse [inKDSC] B

Entwicklungszeit [in Monaten] = C * Aufwand D

Komplexität des Projekts A B C D

Einfach(„Organic Mode Projects“)

2.4 1.05 2.5 0.38

Mittelschwer(Semi-detached Mode Projects“)

3.0 1.12 2.5 0.35

Eingebettet(„Embedded Mode Projects“)

3.6 1.2 2.5 0.32

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0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Produktgrösse [KDSI]

Ge

sch

ätz

ter

Au

fwa

nd

[P

ers

on

en

mo

na

te]

Basic COCOMO (2)

eingebettet

mittelschwer

einfach

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Basic COCOMO (3)

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Intermediate COCOMO (1)

Cost Driver Attributes

Aufwand [in Personenmonaten]=

K1 * ... * K15 * „Aufwand aus Basic COCOMO“

Die mit dem Basic COCOMO ermittelten Werte können noch erheblich genauer gemacht werden, indem man den mit dem Basic COCOMO geschätzten Aufwand mit einer Reihe von Kostenfaktoren (sogenannten Cost Driver Attributes) multipliziert.

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Produkt-abhängige Attribute -RELLY: Erforderliche Systemzuverlässigkeit

zwischen 0.75-1.40

Rechner-abhängige Attribute -VIRT: Software Entwicklungsumgebung zwischen 0.87-1.30

Personen-abhängige Attribute -LEXP: Erfahrung mit der Programmiersprache zwischen 0.95-1.14

Projektumgebung-abhängige Attribute -MODP: Erfahrung mit modernen Programmiermethoden zwischen 0.82-1.24

Einige Kostenfaktoren

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Intermediate COCOMO (2)Vorgehen Den „Entwicklungsmodus“ des Projekts identifizieren Die Grösse des Projekts (in Anzahl Codezeilen)

schätzen Die 15 „Cost Driver Attributes“ bestimmen Den Projektaufwand in Personenmonaten und die

Projektdauer in Monaten berechnen

Transparent („man versteht das Modell“)

Modell ist anfällig auf falsches Zuweisen des Entwicklungsmodus

Cost Driver Attributes und insbesondere die Software-Grösse müssen gut geschätzt werden

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Detailed COCOMO

Im Detailed COCOMO können die Cost Driver Attributes auf einzelne Phasen oder einzelne Subsysteme anstatt nur auf das System als Ganzes angewendet werden.

Höherer Aufwand für seine Implementierung und Anwendung als bei Intermediate Cocomo

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Das COCOMO 2.0 Modell (1)

Wie das ursprüngliche Modell ist auch das COCOMO 2-Modell einDreistufenmodell

1. Die frühe Prototypenstufe:

- Die Größenschätzungen basieren auf Object Points, die durch eine Standardzahl für die geschätzte Produktivität dividiert wird.

- Zur Schätzung des erforderlichen Aufwands wird eine einfache Größen-/Produktivitätsformel verwendet.

PM=(NOP*(1-%reuse/100))/PROD

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Das COCOMO 2.0 Modell (2)

2. Die frühe Entwurfsstufe: - Diese Stufe entspricht der abgeschlossenen Festlegung der Systemanforderungen und einem ersten Entwurf

- Die Schätzungen basieren auf Function Points, die dann in die Anzahl der Quellcodezeilen umgewandelt werden.

PM=A * GrößeB * M + PMm

M=PERS * RCPX * RUSE * PDIF * PREX * FCIL * SCED PMm= (ASLOC * (AT/100)) / ATPROD

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Das COCOMO 2.0 Modell (3)

3. Die Stufe nach dem Architekturentwurf:

- Die erste Aufwandsberechnung wird verfeinert.

- Es werden 17 Attribute anstelle von 7 Attributen verwendet.

- Die Schätzung der Gesamtanzahl der Zeilen an Quellcode wird so angepasst, zwei wichtige Projektfaktoren Berücksichtigung finden:

~ Die Unbeständigkeit der Anforderungen

~ Der Umfang einer möglichen Wiederverwendung

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Das COCOMO 2.0 Modell (4)

Im Vergleich zum ursprünglichen COCOMO-Modell wird hierder Exponent unter Berücksichtigung von Skalierungsfaktorengeschätzt:

1. Vorhandensein

2. Entwicklungsflexibilität

3. Architektur/Risikoauflösung

4. Teamzusammenhalt

5. Prozessausgereiftheit

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Die Auswirkung von Skalierungsfaktoren auf dieAufwandsschätzung (1)

Exponent 1.17Systemgröße(einschließlich der Faktoren für die 128,0 DSIa

Wiederverwendung und die Unbeständigkeit derAnforderungen)Erste COCOMO-Schätzung ohne Kostenfaktoren 730 PM

Zuverlässigkeit Sehr hochKomplexität Sehr hochSpeicherbeschränkungen HochWerkzeugverwendung GeringZeitplan

BeschleunigtAngepasste COCOMO-Schätzung 2306 PM

Das COCOMO 2.0 Modell (5)

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Das COCOMO 2.0 Modell (6)

Zuverlässigkeit Sehr geringKomplexität Sehr geringSpeicherbeschränkungen KeineWerkzeugverwendung Sehr hochZeitplan NormalAngepasste COCOMO-Schätzung 295 PM

Die Auswirkung von Skalierungsfaktoren auf dieAufwandsschätzung (2)

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Algorithmische Kostenmodelle bei der Projektplanung

Bei der Aufwandsschätzung für ein Projekt sind dreiKomponenten zu berücksichtigen:

1. Die Kosten der Zielhardware, auf der das System ausgeführt werden soll.

2. Die Kosten der Plattform, auf der das System entwickelt wird.

3. Die Kosten des für die Softwareentwicklung

erforderlichen Aufwands.

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A. Verwendung vorhandener Hardware, eines vorhandenen Entwicklungssystems

und Entwicklungsteam

B. Prozessor- und Speicheraufrüstung

Hardwarekosten steigenErfahrung sinkt

C. Nur Speicher-Aufrüstung

Hardwarekosten steigen

D. ErfahrenesPersonal

E. Neues Entwicklungs-system

Hardwarekosten steigenErfahrung sinkt

F. Personal mitHardwareerfahrung

Optionen für das Management

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Kosten der Managementoptionen

Option RELY STOR TIME TOOLS LTEX PM SK($) HK($) GK($) A 1,39 1,06 1,11 0,86 1 63 949.393 100.000 1.049.393 B 1,39 1 1 1,12 1,22 88 1.313.550 120.000 1.402.025 C 1,39 1 1,11 0,86 1 60 895.653 105.000 1.000.653 D 1,39 1,06 1,11 0,86 0,84 51 769.008 100.000 897.490 E 1,39 1 1 0,72 1,22 56 844.425 220.000 1.044.159 F 1,39 1 1 1,12 0,84 57 851.180 120.000 1.022.706

SK=Aufwandsschätzung*RELLY*TIME*STOR*TOOL*EXP*15.000$/PM

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Projektdauer und Personalplanung (1)

Das COCOMO- Modell enthält eine Formel zum Schätzen desEntwicklungszeitraums, der für die Fertigstellung einesProjekts erforderlich ist.

Entwicklungszeit = 3 * (PM) (0.33+0.2*(B-1.01)

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Die Nenn-Entwicklungszeit entspricht nicht unbedingt der für denProjektplan erforderlichen Zeit. Das wird im COCOMO 2-Modellberücksichtigt.

Projektdauer und Personalplanung (2)

Entwicklungszeit=3 * (PM) (0.33+0.2*(B-1.01)) * SCEDPercentage / 100

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit