Integrating requirements prioritization and selection into goal models

Mansoor, Arfan

Requirements engineering is the first main activity in software development process. It must address the individual goals of the organization. The inadequate, inconsistent, incomplete and ambiguous requirements are main obstacles on the quality of software systems. Goal Oriented Requirements Engineering (GORE) starts with abstracts high level goals. These goals are refined to lower levels until they are assignable to agents. During GORE analysis, decisions need to be made among alternatives at various positions. Decisions involve different stakeholders which may contradict with each other based on certain criteria. In the context of GORE, the support for identifying and managing the criteria for requirements selection process is required. The criteria are based on stakeholders needs and preferences and therefore stakeholders opinions need to be involved in selection process. It helps to identify the importance of requirement according to stakeholders understandings and needs. It also helps in the understanding of interaction between system and stakeholders (stakeholders involvement in making important decisions) and by documenting the stakeholder preferences early in GORE, helps to identify inconsistencies early in the requirements engineering. Software quality requirements are essential part for the success of software development. Defined and guaranteed quality in software development requires identifying, refining, and predicting quality properties by appropriate means. Goal models and quality models are useful for modelling of functional goals as well as for quality goals. This thesis presents the integration of goal models with quality models, which helps to involve stakeholders opinions and the representation of dependencies among goals and quality models. The integration of goal models and quality models helps in the derivation of customized quality models. The integrated goal-quality model representing the functional requirements and quality requirements is used to rank each functional requirement arising from functional goals and quality requirement arising from quality goals. Triangular Fuzzy Numbers (TFN) are used to represent stakeholder opinions for prioritizing requirements. By defuzzification process on TFN, stakeholders opinions are quantified. TFN and defuzzification process is also used to prioritize the identified relationships among functional and non-functional requirements. In the last step development constraints are used to re-prioritize the requirements. After final prioritization, a selection algorithm helps to select the requirements based on benefit over cost ratio. The algorithm makes sure that maximum number of requirements are selected while fulfilling the upper cost limit. Thus the whole process helps in the selection of requirements based on stakeholders opinions, goal-quality models interaction and development constraints. The thesis also presents an integrative model of influence factors to tailor product line development processes according to different project needs, organizational goals, individual goals of the developers or constraints of the environment. Tailoring is realized with prioritized attributes, with which the resulting elements of the product, process and project analysed are ranked. An integrative model for the description of stakeholder needs and goals in relation to the development process artefacts and the development environment specifics is needed, to be able to analyse potential influences of changing goals early in the project development. The proposed tailoring meta-model includes goal models, SPEM models and requirements to development processes. With this model stakeholder specific goals can be used to support binding a variable part of the development process. This support addresses soft factors as well as concrete requirements.

Requirements Engineering ist der erste Schritt im Softwareentwicklungsprozess. Er dient zur Aufnahme organisationsabhängiger Ziele und Anforderungen. Unangemessene, inkonsistente, unvollständige oder mehrdeutige Anforderungen können die Qualität von Softwaresystem stark negativ beeinflussen. Goal Oriented Requirements Engineering (GORE) beginnt mit der Entwicklung von übergeordneter Zielen, welche in weiteren Entwicklungsstufen verfeinert werden, bis sie einer verantwortlichen Person zugewiesen werden können. Während einer GORE Analyse werden an verschiedenen Stellen Entscheidungen über Alternativen getroffen. Diese Entscheidungen betreffen unterschiedliche Akteure, die sich in ihren Ansichten widersprechen können. Im Rahmen von GORE wird die Unterstützung zur Identifizierung und Verwaltung von Kriterien zur Auswahl von Anforderungen benötigt. Diese Kriterien basieren auf den Vorstellungen und Vorlieben von Stakeholdern, daher ist eine Integration aller Stakeholder in den Auswahlprozess erforderlich. Dies soll dabei helfen, die Bedeutung bestimmter Anforderungen auf Basis der betroffenen Personen zu identifizieren und aufzuarbeiten. Darüber hinaus hilft GORE bei der Kommunikation zwischen System und Akteuren durch ihren Einbezug in wichtige Entscheidungen. Durch frühzeitige Dokumentation des tatsächlichen Stakholderbedarfs können Inkonsistenzen im Requirements Engineering frühzeitig ermittelt werden. Die Bestimmung von Software Qualitätsmerkmalen ist wesentlicher Erfolgsfaktor in der Software Entwicklung. Zur Gewährleistung einer qualitativen Softwareentwicklung und eines entsprechenden Produktes sind die Identifizierung, die Verfeinerung und die Vorhersage von Qualitätseigenschaften jederzeit durch geeignete Maßnahmen erforderlich. Goal Models und Quality Models sind wertvolle Werkzeuge zur Ermittlung und Modellierung funktionaler und nicht-funktionaler Anforderungen und Ziele. Diese Arbeit enthält einen Lösungsansatz zur Integration von Goal Models und Quality Models, der dazu beitragen soll, Stakeholder und Abhängigkeiten zwischen Goal und Quality Models einzubeziehen und sichtbar zu machen. Die Integration von Goal Models und Quality Models soll zur Ableitung spezifischer Quality Models beitragen. Somit kann das integrierte Goal-Quality Model, welches die funktionalen Anforderungen und die Qualitätsanforderungen vereint, zur Priorisierung aller funktionalen Anforderung, die sich aus den funktionalen Zielen ergeben, und aller Qualitätsanforderungen, die aus Qualitätszielen resultieren, dienen. Zur Priorisierung der Anforderung auf Basis der Stakeholderbedarfe werden Triangular Fuzzy Numbers (TFN) verwendet. Nach der endgültigen Priorisierung dient ein spezieller Algorithmus zur Einschätzung und Auswahl der Anforderungen auf Basis einer Kosten-Nutzen-Analyse. Dieser Algorithmus stellt sicher, dass unter Einhaltung einer von der Organisation gewählten Kostenobergrenze die maximale Anzahl der Anforderungen umgesetzt werden kann. Der gesamte Prozess dient demnach zur Anforderungsanalyse unter Berücksichtigung verschiedener Interessengruppen, Abhängigkeiten, sowie durch den Einbezug von Grenzen, die sich beim Zusammenspiel von Goal-Quality Models und der Softwareentwicklung ergeben können. Darüber hinaus enthält die Arbeit ein integratives Modell, um Entwicklungsprozesse während der Erstellung von Produktlinien an Einflussfaktoren, wie Projektbedürfnisse, Organisationsziele, individuelle Ziele von Entwicklern oder an Umweltbedingungen anzupassen. Dieses sogenannte Tailoring wird durch Priorisierung von Attributen erreicht, welche verschiedene Elemente des zu erzeugende Produktes, des Prozesses oder des Projektes analysieren und nach Bedeutung sortieren. Ein integratives Modell zur Beschreibung von Stakeholderbedürfnissen und -zielen in Bezug auf die Artefakte des Entwicklungsprozesses und die Besonderheiten einer Entwicklungsumgebung wird benötigt, um potenzielle Einflüsse sich verändernder Ziele frühzeitig während der Projektentwicklung zu analysieren. Das hier vorgestellte Tailoring-Meta-Model beinhaltet Goal-Models, SPEM Models und Requirements hinsichtlich Entwicklungsprozesse. Mithilfe dieses Modells können stakeholderspezifische Ziele dazu verwendet werden, um einen variablen Teil eines Entwicklungsprozesses projektbezogen zu gestalten. Auf diese Weise können weiche Faktoren genauso integriert werden, wie konkrete Anforderungen.

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Mansoor, Arfan: Integrating requirements prioritization and selection into goal models. Ilmenau 2017.

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