Fakultät II – Informatik, Wirtschafts- und Rechtswissenschaften Department für Wirtschaftsinformatik Agile fachmodellgetriebene Softwareentwicklung für mittelständische IT-Projekte Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften vorgelegt von Dipl.-Inform. Thomas Biskup Gutachter: Prof. Dr. Jorge Marx Gómez Prof. Dr. Kurt Schneider Tag der Disputation: 13.11.2009 Danksagung Vor und während der Erstellung dieser Arbeit habe ich von vielen Seiten Unterstüt- zung erfahren. Ich möchte diese Stelle nutzen, um allen zu danken, die mich durch ihr Interesse, ihr bohrendes Nachfragen und ihre vielfältigen Verdienste dazu moti- viert haben, diese Arbeit berufsbegleitend fertigzustellen. Ich hatte zu Beginn selbst daran gezweifelt, dass dies möglich sein könnte – ich danke euch allen dafür, dass ihr mir geholfen habt, das Gegenteil zu beweisen. Besonderer Dank gebührt • meinem Betreuer und Erstgutachter Prof. Dr. Jorge Marx Gómez für genau das richtige Maß an Betreuung, Motivation und Anschub in den schwierigen Phasen, • meinem Zweitbetreuer Prof. Dr. Kurt Schneider und seinem Lehrstuhl insbe- sondere für seine fruchtbaren Anregungen zur Verifikation meiner Ergebnisse und für seine besonders engagierte Hilfsbereitschaft auch unter Zeitdruck, • den (ehemaligen und jetzigen) Mitarbeitern des Abteilung Wirtschaftsinforma- tik 1 der Universität Oldenburg für die freundliche Aufnahme und vielfältige Unterstützung, insbesondere Dr. Nico Brehm, Dr. Liane Haak und Andreas Solsbach, die mir immer wieder mit Rat und Tat zur Seite standen, • Prof. Dr.-Ing. Axel Hahn und Prof. Dr.-Ing. Jürgen Sauer für ihr Feedback insbesondere in den frühen Phasen der Arbeit, • meiner Familie, insbesondere meinem Vater – der mir diesen Weg überhaupt erst ermöglicht hat – und meiner Mutter, die nicht aufgehört hat zu fragen „was die Arbeit denn macht“ sowie Melanie, die meine Doktorarbeit lange Zeit als meine Freundin und auf den letzten Metern auch als meine Frau mit viel Geduld und germanistischem Können unterstützt hat, • meinem Informatik-Lehrer am Max-Planck-Gymnasium in Gelsenkirchen- Buer, Rainer Grabowski, der sagte „Mach’ das! Klar!“, als ich ihn fragte, ob er glaube, dass ich mich für ein Informatik-Studium eigne und das Ergebnis seines Vertrauens leider nicht mehr miterleben konnte, • Dr. Rainer Fehling als meinem ersten Projektleiter bei der PRO DV Software i AG, der Kundenorientierung und Moderation zu einem wichtigen Aspekt mei- ner Arbeit gemacht hat, • Matthias Graus als einem der besten Projektleiter, die ich je auf Kundenseite getroffen habe und von dem man jeden Tag wieder etwas über Agilität lernen kann – auch wenn er das so nie nennen würde, • allen ehemaligen und aktuellen Kollegen bei QuinScape, insbesondere (ohne Beachtung der Reihenfolge): ◦ meinen Geschäftsführungskollegen Dr. Norbert Jesse und Dr. Gero Pres- ser für viele strategische Diskussionen rund um IT-Projekte und Wissen- schaft sowie für den Ansporn, titeltechnisch mit ihnen gleichziehen zu müssen, um in der Geschäftsführung optisch einheitlicher zu wirken, ◦ Nils Wloka für faszinierende und kontroverse philosophische und techni- sche Diskussionen und dafür, wie er Agilität nicht nur propagiert sondern auch lebt, ◦ Holger Spielmann für seine Finger in den vielen wunden Punkten bei der Erstellung dieser Arbeit, Diskussionen über das sinnvolle Gleichgewicht zwischen Agilität und formaler Spezifikation sowie eine neue Einstellung zur Zeit, ◦ Sascha Steiger für kritische Zweifel an vielen Stellen, die zu einer besseren Argumentation motivierten, ◦ André Dierker und Martin Schröder für ihre unermüdliche Hilfe bei LATEX- und TEX-Fragen – ohne euch sähe die Arbeit wesentlich hässlicher aus, ◦ Philip Moston für seine englische Sprachunterstützung in letzter Sekunde, ◦ allen bei QuinScape für ihr kontinuierliches Interesse am Stand meiner Arbeit, weil sie mich damit gezwungen haben, immer wieder neue Inhalte zu produzieren und so schließlich zum Ziel zu kommen, • den Kollegen der BALVI GmbH (vornehmlich und alphabetisch geordnet Ralf Barth, Dr. Ulrich Bieker, Dr. Rainer Fehling, Dr. Klaus-Dieter Hasse, Kathrin Rützel, Christian Schneider und Dr. Detlef Stolp) für die Möglichkeit, auf Grundlage von PIKAS eine langjährige Produktstrategie aufzusetzen sowie stets anregende und interessante Diskussionen rund um dieses Thema, • Manfred Stetz von United Planet für den Satz „Die Kunst liegt in der Be- schränkung“ zu einem Zeitpunkt, als ich das Universum noch mit roher Kraft aus den Angeln heben wollte – mittlerweile verlasse ich mich lieber auf den richtigen Hebel, ii • Dr. Eike Riedemann für seine Unterstützung bei der ursprünglichen Bewusst- seinsfindung im Rahmen der Entscheidung für eine zunächst interne und dann externe Promotion sowie für seine Hilfe bei Fragen zur Geschichte der Quali- tät von Softwareprojekten (und für die Erfahrungen, die ich als studentische Hilfskraft beim Schreiben eines sehr langen Buches sammeln konnte), • Within Temptation, Bruce Springsteen und Maria Mena für die musikalische Unterstützung in den schwierigsten Phasen der Arbeit sowie Iced Earth für High Water Mark, das gerade spielte, als ich zum ersten Mal mit allen Inhal- ten dieser Arbeit durch war und Bushido featuring Karel Gott für das gran- diose Für immer jung, das einen ganzen Tag lang während der abschließenden Korrekturen spielte und last but not least • der ADOM- und JADE-Community (http://www.adom.de) als Dank für das Verständnis, dass ADOM und JADE „für ein paar kurze Jahre“ hinter der Dissertation zurückstehen mussten – jetzt wird alles anders. Der Weg, der mich seit dem Jahr 2000 zurück aus der Industrie über die Universität in die selbständige Unternehmertätigkeit mit berufsbegleitenden Promotionsakti- vitäten geführt hat, war sehr lang – aber die Erfahrungen, die ich dabei sammeln sowie die Menschen, mit denen ich seitdem arbeiten durfte, waren jeden einzelnen Schritt wert! Ich hoffe und würde mich sehr freuen, wenn andere nun den Staffelstab aufnehmen und auf Grundlage dieser Arbeit weitere Schritte unternehmen, um Software-Entwicklung zu einer effektiveren Tätigkeit werden zu lassen. Thomas Biskup Dezember 2009, Witten iii Zusammenfassung Die Entwicklung moderner Softwaresysteme ist geprägt von hohem Zeitdruck, kur- zen Innovationszyklen, kontinuierlich wechselnden Anforderungen und vielfältigen technischen Fragestellungen. Zwar gibt es verschiedene technische, methodische und konzeptionelle Ansätze, um diesen Herausforderungen zu begegnen, dennoch steigen IT-Projektkosten bei stagnierender Qualität: IT-Projekte verzögern sich oder schei- tern gänzlich, Anforderungen werden unzureichend erfüllt und Lösungen sind bereits beim ersten Release wieder veraltet. Dies betrifft insbesondere den Mittelstand: Ihm fehlen im Gegensatz zu Großkon- zernen die Ressourcen für umfangreiche Projekte, kontinuierliche technische Evolu- tion, Weiterbildung der Mitarbeiter und für die Einführung komplexer Lösungspa- kete. Parallel dazu herrscht im Mittelstand jedoch ein vergleichbarer Erfolgsdruck wie in Großkonzernen. Denn um im globalen Wettbewerb zu überleben, müssen al- le Unternehmensprozesse stetig optimiert werden – unabhängig von der Größe des Unternehmens. Dazu gehört auch die kontinuierliche Anpassung der IT-Systeme – eine Herausforderung, die nur eine sinkende Zahl mittelständischer Unternehmen erfolgreich bewältigt. Diese Arbeit stellt Conceptual Programming (CP) als integriertes Softwareentwick- lungsmodell vor, das vier erfolgreiche Methoden moderner Softwareentwicklung neu kombiniert: • kundenorientierte Projektstrukturen zur Fokussierung von Anwenderbedürfnis- sen, • domänenorientierte Modelle für die effektive Kooperation zwischen Domänen- experten und IT-Experten, • modellbasierte generative Software-Entwicklung, um Projektkosten zu reduzie- ren und gleichzeitig die Qualität der Lösungen zu verbessern sowie • agile Vorgehensmodelle, die unvollständige Anforderungen und stetigen Wandel berücksichtigen. So wird die Entwicklung komplexer, individueller und dennoch gut anpassbarer IT-Systeme unter Berücksichtigung mittelständischer Rahmenbedingungen möglich. iv Zwei neue Methoden integrieren die einzelnen Bestandteile innerhalb dieses Vorge- hensmodells: • Conceptual Model Driven Software Development (CMDSD) beschreibt Werk- zeuge zur effizienten Realisierung komplexer und dennoch flexibler IT- Lösungen, die auch von reinen Domänenexperten effektiv benutzt werden kön- nen. • Concept-Driven Project Management (CDPM) ermöglicht die Zusammenar- beit von IT-Experten mit Domänenexperten insbesondere auch in der Imple- mentierungsphase. So wird die Qualität von Lösungen verbessert und der Er- stellungsaufwand gesenkt. Die Arbeit illustriert exemplarisch für eine horizontale Domäne (den Mittelstand) die Kernidee, wie durch Beschränkung auf eine zusätzliche vertikale Problemdomäne (Portalentwicklung) leistungsfähigere Konzepte und Werkzeuge zur Entwicklung kom- plexer Lösungen entworfen werden können. Wir verifizieren diese Kernidee durch Entwicklung eines Prototyps, der mittlerweile auch in der realen Geschäftswelt ein- gesetzt wird. v Abstract Modern software development is characterized by high time pressure, short innova- tion cycles, continuously changing requirements and a host of technical challenges. Despite there being a multitude of technical, methodical and conceptual approaches to counter these challenges, the costs of IT projects rise while the level of quality seems to remain static: IT projects continue to be late or even fail completely, requi- rements and expectations