English

Use Case Points 3.0 Implementation of an Use Case based Estimating Method for the Software Engineering of Business Information Systems

Ever increasing industrialisation in software engineering requires improved methods for estimat-ing business application systems at the time of request for proposal. This leads to requirements which cannot entirely be met by the currently known estimating methods. In praxis use case based specification forms are widely spread. Therefore, it would be desirable to be able to di-rectly derive functional size measurements from use cases. An analysis of known estimating methods shows that the Use Case Points (UCP) method fulfils these requirements well, but it re-veals some conceptual weaknesses in comparison to the widely spread methods like function points or COCOMO II. In this thesis, the UCP method has been fundamentally revised and conceptual weaknesses have been removed. Thereby several ideas and findings from experimental physics and stochastics were applied to the field of software engineering during this process. Firstly, a new conceptual view on the UCP method was developed. With regards to the functional requirements of a specification, a model-based approach has been defined to identify Use Cases and to transform different specification forms into a newly developed UCP language. Herewith, single instances of the UCP language can be mapped to a point metric. This new UCP model has been empirically validated by a field study with a total number of more than 200 estimations. For capturing non-functional requirements of a specification, a cost driver model has been devel-oped based on COCOMO II and on further models in literature and in industrial praxis. The cost driver model has been empirically validated by an expert survey with 25 participants. The final solution, called UCP 3.0 has been proven by 19 commercial software development pro-jects with a total effort of more than 275 man years. For that purpose estimations were performed during an early project phase on the basis of a rough specification and were then compared with the actual project efforts after project close. UCP 3.0 in combination with a counting practice manual, results in a standardised estimating method with high reproducibility in industrial praxis and significantly improved estimating accuracy. In addition, an estimating tool and a best-practice example of its application complete the presented solution to build a sustainable ap-proach for industrial praxis. The method UCP 3.0 has already proven itself in the software house Capgemini sd&m AG.

Deutsch

Eine fortschreitende Industrialisierung im Software-Engineering führt in der IT-Industrie zu einem Bedarf nach besseren Schätzmethoden für betriebliche Informationssysteme schon zum Zeitpunkt der Angebotserstellung. Daraus erwachsen Anforderungen an Methoden zur Aufwandsschätzung, welche keine der heute bekannten Schätzmethoden vollkommen erfüllen kann. In der Praxis ist häufig eine Spezifikationsform mit Anwendungsfällen anzutreffen. Es wäre wünschenswert, aus diesen Anwendungsfällen die zu schätzenden funktionalen Größen unmittelbar ableiten zu können. Eine Analyse bekannter Schätzmethoden zeigt, dass die Use Case Points (UCP) Methode diese Anforderung gut erfüllt, jedoch noch einige konzeptionelle Schwächen gegenüber weit verbreiteten Verfahren wie der Function Point Methode oder COCOMO II aufweist. In dieser Dissertation wurde die UCP-Methode grundlegend überarbeitet und wesentliche konzeptionelle Schwächen beseitigt. Dabei wurden zahlreiche Anleihen und Erkenntnisse aus der experimentellen Physik und der Statistik in das Gebiet des Software-Engineering übertragen. Zunächst wurde eine neue konzeptionelle Sicht auf die UCP Methode entwickelt. Für die Identifikation und Abbildung der Funktionalen Anforderungen einer Spezifikation auf Use Cases wurde ein modellbasiertes Vorgehen definiert, welches unterschiedliche Spezifikations¬formen auf eine neu entwickelte UCP-Sprache transformiert. Einzelne Beschreibungen in der UCP-Sprache können dann auf ein Größenmaß (Points) abgebildet werden. Dieses neue UCP-Modell wurde durch eine Feldstudie mit über 200 Einzelschätzungen experimentell validiert. Für die Nichtfunktionalen Anforderungen wurde aufbauend auf COCOMO II und weiteren Verfahren aus der Literatur und der industriellen Praxis ein neues Kostenfaktor-Modell entwickelt und durch eine Expertenumfrage mit 25 Teilnehmern validiert. Die Gesamtlösung UCP 3.0 wurde in einem Praxistest anhand von 19 industriellen Software-Entwicklungsprojekten mit in Summe über 275 Bearbeiterjahren an Aufwand überprüft. Die Schätzungen wurden dazu zu einem frühen Zeitpunkt auf Basis einer Grobspezifikation durchgeführt und mit den tatsächlichen Projektaufwänden nach Projektabschluss verglichen. UCP 3.0 schafft zusammen mit einem Anwendungsleitfaden ein normiertes Verfahren für den Schätzprozess und zeigt in der industriellen Praxis ein hohes Maß an Reproduzierbarkeit mit deutlich verbesserter Schätzgenauigkeit. Ein Schätzwerkzeug sowie eine Beispielanwendung ergänzen die im Rahmen dieser Dissertation vorgestellte Lösung. Die Methode UCP 3.0 hat sich im industriellen Einsatz des Softwarehauses Capgemini sd&m bereits bewährt und wird dort im Quality Gate Prozess seit Dezember 2008 eingesetzt. Es ist ein moderner Lösungsansatz für die Use Case bezogene Aufwandsschätzung von Individualsoftware-Entwicklungsprojekten für betriebliche Informationssysteme. Durch die dieser Dissertation zugrunde liegenden Arbeiten konnte zudem ein breites Praxis-Fundament für die UCP-Methode entwickelt werden. Der zeitliche Aufwand zur Durchführung einer Schätzung wird als gering eingestuft.