Ebook Models and tools for managing development processes: Part 1 include of the following content: Chapter 1: Introduction; Chapter 2: Process Management; Chapter 3: Product Management; Chapter 4: Activity Management; Chapter 5: Resource Management; Chapter 6: Tool Integration; Chapter 7: The SUKITS Project; Chapter 8: Management Model: Informal Description.
Bernhard Westfechtel Models and Tools for Managing Development Processes 13 Series Editors Gerhard Goos, Karlsruhe University, Germany Juris Hartmanis, Cornell University, NY, USA Jan van Leeuwen, Utrecht University, The Netherlands Author Bernhard Westfechtel Department of Computer Science III, Aachen University of Technology Ahornstr 55, 52074 Aachen, Germany E-mail: bernhard@i3.informatik.rwth-aachen.de Cataloging-in-Publication data applied for Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Westfechtel, Bernhard: Models and tools for managing development processes / Bernhard Westfechtel Berlin ; Heidelberg ; New York ; Barcelona ; Hong Kong ; London ; Milan ; Paris ; Singapore ; Tokyo : Springer, 1999 (Lecture notes in computer science ; Vol 1646) ISBN 3-540-66756-3 CR Subject Classification (1998): D.2, K.6, H.5.3 ISSN 0302-9743 ISBN 3-540-66756-3 Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York This work is subject to copyright All rights are reserved, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, re-use of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other way, and storage in data banks Duplication of this publication or parts thereof is permitted only under the provisions of the German Copyright Law of September 9, 1965, in its current version, and permission for use must always be obtained from Springer-Verlag Violations are liable for prosecution under the German Copyright Law © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999 Printed in Germany Typesetting: Camera-ready by author SPIN: 10703812 06/3142 – Printed on acid-free paper Preface The development of products in disciplines such as mechanical, electrical, or software engineering is a challenging task Costs have to be reduced, the timeto-market has to be shortened, and quality has to be improved Skilled engineers and sophisticated tools for supporting technical work are necessary prerequisites, yet they are not sufficient for meeting these ambitious goals In addition, the work of developers must be coordinated so that they cooperate smoothly To this end, the steps of the development process have to be planned, an engineer executing a task must be provided with documents and tools, the results of development activities have to be fed back to management which in turn has to adjust the plan accordingly, the documents produced in different working areas have to kept consistent with each other, etc This book reports on models and tools for managing development processes It provides both a survey of the current state of the art and presents our own contributions The material covered in this book is based on research in different engineering disciplines (mechanical, software, and chemical engineering) It presents a unified view on the management of development processes in these disciplines The current state of the art is characterized by a large variety of tools for process management Project management systems support classical management functions such as planning, organizing, and controlling by means of project plans (e.g., PERT charts) Engineering/product data management systems or software configuration management systems are concerned with the products of development processes such as designs, manufacturing plans, and NC programs in mechanical engineering; or requirements definitions, software architectures, and modules in software engineering Workflow management systems manage the flow of work according to a defined procedure that coordinates activities such that defined objectives are achieved by set deadlines Process-centered software engineering environments drive the software development process according to a process model that defines the steps to be executed and the constraints on their ordering Unfortunately, these tools still suffer from several limitations Project management systems operate at a too coarse-grained level and not take the products of development processes into account Conversely, engineering/product data management systems and software configuration management systems focus on products, but neglect the management of activities Workflow management VI Preface systems and process-centered software engineering environments are often too inflexible and not adequately support the dynamics of development processes We present an integrated approach which addresses these shortcomings We have developed models for managing development processes that consider products, activities, and resources in an integrated way Moreover, the models are designed to cope with the dynamics of development processes A development process may rarely be defined in advance; rather, it constantly evolves during execution Some reasons are given below: – The tasks to be performed depend on the product structure which is determined only during development For example, the architecture of a software system defines the modules to be implemented and tested – Development rarely proceeds smoothly from one phase to the next Rather, errors and inadequate solutions which are detected in later phases are fed back into earlier phases The consequences of feedback may be hard to predict, and may range from small local changes to large global ones – “Walking on water and writing software from a specification are easy if both are frozen.” In reality, however, development must be prepared to cope with continuous changes to the requirements – In order to reduce development efforts, organizations strive for reusing previous results Then, the development process depends on which results can be reused to what extent This knowledge is often not available beforehand – If milestones have to be accomplished earlier than expected, it may be necessary to accelerate development on critical paths, assign more developers to the project, etc – Organizations are constantly striving for improving their processes resulting in optimized process definitions It is desirable to propagate these optimizations into ongoing development processes – Current development methods such as concurrent and simultaneous engineering accelerate development by increasing parallelism To be successful, they require the sophisticated coordination of engineers working on different parts of a product, or in different working areas such as design and manufacturing planning We have developed a management system which provides customized environments for its different kinds of users The management environment supports managers in coordinating technical activities by presenting graphical, global views, and commands for planning, analyzing, controlling, and monitoring Developers use the work environment which maintains agendas of tasks, manages a workspace of documents for each task, and offers a uniform interface for activating development tools in order to carry out technical activities Finally, the modeling environment is used to adapt the management system to a specific application domain So far, we have studied applications in mechanical and software engineering; our current work also addresses chemical engineering The data maintained by the management system and the operations performed on these data are fairly complex This calls for a formal specification at Preface VII a high level of abstraction We have selected attributed graphs as the underlying data model because they are ideally suited for representing management data such as version histories, configurations of interdependent documents, and task nets A programmed graph rewriting system serves to specify operations on these graphs in terms of complex graph transformations Management tools may be generated from this operational specification, avoiding the need for coding in a conventional, rather low-level programming language This book is composed of four parts Part I introduces basic notions such as development, process, or management Furthermore, it provides an overview of our approach to the management of development processes and compares it to related work Part II surveys the current state of the art We draw a “grand picture” of models and tools for process management To organize the discussion, we present taxonomies for classifying and comparing existing approaches Furthermore, we apply these taxonomies to sample sets of process management systems in order to illustrate the spectrum of approaches developed in this field Finally, we also attempt to assess the current state of the art Part III summarizes our work in SUKITS, an interdisciplinary project that was carried out by computer scientists and mechanical engineers at Aachen University of Technology Its overall result was a management system which was applied to mechanical engineering within the project, but can be applied to other application domains as well The management system supports integrated management of products, activities, and resources and takes various aspects of dynamics into account (in particular, product-dependent task nets, feedback, and simultaneous engineering) The management system was fully implemented, and it was successfully applied to non-trivial scenarios Part IV presents our ongoing work toward a universal and adaptable management model This work was carried out in the final stages of SUKITS and subsequently in the IMPROVE project (a Collaborative Research Council dealing with development processes in chemical engineering) This book is a revised version of my habilitation thesis Many people have contributed to the work presented here Prof Manfred Nagl has been advising me for more than a decade During this period, we have had many fruitful discussions; I have benefited much from his continuous inspiration Prof Carlo Ghezzi (Politecnico di Milano, Italy) and Prof Theo Hă arder (University of Kaiserslautern, Germany) both agreed spontaneously to act as co-advisors in spite of their heavy workload My thesis was carefully reviewed for publication in the LNCS series In particular, the review helped me considerably in improving the motivation for my work Prof Andy Schă urr has been a friend and colleague for a long time My work on practical applications of graph rewriting is hardly conceivable without his contributions In 1995, I spent a sabbatical at NTNU in Trondheim, Norway This was the beginning of a fairly successful cooperation with Prof Reidar Conradi VIII Preface who provided me with many new insights into software configuration management Several colleagues, students, and programmers have contributed to the work described in this book In particular, I would like to thank Marita Breuer, Peter Heimann, Gregor Joeris, Dr Carl-Arndt Krapp, Sven Kră uppel, and Ansgar Schleicher I would also like to thank all members of our group who have not been directly involved in my work Each of them has assisted me in some respect, and they also created a good working atmosphere Finally, I would like to thank my wife Monika for her constant support and understanding Moreover, I am indebted to my parents and my sister Anni In particular, this book is dedicated to my father who has always supported and encouraged me Aachen, April 1999 Ì Ð Ĩ ĨỊØ ỊØ× È Ừ Áº ÁỊØƯĨ Ù Ø ĨỊ ½º ÁỊØƯĨ Ù Ø ĨỊ ½º½ Ú ÐĨƠĐ ỊØ ÈƯĨ ×× × º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º ẵắ ề ẹ ềỉ º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º ẵắẵ ơề ỉ ểề º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º ½º¾º¾ Å Ị Ư Ð Ị Ì Ị Ð Ä Ú Ð º º º º º º º º º º º º º º º º º º ẵắ ẩệể ỉìá ỉ ỉ ìá ề ấ ìểệ ì º º º º º º º º º º ẵ èểểéì ểệ Å Ị Ị Ú ÐĨƠĐ ỊØ ÈƯĨ ×× × º º º º º º º º º º º º º º º º º º º ½º¿º½ Å Ị Đ ỊØ ËÝ×Ø Đ ËØỨ ØÙƯ Ị ÙỊ Ø ÓÒ Ð ØÝ º º º º º º º ẵắ ậ ểễ ể ỉ ề ẹ ềỉ ậíìỉ Ñ º º º º º º º º º º º º º º º º º º º ẵ ể éì ểệ ề ề ÐĨƠĐ ỊØ ÈƯĨ ×× × º º º º º º º º º º º º º º º ẵ ẵ ẩệể ìì ể éì º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º ẵ ắ ể éì ì èểểé ậễ ỉ ểềì º º º º º 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interproduct compototal first first twined nent + x x + x + + + x + x + + + x + + + x + x x x + + x ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ º½º ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ Ð + + + + + + intensional + + version specification * state- changebased based + + + + + + + + + + + + + (fine–grained) deltas emdirected bedded x x extensional + + + + + + + + + + + version space version set * physical x x virtual realization x flat x nested workspaces hierarchy communication * horivertical zontal + computational paradigm funcruletional based x x x x x x x x x x intensional versioning classes of version rules * conpreferdefault straint ence x x + + + + + automatic + + interactive configurator * + + + + x x x x x x x + + + + + + + + + + + + + x x x x x + x + + + ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ É ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉ ÉÉ ÉÉ ÉÉ ÉÉ ÉÉ É ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉ Ì ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ ÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉÉ product space granularity * (coarse gr.) relationships * coarse fine comdepenposition dencies + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + º ấé ỉ ẽểệ ẵ ẵ ò ò ò ò Å Ị Đ ỊØ ÅĨ Ð ÁỊ ĨƯĐ Ð × Ư Ờ ĨỊ ´×Ĩ ØÛ Ư Ị Ị Ư Ị µ Ị Ư ×× ƠƯ ĨƯ Ư Ø Ư Ø ề ễểìỉ ệ ểệ ềỉ ệ ỉ ểề ẻ Ư× ĨỊ ×Ơ º Ì Ú Ư× ĨỊ ×Ơ × Ư ƠƯ × ỊØ × Ú Ư× ĨỊ Ư Ơ ìỉ ỉ ì ệì ểề ề ậể ệá ể ì ểề ĩỉ ềì ểề é Ú Ư× ĨỊ Ị º ÏĨƯ ×Ơ ׺ ÌĨĨÐ× ĨƠ ệ ỉ ểề ễ íì é ểệ ìễ ìá ể ẹ ềỉ ệì ểề ì ểễ ỉể ƠÐ Û Ư Ø ØĨĨÐ Đ Ý ĨƠ Ư Ø ểề ỉ ậ ề ệ ểệ ỉể ìễạ ễểệỉ ệí ỉ ệể ề ểì ề ệểềẹ ềỉá Ø Û × × ĐƠÐÝ ỊĨØ Ú Ð ØĨ ƠƯĨÚ ệỉ é ểệ ìễ ểệ ể ệá ìểẹ ØĨĨÐ× Ú Ị ÛĨƯ ĨỊ ƠƯ Ú Ø Ø × × Û ÐÐĨÛ ỊĨ ×× Ý Ø Đ Ị Đ ềỉ ìíìỉ ẹ ỉ éé ềể ểệ ìễ ìễễểệỉà ể ééíá ểệ ìễ ì ì ỉ ễ ểệ ỉ ì ề ỉ ì íá ểệ ìễ ẹ ề Đ ỊØ × ĨỊỊ Ø ØĨ Ø Ú ØÝ Đ Ị Đ Ịغ ÏĨƯ ×Ơ × Ư Ø Ị Ø Ø Ø Ý ÐÐ ÛĨƯ Ị×Ø × Ị Ð Ú Ư× ĨỊ Ø × Ø Ư Ư ỊĨ ×Ù ỉ ì ì ỉ ỉ ì ạìễ Ư× ĨỊ Ư Ơ × ĨƯ ĨĐƠĨỊ ỊØ׺ ĨĐĐÙỊ Ø ĨỊ ØÛ Ị Ø × × Ø × ƠÐ ĨØ ĨƯ ÞĨỊØ ÐÐÝ Ị Ú Ừ ÐÐݺ ÁỊØ ƯƠÐ Ý Ĩ ƠƯĨ Ù Ø Ị Ú Ư× ĨỊ ×Ơ º ể ìễễểệỉì ểỉ ễệể ỉ 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