Was ist Softwareentwicklung?

Softwareentwicklung ist der Prozess des Definierens, Entwickelns, Testens, Implementierens und Verwaltens von Änderungen an Software im Laufe ihrer Nutzungsdauer. Sie umfasst alle Prozesse, die mit der Erstellung und Pflege eines Softwareprodukts oder einer in Systeme oder Produkte eingebetteten Software verbunden sind, von der Konzeption über die Freigabe bis zur laufenden Pflege. Die Softwareentwicklung ist eine Kernkompetenz für jedes Unternehmen, das Software, softwarebasierte Dienste oder intelligente Produkte vertreibt – ein globaler Markt mit einem Volumen von 429 Milliarden Dollar und einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (Compound Annual Growth Rate, CAGR) von 11,7 % (2022 bis 2030).

Warum ist Softwareentwicklung so wichtig?

Die Softwareentwicklung ist ein wichtiger Schlüssel zur Innovation in der gesamten Weltwirtschaft. Von Automobilen bis hin zu Mobiltelefonen, Thermostaten und Medizinprodukten bietet Software wichtige Differenzierungsmöglichkeiten. Die Software spielte bei den wichtigsten Fortschritten des letzten Jahrzehnts eine Schlüsselrolle, vom Industrial Internet of Things bis zur Gensequenzierung, dem maschinellen Sehen, der robotergestützten Chirurgie und den autonomen Fahrzeugen. Auch in Zukunft wird die Softwareentwicklung die Innovation bei Produkten und Diensten vorantreiben.

Welche grundlegenden Arten von Software gibt es?

Systemsoftware

Systemsoftware wird für den Betrieb von Computerhardware verwendet und stellt grundlegende Dienste für die darüber ausgeführten Anwendungen bereit. Betriebssystemsoftware ist ein Beispiel für Systemsoftware. Systemsoftware wird in der Regel in einer Low-Level-Computersprache geschrieben, um die Geschwindigkeit und Effizienz zu maximieren.

Anwendungssoftware

Anwendungssoftware stellt den Benutzern Funktionen zur Verfügung. Unternehmenssoftware, persönliche Software und mobile Anwendungen sind Beispiele für Anwendungssoftware. Anwendungssoftware kann in Hochsprachen geschrieben, aus Designmodellen generiert oder aus vorgefertigten Komponenten zusammengestellt werden.

Eingebettete Software

Eingebettete Software ist eine spezielle Software, die Mikroprozessoren überwacht und steuert, welche in Flugzeugen, Fahrzeugen, Thermostaten und anderen physischen Produkten verwendet werden. Eingebettete Software ist oft in elektronischen Steuereinheiten (ECUs) integriert, um bestimmte Funktionen bereitzustellen. Steuereinheiten bieten zum Beispiel Brems-, Navigations-, Sicherheits- und andere Funktionen für Kraftfahrzeuge. Eingebettete Software erfordert in der Regel eine Echtzeitantwort, was ein Echtzeitbetriebssystem (RTOS, Real-Time Operating System) und eine entsprechende Programmiersprache erforderlich macht.

Beliebte Methoden für die Softwareentwicklung

Wasserfallmethode

Die Wasserfallmethode ist ein linearer Ansatz für die Softwareentwicklung. Das Projekt startet mit einer Anforderungsphase, die vollständig definiert und genehmigt wird, bevor das Projekt in die Designphase übergeht, auf die die Implementierungsphase folgt. Aufgrund der langen Zeitspanne zwischen dem ersten Konzept und der endgültigen Implementierung ist das Wasserfallmodell nicht sehr anpassungsfähig bei Änderungen und eignet sich am besten für sehr strikte Projekte mit klar definierten Anforderungen und einem geringen Risiko eines Fehlschlags.

Agile Methode

Die agile Methodik ist ein Projektmanagementansatz, bei dem Flexibilität und Kundenzufriedenheit im Vordergrund stehen. Bei der agilen Methode werden kurze Iterationen, sogenannte Sprints, eine gemeinsame Planung, regelmäßige Prüfungen, sogenannte Retrospektiven, und eine kontinuierliche Lieferung von Mehrwert eingesetzt. Agile Methoden sind ideal für Projekte mit unklaren oder sich entwickelnden Anforderungen, da der iterative Ansatz die Anforderungen der Benutzer klärt, während er einen Wert liefert. Viele Frameworks bieten zusätzliche Anleitungen, darunter Scrum, Kanban und Scaled Agile Framework (SAFe).

Hybride Methode

Ein hybrides Modell ist ein Entwicklungsprozess, der Elemente aus mehreren Methoden kombiniert. Ein gängiger Ansatz von Produktentwicklungsteams ist beispielsweise, dass Konstrukteure, Elektrotechniker und Maschinenbauingenieur das V-Modell anwenden und in regelmäßigen Abständen Produktversionen liefern. Softwareteams folgen agilen Methoden und liefern alle drei Wochen Updates. In regelmäßigen Abständen kommen beide Teams zusammen, um die Arbeit zu integrieren und eine produktweite Retrospektive durchzuführen. Ein hybrider Prozess kann die besten Elemente jeder Methodik kombinieren, um komplexe Produkte schnell und zuverlässig zu liefern.

V-Modell

Das V-Modell ist ein Modell für das Projektmanagement, das häufig für die Verwaltung großer, komplexer Projekte verwendet wird, an denen mehrere technische Disziplinen beteiligt sind. Es wird auch als Verifizierungs- und Validierungsmodell bezeichnet. Die linke Seite des „V“ gliedert die Anforderungen in Designs und Detailspezifikationen auf, während die rechte Seite des „V“ jede Phase des Lebenszyklus integriert, validiert und verifiziert. Das V-Modell ist ein nützliches Framework für die Verwaltung komplexer Produkte, die ein hohes Maß an Präzision erfordern.

Optimale Vorgehensweisen bei der Entwicklung von Software

Agilität – Schnelle Reaktion auf sich entwickelnde Kunden- und Marktanforderungen. Agile Methoden optimieren die Agilität durch kurze Sprints und häufige Lieferungen.

Analytics – Erfassen und Analysieren von Metriken zum Team, um die Aktivitäten auf die wichtigsten Prioritäten auszurichten und eine Basis für kontinuierliche Verbesserungen zu schaffen.

Änderungsmanagement – Verwalten von Anforderungsänderungen, Code und Test-Assets, um Änderungen schnell im Team umzusetzen. Verzweigen und Zusammenführen (Branch and Merge) von Assets zur einfachen Erstellung von Varianten.

Kontinuierliche Integration und Auslieferung (Continuous Integration and Delivery, CI/CD) – Zusammenführen von Codeänderungen in ein gemeinsames Repository, das in regelmäßigen Abständen integriert, kompiliert, getestet und ausgeliefert wird, was die Softwareauslieferung beschleunigt.

DevOps – Einführen von automatisierten und wiederholbaren Prozessen für das Releasemanagement für eine schnellere Lieferung von Mehrwerten an Kunden.

Sicherheit – Verwalten der Überwachungskette (chain of custody) und Autorisierung strategischer Software-Assets durch Prüfpfade, elektronische Signaturen und andere Governance-Techniken.

Anforderungsmanagement – Iterative Analyse und Definition des Umfangs einer Lösung und Entwicklung detaillierter Spezifikationen.

Test- und Qualitätsmanagement – Validieren und Verifizieren der Ergebnisse in jeder Phase, um die Ergebnisse zu verbessern und die Qualitätskosten zu senken.

Releaseplanung – Planen und Verwalten der Verteilung von Software an Endbenutzer.

Tools und Lösungen für die Softwareentwicklung

Codebeamer ist eine Lösung der neuen Generation für die Anwendungslebenszyklus-Verwaltung (ALM) zur Vereinfachung der komplexen Softwareentwicklung in großem Maßstab. Die offene Plattform erweitert ALM-Workflows um leistungsstarke Funktionen für agiles Software-Engineering. Codebeamer bietet Anforderungs-, Risiko- und Testmanagement, optimale Workflows, eine Integration in Ihre Entwicklungstoolchain und Support für Agile- und V-Modell-Methoden. Mit Codebeamer können Teams vom ersten Tag an Mehrwerte erzielen, indem sie das Tool an ihre Bedürfnisse anpassen. Vereinfachen Sie mit vorkonfigurierten Vorlagen die Einhaltung von Vorschriften. Profitieren Sie von einer 360-Grad-Nachverfolgung – von der Idee bis zur Lieferung. Codebeamer erstellt auf der Grundlage des OSLC-Standards (Open Services for Lifecycle Collaboration) eine Integration mit dem digital Thread von PTC.

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Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Welche Phasen hat der Prozess der Softwareentwicklung?

Anforderungsanalyse
Design
Implementierung
Testen
Dokumentieren
Bereitstellung und Wartung
Wiederverwendung

Wie hat sich die Softwareentwicklung entwickelt?

Die Techniken der Softwareentwicklung sind ständig im Wandel. In der Vergangenheit schrieben Programmierer Anwendungen von A bis Z. Heute verwenden Softwareingenieure agile Methoden, um in kurzen Iterationen schnell Mehrwert zu schaffen. Sie können Code aus Designmodellen generieren oder wiederverwendbare Komponenten von der Stange verwenden, um ihre Ziele in einem Bruchteil der Zeit und zu geringen Kosten zu erreichen. In Zukunft wird die KI-gestützte Entwicklung eine weitere Welle der Effizienz in der Softwareentwicklung auslösen.

Wie unterscheidet sich die Entwicklung von eingebetteter Software?

Die Entwicklung eingebetteter Software unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von der Anwendungsentwicklung. Für eingebettete Software gelten einige übergreifende Grundsätze:

Sie ist normalerweise in elektronische Steuereinheiten (ECUs) integriert, die diskrete Funktionen bieten und nicht wiederverwendet werden können.
Sie wird zur Steuerung von Bauteilen verwendet, die nicht einfach aktualisiert werden können und während der gesamten Lebensdauer des Produkts einwandfrei funktionieren müssen.
Sie ist äußerst komplex und erfordert eine Zusammenarbeit bei Anforderungen, Designs, Entwicklern und Test-Stakeholdern.
Sie ist missions- und sicherheitskritisch, was ein Höchstmaß an Qualität und Zuverlässigkeit erfordert.
Sie wird unter Verwendung eines RTOS und einer Programmiersprache zur Maximierung von Geschwindigkeit und Effizienz entwickelt.
Sie ist für den Betrieb in einer Umgebung mit geringem Stromverbrauch konzipiert.

Wie unterscheidet sich die Entwicklung von Software in regulierten Branchen?

Regulierte Branchen wie die Luft-/Raumfahrt und Verteidigung, Medizin und Pharmaindustrie sowie Transport und Automobilindustrie stellen besondere Anforderungen an die Erstellung sicherheitskritischer Produkte. Diese Anforderungen betreffen sowohl die Sicherheit und Qualität der Produkte als auch die Präzision des Softwareentwicklungsprozesses selbst. Im Allgemeinen ist bei der Entwicklung von Software in regulierten Branchen ein größeres Augenmerk auf Governance, Sicherheit und Nachvollziehbarkeit erforderlich.

Wie funktioniert Softwareentwicklung?