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Neue Domänen erobern und den Erfolg sichern!

Lese­zeit: 8 Minu­ten
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Warum umfängliches Testen für das Internet der Dinge unumgänglich ist

Im Inter­net der Din­ge (IoT) ent­steht Wert­schöp­fung aus dem Zusam­men­spiel von Din­gen, Cloud-Platt­for­men und Benut­zer­schnitt­stel­len. Das jewei­li­ge Ver­hal­ten ist in Soft­ware hin­ter­legt, die in getrenn­ten Domä­nen ent­steht. Der Nach­weis des erwünsch­ten Ver­hal­tens mit ange­mes­se­ner Qua­li­tät erfolgt durch umfäng­li­che Absi­che­rung mit­tels weit­ge­hend auto­ma­ti­sier­tem Test, der jetzt die Domä­ne Betrieb erobert. Die kon­ti­nu­ier­li­che Ver­än­de­rung des IoT-Sys­tems im Betrieb ist dabei nur eine Herausforderung.

Im Inter­net der Din­ge (IoT) wer­den grund­ver­schie­de­ne Domä­nen, wie Din­ge, Cloud-Platt­for­men und Benut­zer­schnitt­stel­len zu IoT-Sys­te­men ver­knüpft. Die Ver­knüp­fung erfolgt durch Soft­ware. Im Zen­trum steht der Mensch – als Kun­de und Mit­ar­bei­ter. Um Auf­ga­be und Stel­len­wert des Soft­ware Tests in IoT-Sys­te­men ein­ord­nen zu kön­nen, ist ein Blick auf deren Wert­schöp­fung hilfreich.

Wertschöpfung aus Daten

Hin­ter IoT-Sys­te­men ste­hen in der Regel daten­ge­trie­be­ne Geschäfts­mo­del­le, d.h. die Wert­schöp­fung ent­steht durch Ent­schei­dun­gen, die auf Basis von Daten getrof­fen werden.

Zur Ver­an­schau­li­chung: Ich möch­te jetzt von A nach B kom­men und habe die fol­gen­de Auswahl:
a) mit dem Auto über die Autobahn,
b) mit dem Auto über die Land­stra­ße oder
c) mit­tels öffent­li­chem Nahverkehr.

Auf Basis der aktu­el­len Daten in Tabel­le 1  zu Ankunfts­zei­ten und Kos­ten der mög­li­chen Optio­nen kann ich mich für das bes­te Ver­hält­nis von Kos­ten zu Nut­zen ent­schei­den. Abhän­gig von der Situa­ti­on kann der Nut­zen unter­schied­lich aus­fal­len, je nach­dem ob ich beson­ders schnell oder beson­ders kos­ten­güns­tig von A nach B gelan­gen möch­te. Die dabei erziel­te Wert­schöp­fung hängt wesent­lich von der ange­mes­se­nen Qua­li­tät der Daten und deren Ver­ar­bei­tung in der Soft­ware ab, z. B. der Vorhersagequalität.

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Tabel­le 1: Ich möch­te jetzt von A nach B

Software ist der Schlüssel

Die für die Daten­ver­ar­bei­tung ver­ant­wort­li­che Soft­ware ent­steht in unter­schied­li­chen Domä­nen mit ursprüng­lich unter­schied­li­chen Grund­an­for­de­run­gen, Pro­gram­mier­spra­chen und jewei­li­ger His­to­rie: z.B. Firm­ware in Embed­ded Sys­te­men, Netz­werk­pro­to­koll Stacks, Betriebs­sys­te­me für die Cloud und für IT Platt­for­men, sowie Apps an den Benut­zer­schnitt­stel­len. Die zen­tra­le Quer­schnitts­an­for­de­rung zur Auf­recht­erhal­tung der Wert­schöp­fung stützt sich auf ent­spre­chen­de Anfor­de­run­gen an die Daten­si­cher­heit. Wert­vol­le Daten müs­sen gegen unbe­rech­tig­ten Zugriff oder uner­laub­te Ver­än­de­rung geschützt wer­den. Daten­si­cher­heit ist damit geschäfts­kri­tisch und erfor­dert für die Soft­ware – nach typi­schen IT-Sicher­heits­re­geln – spä­tes­tens nach drei Mona­ten ein Secu­ri­ty Update. Dies bedeu­tet eine ste­ti­ge Anpas­sung und damit Ver­än­de­rung der Soft­ware in allen Domä­nen. Hin­zu kom­men kon­ti­nu­ier­lich Ände­rungs­wün­sche auf­grund von Kun­den­feed­back bezüg­lich neu­er Ser­vices und Fea­tures, der Abrun­dung von Ser­vice­an­ge­bo­ten und der Umset­zung von Kosteneinsparungen.

Abbil­dung 1 bie­tet einen gro­ben Ein­druck zur Län­ge der damit ver­bun­de­nen Pro­zess­ket­te. Eben­so ist die Band­brei­te der betei­lig­ten Domä­nen­spe­zia­lis­ten und der kon­ti­nu­ier­li­che Ablauf ange­deu­tet. Die Erfolgs­chan­cen eines IoT-Geschäfts­mo­dells wach­sen, wenn alle Betei­lig­ten einen kla­ren Focus auf die Wert­schöp­fung haben. Dabei hilft ein strin­gen­tes Qua­li­täts­ma­nage­ment, das für die ein­zel­nen Domä­nen die ange­mes­se­ne Qua­li­tät defi­niert. Kurz gesagt: Zu hohe Qua­li­tät kos­tet Geld und zu gerin­ge Qua­li­tät kos­tet Kun­den. Vor­aus­set­zung für eine erfolg­rei­che Umset­zung ist eine effi­zi­en­te Zusam­men­ar­beit aller Domä­nen­spe­zia­lis­ten unter gemein­sa­men Ziel­set­zun­gen. Und der Test spielt dabei eine ent­schei­den­de Rolle.

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Abb. 1: Sche­ma­ti­sier­te IoT-Pro­zess­ket­te und das Team der betei­lig­ten Domänspezialisten

Testen dient dem Nachweis

Der Test dient dem Nach­weis des Errei­chens der ange­mes­se­nen Qua­li­tät und damit der Frei­ga­be zur Ver­wen­dung in nach­fol­gen­den Pro­zess­schrit­ten. Die gute Nach­richt: Eine weit­ge­hen­de Auto­ma­ti­sie­rung des Tests lohnt sich. Das IoT-Sys­tem wird kon­ti­nu­ier­lich wei­ter­ent­wi­ckelt. Der auto­ma­ti­sier­te Test stellt – im Sin­ne der Regres­si­on – eine Inves­ti­ti­on dar, die durch War­tung geschützt wird. Die schlech­te Nach­richt: Der Test bezüg­lich Funk­tio­na­li­tät ist eine wich­ti­ge Vor­aus­set­zung und stellt nur einen klei­nen Teil des Gesamt­um­fangs dar. Abhän­gig von der kon­kre­ten Risi­ko­ana­ly­se erfor­dern nicht-funk­tio­na­le Qua­li­täts­merk­ma­le, z.B. IT-Sicher­heit, Robust­heit, Per­form­anz, etc., gro­ße Beach­tung und einen ent­spre­chen­den Test­um­fang. Die dafür not­wen­di­ge Test­bar­keit muss von vorn­her­ein berück­sich­tigt wer­den. Die Her­aus­for­de­rung: IoT-Sys­te­me sind meist offen ange­legt. Quan­ti­ta­tiv, was die mög­li­che Anzahl von Kom­po­nen­ten betrifft und qua­li­ta­tiv, was die Erwei­te­rung von Schnitt­stel­len zur Kom­bi­na­ti­on mit ande­ren und neu­en Kom­po­nen­ten und Sys­te­men angeht. Dies führt zu einer stei­gen­den Bedeu­tung des Tests zum Nach­weis von Kom­pa­ti­bi­li­tät, Inter­ope­ra­bi­li­tät und Ska­lier­bar­keit. Bis zu einem gewis­sen Grad kann der Test im Labor und damit getrennt vom Pro­duk­tiv­sys­tem, durch­ge­führt wer­den. Zum Nach­weis des erwar­te­ten Ver­hal­tens einer ver­än­der­ten Soft­ware kön­nen im Labor prin­zi­pi­ell auch Aus­schnit­te von Echt­zeit-Daten aus dem Pro­duk­tiv­sys­tem ver­wen­det wer­den. Aller­dings stellt dies nur eine Annä­he­rung an das tat­säch­li­che Ver­hal­ten dar.

Test im Betrieb

Dem­entspre­chend wich­tig wird der Test im Betrieb. Und damit ist akti­ves Tes­ten im Pro­duk­tiv­sys­tem gemeint, das weit über das übli­che Moni­to­ring im ope­ra­ti­ven Betrieb hin­aus­geht. Da das Ver­hal­ten des IoT-Sys­tems nur unvoll­stän­dig vor­her­seh­bar ist und sich ändern kann, emp­fiehlt sich ein umsich­ti­ges Vor­ge­hen. Das Risi­ko einer Beein­träch­ti­gung des Sys­tems ist dabei dem Gewinn an Kon­trol­le auf­grund der durch den Test nach­ge­wie­se­nen Qua­li­tät gegen­über­zu­stel­len. Idea­ler­wei­se erfolgt ein Abbruch des Tests wenn Mess­grö­ßen des Sys­tems erwar­te­te Kor­ri­do­re ver­las­sen. In jedem Fall wird das Sys­tem nach Ende des Tests in einem kon­sis­ten­ten Zustand hin­ter­las­sen. Zur Ver­an­schau­li­chung sei­en Stress­tests genannt, die zum Nach­weis der gefor­der­ten Ska­lier­bar­keit oder der Här­tung gegen­über Deni­al-of-Ser­vice Atta­cken die­nen. Idea­ler­wei­se wer­den sol­che Tests durch­ge­führt, wenn mög­lichst weni­ge Kun­den betrof­fen sind. Wird das Sys­tem ent­ge­gen der Erwar­tung über­las­tet, muss es mög­lich sein, das Sys­tem in den nomi­na­len Zustand zu über­füh­ren ohne kun­den­re­le­van­te Daten zu ver­lie­ren. Die Bereit­stel­lung der dazu not­wen­di­gen Test­schnitt­stel­len stel­len Sicher­heits­ri­si­ken bzgl. IT-Sicher­heit und funk­tio­na­ler Sicher­heit dar und müs­sen von Anfang an berück­sich­tigt wer­den. Neben den rein tech­ni­schen Her­aus­for­de­run­gen sind auch recht­li­che Rah­men­be­din­gun­gen zu beach­ten. Sind z.B. beim Test pri­va­te Daten betrof­fen, ist die expli­zi­te Zustim­mung des Nut­zers eine not­wen­di­ge Voraussetzung.

Zusammenfassung

Zusam­men­ge­fasst dient der Test im Inter­net der Din­ge der Cha­rak­te­ri­sie­rung von Kom­po­nen­ten, Teil­sys­te­men bis hin zum Gesamt­sys­tem. Der Test über­nimmt damit gewis­ser­ma­ßen die Rea­li­täts­prü­fung aller Spe­zi­fi­ka­tio­nen und Erwar­tun­gen. Je umfäng­li­cher die Test­ab­de­ckung ist, des­to prä­zi­ser kön­nen Vor­her­sa­gen über das Ver­hal­ten des IoT-Sys­tems getrof­fen wer­den. Die kon­ti­nu­ier­li­che Aus­wer­tung aller Test­ergeb­nis­se bis in den Betrieb stellt ihrer­seits eine daten­ge­trie­be­ne Ent­schei­dungs­grund­la­ge für die Wei­ter­ent­wick­lung bereit. Umfäng­li­ches Tes­ten sorgt bei IoT-Sys­te­men für eine siche­re und unun­ter­bro­che­ne Wertschöpfung.

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