Ein Überblick über Softwareentwicklungsmodelle

Softwareentwicklungsmodelle helfen Teams, den anspruchsvollen Prozess der Softwareentwicklung zu meistern. Qualität, Zeitplan, Budget und die Erfüllung der Stakeholder-Erwartungen hängen oft vom gewählten Modell ab.

Heute sind über 50 anerkannte Modelle für den Softwareentwicklungslebenszyklus (SDLC) im Einsatz. Obwohl keines fehlerfrei ist, bietet jedes je nach Projekt oder Team spezifische Stärken und Schwächen. Basierend auf unserer über zehnjährigen Erfahrung in der Softwareentwicklung haben wir die acht beliebtesten Modelle ausgewählt, um ihre Kernprinzipien zu untersuchen und ihre wichtigsten Merkmale zu vergleichen.

Ein Blick auf beliebte SDLC-Modelle

Typischerweise lassen sich Softwareentwicklungsmodelle nach ihrer Workflow-Struktur gruppieren. Einige folgen einer schrittweisen Abfolge, während andere mit sich wiederholenden Zyklen arbeiten. Diese Gruppierungen spiegeln auch den Grad der Zusammenarbeit zwischen Entwicklungsteam und Kunde während des gesamten Prozesses wider.

Modelle im unteren Bereich des Diagramms folgen einer einfachen, linearen Struktur. Sie sind in der Regel leichter zu verwalten und zu implementieren, aber weniger flexibel bei Änderungen. Je weiter oben man sich bewegt, desto anpassungsfähiger werden die SDLC-Modelle, sodass sich die Anforderungen im Projektverlauf ändern können.

Auf der horizontalen Achse beinhalten die Modelle links nur minimale Kundeninteraktion. Im Gegensatz dazu betonen die Modelle rechts eine stärkere Zusammenarbeit und binden Kunden aktiver in verschiedene Entwicklungsphasen ein.

Überblick über Softwareentwicklungsmodelle und ihre geeigneten Projekte

Wasserfallmodell

Das Wasserfallmodell ist eines der ältesten und einfachsten Softwareentwicklungsmodelle. Es folgt einem linearen Ablauf, in dem der Prozess verschiedene Phasen durchläuft, darunter Anforderungsanalyse, Design, Entwicklung, Test, Bereitstellung und Wartung. Jede Phase wird vollständig abgeschlossen, bevor die nächste beginnt. Dadurch ist der Workflow strukturiert und leicht nachvollziehbar.

So können beispielsweise Softwareanforderungen nach Beginn der Entwicklung nicht mehr neu bewertet werden. Auch die Software kann erst nach Abschluss der letzten Phase eingesehen oder getestet werden, was die Projektrisiken erhöht und die Vorhersage der Ergebnisse erschwert. Daher werden Tests oft überhastet durchgeführt, und die Fehlerbehebung in der Endphase kann zeitaufwändig und kostspielig sein.

Anwendungsfälle

• Projekte mit klaren, festen Anforderungen und geringem Risiko von Umfangänderungen.

• Kurzfristige oder Projekte mit geringer Komplexität, einschließlich Aktualisierungen von Altsystemen.

• Aufträge im Regierungs-, Verteidigungs- oder regulierten Bereich erfordern eine strenge Dokumentation und die Einhaltung von Compliance-Standards.

• Systeme benötigen in jeder Phase eine formale Genehmigung, bevor sie weiterentwickelt werden.

Ebenfalls erwähnenswert: Ein unstrukturierter Ansatz – das Big-Bang-Modell.

V-Modell

Das V-Modell ist ein Softwareentwicklungsmodell, das auf dem Wasserfallmodell aufbaut. Es konzentriert sich insbesondere auf die Verifizierung und Validierung während des gesamten Prozesses. Die Schritte bilden eine V-Form. Auf der linken Seite werden Spezifikation und Design, auf der rechten Seite die Testphasen abgedeckt. Wichtiger noch: Jedem Entwicklungsschritt ist eine entsprechende Testphase zugeordnet. Dadurch lassen sich Fehler frühzeitig erkennen und das Risiko kostspieliger Nachbesserungen reduzieren.

Das V-Modell ist jedoch das kostspieligste und unflexibelste der traditionellen SDLC-Modelle. Es erfordert von Beginn an eine strenge Planung und klare Anforderungen. Änderungen während der Entwicklung können teuer und schwer zu handhaben sein. Daher eignet es sich weniger für Projekte mit sich entwickelnden oder unklaren Anforderungen.

Implementierungskontexte

• Projekte mit klar definierten und stabilen Anforderungen.

• Sicherheitskritische Systeme umfassen die Bereiche Telemedizin, Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie.

• Softwareprojekte erfordern die strikte Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und eine umfassende Dokumentation.

• Systeme, bei denen frühe und kontinuierliche Tests unerlässlich sind, um die Qualität sicherzustellen.

Inkrementelles und iteratives Modell

Inkrementelles Modell

Das inkrementelle Modell ist ein Softwareentwicklungsmodell, das den Prozess in mehrere Iterationen unterteilt. Es erfordert ein modulares, „Lego-artiges“ Design, um schrittweises Wachstum und Erweiterung zu ermöglichen. In jeder Iteration werden neue Softwaremodule mit geringfügigen oder gar keinen Änderungen zu den zuvor erstellten hinzugefügt.

Der Entwicklungsprozess kann sequenziell oder parallel ablaufen. Insbesondere die parallele Entwicklung kann die Auslieferung deutlich beschleunigen. Andererseits kann eine übermäßige Wiederholung sequenzieller Entwicklungszyklen zu längeren Projektlaufzeiten und höheren Kosten führen.

Iteratives Modell

Bei der iterativen Entwicklung entwickelt sich die Software in wiederholten Zyklen, wobei in jeder Iteration Änderungen eingeführt werden. Da jede Iteration auf der vorherigen aufbaut, bleibt das Gesamtdesign der Software konsistent. Dieser Ansatz ermöglicht ein schrittweises Wachstum des Produkts bei gleichzeitiger Wahrung der strukturellen Integrität.

Da die Software in Teilen ausgeliefert wird, ist zu Beginn keine vollständige Spezifikation erforderlich. Stattdessen können kleine Änderungen an den Anforderungen während des gesamten Entwicklungsprozesses vorgenommen werden. Wichtige Anforderungen, insbesondere solche, die das Systemdesign betreffen, müssen jedoch frühzeitig definiert werden. Dies ist besonders wichtig für die inkrementelle Entwicklung, da die Integration neuer Module schwierig werden kann, wenn sich grundlegende Anforderungen später ändern.

Kurz gesagt, beide Softwareentwicklungsmodelle fördern Kundenfeedback. Während das iterative Modell stärker auf kontinuierliches Feedback setzt, nutzt das inkrementelle Modell dieses, um zukünftige Auslieferungen zu verfeinern.

Anwendungsfälle

• Projekte mit sich entwickelnden oder teilweise definierten Anforderungen, die von kontinuierlichem Kundenfeedback profitieren.

• Große Systeme lassen sich in kleinere, unabhängige Module zur schnelleren und parallelen Entwicklung unterteilen.

• Anwendungen, die die frühe Bereitstellung von Kernfunktionen mit schrittweiser Erweiterung im Laufe der Zeit erfordern.

• Langfristige oder komplexe Projekte erfordern häufige Tests und Designverfeinerungen, die in mehreren Iterationen notwendig sind.

Spiralmodell

Das Spiralmodell legt Wert auf eine detaillierte Risikoanalyse. Um seine Vorteile voll auszuschöpfen, ist es daher wichtig, Experten mit Erfahrung in der Risikobewertung einzubeziehen. Jede Spiraliteration dauert in der Regel etwa sechs Monate und beginnt mit vier Kernaktivitäten: umfassende Planung, Risikoanalyse, Prototypentwicklung und Bewertung der bisherigen Arbeit. Es ist zu beachten, dass mehrere Spiralzyklen die Gesamtprojektdauer erheblich verlängern können.

Dieses und ähnliche Softwareentwicklungsmodelle erfordern die Beteiligung des Kunden, insbesondere in den Erkundungs- und Überprüfungsphasen jedes Zyklus. Sobald die Entwicklungsphase beginnt, sind Änderungen seitens des Kunden jedoch in der Regel nicht mehr zulässig.

Implementierungskontexte

• Komplexe Projekte mit hohen Risikofaktoren erfordern eine kontinuierliche Risikobewertung.

• Systeme, bei denen die Anforderungen nicht vollständig im Voraus verstanden sind und sich weiterentwickeln können.

• Projekte, die frühes Prototyping erfordern, um Konzepte zu validieren und Unsicherheiten zu reduzieren.

• Softwareentwicklungen benötigen häufiges Kundenfeedback während der Planungs- und Überprüfungsphasen.

Der Rational Unified Process (RUP)

Der Rational Unified Process (RUP) kombiniert lineare und iterative Ansätze. Er unterteilt die Softwareentwicklung in vier Phasen: Inception, Elaboration, Construction und Transition.

Mit Ausnahme der Initialisierungsphase umfasst jede Phase typischerweise mehrere Iterationen. Während dieser Phasen finden Kernaktivitäten wie die Anforderungserhebung und das Design parallel, jedoch mit unterschiedlichem Fokus statt.

Darüber hinaus ermöglicht RUP die Entwicklung stabiler und flexibler Lösungen. Allerdings ist es im Allgemeinen weniger schnell und anpassungsfähig als rein agile Softwareentwicklungsmodelle. Der Grad der Kundeneinbindung, der Dokumentationsumfang und die Iterationslänge können an die spezifischen Projektanforderungen angepasst werden.

Praktische Anwendungsfälle

• Großprojekte, die einen strukturierten und dennoch flexiblen Entwicklungsansatz erfordern
• Projekte, die einen klaren Phasenablauf in Kombination mit iterativer Verfeinerung benötigen
• Organisationen, die von traditionellen Wasserfallmethoden auf iterativere Methoden umsteigen
• Softwareentwicklungsprojekte mit unterschiedlichem Grad an Kundeneinbindung und sich entwickelnden Anforderungen

Gruppe der agilen Softwareentwicklungsmodelle

Die übrigen SDLC-Modelle fallen unter den Begriff „Agil“. Heute verwenden [71%](https://www.businesswire.com/news/home/20240116199385/en/17th-State-of-Agile-Report-71-Use-Agile-in-their-SDLC-Small-Organizations-Report-Strong-Business-Benefits-Medium-and-Larger-Sized-Companies-Continue-to-Experience-Barriers-in-Successfully-Scaling-AgileViele Organisationen nutzen in ihren IT-Projekten agile Methoden. Diese Modelle betonen iterativen Fortschritt, intensive Teamkommunikation und frühzeitiges Kundenfeedback.

Jede agile Iteration dauert in der Regel einige Wochen und führt zu einer funktionsfähigen Softwareversion. Agile Methoden priorisieren die schnelle Bereitstellung nutzbarer Funktionen und konzentrieren sich auf Tests statt auf umfangreiche Dokumentation. Dies beschleunigt die Entwicklung, kann aber die Übergabe an Support-Teams verzögern. Letztendlich erschwert dies die Wartung aufgrund der begrenzten Systemdokumentation.

Darüber hinaus fördern agile Softwareentwicklungsmodelle die enge Zusammenarbeit innerhalb der Entwicklungsteams und mit den Kunden. Nach jeder Iteration bewerten die Stakeholder den Fortschritt und passen die Prioritäten an, um sie besser an die Geschäftsziele und die Erwartungen der Nutzer anzupassen. Dadurch wird der Return on Investment deutlich verbessert.

Häufige Releases sind ein wesentliches Merkmal agiler Methoden. Diese Modelle unterstützen kontinuierliche Verbesserungen, schnelle Fehlerbehebungen und rasche Funktionsupdates. Aufgrund der geringen Vorplanung und der Flexibilität bei Änderungen kann es jedoch schwierig sein, Kosten, Zeitpläne und Personalbedarf genau vorherzusagen.

Scrum

Scrum ist eines der am weitesten verbreiteten SDLC-Modelle im agilen Umfeld. Es konzentriert sich auf die Bereitstellung funktionsfähiger Software in kurzen, strukturierten Zyklen, sogenannten Sprints. Diese Sprints dauern typischerweise zwischen zwei und vier Wochen und zielen darauf ab, mit jeder Version einen inkrementellen Mehrwert zu liefern.

Scrum fördert Transparenz und stärkt die Verantwortlichkeit im Team. Es unterstützt kontinuierliche Verbesserung durch klar definierte Rollen und Verantwortlichkeiten. Zudem nutzt es strukturierte Meetings wie Daily Stand-ups, Sprint Reviews und Retrospektiven, um einen organisierten und effizienten Prozess zu gewährleisten.

Unter den agilen Softwareentwicklungsmodellen zeichnet sich Scrum durch seinen disziplinierten und gleichzeitig flexiblen Ansatz aus. Jeder Sprint beginnt mit einer detaillierten Planung und der Auswertung der Ergebnisse des vorherigen Sprints. Sobald der Sprintumfang festgelegt ist, sind Änderungen erst zu Beginn des nächsten Zyklus möglich. Dieser zeitlich begrenzte Ansatz hilft Teams, fokussiert und ihren Zielen verpflichtet zu bleiben und gleichzeitig ein gleichmäßiges Entwicklungstempo beizubehalten.

Extreme Programming (XP)

Bei Extreme Programming (XP) dauert eine typische Iteration zwischen einer und zwei Wochen. Dieses Modell erlaubt Änderungen auch nach Beginn einer Iteration. Dies ist jedoch nur möglich, wenn das Team noch nicht mit der Arbeit an der betroffenen Softwarekomponente begonnen hat. Diese Flexibilität kann es jedoch deutlich erschweren, konstant hochwertige Software zu liefern.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, setzt XP mehrere strenge Entwicklungspraktiken durch. Dazu gehören Pair Programming, testgetriebene Entwicklung und Testautomatisierung. Außerdem fördert es Continuous Integration (CI), häufige kleine Releases und ein einfaches Software-Design. Entwickler müssen zudem konsistente Codierungsstandards während des gesamten Projekts einhalten.

Kanban


Unter den Softwareentwicklungsmodellen zeichnet sich Kanban durch das Fehlen klar definierter Iterationen aus. Falls Iterationen überhaupt verwendet werden, sind sie extrem kurz und werden oft als „tägliche Sprints“ bezeichnet. Anstatt auf feste Zyklen zu setzen, legt Kanban Wert auf die Visualisierung des Workflows. Teams nutzen daher ein Kanban-Board, das alle Projektaktivitäten, deren Umfang, die zugewiesenen Teammitglieder und den aktuellen Status übersichtlich darstellt. Diese erhöhte Transparenz ermöglicht eine bessere Priorisierung dringender Aufgaben.

Im Gegensatz zu anderen SDLC-Modellen verfügt Kanban über keine separate Planungsphase. Dadurch können jederzeit neue Änderungsanforderungen gestellt werden. Die Kommunikation mit dem Kunden ist kontinuierlich. Er kann den Fortschritt jederzeit überprüfen, und Meetings mit dem Team können täglich stattfinden. Dank seiner Flexibilität und visuellen Natur wird Kanban häufig im Software-Support und in Projekten zur kontinuierlichen Verbesserung eingesetzt.

Weiterführende Informationen: Engagement-Modelle in der Softwareentwicklung.

Fazit

Die Landschaft der Softwareentwicklungsmodelle ist vielfältig. Jedes Modell eignet sich für unterschiedliche Projekttypen und Entwicklungsbedürfnisse. Das Verständnis ihrer Struktur, Prinzipien und typischen Anwendungsfälle liefert wertvolle Einblicke in die branchenübergreifende Entwicklung von Software. Dieser Überblick stellt die gängigsten Modelle und ihre effektivsten Anwendungsfälle vor.