THE IMPACT OF ARCHITECTURAL DESIGN ON SOFTWARE DEVELOPMENT

Tässä työssä tutkitaan ohjelmistoarkkitehtuurisuunnitteluominaisuuksien vaikutusta erään client-server –arkkitehtuuriin perustuvan mobiilipalvelusovelluksen suunnittelu- ja toteutusaikaan. Kyseinen tutkimus perustuu reaalielämän projektiin, jonka kvalitatiivinen analyysi paljasti arkkitehtuurikompponenttien välisten kytkentöjen merkittävästi vaikuttavan projektin työmäärään. Työn päätavoite oli kvantitatiivisesti tutkia yllä mainitun havainnon oikeellisuus. Tavoitteen saavuttamiseksi suunniteltiin ohjelmistoarkkitehtuurisuunnittelun mittaristo kuvaamaan kyseisen järjestelmän alijärjestelmien arkkitehtuuria ja luotiin kaksi suunniteltua mittaristoa käyttävää, työmäärää (komponentin suunnittelu-, toteutus- ja testausaikojen summa) arvioivaa mallia, joista toinen on lineaarinen ja toinen epälineaarinen. Näiden mallien kertoimet sovitettiin optimoimalla niiden arvot epälineaarista gloobaalioptimointimenetelmää, differentiaalievoluutioalgoritmia, käyttäen, niin että mallien antamat arvot vastasivat parhaiten mitattua työmäärää sekä kaikilla ominaisuuksilla eli attribuuteilla että vain osalla niistä (yksi jätettiin vuorotellen pois). Kun arkkitehtuurikompenttien väliset kytkennät jätettiin malleista pois, mitattujen ja arvoitujen työmäärien välinen ero (ilmaistuna virheenä) kasvoi eräässä tapauksessa 367 % entisestä tarkoittaen sitä, että näin muodostettu malli vastasi toteutusaikoja huonosti annetulla ainestolla. Tämä oli suurin havaitu virhe kaikkien poisjätettyjen ominaisuuksien kesken. Saadun tuloksen perusteella päätettiin, että kyseisen järjestelmän toteutusajat ovat vahvasti riippuvaisia kytkentöjen määrästä, ja näin ollen kytkentöjen määrä oli mitä todennäköisemmin kaikista tärkein työmäärään vaikuttava tekijä tutkitun järjestelmän arkkitehtuurisuunnittelussa.

Physical layer development in third generation protocol software architecture

Diplomityön tavoitteena oli kehittää kolmannen sukupolven fyysistä protokollakerrosta matkapuhelimen ohjelmistoarkkitehtuurille. Kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmät ovat aikaisempia järjestelmiä monimutkaisempia. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden sekä aikataulujen kiireellisyyden vuoksi on tullut tarve ottaa käyttöön formaaleja menetelmiä ohjelmiston kehitystyöhön. Formaalit kuvauskielet mahdollistavat tarkan, yksiselitteisen ja simuloitavissa olevan järjestelmäkuvauksen muodostamisen. Fyysinen protokollakerros tarjoaa tiedon siirtoa ylemmille protokollakerroksille. Tämän tiedonsiirron hallinta vaatii protokollakerrosten välistä viestinvälitystä. Formaaleja kuvauskieliä käyttämällä voidaan viestinvälityksen toteutusta automatisoida ja siinä tarvittavaa logiikkaa havainnollistaa. Työssä suunniteltiin, toteutettiin ja testattiin ylempien protokollakerrosten kanssa kommunikoivaa osaa fyysisestä protokollakerroksesta. Tuloksena saatiin solunvalintatoiminnallisuuden vaatiman kommunikoinnin ja tilakoneen toteutus ohjelmistoarkkitehtuurissa. Ohjelmistonkehityksen alkuvaiheiden havaittiin olevan fyysisen kerroksen suorituskyvyn kannalta merkittävässä asemassa, koska tällöin viestinvälityksen optimointi on helpointa. Formaalit kuvauskielet eivät ole sellaisenaan täysin soveltuvia tarkoin määritellyn ohjelmistoarkkitehtuurin osien kehitykseen.

Elicitation of Customer Requirements with Group Methods in Software Engineering

Vaatimusmäärittely on tärkeä vaihe ohjelmistotuotannossa, koska virheelliset ja puutteelliset asiakasvaatimukset vaikuttavat huomattavasti asiakkaan tyytymättömyyteen ohjelmistotuotteessa. Ohjelmistoinsinöörit käyttävät useita erilaisia menetelmiä ja tekniikoita asiakasvaatimusten kartoittamiseen. Erilaisia tekniikoita asiakasvaatimusten keräämiseen on olemassa valtava määrä.Diplomityön tavoitteena oli parantaa asiakasvaatimusten keräämisprosessia ohjelmistoprojekteissa. Asiakasvaatimusten kartoittamiseen käytettävien tekniikoiden arvioinnin perusteella kehitettiin parannettu asiakasvaatimusten keräämisprosessi. Kehitetyn prosessin testaamiseksi ja parantamiseksi järjestettiin ryhmätyöistuntoja liittyen todellisiin ohjelmistokehitysprojekteihin. Tuloksena vaatimusten kerääminen eri sidosryhmiltä nopeutui ja tehostui. Prosessi auttoi muodostamaan yleisen kuvan kehitettävästä ohjelmistosta, prosessin avulla löydettiin paljon ideoita ja prosessi tehosti ideoiden analysointia ja priorisointia. Prosessin suurin kehityskohde oli fasilitaattorin ja osallistujien valmistautumisessa ryhmätyöistuntoihin etukäteen.

TTCN testing of WCDMA base station operation and maintenance software

TTCN-kieltä käytetään testitapausten määrittelemiseen tietoliikennejärjestelmissä. Nykyään TTCN:stä on tullut yhä suositumpi tapa toteuttaa testitapauksia. TTCN tarjoaa hyvän ja yksinkertaisen tavan muuntaa käsin testattavat testitapaukset automatisoiduiksi. Tämän diplomityön yhteydessä toteutettiin TTCN testitapaukset WCDMA -tukiaseman käyttö- ja kunnossapito- (O&M) ohjelmistolle. Ohjelmistoa on käytetty myös toisen sukupolven tukiasemissa, mutta kolmannen sukupolven tukiasemissa sillä on huomattavasti isompi rooli. WCDMA -tukiasemassa O&M käsittelee muun muassa tukiaseman käynnistyksen, virhetilanteet ja valvoo tukiaseman komponentteja. Ensimmäisiä tehtäviä diplomityötä tehdessä oli valita ne testitapaukset, jotka olisivat mahdollisia ja hyödyllisiä toteuttaa TTCN:n avulla. Testitapaukset valittiin valmiina olleista testitapausten kuvauksista. Valitut testitapaukset toteutettiin käyttäen rinnakkaista ja modulaarista TTCN-kieltä ja testattiin WCDMA -tukiasemaa vasten käyttäen TTCN Tester ohjelmistoa. Tämän diplomityön yhteydessä toteutettuja testitapauksia käytetään varmistamaan, että tukiasema voi toipua erilaisista virhetilanteista O&M ohjelmiston avulla. Testitapauksia WCDMA -tukiasemaa vasten ajettaessa varmistetaan myös, että O&M ohjelmisto toimii määrittelyn mukaisesti eri tilanteissa. Toteutetut testi tapaukset korvaavat nykyään käsin testatut O&M testi tapaukset tukiaseman O&M ohjelmistoa testatessa. Automatisoidut testi tapaukset tekevät O&M ohjelmiston testaamisen merkittävästi nopeammaksi ja helpommaksi.

Two-dimensional probabilistic inversion of plane-wave electromagnetic data: Methodology, model constraints and joint inversion with electrical resistivity data

Probabilistic inversion methods based on Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulation are well suited to quantify parameter and model uncertainty of nonlinear inverse problems. Yet, application of such methods to CPU-intensive forward models can be a daunting task, particularly if the parameter space is high dimensional. Here, we present a 2-D pixel-based MCMC inversion of plane-wave electromagnetic (EM) data. Using synthetic data, we investigate how model parameter uncertainty depends on model structure constraints using different norms of the likelihood function and the model constraints, and study the added benefits of joint inversion of EM and electrical resistivity tomography (ERT) data. Our results demonstrate that model structure constraints are necessary to stabilize the MCMC inversion results of a highly discretized model. These constraints decrease model parameter uncertainty and facilitate model interpretation. A drawback is that these constraints may lead to posterior distributions that do not fully include the true underlying model, because some of its features exhibit a low sensitivity to the EM data, and hence are difficult to resolve. This problem can be partly mitigated if the plane-wave EM data is augmented with ERT observations. The hierarchical Bayesian inverse formulation introduced and used herein is able to successfully recover the probabilistic properties of the measurement data errors and a model regularization weight. Application of the proposed inversion methodology to field data from an aquifer demonstrates that the posterior mean model realization is very similar to that derived from a deterministic inversion with similar model constraints.

Influence of software development process quality on product quality

Ohjelmistojen tärkeys nykypäivän yhteiskunnalle kasvaa jatkuvasti. Monia ohjelmistoprojekteja vaivaavat ongelmat aikataulussa pysymisestä, korkean tuottavuuden ylläpitämisestä ja riittävän korkeasta laadusta. Ohjelmistokehitysprosessien parantamisessa on naiden ongelmien minimoimiseksi tehty suuria investointeja. Investointien syynä on ollut olettamus ohjelmistokehityksen kapasiteetin suora riippuvuus tuotteen laadusta. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia Ohjelmistokehitysprosessien parantamisen mahdollisuuksia. Olemassaolevat ohjelmistokehityksen ja Ohjelmistokehitysprosessin parantamisen mallit, tekniikat ja metodologiat esiteltiin. Esiteltyjen mallien, tekniikoiden ja metodologioiden soveltuvuus analysoitiin ja suositus mallien käytöstä annettiin.

An innovative and shared methodology for event reconstruction using images in forensic science

This study presents an innovative methodology for forensic science image analysis for event reconstruction. The methodology is based on experiences from real cases. It provides real added value to technical guidelines such as standard operating procedures (SOPs) and enriches the community of practices at stake in this field. This bottom-up solution outlines the many facets of analysis and the complexity of the decision-making process. Additionally, the methodology provides a backbone for articulating more detailed and technical procedures and SOPs. It emerged from a grounded theory approach; data from individual and collective interviews with eight Swiss and nine European forensic image analysis experts were collected and interpreted in a continuous, circular and reflexive manner. Throughout the process of conducting interviews and panel discussions, similarities and discrepancies were discussed in detail to provide a comprehensive picture of practices and points of view and to ultimately formalise shared know-how. Our contribution sheds light on the complexity of the choices, actions and interactions along the path of data collection and analysis, enhancing both the researchers' and participants' reflexivity.

Managing R&D Content with Web-based KM Software

Työssä tutkittiin tehokasta tietojohtamista globaalin metsäteollisuusyrityksen tutkimus ja kehitys verkostossa. Työn tavoitteena oli rakentaa kuvaus tutkimus ja kehitys sisällön hallintaan kohdeyrityksen käyttämän tietojohtamisohjelmiston avulla. Ensin selvitettiin käsitteitä tietämys ja tietojohtaminen kirjallisuuden avulla. Selvityksen perusteella esitettiin prosessimalli, jolla tietämystä voidaan tehokkaasti hallita yrityksessä. Seuraavaksi analysoitiin tietojohtamisen asettamia vaatimuksia informaatioteknologialle ja informaatioteknologian roolia prosessimallissa. Verkoston vaatimukset tietojohtamista kohtaan selvitettiin haastattelemalla yrityksen avainhenkilöitä. Haastatteluiden perusteella järjestelmän tuli tehokkaasti tukea virtuaalisten projektiryhmien työskentelyä, mahdollistaa tehtaiden välinen tietämyksen jakaminen ja tukea järjestelmään syötetyn sisällön hallintaa. Ensiksi järjestelmän käyttöliittymän rakenne ja salaukset muokattiin vastaamaan verkoston tarpeita. Rakenne tarjoaa työalueen työryhmille ja alueet tehtaiden väliseen tietämyksen jakamiseen. Sisällönhallintaa varten järjestelmään kehitettiin kategoria, profiloitu portaali ja valmiiksi määriteltyjä hakuja. Kehitetty malli tehostaa projektiryhmien työskentelyä, mahdollistaa olemassa olevan tietämyksen hyväksikäytön tehdastasolla sekä helpottaa tutkimus ja kehitys aktiviteettien seurantaa. Toimenpide-ehdotuksina esitetään järjestelmän integrointia tehtaiden operatiivisiin ohjausjärjestelmiin ja ohjelmiston käyttöönottoa tehdastason projektinhallinta työkaluksi.Ehdotusten tavoitteena on varmistaa sekä tehokas tietämyksen jakaminen tehtaiden välillä että tehokas tietojohtaminen tehdastasolla.

Software Security Design and Testing

Elektroninen kaupankäynti ja pankkipalvelut ovat herättäneet toiminnan jatkuvuuden kannalta erittäin kriittisen kysymyksen siitä, kuinka näitä palveluja pystytään suojaamaan järjestäytynyttä rikollisuutta ja erilaisia hyväksikäyttöjä vastaan.

Business Process Modeling in Software Requirements Engineering for Small and Medium Software Projects

Vaatimusmäärittelyn tavoitteena on luoda halutun järjestelmän kokonaisen, yhtenäisen vaatimusluettelon vaatimusten määrittämiseksi käsitteellisellä tasolla. Liiketoimintaprosessien mallintaminen on varsin hyödyllinen vaatimusmäärittelyn varhaisissa vaiheissa. Tämä työ tutkii liiketoimintaprosessien mallintamista tietojärjestelmien kehittämistä varten. Nykyään on olemassa erilaisia liiketoimintaprosessien mallintamiseen tarkoitettuja tekniikoita. Tämä työ tarkastaa liiketoimintaprosessien mallintamisen periaatteet ja näkökohdat sekä eri mallinnustekniikoita. Uusi menetelmä, joka on suunniteltu erityisesti pienille ja keskisuurille ohjelmistoprojekteille, on kehitetty prosessinäkökohtien ja UML-kaavioiden perusteella.

Tolerance and Relative Utility: Two Proposed Indices for Comparing Change in Clinical Measurement Noise Between Different Populations (Repeatability) or Measurement Methods (Agreement).

Reaching a consensus in terms of interchangeability and utility (i.e., disease detection/monitoring) of a medical device is the eventual aim of repeatability and agreement studies. The aim of the tolerance and relative utility indices described in this report is to provide a methodology to compare change in clinical measurement noise between different populations (repeatability) or measurement methods (agreement), so as to highlight problematic areas. No longitudinal data are required to calculate these indices. Both indices establish a metric of least to most effected across all parameters to facilitate comparison. If validated, these indices may prove useful tools when combining reports and forming the consensus required in the validation process for software updates and new medical devices.

Evolutionary computing in search-based software engineering

This master’s thesis aims to study and represent from literature how evolutionary algorithms are used to solve different search and optimisation problems in the area of software engineering. Evolutionary algorithms are methods, which imitate the natural evolution process. An artificial evolution process evaluates fitness of each individual, which are solution candidates. The next population of candidate solutions is formed by using the good properties of the current population by applying different mutation and crossover operations. Different kinds of evolutionary algorithm applications related to software engineering were searched in the literature. Applications were classified and represented. Also the necessary basics about evolutionary algorithms were presented. It was concluded, that majority of evolutionary algorithm applications related to software engineering were about software design or testing. For example, there were applications about classifying software production data, project scheduling, static task scheduling related to parallel computing, allocating modules to subsystems, N-version programming, test data generation and generating an integration test order. Many applications were experimental testing rather than ready for real production use. There were also some Computer Aided Software Engineering tools based on evolutionary algorithms.

Benchmarked Quality Measurement Process in a Software Validation Process

Jatkuva laadunmittaus osana ohjelmistoprosessia on yleistynyt ohjelmistoyritysten keskuudessa viime vuosien aikana. ISO 9001:2000 -laatustandardi vaatii yrityksiltä tuotteiden ja prosessien laadun mittaamista ja seuraamista. Laadun mittareiden valinta on haastava tehtävä. Yritykset luulevat usein mittaavansa laatua, vaikka ne todellisuudessa mittaavatkin ohjelmistojen eri ominaisuuksia kuten kokoa tai monimutkaisuutta. Tässä diplomityössä kehitetään ohjelmistojen validointiprosessiin vertailuun perustuva laadunmittausprosessi ohjelmistotuotteiden laadun arviointiin, mittaamiseen ja seurantaan. Laatumittarit valitaan ennalta määriteltyjen kriteereiden mukaisesti, ja niille asetetaan tavoitearvot vertailuanalyysistä saatujen tulosten perusteella. Laadunmittausprosessin lisäksi työssä annetaan suositus prosessin käyttöönotosta ja käytöstä osana yrityksen toimintaa, mikä mahdollistaa jatkuvan seurannan sekä kehityksen tulevaisuudessa.

Software testing design and implementation in a small software company

Monet ohjelmistoyritykset ovat alkaneet kiinnittää yhä enemmän huomiota ohjelmistotuotteidensa laatuun. Tämä on johtanut siihen, että useimmat niistä ovat valinneet ohjelmistotestauksen välineeksi, jolla tätä laatua voidaan parantaa. Testausta ei pidä rajoittaa ainoastaan ohjelmistotuotteeseen itseensä, vaan sen tulisi kattaa koko ohjelmiston kehitysprosessi. Validaatiotestauksessa keskitytään varmistamaan, että lopputuote täyttää sille asetetut vaatimukset, kun taas verifikaatiotestausta käytetään ennaltaehkäisevänä testauksena, jolla pyritään poistamaan virheitä jo ennenkuin ne pääsevät lähdekoodiin asti. Työ, johon tämä diplomityö perustuu, tehtiin alkukevään ja kesän aikana vuonna 2003 Necsom Oy:n toimeksiannosta. Necsom on pieni suomalainen ohjelmistoyritys, jonka tutkimus- ja kehitysyksikkö toimii Lappeenrannassa.Tässä diplomityössä tutustutaan aluksi ohjelmistotestaukseen sekä eri tapoihin sen organisoimiseksi. Tämän lisäksi annetaan yleisiä ohjeita testisuunnitelmien ja testaustapausten tekoon, joita onnistunut ja tehokas testaus edellyttää. Kun tämä teoria on käyty läpi, esitetään esimerkkinä kuinka sisäinen ohjelmistotestaus toteutettiin Necsomilla. Lopuksi esitetään johtopäätökset, joihin päädyttiin käytännön testausprosessin seuraamisen jälkeen ja annetaan jatkotoimenpide-ehdotuksia.