Analyse nichtfunktionaler Anforderungen

Zweck

Die Analyse nichtfunktionaler Anforderungen legt die Kriterien fest, nach denen der Betrieb einer Lösung beurteilt wird, statt nach ihren genauen Verhaltensweisen. Eine funktionale Anforderung beschreibt ein Verhalten: das Portal stellt eine Prämienabrechnung aus, das System erfasst eine Adressänderung. Eine nichtfunktionale Anforderung beschreibt die Qualität dieses Verhaltens: die Abrechnung erscheint in weniger als zwei Sekunden, das Portal bleibt zu 99,8% der Servicezeiten erreichbar, Gesundheitsdaten sind im Ruhezustand verschlüsselt. Die Technik besteht, weil diese zweite Hälfte allein entscheidet, ob die Nutzer die Lösung annehmen: ein Dienst, der zwar korrekt, aber langsam, zu Spitzenzeiten nicht verfügbar oder nicht datenschutzkonform ist, scheitert im Betrieb, auch wenn jede seiner Funktionen richtig arbeitet.

NFA tragen auch den Namen Qualitätsmerkmale oder Anforderungen an die Dienstgüte. Man verbindet sie gern mit IT-Systemen, zu Unrecht: sie gelten ebenso für den menschlichen und den prozessualen Teil einer Lösung. Ein Prozess hat eine Anforderung an die Durchlaufzeit, ein Arbeitsplatz eine Anforderung an die Ergonomie, ein Team eine Anforderung an die Verfügbarkeit. Eine NFA tut eines von drei Dingen: sie ergänzt eine funktionale Anforderung, sie erlegt ihr eine Einschränkung auf oder sie beschreibt ein Qualitätsmerkmal, das die Lösung aufweisen muss.

Die Technik beantwortet zudem eine Frage, die funktionale Anforderungen nie stellen: wie weit die Qualität zu treiben ist, wohl wissend, dass sie einen Preis hat. Ein bis zum Maximum getriebenes Merkmal spannt ein anderes an und treibt die Kosten. Sicherheit und Leistung streiten um dieselbe Antwortzeit, Verfügbarkeit und Budget streiten um die Redundanz, Benutzbarkeit und funktionaler Reichtum streiten um den Bildschirm. Die Aufgabe der Analystin ist dann, das NFA-Portfolio zusammenzustellen, das in einem gegebenen Kontext den grössten Nutzen bringt, wobei jeder Schwellenwert auf dem Niveau gehalten wird, das der Kontext rechtfertigt, statt auf dem höchsten erreichbaren. Dieses optimale Portfolio zu bestimmen steht im Zentrum des Werts, den die Technik liefert.

Das Ergebnis ist ein Katalog nichtfunktionaler Anforderungen: ein Verzeichnis, in dem jede Zeile ein Qualitätsmerkmal, eine deklarative Aussage, eine Messgrösse, einen Schwellenwert, eine Quelle und eine Prüfmethode trägt. Sein Wert beruht auf der Kette messbar = testbar = prüfbar. Eine mit einem Schwellenwert versehene NFA wird zu einem Abnahmekriterium, das zur Testzeit erneut abgespielt wird, und ihr Urteil ist binär: der Schwellenwert ist eingehalten oder nicht. Der Nutzen lässt sich an einem einfachen Test messen: am Abnahmetag erzeugt jede Qualitätsanforderung einen Test, der besteht oder scheitert, ohne Streit darüber, was « schnell » gemeint hatte.

Anwendung

Wann einsetzen

• Lösung, deren Betrieb den Einsatz trägt: die Dienstgüte entscheidet über die Annahme ebenso wie die Funktionen selbst.
• Vage formulierte Qualitätsanforderung: « schnell », « einfach », « zuverlässig » vor jeder Entwicklung in testbare Schwellenwerte zu überführen.
• Konkurrierende Qualitätsmerkmale: Sicherheit, Leistung und Kosten streiten um dieselbe Lösung, die Abwägung muss gesetzt und nachvollziehbar festgehalten werden.
• Von aussen auferlegte Einschränkung: Regulator, Zertifizierungsnorm oder Service-Level-Agreement, die eine einklagbare Mindestqualität festlegen.
• Formulieren von Abnahmekriterien: jede quantifizierte NFA speist die Abnahme und den Testplan unmittelbar.
• Architektur- oder Beschaffungsentscheid: Schwellenwerte für Verfügbarkeit, Leistung und Sicherheit trennen die technischen Varianten.
• Internationale oder mehrsprachige Erweiterung: Lokalisierung und Konformität werden zu bezifferten Anforderungen je Rechtsraum.
• Ablösung eines im Betrieb stehenden Systems: die heute gehaltenen Serviceniveaus messen, um die Schwellenwerte zu setzen, die der Nachfolger mindestens erreichen muss.

Wann nicht einsetzen

• Unauflöslich qualitatives Merkmal: keine ehrliche Messgrösse existiert, daher lieber ein strukturiertes Abnahmeurteil bei den Nutzern einholen, statt einen willkürlichen Schwellenwert aufzuerlegen.
• Wegwerf-Prototyp oder Machbarkeitsnachweis: die Lösung erreicht nie den Betrieb, daher den formalen Katalog fallen lassen und nur die wenigen Einschränkungen fassen, die den Nachweis blockieren würden.
• Quelle der Anforderung noch instabil: Regelung oder Umfang noch in Definition, ein Schwellenwert jetzt friert ein falsches Ziel ein, daher die Stabilisierung des Kontexts abwarten.

Beschreibung

Die Kategorien der Qualitätsmerkmale

Eine NFA gehört stets zu einer Kategorie von Qualitätsmerkmalen, und die Liste der Kategorien ist das Inventar, das die Analystin durchgeht, um keine Dimension zu vergessen. Das BABOK zählt rund fünfzehn auf, und das Bezugsmodell, an das sie anknüpfen, ist die Norm ISO/IEC 25010, das Qualitätsmodell für Softwareprodukte der SQuaRE-Reihe. Die Revision von 2023 gliedert die Qualität in neun Merkmale: funktionale Eignung, Leistungseffizienz, Kompatibilität, Interaktionsfähigkeit (die frühere Benutzbarkeit), Zuverlässigkeit, Sicherheit, Wartbarkeit, Flexibilität (aus der Portabilität erweitert, sie deckt nun Anpassbarkeit, Skalierbarkeit und Austauschbarkeit ab) und Sicherheit im Sinne der Betriebssicherheit (neu). Jedes Merkmal gliedert sich in messbare Teilmerkmale.

Die in der Business-Analyse am häufigsten anzutreffenden Kategorien verdienen eine Definition, denn es ist die Kategorie, die die Messgrösse nahelegt. Die Verfügbarkeit misst den Anteil der Zeit, in der die Lösung bei Bedarf betriebsbereit ist, in der Regel ein Prozentsatz über ein festgelegtes Servicefenster. Die Leistungseffizienz misst die zur Erbringung eines Dienstes verbrauchte Ressource und variiert je Kontext (Spitzenzeit, Nebenzeit). Die Zuverlässigkeit misst die Fähigkeit, eine Funktion über eine gegebene Dauer zu halten, oft über eine mittlere Zeit zwischen Ausfällen. Die Skalierbarkeit misst die Fähigkeit, eine erhöhte Last aufzunehmen. Die Sicherheit schützt Inhalt und Komponenten vor unbeabsichtigtem oder böswilligem Zugriff, Änderung oder Offenlegung. Die Benutzbarkeit misst die Leichtigkeit des Erlernens und des Gebrauchs. Die Konformität deckt die regulatorischen, finanziellen und rechtlichen Einschränkungen ab, die je Rechtsraum variieren. Die Lokalisierung deckt Sprachen, Währungen, Formate und lokale Gepflogenheiten ab. Die Service-Level-Agreements (SLA) schliesslich sind formell zwischen Anbieter und bedienter Organisation vereinbarte Einschränkungen, und sie tragen ihr eigenes Erfolgsmass.

Die Messung als Kern der Technik

Eine NFA wird fast immer zuerst in vagen Begriffen formuliert, weil die Anspruchsgruppen sie so ausdrücken: « der Prozess muss leicht zu erlernen sein », « das System muss schnell antworten ». In dieser Form ist sie unbrauchbar, aus zwei Gründen, die eigentlich einer sind. Die Entwicklerin weiss nicht, was zu bauen ist, weil das Ziel fehlt. Der Tester weiss nicht, was zu prüfen ist, weil der Schwellenwert fehlt. Die Technik besteht darin, die Anforderung zu quantifizieren, wann immer es möglich ist, und ein passendes Erfolgsmass ist die Gelegenheit zu einer Prüfung. Die zwei kanonischen Umformungen des BABOK zeigen es:

• « Der Prozess muss leicht zu erlernen sein » wird zu « 90% der Bearbeitenden müssen den neuen Prozess nach höchstens sechs Stunden Schulung anwenden können ».
• « Das System muss schnell antworten » wird zu « das System muss 90% der Antworten in höchstens zwei Sekunden liefern ».

Die Zielform trägt vier Bausteine. Eine Messgrösse: was gemessen wird (Anteil selbständiger Bearbeitender, Antwortzeit im 90. Perzentil). Ein Schwellenwert: der zu haltende Wert (90%, zwei Sekunden). Eine Bedingung: der Messkontext (nach sechs Stunden Schulung, unter nomineller Last). Eine Quelle: woher der Schwellenwert stammt. Bei manchen Kategorien diktiert die Quelle die Messung ohne Verhandlung. Die Zertifizierung verweist auf eine Norm (eine ISO, ein Branchenstandard). Konformität und Lokalisierung werden im messbaren Detail durch ihre Behörde festgelegt. Ein wirksames SLA nennt sein Erfolgsmass selbst. Die Unternehmensarchitektur der Organisation definiert die Anforderungen an die Umgebung der Lösung. Die Messgrösse ist oft bei der Quelle wiederzufinden, die sie auferlegt.

Kontext und Konflikte zwischen Anforderungen

Die passende Kategorie und der richtige Schwellenwert hängen vom Kontext ab. Ein Regulator erzwingt Konformität und Sicherheit, eine Ausweitung ins Ausland löst Lokalisierung und Skalierbarkeit aus. Der richtige Schwellenwert ist eine Eigenschaft des Kontexts mehr als des Merkmals selbst: ein Rechtsraum kann ein niedrigeres Leistungs- oder Zuverlässigkeitsziel als andernorts vertretbar machen, was einen Schwellenwert, den man für unverrückbar gehalten hätte, berechtigt senkt. Der Kontext ist zudem dynamisch: eine NFA wird überarbeitet oder zurückgezogen, wenn ihre Quelle sich bewegt, und die Analystin wägt die Stabilität des Kontexts ab, bevor sie einen Schwellenwert in Stein meisselt.

Vor allem ist das Zusammenspiel zwischen den Merkmalen das eigentliche Thema. Die Sicherheit auf das Maximum zu setzen, durch schwere Verschlüsselung und lückenlose Protokollierung, verschlechtert die Antwortzeit, die die Leistung anstrebt. Eine extreme Verfügbarkeit anzustreben vervielfacht die Redundanz und damit die Kosten. Eine erschöpfende Lokalisierung belastet die Wartbarkeit, da jeder Bildschirm dann in drei Sprachen existiert. Diese Spannungen lassen sich nicht Zeile für Zeile lesen, sie zeigen sich erst im Blick auf den gesamten Katalog, und deshalb erzeugt die Technik einen Katalog statt einer Sammlung isolierter Anforderungen. Die Abwägung wird dann ausdrücklich geführt: man benennt die zwei im Konflikt stehenden Merkmale, bestimmt jenes, das in diesem Kontext obsiegt, hält den für jedes beibehaltenen Schwellenwert und den Grund fest. Eine Priorität nach dem Muster der MoSCoW-Einteilung macht diese Abwägung lesbar: die zwingende Anforderung hält, die wünschenswerte weicht zuerst, wenn das Budget enger wird.

Was die Übung scheitern lässt

Die Anforderung im vagen Stadium belassen

Eine NFA ohne Messgrösse und ohne Schwellenwert durchquert das ganze Projekt und wird bei der Abnahme als Streit beigelegt, wenn die Person, die « schnell » gesagt hat, und jene, die « schnell » gebaut hat, feststellen, dass sie nicht von derselben Sache sprachen.

Einen Schwellenwert erfinden, den nichts begründet

Ein « 99,99% », das gesetzt wird, um seriös zu wirken, bindet reale Kosten, ohne dass eine Quelle es verlangt. Der Schwellenwert knüpft an eine Erwartung, ein SLA, eine Norm oder eine Messung des Bestehenden an, andernfalls ist er willkürlich.

Überziehen

Zu strenge Anforderungen fügen Zeit und Kosten hinzu, und diese Schwere schadet der Annahme, der sie zu dienen vorgaben. Eine neunte Stelle der Verfügbarkeit kann mehr kosten als der Ausfall, den sie verhindert.

NFA als rein informatisch behandeln

Der prozessuale und der menschliche Teil einer Lösung tragen ihre eigenen Qualitätsanforderungen, und sie zu übergehen lässt einen ganzen Bereich der Dienstgüte ohne Ziel.

Jede Anforderung einzeln festlegen

Konflikte zwischen Merkmalen (Sicherheit gegen Leistung, Verfügbarkeit gegen Kosten) zeigen sich nur im Blick auf den gesamten Katalog, und eine für sich allein maximierte Anforderung bricht still eine andere.

Vergessen, den Schwellenwert an eine Prüfung zu binden

Ein Schwellenwert, den im Betrieb nichts misst, ist ein Wunsch. Jede Zeile des Katalogs nennt die Methode, die eines Tages beweisen wird, dass er eingehalten ist.

KI-Betrachtungen

Der erste nützliche Einsatz eines Sprachmodells ist das Formen der vagen Anforderung. Gibt man ihm eine informelle Aussage (« das Portal muss reaktionsschnell sein ») und die angezielte Kategorie, schlägt das Modell eine quantifizierte Formulierung als Kandidatin vor, mit einer Messgrösse und einer noch zu füllenden Stelle für den Schwellenwert. Es erledigt die mechanische Hälfte der Arbeit (das Einpassen in die Schablone) und überlässt der Analystin den einzigen Teil, der zählt: die Wahl des Schwellenwerts und seiner Quelle. Der zweite Einsatz ist der Vollständigkeitsdurchgang: man reicht ihm die Liste der Kategorien von Qualitätsmerkmalen und die Beschreibung der Lösung, und das Modell meldet die Kategorien, für die keine Anforderung geschrieben ist, was die Auslassungen zutage fördert (niemand hatte an die Portabilität, an die Wartbarkeit gedacht). Der dritte Einsatz ist die Konflikterkennung: man reicht ihm den Katalog, und das Modell meldet die Paare von Merkmalen in wahrscheinlicher Spannung (ein Sicherheits- und ein Leistungsschwellenwert, die schwer zu vereinbaren sind), was Abwägungen zutage fördert, die eine Lesart Zeile für Zeile durchgehen lässt.

Die Grenzen folgen der Natur der Technik. Der Schwellenwert ist ein Geschäftsentscheid, keine zu erzeugende Angabe: 99,8% statt 99,9% zu wählen bindet Kosten und ein Risiko, die nur das Fachgeschäft abwägen kann, und ein Modell, das eine plausible Zahl vorschlägt, verdeckt das Fehlen einer Grundlage unter dem Anschein von Strenge. Die Lösung eines Konflikts zwischen zwei Anforderungen (die Sicherheit senken, um die Leistung zu halten, oder umgekehrt) ist eine Abwägung, die den zuständigen Verantwortlichen gehört, nie einem Werkzeug, das still entscheidet. Die verbleibende Subjektivität qualitativer Merkmale entzieht sich dem Modell: was für die eine Nutzerin « schnell genug » ist, ist es für einen anderen nicht, und keine Erzeugung ersetzt die Verhandlung, die die Erwartungen ausrichtet. Schliesslich beschreibt ein NFA-Katalog die Abwehr eines Systems (Verschlüsselungsschemata, Sicherheitsschwellen, Konformitätspunkte): ihn einem externen Dienst zu übergeben legt eine Landkarte der Schwachstellen offen, und diese Arbeit wird auf einer Werkzeugumgebung geführt, die die Organisation kontrolliert.

Beispiele

Der Katalog deckt das Selbstbedienungsportal einer Krankenkasse der Westschweiz ab, über das die Versicherten ihre Abrechnungen einsehen und eine geänderte Lage melden. Er gibt eine Zeile je Kategorie von Qualitätsmerkmalen, um die Zielform zu zeigen: jede Anforderung trägt eine Messgrösse, einen Schwellenwert, eine Quelle und eine Prüfmethode, und jede kehrt als Abnahmekriterium wieder. Die Spalte, die die Technik trägt, ist jene des Schwellenwerts, denn sie ist es, die die Anforderung testbar macht.

Drei Lesarten treten aus dem Katalog hervor. Die Zeile Benutzbarkeit übernimmt die kanonische Messgrösse des BABOK (90% selbständiger Bearbeitender nach höchstens sechs Stunden): ein als subjektiv geltendes Merkmal wird zu einer praktischen Prüfung, deren Urteil binär ist. Die Zeilen Sicherheit und Leistungseffizienz stehen in Spannung, denn die Verschlüsselung und die Protokollierung, die die erste auferlegt, lasten auf der Antwortzeit, die die zweite anstrebt, und es ist der gesamte Katalog, der diese Abwägung sichtbar macht. Die Zeile Lokalisierung ist in einem Land mit drei Amtssprachen nichts Nebensächliches: die Bildschirme in Französisch, Deutsch und Italienisch und die Beträge in CHF mit dem Apostroph als Tausendertrennzeichen sind eine bezifferte, bei der Abnahme geprüfte Anforderung, ebenso wie die Verfügbarkeit.

Visualisierungen

Zwei Artefakte, zwei Formen. Die Umformung der Anforderung, vom vagen Stadium über den prüfbaren Schwellenwert bis zum Abnahmekriterium, ist eine gerichtete Abfolge: sie wird als Diagramm gezeichnet, das den zentralen Vorgang der Technik zeigt. Der NFA-Katalog ist ein Gitter aus Zeilen und Spalten: er bleibt eine Tabelle, lesbar, markierbar und skalierbar. Das ist die richtige Form, denn der ganze Wert beruht auf dem Vergleich Spalte für Spalte: hat jede Anforderung tatsächlich ihre Messgrösse, ihren Schwellenwert, ihre Quelle, ihre Prüfung. Ein Qualitätsmerkmal ohne Schwellenwert fällt dann auf einen Blick auf, wie eine leere Zelle in der Spalte, die die Technik trägt.

Aufwand

Werkzeuge

Eine Tabellenkalkulation genügt, um den Katalog zu tragen, solange das Volumen bescheiden bleibt: eine Spalte je Baustein der Aussage, nämlich das Merkmal, die Messgrösse, der Schwellenwert, die Quelle und die Prüfung. Das Sortieren nach Spalte bringt dann die fehlenden Schwellenwerte zum Vorschein. Ihre Grenze ist die Nachvollziehbarkeit, denn eine Tabellenkalkulation verbindet die NFA nicht mechanisch mit der funktionalen Anforderung, die sie einschränkt, noch mit dem Test, der sie prüft.

Die nächste Stufe beherbergt die NFA in der Anforderungswerkzeugumgebung, die die Organisation bereits besitzt: ein eigener Anforderungstyp in einem Repository wie Jama, Polarion oder Azure DevOps oder strukturierte Seiten in Confluence, verknüpft mit Jira. Der Gewinn ist die Verbindung: jede NFA knüpft an die Funktion, die sie qualifiziert, und an den Testfall, der sie prüft, und die Auswirkungsanalyse einer Schwellenwertänderung wird zu einer Abfrage. Priorisierungstechniken, allen voran die MoSCoW-Einteilung, strukturieren die Prioritätsspalte und die Debatte, die sie füllt. Die Testwerkzeuge (Lasttestplattformen für die Leistung, Schwachstellenscanner für die Sicherheit, Überwachungs-Dashboards für die Verfügbarkeit) schliessen den Kreis, indem sie die Messung erzeugen, die im Betrieb beweist, dass der Schwellenwert eingehalten ist. Es ist diese Paarung eines Schwellenwerts mit einem Messinstrument, die eine fertige NFA von einem Wunsch trennt.

Quellen

• IIBA, A Guide to the Business Analysis Body of Knowledge (BABOK Guide) v3, §10.30 Non-Functional Requirements Analysis.
• ISO/IEC 25010:2023, Systems and software engineering, SQuaRE, Product quality model: das Qualitätsmodell für Produkte, Bezugsrahmen der Kategorien von Qualitätsmerkmalen (neun Merkmale).