Qualitätsengineering vs. Qualitätssicherung
Die Verbreitung von Technologien und die große Verfügbarkeit von Informationen haben die Art und Weise verändert, wie Dienstleistungen und Waren erstellt und geliefert werden.
Diese Veränderungen ermöglichen es, die Produktqualität in jeder Phase des Prozesses zu steuern und zunehmend Systeme abzuschaffen, die Qualitätssicherung als einen am Ende des Produktionszyklus stattfindenden Vorgang betrachten.
Im Fertigungsbereich, insbesondere in der Softwareentwicklung, entfernen sich hybride und remote arbeitende QE-Teams von der Qualitätssicherung (QA) hin zum Quality Engineering (QE). Aber worin liegen die Unterschiede zwischen diesen beiden Konzepten, und was treibt die QE-Trends an?
In diesem Artikel betrachte ich Methoden, Tools und Zertifizierungen des Quality Engineering für diejenigen, die eine Karriere in diesem Bereich in Erwägung ziehen.
Was ist Quality Engineering?
Quality Engineering ist eine relativ neue Methode, um die Qualität von Produkten zu gewährleisten, indem in jeder Phase der Produktentwicklung strenge Qualitätskontrollen vorgenommen werden. Dieses Modell geht davon aus, dass alle Personen, die an der Entwicklung des Produkts beteiligt sind, für die Qualität in dem jeweiligen Entwicklungsstadium verantwortlich sind.
Wird diese Perspektive in allen Phasen der Produktentwicklung angewendet, so ist davon auszugehen, dass das Endprodukt insgesamt von hoher Qualität ist, da Probleme in Echtzeit behoben werden können.
Im QE-Modell endet die Qualitätssicherung nicht mit der Fertigstellung des Produkts. Sie setzt sich im weiteren Zyklus fort und nutzt die Erkenntnisse aus jeder Entwicklungsphase, um die nächste Runde zu verbessern.
Quality Engineering richtet den Fokus auf die Produktqualität und legt zugleich Wert auf die Analyse der am Produktentwicklungsprozess beteiligten Abläufe, um Verschwendung zu reduzieren.
Verschwendung wird durch die Minimierung von Kosten reduziert, die durch Mängel entstehen. Die Grundidee dabei ist, dass das Warten auf die Fehlererkennung erst am Ende, kurz vor der Produkteinführung, teuer ist.
QE in der Softwareentwicklung
In der Softwareentwicklung ist QE eng mit der testgetriebenen Entwicklung (TDD) verbunden.
Im Kern von TDD steht die Annahme, dass Entwickler vor dem Schreiben des Anwendungscodes zunächst den Test schreiben, den der Code bestehen muss. Anschließend führen sie den Test aus, der zunächst fehlschlägt, weil der Anwendungscode noch nicht geschrieben wurde. Nachdem der Code geschrieben wurde, wird der Test erneut ausgeführt, um zu prüfen, ob der Code ihn jetzt besteht.
QE im Kontext der Softwareentwicklung ist auch mit DevOps und agilen Prozessen verbunden. DevOps bringt Softwareentwicklung und IT-Betrieb zusammen und beseitigt „Silos“ (Situationen, in denen Abteilungen Informationen und Ziele nicht teilen), sodass Entwicklungs- und Sicherheitsteams reibungslos zusammenarbeiten. Sicherheit wird somit in jede Phase des Entwicklungsprozesses integriert.
Agile Prozesse zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Fähigkeit vermitteln, flexibel und schnell aufkommende Probleme im Entwicklungsprozess zu beheben.
QE in der Softwareentwicklung verfolgt mehrere Ziele:
- Probleme zu erkennen, sobald sie auftreten, und sie durch Korrekturmaßnahmen zu lösen.
- Überwachung und Steuerung der Prozesse.
- Festlegung von Kennzahlen und Standards.
- Erhebung und Analyse von Daten.
- Entwicklung geeigneter Tests.
- Lösungsentwicklung durch Brainstorming.
- Nachverfolgung, um sicherzustellen, dass Probleme gelöst werden.
Der Unterschied zwischen Quality Engineering und Quality Assurance
Im traditionellen Modell der Qualitätssicherung kam ein Team von QA-Experten erst nach Fertigstellung des Produkts hinzu, um etwaige Fehler zu erkennen, bevor das Produkt an die Nutzer ausgeliefert wurde.
Diese Methode ist allgemein als Qualitätssicherung (Quality Assurance) bekannt. Falls ein Produkt Mängel aufwies, wurde es an das Team zurückgegeben, das für den betroffenen Teil verantwortlich war.
Eine Analyse des Qualitätssicherungsmodells zeigt, dass diese Methode mehrere Ineffizienzen aufweist. Beispielsweise stellen Qualitätssicherungsteams manchmal Fehler fest, die das Redesign des Produkts erfordern. Dafür werden mehr Zeit und Ressourcen benötigt. Das kann zudem zu Verzögerungen bei der Auslieferung des Produkts an die Endnutzer führen.
Um die Herausforderungen, die in der QS liegen, zu lösen, wurde QE als neue Methode eingeführt. Die Idee dahinter ist, dass die Entwicklungsteams die Anforderungen kennen, die das Endprodukt erfüllen soll, sodass sie das Produkt während der Entwicklung bewusst testen können, damit es am Ende keine bösen Überraschungen gibt.
Auch wenn QE und QS dasselbe Ziel verfolgen – nämlich die Lieferung qualitativ hochwertiger Produkte sicherzustellen – gibt es einige Unterschiede zwischen beiden:
- QS ist darauf ausgerichtet, die Qualität des fertigen Produkts zu erhalten, während QE ein System einführt, das das Produkt in verschiedenen Entwicklungsphasen erfüllen soll.
- QE erfordert, dass alle an der Produktentwicklung beteiligten Teams auf Qualität achten, während QS dies in der Regel einem Qualitätssicherungsteam überlässt, das erst am Ende des Prozesses einbezogen wird.
- QE betrachtet Qualität als Verantwortung von oben nach unten und von unten nach oben, während QS Qualität eher als Top-down-Prozess sieht.
- QE legt Wert darauf, dass für jede Entwicklungsphase die passenden Testwerkzeuge eingesetzt werden, während QS einen „One-size-fits-all“-Ansatz verfolgt.
- QE sorgt für Agilität und Flexibilität, während QS eher das große Ganze im Blick hat.
Trends, die den Wandel von QS zu QE vorantreiben
Die Hinwendung zu QE statt QS kann als kultureller Wandel innerhalb der Entwicklungsteams betrachtet werden. Doch welche Trends treiben diesen Wandel an?
Das multinationale Beratungsunternehmen Accenture Plc. liefert in seinem Bericht Quality Engineering in the New eine Übersicht über die wichtigsten Trends, die den Wandel von QS zu QE vorantreiben. Accenture zufolge wurden „traditionelle Ansätze des Softwaretestens durch die Einführung von DevOps und intelligenter Automatisierung sowie durch die zunehmende Verbreitung digitaler Anwendungen grundlegend verändert.“
Der Accenture-Bericht führt weiter aus, dass „das Testen sich durch Quality Engineering weiterentwickelt hat – ein Ansatz, der bereits bei der anfänglichen Anwendungsplanung beginnt und einen kontinuierlichen Feedback-Loop schafft, um Unbekanntes zu antizipieren und darauf zu reagieren.“ Der Bericht schlägt vor, dass es an der Zeit ist, einen Großteil des bisherigen Wissens zu verlernen.
Für Nitin Mehra, Engineering Director bei der amerikanischen Jobsuchmaschine Indeed, haben Konzepte wie Agilität in der Entwicklung „das Modell [der Qualitätssicherung] im Hinblick auf die Zeitplanung und Bereitstellung von Software auf den Kopf gestellt.“ Mehra betont, dass dies Teams dazu gezwungen hat, sich an einen Prozess mit mehreren kleineren Releases statt wenigen längeren anzupassen – mit großen Auswirkungen auf das Testen.
Aus den obigen Einschätzungen wird deutlich, dass die Einführung von Technologien wie künstlicher Intelligenz (die Simulation menschlicher Intelligenz in Maschinen) und Automatisierung (Systeme, die mit minimalem menschlichen Eingriff operieren) den Wechsel von QS zu QE beflügeln. Künstliche Intelligenz (KI) und Automatisierung ermöglichen das Sammeln historischer Informationen, die Teams helfen können, Probleme schneller oder schon im Vorfeld zu erkennen und zu beheben.
Methoden und Werkzeuge des Quality Engineering
Wie bei jedem neuen System ist die Einführung von QE eine anspruchsvolle Aufgabe, die Zeit, Ressourcen und Engagement verlangt. Daher ist es entscheidend, das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe auszuwählen. Wir haben einige etablierte Methoden und QE-Werkzeuge identifiziert, die Entwicklungsteams bei der Umsetzung von QE unterstützen können:
Qualitätsmanagementsystem (QMS)
Ob Sie auf QE oder QS setzen – die Qualität des Produkts ist ein entscheidender Faktor. Deshalb sollte eines der wichtigsten Werkzeuge, das in jeder Organisation zur Qualitätssicherung vorhanden sein sollte, ein Qualitätsmanagementsystem (QMS) sein. Das QMS sorgt dafür, dass Dokumentationen und Prozesse zur Qualitätssicherung formalisiert sind. Es definiert auch Ihre Qualitätsziele und wer für deren Erreichung verantwortlich ist.
Einer der am weitesten verbreiteten Standards im Qualitätsmanagement ist die ISO 9000 Familie. Zum Beispiel beschreibt die Internationale Organisation für Normung (ISO) die ISO 9001 als diejenige, die „die Kriterien für ein Qualitätsmanagementsystem festlegt und der einzige Standard in der Familie ist, der zertifiziert werden kann.“ Die Organisation sagt, dass diese Zertifizierung von Unternehmen jeder Größe in jedem Bereich genutzt werden kann.
Erweiterte Produktqualitätsplanung
Advanced Product Quality Planning (APQP) ist ein Werkzeug, das die Kommunikation zwischen dem Lieferkettenmanagement und den Kunden verbessert, um Änderungen an bestehenden Produkten und Prozessen zu erleichtern und zu steuern. Durch diese Kommunikation sammeln Entwickler Informationen über Kundenanforderungen und darüber, wie die Produkte diese Anforderungen erfüllen können.
In Bezug auf QE kann das APQP Entwickler dabei unterstützen, zu erkennen, welche Teile ihrer Produkte gut funktionieren und welche verändert oder verbessert werden müssen. Es kann auch dazu genutzt werden, Kosten einzusparen, indem Teile entfernt werden, an denen die Nutzer kein Interesse haben.
Statistische Prozesslenkung
Statistische Prozesslenkung (SPC) liefert Entwicklungsteams eine branchenübliche Methodik zur Steuerung und Messung von Qualität im Entwicklungs- oder Fertigungsprozess. Die Methode nutzt Qualitätsdaten, die aus dem Prozess der Produktmessung gewonnen werden.
Das SPC legt sogenannte Kontrollgrenzen und Spezifikationsgrenzen fest. Wenn der Prozess wie geplant abläuft, bleiben die Daten innerhalb der Kontrollgrenzen, während Daten innerhalb der Spezifikationsgrenzen zeigen, dass die Kundenanforderungen erfüllt werden. Fallen die Daten außerhalb dieser Grenzen, muss etwas korrigiert werden.
Werkzeuge zur Problemlösung
Für Teams, die dem QE-Modell folgen, spielen Qualitätswerkzeuge eine grundlegende Rolle bei der Lösung von Problemen, die in jeder Entwicklungsphase identifiziert werden. Kaoru Ishikawa, der verstorbene japanische Organisationstheoretiker und Professor an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der Universität Tokio, stellte die klassischen sieben Qualitätswerkzeuge in seinem Buch Guide to Quality Control vor, das 1991 veröffentlicht wurde. Viele der heute verfügbaren fortschrittlichen QE-Software folgen noch immer Ishikawas Grundmodell.
Ursache-Wirkungs-Diagramm: Versucht, die Faktoren zu identifizieren, die für ein bestimmtes Ergebnis verantwortlich sind. Jeder Grund für eine Unvollkommenheit wird als Quelle der Variation betrachtet. Ursachen werden kategorisiert, um diese Quellen der Variation zu erkennen und zu klassifizieren.
Prüfblatt: Dies ist ein Dokument, in dem Daten in Echtzeit erfasst werden, üblicherweise dort, wo sie erhoben werden.
Kontrollkarte: Arbeitet meist mit der statistischen Prozessregelkarte, auch Shewhart-Karte genannt. Sie überwacht im Allgemeinen Prozesse, um sicherzustellen, dass sie unter Kontrolle sind und keine Änderungen erforderlich sind. Die gesammelten Daten können auch verwendet werden, um vorherzusagen, wie sich der Prozess in Zukunft entwickeln wird.
Histogramm: Hilft dabei, Daten in eine Reihe von Intervallen einzuordnen und somit zu kategorisieren, was einen allgemeinen Eindruck davon vermittelt, wie die Daten verteilt sind. Beim Lösen von Problemen kann dies helfen, Bereiche zu identifizieren, die mehr Aufmerksamkeit benötigen.
Pareto-Diagramm: Enthält sowohl ein Liniendiagramm als auch Balken. Es wird hauptsächlich verwendet, um die wichtigsten Faktoren aus einer gegebenen Menge zu ermitteln. Es wird üblicherweise für die Qualitätskontrolle eingesetzt, um Hauptursachen für Fehler, Kundenbeschwerden oder Empfehlungen sowie andere solche Faktoren anzuzeigen.
Streudiagramm: Dies dient dem Vergleich von zwei Variablen. Es zeigt im Allgemeinen, wie Variablen miteinander verbunden sind und wie sie sich gegenseitig beeinflussen können.
Stratifizierte Stichprobe: Ein Stichprobenverfahren, das verwendet werden kann, um verschiedene Segmente einer Population vor der Untersuchung in Gruppen aufzuteilen. Bei der Problemlösung kann dies sicherstellen, dass alle mit dem Problem verbundenen Komponenten vollständig berücksichtigt werden.
Qualitätsingenieur-Zertifizierungen
Wenn QE nach einer Karriere klingt, die Sie interessieren könnte, sollten Sie ein paar Dinge über QE-Zertifizierungen wissen. Laut Study.com, einer Website, die Informationen zu Bildungsprogrammen bereitstellt, „ist ein zertifizierter Qualitätsingenieur für erfahrene Ingenieure zugänglich, die in ihrer Karriere vorankommen möchten.“ Die Website ergänzt: „Neben Erfahrung muss die Person, die eine Zertifizierung anstrebt, auch ein ausgezeichnetes Verständnis für Qualitätssysteme, Mathematik und die Motivation besitzen, die Feinheiten des Qualitätsingenieurwesens zu erlernen.“
Die Zertifizierung als Qualitätsingenieur wird auf Grundlage von Bildungsabschlüssen und Berufserfahrung vergeben. Der Certified Quality Engineer Body of Knowledge ist dafür verantwortlich, die spezifischen Fachbereiche festzulegen, die Sie nachweisen müssen, bevor Sie zertifiziert werden können. Die American Society for Quality (ASQ) führt die Prüfungen zur Qualitätsingenieurzertifizierung zweimal im Jahr durch.
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