Softwareentwicklung für Eckert & Ziegler BEBIG GmbH

Herausforderungen und Partner

Ein Medizinprodukt mit hohem Softwareanteil in einem mehrfach regulierten Umfeld zu entwickeln, ist eine komplexe Aufgabe. Die Sicherheitsanforderungen sind hoch und die zu treffenden Architekturentscheidungen weitreichend. Da die verfügbaren Mitarbeiter nur begrenzt zur Verfügung standen, stand früh fest, dass eine erfolgreiche Projektabwicklung für Eckert & Ziegler BEBIG ohne externe Unterstützung nicht zu realisieren war. Eine der ersten Aufgaben bestand also darin, die passenden Partner für verschiedene Aspekte des Projekts zu finden. In einem ersten Schritt wurd das Fraunhofer IESE als externer Partner für die Spezifikationsphase gewonnen. Mit der Hilfe des IESE Teams wurden Themen wie Anforderungsspezifikation, Kontext-, Nutzer- und Aufgabenanalyse, Software-Risikoanalyse, eine initiale Architekturberatung- und bewertung, Usability Engineering und der Entwurf des Graphical User Interface erarbeitet. Nach der Spezifikationphase war schnell klar, dass auch für die Implementierung externe Unterstützung benötigt wurde:  Die erfolgreiche Zusammenarbeit mit t2informatik begann.

Der Entwicklungsprozess

Für das Projekt haben wir als Vorgehensmodell Scrum vorgeschlagen und eingeführt. In den ersten 6 Monaten haben wir dazu die Rolle des ScumMasters besetzt. Dieser Teil unseres Auftrags umfasste die Schulung der Mitarbeiter von Eckert & Ziegler BEBIG, die Moderation der Meetings, die Einführung und Anpassung der Projektmanagement-Software in-STEP BLUE und die Verwendung eines Taskboards, das sich an Kanban orientierte. [Scrum, in-STEP BLUE, Taskboard]

Entwicklung einer Test-getriebenen Mehrschichten-Architektur

Das Hauptaugenmerk lag auf der höchstmöglichen Wartbarkeit und Sicherheit des Systems. Dazu haben wir die Software-Architektur der WPF-Anwendung nach dem MVVM Pattern entworfen. Durch eine saubere Schichten-Trennung und den Einsatz von Code-Generatoren auf Basis von T4-Templates sowie zahlreichen Unit-Tests wurde sichergestellt, dass alle Schichten unabhängig voneinander getestet werden konnten. Zusätzlich wurde der CI Server Jenkins konfiguriert, insbesondere wurden die Build-Prozesse angepasst und automatisiert. [WPF, C#, .NET, T4 Templates, MVVM, NUnit, NSubstitute, Jenkins]

Entwicklung der Kommunikationsschicht

Zur Erhöhung der Wartbarkeit des Systems wurde die Anbindung an das Medizingerät durch Interfaces entkoppelt. Eine separate Implementierung als Vorgabe für das Verhalten des Medizingerätes auf Basis von C# wurde implementiert. Die extrahierte Schnittstelle wurde verwendet, um die WPF-Anwendung auch ohne angeschlossenes Medizingerät betreiben und testen zu können. Unit-Tests wurden gegen die Schnittstellen geschrieben, die jeweils von der Referenzimplementierung in C# als auch die Implementierung, die mit dem Medizingerät kommuniziert, erfüllt werden mussten. Über das Maschine-zu-Maschine Protokoll OPC UA wurde mit Hilfe einer Bibliothek eines Drittanbieters die Kommunikation zum Medizingerät realisiert. Im Rahmen der Analyse der Kommunikationstechnik wurde eine Generatortechnik mit CSV-Dateien und T4-Templates etabliert, wodurch die Schnittstelle zwischen OPC UA Client und der Serverschnittstelle komplett generiert werden kann. [OPC-UA, C#, .NET, NUnit]

Datenmodell und Datenbank-Upgrade

Die Datenhaltung der Software wurde durch ein Enterprise Architect Modell beschrieben und mittels XMI und T4-Templates in Entity-Klassen generiert. Dazu wurde eine Migrations-Komponente entwickelt, mit der das Datenbankschema inklusive der Daten versionssicher und verlustfrei aktualisiert werden konnte. [NHibernate, C#, SQL, MS-SQL, Enterprise Architect]

Web-Anwendung für Geräteverwaltung

Es wurde eine Web-Anwendung entwickelt, die gemeinsame Daten der Produktfamilie der HDR Brachytherapie verwalten und vielseitig exportieren kann. [Entity Framework, MS-SQL, C#, ASP.NET MVC]

Automatischer Upgrade-Mechanismus

Das System ist in der Lage, sich selbstständig über ein Update-Paket zu aktualisieren. Die WPF-Anwendung läuft in einem Windows-Kiosk-Modus und ist so eine selbstständige, sichere Anwendung, die das System aktualisiert und neu starten kann. Die entstandene Anwendung wurde Test-getrieben entwickelt. Sie ist durch ein Komponentenmodell generisch erweiterbar.

Erstellung eines PDF-A Generators

Alle System- und Kundenberichte müssen nach PDF-A generiert werden. Hierfür wurde eine Technik auf Basis von iTextSharp mit XHTML/CSS, XML-Serialisierung von Model-Daten sowie XSL-Transformationen in der Verantwortung von Eckert & Ziegler BEBIG entwickelt und durch t2informatik für neue Berichte erweitert. Durch XSL-Templates ist das Erstellen neuer Berichte sehr einfach, da gemeinsame Abschnitte sowohl aus den XML-Serialisierungen als auch den XSL-Transformationen wiederverwendet werden können. [XML, XSLT, iTextSharp, NUnit, C#, .NET]

Durchführung von Systemtests

Alle laut Pflichtenheft vorgegebenen funktionalen Anforderungen waren für jedes Release des Produktes durch Systemtests zu verifizieren. Hierfür wurden aus den Anforderungen Vorlagen für Testprotokolle erstellt und in einem integrierten System ausgeführt. Bei Erweiterungen und/oder Änderungen an den Anforderungen wurden die Testprotokolle entsprechend angepasst. [Anforderungsmanagement, Testmanagement, in-STEP BLUE]

Pflege, Wartung und Support

Während der Pilot-Phase wurden interne Supportmitarbeiter bei schwierigen Fehleranalysen unterstützt und Anfragen von internationalen Kunden beantwortet. Heute unterstützen wir Eckert & Ziegler BEBIG bei der weiteren Pflege und Wartung des Systems. Wir führen Codereviews durch, steigern die Performance, migrieren einzelne Komponenten und helfen bei der Implementierung von Kundenwünschen. [C#, .NET, B&R Automation, Visual Studio]

Wissenstransfer

Die nachhaltige Entwicklung des Produktes erforderte das Coaching der internen Mitarbeiter. Diese Aufgaben umfassten die Einführung in die WPF-Entwicklung, Praktiken wie Clean Code, die Architektureinhaltung sowie das Vorgehen bei der Fehleranalyse. [C#, .NET, UML]