Unternehmenskritisches Fachwissen ist oftmals nur durch Programmcode dokumentiert. Mit modernen Methoden der Softwareanalyse kann dieses Wissen extrahiert und somit für ein Unternehmen gesichert werden.

1. Wertstoff Software
Wissenssicherung in (Legacy-) Systemen
Mag. Michael Moser
Software Competence Center Hagenberg
Software Analytics and Evolution
+43 7236 3343 814
michael.moser@scch.at
www.scch.at
SCCH is an initiative of SCCH is located in

2. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Fortran-Entwickler gesucht!
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 2

3. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Fortran-Entwickler gesucht!
30 – 40 Jahre Softwareentwicklung
Fachwissen in Software abgelegt
Physikalische Berechnungen
Kundenanforderungen
Fehlende Dokumentation
Millionen von Fortran-Codezeilen
Pensionierungswelle in 5 Jahren!
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 3

4. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Software
Software
Software
Problemkontext
DK
Domain Experts
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION
require
Stakeholders
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 4

5. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Problemkontext
programs
DK’
Code
DK
Domain Experts
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION
Software
Software
Software
require
Stakeholders
DK
DK
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 5

6. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Problemkontext
programs
DK’
Code
Software
developer
programs
DK
Domain Experts
describes
Specifications
read / writes
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION
Software
Software
Software
require
Stakeholders
DK
DK’
DK
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 6

7. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
DK’
Code
Problemkontext
programs
Software
developer
programs
DK
Domain Experts
describes
Specifications
Software
Software
Software
Uses / Requires
Stakeholders
DK
read / writes
DK’
DK
build / deploy
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION SOFTWARE MAINTENANCE
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 7

8. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Problemkontext
build / deploy !
Code
Software
developer
programs
Domain Experts
Specifications
IMPLEMENTATION SOFTWARE MAINTENANCE
© Software Competence Center Hagenberg GmbH
Software
Software
Software
Stakeholders
DK
Uses / Requires
Change
Management
request changes
DK
describes
read / writes
programs
DK’
DK’
DK
!
Documentation
DK = Domain Knowledge

9. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
DK’
Code
Problemkontext
programs
Software
developer
programs
describes
!
Specifications
Documentation
DK
Domain Experts
Software
Software
Software
Uses / Requires
?
!
Stakeholders
DK
DK
Change
Management
build / deploy
request changes
read / writes
DK’
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION SOFTWARE MAINTENANCE
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 9

10. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
DK’
Code
Problemkontext
programs
Software
developer
programs
describes
Specifications
Documentation
DK
!
Domain Experts
Software
Software
Software
Uses / Requires
?
!
Stakeholders
DK
DK
Change
Management
build / deploy
request changes
DK’
??
read / writes
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION SOFTWARE MAINTENANCE
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 10

11. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
DK’
Code
Problemkontext
programs
Software
developer
programs
describes
Specifications
Documentation
DK
!
Domain Experts
Software
Software
Software
Uses / Requires
?
!
Stakeholders
DK
DK
Change
Management
build / deploy
request changes
DK’
??
read / writes
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION SOFTWARE MAINTENANCE
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 11

12. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
DK’
Code
Problemkontext
programs
Software
developer
programs
DK
!
Domain Experts
Software
Software
Software
Uses / Requires
?
!
Stakeholders
DK
DK
Change
Management
build / deploy
request changes
describes
DK’
??
Specifications
Documentation
read / writes
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION SOFTWARE MAINTENANCE
DK’
Code’
DK
DK
build / deploy
REENGINEERING
Software
Software
Software
?
?
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 12

13. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
DK’
Code
Problemkontext
programs
Software
developer
programs
DK*
!
Domain Experts
Software
Software
Software
Uses / Requires
?
!
Stakeholders
DK
DK
Change
Management
build / deploy
request changes
describes
DK’
??
Specifications
Documentation
read / writes
DK = Domain Knowledge
IMPLEMENTATION SOFTWARE MAINTENANCE
DK’
Code’
DK
DK
build / deploy
?
REENGINEERING
Software
Software
Software
?
?
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 13

14. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
Aussagen aus der Literatur
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 14

15. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
Aussagen aus der Literatur
Schwer zu ändern und warten
Schwer zu erweitern Unflexibel
Integration mit anderen System schwierig
Spezifisch für eine Organisation
Benötigt veraltete Hardware
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 15

16. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
Aussagen aus der Literatur
Schwer zu ändern und warten
Schwer zu erweitern Unstrukturiert
Integration mit anderen System schwierig
Spezifisch für eine Organisation
Benötigt veraltete Hardware
Entscheidend für Unternehmenserfolg
Lange Lebensdauer
Großes Risiko bei
Migration oder Austausch
Fehlende Dokumentation
Fehlendes Verständnis
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17. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
How Legacy Systems are Perceived by IT Professionals
Ravi Khadka et al., How Do Professionals Perceive
Legacy Systems and Software Modernization? In 36th
International Conference on Software Engineering.
ACM, 2014.
Nutzen
Unternehmenskritisch
Bewährte Technologie
Verlässliches System
Performant
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 17

18. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
How Legacy Systems are Perceived by IT Professionals
Ravi Khadka et al., How Do Professionals Perceive
Legacy Systems and Software Modernization? In 36th
International Conference on Software Engineering.
ACM, 2014.
Nutzen
Unternehmenskritisch
Bewährte Technologie
Verlässliches System
Performant
Gründe für Modernisierung
Auf Änderung rasch zu reagieren
Hohe Wartungskosten
Fehlendes Wissen
Fehleranfällig
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 18

19. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
How Legacy Systems are Perceived by IT Professionals
Ravi Khadka et al., How Do Professionals Perceive
Legacy Systems and Software Modernization? In 36th
International Conference on Software Engineering.
ACM, 2014.
Nutzen
Unternehmenskritisch
Bewährte Technologie
Verlässliches System
Performant
Gründe für Modernisierung
Auf Änderung rasch zu reagieren
Hohe Wartungskosten
Fehlendes Wissen
Fehleranfällig
Herausforderungen bei Modernisierung
Zeitdruck
Daten Migration
Komplexe Architektur
Fehlendes Wissen
Schwierig Business Logic zu extrahieren
Widerstand innerhalb der Organisation
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 19

20. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
How Legacy Systems are Perceived by IT Professionals
Ravi Khadka et al., How Do Professionals Perceive
Legacy Systems and Software Modernization? In 36th
International Conference on Software Engineering.
ACM, 2014.
Nutzen
Unternehmenskritisch
Bewährte Technologie
Verlässliches System
Performant
Gründe für Modernisierung
Auf Änderung rasch zu reagieren
Hohe Wartungskosten
Fehlendes Wissen
Fehleranfällig
Herausforderungen bei Modernisierung
Zeitdruck
Daten Migration
Komplexe Architektur
Fehlendes Wissen
Schwierig Business Logic zu extrahieren
Widerstand innerhalb der Organisation
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 20

21. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
Aus unserer Projekterfahrung
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 21

22. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
Aus unserer Projekterfahrung
Technische u. wissenschaftliche Software
Fortran, C/C++, PL/SQL
Komplexe Berechnungen
Umfangreiche Berechnungen
Optimiert (Laufzeit, Speicher)
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 22

23. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Legacy Systeme
Aus unserer Projekterfahrung
Technische u. wissenschaftliche Software
Individueller Code
Langlebig (über Jahrzehnte)
Fehlende Dokumentation
Fortran, C/C++, PL/SQL
Komplexe Berechnungen
Umfangreiche Berechnungen
Optimiert (Laufzeit, Speicher)
Funktionale Spezifikation gefordert
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 23

24. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Ziele
 Lokalisierung von Fachwissen in Programmcode
 Rekonstruktion von Fachwissen aus Programmcode
 Fachwissen in für Fachexperten geeigneter Notation ablegen
 Fachliche Spezifikation für bestehende/neue Software
FW
Code
Extraktion Transformation
Fachwissen
Spezifikation
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 24

25. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Beispiele für Fachwissen
Finanzprodukte
Klimamodelle
Spritzgießverfahren
Auslegung elekt. Maschinen
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 25

26. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Ansätze zur Wissenssicherung aus Software
 Business Rule Extraction, Business Processes Extraction
 Methoden
Program Slicing, Pattern Matching, Variable Classification, Control flow
Analysis, Dependency Mining, Process Mining, Program Trace Generation,
Execution Pattern Generation, User-System Interaction Analysis,
Feature Location, ...
 Automatisierungsgrad
Manuell, halbautomatisch, automatisch
 Repäsentationen
When Employee On Leave is not true,
Total Salary = Total Salary + Union
Fees
NOT A Calculate C = C + B
IF
NOT A
COMPUTE C
=
C + B
011115 IF NOT A THEN
011116 COMPUTE C = C + B
011117 ENDIF
End User
Data
Business
Rule
Abstract
Syntax
Tree
Source
Code
 Intern: Abstract Syntax Trees, Control Flow Graphs, Program Dependency Graphs
 Ausgabe: Code, Snippets, Text, Snippets, Business Rule Languages, Business
Process Models, Business Processes Extraction, Entity Relationship Diagrams
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 26

27. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Unser Ansatz zur Wissenssicherung aus Software
Fokus auf technische u.
wissenschaftliche Software
When Employee On Leave is not true,
Total Salary = Total Salary + Union
Fees
NOT A Calculate C = C + B
IF
NOT A
COMPUTE C
=
C + B
011115 IF NOT A THEN
011116 COMPUTE C = C + B
011117 ENDIF
DO 100 I = 1, N
A = A + B(I)
100 CONTINUE
End User
Data
Business
Rule
Abstract
Syntax
Tree
Source
Code
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 27

28. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Unser Ansatz zur Wissenssicherung aus Software
Fokus auf technische u.
wissenschaftliche Software
Statische Analyse von Source Code
Generische Repräsentation der
Programmstruktur (GAST)
When Employee On Leave is not true,
Total Salary = Total Salary + Union
Fees
NOT A Calculate C = C + B
IF
NOT A
COMPUTE C
=
C + B
011115 IF NOT A THEN
011116 COMPUTE C = C + B
011117 ENDIF
I 1 N
BODY A
DO 100 I = 1, N
A = A + B(I)
100 CONTINUE
DO
=
A + B(I)
End User
Data
Business
Rule
Abstract
Syntax
Tree
Source
Code
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 28

29. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Unser Ansatz zur Wissenssicherung aus Software
Fokus auf technische u.
wissenschaftliche Software
Statische Analyse von Source Code
Generische Repräsentation der
Programmstruktur (GAST)
When Employee On Leave is not true,
Total Salary = Total Salary + Union
Fees
NOT A Calculate C = C + B
IF
NOT A
COMPUTE C
=
C + B
011115 IF NOT A THEN
011116 COMPUTE C = C + B
011117 ENDIF
domänenspezifische Modelle
A = SUM(B, 1, N)
I 1 N
BODY A
DO 100 I = 1, N
A = A + B(I)
100 CONTINUE
DO
=
A + B(I)
End User
Data
Business
Rule
Abstract
Syntax
Tree
Source
Code
Transformation in
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 29

30. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Unser Ansatz zur Wissenssicherung aus Software
Fokus auf technische u.
wissenschaftliche Software
Statische Analyse von Source Code
Generische Repräsentation der
Programmstruktur (GAST)
When Employee On Leave is not true,
Total Salary = Total Salary + Union
Fees
NOT A Calculate C = C + B
IF
NOT A
COMPUTE C
=
C + B
011115 IF NOT A THEN
011116 COMPUTE C = C + B
011117 ENDIF
domänenspezifische Modelle
Ausgabe in Notation der Domäne
퐴 =
푁
퐵푖
1
A = SUM(B, 1, N)
I 1 N
BODY A
DO 100 I = 1, N
A = A + B(I)
100 CONTINUE
DO
=
Mathematische Notation
A + B(I)
End User
Data
Business
Rule
Abstract
Syntax
Tree
Source
Code
Transformation in
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 30

31. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Unser Ansatz zur Wissenssicherung aus Software
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 31

32. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Einsatzszenarien und Beispiele
Reverse Engineering mit Fokus auf Redokumentation
Forward Engineering
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 32

33. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
Program Documentation
Technische
Dokumentation
Programmcode
 High writing effort because of redundant data in code and
Keine Dokumenation verfügbar
documentation (formula, diagrams)
 Source code and documentation are out-of-sync over time
 Documentation not consistent (not formal)
Hoher Aufwand zur (Re)Dokumentation
Programmcode und Dokumenation sind nicht synchronisiert
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 33

34. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
Program Documentation
Programmcode
Single Source of Truth
1. Annotation
2. Generierung
Technische
Dokumentation
 High writing effort because of redundant data in code and
Keine Dokumenation verfügbar
documentation (formula, diagrams)
 Source code and documentation are out-of-sync over time
 Documentation not consistent (not formal)
Hoher Aufwand zur (Re)Dokumentation
Programmcode und Dokumenation sind nicht synchronisiert
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 34

35. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
! @section The ...
! @subsection The ...
! @p Short text goes here
! @include{Text.odt}
! @includegraphics{data.png}
REAL :: a ! @symbol alpha @text Nominal ..
REAL :: b ! @symbol U_{eff} @unit kV
Struktur von Dokumenation
Einbinden von Text
Einbinden von Bildern
Symbole (explicit in LaTeX style)
double precision AZ2
double precision AZ4 1:1 Zuweisungen von Variablen
...
AZ2 = (ALPHA*Z)**2
AZ4 = AZ2 * AZ2
FP = (0.0083*AZ4+0.20206+1./(1.+AZ2) )*AZ2
FM = (0.0020*AZ4 + 0.0369 ) * AZ4
GFCOUL = FP – FM
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 35

36. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
! @section The ...
! @subsection The ...
! @p Short text goes here
! @include{Text.odt}
! @includegraphics{data.png}
REAL :: a ! @symbol alpha @text Nominal ..
REAL :: b ! @symbol U_{eff} @unit kV
Struktur von Dokumenation
Einbinden von Text
Einbinden von Bildern
Symbole (explicit in LaTeX style)
double precision AZ2 ! @substitute @suppress
double precision AZ4 ! @substitute @suppress Unterdrücken von Zuweisungen
...
AZ2 = (ALPHA*Z)**2
AZ4 = AZ2 * AZ2
FP = (0.0083*AZ4+0.20206+1./(1.+AZ2) )*AZ2
FM = (0.0020*AZ4 + 0.0369 ) * AZ4
GFCOUL = FP – FM
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 36

37. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
geschlossene
Formeln
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 37

38. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
Entscheidungs-tabelle
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 38

39. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
Diagramme
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 39

40. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Redokumentation
Werkzeug-unterstützung
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 40

41. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Spezifikation
(handgeschrieben)
41
© Software Competence Center Hagenberg GmbH
Programmcode
Szenario – Forward Engineering

42. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Forward Engineering
Spezifikation
(handgeschrieben)
42
© Software Competence Center Hagenberg GmbH
Programmcode
Implementiert Code, diese Formel?

43. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Forward Engineering
Platzhalter für Symbole / Variablen
{var Q_w_flk}
Platzhalter für Gleichungen
© Software Competence Center Hagenberg GmbH
Symbol definintions symbols.txt
@var pi @symbol pi @text pi
@var sig_m @symbol sigma{N} @text Normal stress
@var Q_w_flk @symbol Q* @text The generali
@var n_vec @symbol N @text The normal v
Verwendung von Symbolersetztungsdatei
Annotation von Gleichungen

44. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Szenario – Forward Engineering
.docx .sources .pdf
Parser / Analyzer / Documentation Generator
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 44

45. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Analyse von
Programmcode
Evolution von
Software
Generierung von
Dokumentation
Spezifikation und
Modellierung
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 45

46. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Take Aways
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 46

47. Wertstoff Software
Wissenssicherung in Legacysystemen
Danke.
Mag. Michael Moser
Software Competence Center Hagenberg
Software Analytics and Evolution
+43 7236 3343 - 814
michael.moser@scch.at
www.scch.at
© Software Competence Center Hagenberg GmbH 47