3.1.4. Fallstudien

3.1.4.1 Äquivalenzklassenbildung

Äquivalenzklassenbildung ist eine spezifische Strategie für den Test eines Objekts unter Verwendung der Black Box Methode und stammt ursprünglich aus dem Bereich der Software-Qualitätsprüfung.1
In einem weiteren Sinn können wir diese Methode verwenden, um das Verhalten des Prozesses oder der Dienstleistung zu modellieren, indem man eine Reihe von Inputs hinein gibt und die Outputs beobachtet (Abbildung 2), bevor eine Innovation implementiert wird.

Welches sind die Schritte?

Die Input Domain ist in eine endliche Zahl von Bereichen eingeteilt, die entweder gültig oder ungültig sein können. Sie erinnern sich: Wir wollen den Output für jeden möglichen Input herausfinden, einfacher ausgedrückt: Wir wollen prüfen, wie das System funktioniert.
Die Strategie der Äquivalenzklassenbildung minimiert die Zahl der Testfälle, indem für jeden Bereich von Eingabewerten genau ein Wert ausgewählt wird, wobei angenommen wird, dass alle Elemente eines Wertebereichs sich prinzipiell gleich verhalten. Das ist auch der Grund, warum die Bereiche Äquivalenzklassen genannt werden und der Prozess Äquivalenzklassenbildung. Anders ausgedrückt: Falls ein Testfall, der einen bestimmten Wertebereich repräsentiert, einen Fehler produziert (ungültiger Wertebereich), dann sollte jeder andere Testfall aus demselben Wertebereich denselben Fehler produzieren. Dasselbe gilt für jeden gültigen Bereich.

Beispiel:

Betrachten wir eine innovative Fertigungsstraße, die im Unternehmen entworfen und konstruiert wird. Zur Vereinfachung nehmen wir Folgendes an:

  • Input sei der Preis für Rohmaterialien, der zwischen 100 und 10.000 € liegt.
  • Output der Black Box seien die Zunahme oder der Rückgang der Verkaufszahlen des Produkts. Das ist es schließlich, was uns als Manager interessiert.
  • Die Einzelheiten der Fertigungsstrasse, die Erfahrung des Personals, sowie geltende Vorschriften etc. bleiben außer acht.
  • Wir interessieren uns ausschließlich für den Output – haben wir Gewinne oder nicht?

Also beobachten wir die Wirkung von Inputs auf den Output, das heißt, bedeuten die Outputs einen Anstieg der Verkäufe oder einen Rückgang?
Wie führen wir diese Aufgabe aus? Durch Prüfen, wie die Black Box funktioniert – einen Input hinein geben und den Output bewerten, einen zweiten Input hinein geben und den Output bewerten usw. Es liegt auf der Hand, dass wir nicht jeden möglichen Input testen können – bei einer „Auflösung“ von 1 € müssten wir 9900 Testläufe durchführen.

Also teilen wir den Input Bereich in 3 Äquivalenzklassen (Wertebereiche):

  • Wir legen fest, dass wir bei einem Preis für Rohmaterialen, der kleiner als 100 € Ist, einen falschen Wertebereich haben.
  • Wir legen einen gültigen Wertebereich bei Preisen zwischen 100 und 10.000 € fest.
  • Preise über 10.000 € liegen ebenfalls in einem falschen Wertebereich. 

Und wir wollen den System-Output (steigende oder sinkende Verkäufe) nur 3 Mal testen:

  • einmal für einen Preis unter 100 € (im ersten ungültigen Wertebereich)
  • einmal für einen Preis im Bereich von 100 – 10.000 € (im gültigen Wertebereich)
  • einmal für einen Preis über 10.000 € (im zweiten ungültigen Wertebereich)

Und wir beobachten den Output:
Output-Bewertung:

  • Wenn im Fall 1 die Verkäufe sinken, so sind wir sicher, dass die Ergebnisse dieselben (äquivalent) sein werden für alle Werte dieses Bereichs (unter 100 €).
  • Wenn im Fall 2 die Verkäufe steigen, so sind wir sicher, dass die Ergebnisse dieselben (äquivalent) sein werden für alle Werte dieses Bereichs (zwischen 100 und 10000 €).
  • Wenn im Fall 3 die Verkäufe sinken, so sind wir sicher, dass die Ergebnisse dieselben (äquivalent) sein werden für alle Werte dieses Bereichs (über 10000 €).

Anstatt also das System 9.900 Mal zu testen, testen wir es nur dreimal und wir sind uns sicher, wie der Output sein wird.

Nehmen Sie sich ein paar Minuten Zeit, um eine Fallstudie für Ihr Unternehmen zu präsentieren, wobei Sie das Black Box Modell der Äquivalenzklassenbildung benutzen:

Hinweise:

  1. Wählen Sie einen Geschäftsprozess Ihres Unternehmens.
  2. Definieren Sie Inputs und Outputs.
  3. Legen Sie gültige und ungültige Wertebereiche für die Inputs fest.
  4. Beschreiben Sie die Zahl der durchzuführenden Tests.

 


3.1.4.2 Grenzwertanalyse

Grenzwertanalysen können als Erweiterung der Äquivalenzklassenbildung behandelt werden. Sie ergänzen die Methode der Äquivalenzklassenbildung und befassen sich mit Testfällen, die mit Werten direkt unterhalb oder oberhalb der Grenzen der Äquivalenzklassen arbeiten.

Beispiel:
Betrachten wir noch einmal das vorherige Beispiel aus Abschnitt 3.1.4.1. Die uns interessierenden Werte liegen nahe der Grenzen 100 und 10.000 €, das bedeutet, wir werden den Output (Anstieg oder Rückgang der Verkäufe) für die folgenden Testfälle betrachten:

  • 99 und 101 EUR
  • 9.999 und10.001 EUR

Auf diese Weise erkennen wir Tendenzen der Output-Veränderung, wenn die Werte unter oder über den Grenzwerten liegen.

Nehmen Sie sich in paar Minuten Zeit und skizzieren Sie, wie die Grenzwertanalyse in einer Fallstudie in Ihrem Unternehmen angewendet werden kann.
Hinweise:

  1. Legen Sie die Wertebereiche für die Inputs fest.
  2. Richten Sie den Output ein.
  3. Definieren Sie die durchzuführenden Tests.


3.1.4.3 Konstruktion einer Entscheidungstabelle und Test

Diese Methode wird verwendet, wenn die In- und Outputs begrenzte Wertebereiche haben, z.B: „wahr“ oder „falsch“. Das Verhalten der Objekte oder Prozesse, in diesem Zusammenhang „Aktionen“ genannt, wird in einer Tabelle beschrieben, die etwa so aussieht:

Tabelle 1: Entscheidungstabellenformular für das Verhalten der Black Box

 

Die Entscheidungstabelle besteht aus einer Reihe von Spalten (Regeln), die alle möglichen Testsituationen enthalten. Inputs werden als voneinander unabhängig angenommen. Ein Output (eine Aktion) ist mit den Regeln in einer vom Benutzer zu definierenden Weise verbunden, zum Beispiel: Falls Bedingung 1 UND Bedingung 2 zutreffen, dann wird Aktion 1 erfolgen etc. Auch die ODER Regel kann Verwendung finden, z.B.: Falls Bedingung 1 ODER Bedingung 2 zutreffen, dann wird Aktion 1 erfolgen. Weitere Informationen zu dieser so genannten Booleschen Algebra erhalten Sie auf folgender Website.2

Die Zahl der Regeln korreliert mit der Zahl der Bedingungen, das heißt, sie ist gleich der Gesamtzahl der möglichen Kombinationen aller Möglichkeiten. Also gilt:

  • Bei 2 Bedingungen gibt es 4 Regeln.
  • Bei 3 Bedingungen gibt es 8 Regeln.
  • Bei 4 Bedingungen gibt es 16 Regeln etc.

(Vielleicht erinnern Sie sich an den Mathematikunterricht in der Schule. Wir definieren die Zahl der Kombinationen Y aus einer gegebenen Zahl von Werten, z. B.:Y=2x.)

Beispiel:3
Ein Unternehmen, das technischen Support bietet, schreibt eine Entscheidungstabelle, um Druckerprobleme diagnostizieren zu können, basierend auf Symptomen, die von den Kunden am Telefon beschrieben werden.


Tabelle 2: Beispiel einer Entscheidungstabelle

Erklären wir den Inhalt von Tabelle 2 für unterschiedliche Fälle, wobei wir von rechts nach links mit dem Teil beginnen, der die Regeln enthält:

  • Kombination 1: Wenn wir die Situation haben „Drucker druckt nicht“ (N) und „kein rotes Licht blinkt“ (N) und „Drucker wird nicht erkannt“ (N) dann wird keine Aktion vorgenommen.
  • Kombination 2: Wenn wir die Situation haben „Drucker druckt nicht“ (N) und „kein rotes Licht blinkt“ (N) und „Drucker wird nicht erkannt“ (Y) dann erfolgt die Aktion – „Stellen Sie sicher, dass die Drucker-Software installiert ist.“
  • In Kombination 4 haben wir zwei Aktionen, die erfolgen werden etc.

Bitte nehmen Sie sich ein paar Minuten Zeit und formulieren Sie ein technisches Innovationskonzept (eine Kombination gemeinsamer Innovationsideen) für ein beliebiges Produkt Ihres Unternehmens.
Füllen Sie eine Entscheidungstabelle für das Konzept aus.

Tabelle 3:  Entscheidungstabelle

Hinweise:   
Bedingungen:
Implementierung neuer, energieeffizienter Ressourcen – Ja oder Nein
Recyclin – Ja oder Nein
Implementierung neuer IT-Lösungen – Ja oder Nein

Definierte Aktionen (Outputs): Intensiver Gebrauch nicht traditioneller Energie-Ressourcen, hohe F&E Ausgaben


1 en.wikipedia.org/wiki/Equivalence_partitioning
2
en.wikipedia.org/wiki/Boolean_algebra_(logic)
3
www.answers.com/topic/decision-table