Ohjelmistoarkkitehtuuri ja sen suunnittelu : tapaustutkimuksena tuotantotehokkuuden seuranta- ja kunnonvalvontajärjestelmän arkkitehtuuri

Abstract

Tänä päivänä omakotitaloa – saati sitten pilvenpiirtäjää – ei lähdetä rakenta-maan ilman kunnollisia piirustuksia. Valitettavasti sama käytäntö ei ole vielä yhtä järjestelmällisesti rantautunut ohjelmistoteollisuuteen. Vaikka ohjelmisto-kehitys eroaa monilta osin talonrakennuksesta, arkkitehtuurisuunnittelun tulee olla olennainen osa ohjelmistokehitystyötä. Ohjelmistoarkkitehtuurin suunnit-telulle on esitetty monia suunnittelumenetelmiä. Sen sijaan menetelmien käy-töstä todellisissa ohjelmistoarkkitehtuurin suunnitteluhankkeissa on olemassa vain vähän tutkimustietoa.

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, millä tavalla voidaan valita ja soveltaa ohjelmistoarkkitehtuurin suunnittelumenetelmää ja arvioida tuloksena saatua ohjelmistoarkkitehtuuria. Tutkimuksessa ohjelmistoarkkitehtuuria, sen tavoit-teita, kuvaustapoja, arkkitehtuurityylejä sekä suunnittelu- ja arviointimenetel-miä tutkitaan ensin kirjallisuuskatsauksen avulla. Tämän jälkeen työssä toteutetaan tapaustutkimus, jossa valitun arkkitehtuurin suunnittelumenetelmän (ADD) avulla suunnitellaan tapaustutkimuksen kohteena olevalle ohjelmistolle nykyaikainen, uudet tarpeet täyttävä, arkkitehtuuri. Lopuksi tuotettua arkkitehtuuria arvioidaan käyttämällä valittua arviointimenetelmää (ATAM) ja vertaamalla tuotettua arkkitehtuuria vanhaan arkkitehtuuriin laadullisten ominaisuuksien näkökulmasta.

Tutkimus osoittaa, että ADD-menetelmä soveltuu tuotantotehokkuuden seu-ranta- ja kunnonvalvontajärjestelmän tapaisten järjestelmien arkkitehtuurin suunnitteluun. Saadun arkkitehtuurin todetaan palvelevan kohdeorganisaation tarpeita. Tutkimusprosessia ja -mallia esitetään hyödynnettäväksi vastaavankaltaisissa tutkimushankkeissa. Suunniteltua arkkitehtuuria ehdotetaan käytettäväksi myös muiden teollisen internetin sovellutuksien arkkitehtuurin pohjana.

Tutkimus kannustaa ohjelmistoarkkitehtuurin suunnitteluun ja tarjoaa tietoa, kuinka ohjelmistoarkkitehtuurin suunnittelua voidaan toteuttaa ohjelmistokehitysprojekteissa. Tulokset tarjoavat myös hyviä lähtökohtia jatkotutkimukselle.

Nowadays, it is not reasonable to build a house without first making proper designs for it. Unfortunately, the same is not true, to the same extent, in soft-ware engineering. Even if software engineering differs from house building in many respects, architecture design should be an essential part of the software development process. In the literature, a number of methods have been pub-lished for software architecture design. However, there is a scarcity of research on the use of these design methods in practice.

The purpose of this study is to find out how to choose and apply a software architecture design method and evaluate the outcomes. We first make a literature review of software architecture, architectural styles as well as architecture design and evaluation methods. Based on this, we conduct a case study in which one architecture design method (ADD) is selected, adapted and utilized to design a new software architecture for the certain legacy software. We evaluate the outcome by using one software architecture evaluation method (ATAM) and compare it to the existing architecture in terms of non-functional requirements.

The study shows that the ADD method can be applied to design, in an iterative manner, an architecture for systems similar to the target system in the study. Based on the evaluation, the new architecture is considered to satisfy needs of the organization. The research process and model built for this study are sug-gested to be worth considering in similar kinds of research endeavors. The new architecture could be used as a generic architecture for Internet of Things (IoT) applications.

This study encourages designing software architecture and provides infor-mation about how software architectures can be designed in practice. The re-sults provide a good basis for further research.