Was ist Validierung?
Validierung ist eine zentrale Aktivität bei der Datenverarbeitung. Die Validierung von Daten ist somit Bestandteil des Entwicklungsprozess von Software sowie im Softwarebetrieb, also während der eigentlichen Nutzung von Softwareprogrammen.
Validierung – Warum Daten validieren bei der Entwicklung von Software unverzichtbar ist
Was bedeutet Validierung?
Validieren in der Informatik bedeutet:
„die Wichtigkeit, die Gültigkeit, den Wert von etwas feststellen, bestimmen“
Ganz allgemein kann unter Validierung auch eine Prüfung verstanden werden, die grundsätzlich prüft ob ein Software-Produkt für seinen Einsatzzweck geeignet ist bzw. die gewünschten Anforderungen erzielt. In solche Bewertungen fliesst dann auch gleichermaßen die Erwartungshaltung der Fachexperten und der Anwender ein.
Was bedeutet Validierung? Qualitaetspruefung – Die Validitaet und somit die Korrektheit bestaetigen
Praxisbeispiel VDI-Richtlinie 2206
Ein Bereich der Anwendung ist die VDI-Richtlinie 2206 , welche die Entwicklung von cyber-physischen mechatronischen Systemen definiert. Diese Richtlinie umschließt den gesamten Entwicklungsprozess und die dazugehörigen einzelnen Schritte. Ziel der Qualitäts-Richtlinie ist es, eine logische Grundlage für die Entwicklung von Certified Professional for Medical Software (CPMS) zu bilden.
Was validieren wir genau?
Bei der Softwareentwicklung validieren wir Anforderungen und auch bei der Nutzung von Computerprogrammen validieren wir Variablen und die in diesen Programmvariablen gespeicherten Werte und Daten. Ebenso wichtig ist es die Prozesse zu validieren.
Wozu Daten validieren?
Validierungsmethoden
Innerhalb eines Programms definiert eine Validierungsmethode eine Gültigkeitsprüfung, wobei sich Daten validieren sinnvoll validieren lassen zum Beispiel im Hinblick auf:
- Wertebereiche, d.h. liegt der Wert einer Variablen innerhalb eines definierten Wertebereichs
Mit dem Wertebereich lässt sich für eine Messmethode innerhalb einer Software beispielsweise festlegen, ob die mit den Datenwerten erfassten Testresultate tatsächlich das erfassen, was bestimmt werden soll.
Daten validieren um Fehlermeldung zu vermeiden weil die eingegebenen Daten nicht validiert wurden
Optimierung der Validierungsprozesse
Die digitalen Prozesse zur Verifizierung sind von zentraler Bedeutung für die Validierung von Daten in Echtzeit.
Produkte, Software oder Dienstleistungen mit validierten Daten optimieren
Wer diese Technik beherrscht, kann validierte Daten nutzen um Produkte, Software oder Dienstleistungen zu optimieren.
Die Bedeutung von Prozessen in der Validierung und wie man sie optimieren kann, um effektiver und effizienter zu sein:
Prozesse sind ein wichtiger Teil der Validierung, da sie sicherstellen, dass alle Schritte im Validierungsprozess klar definiert und dokumentiert sind.
Durch die Verwendung von Prozessen können Unternehmen die Validierung effektiver und effizienter gestalten, indem sie die Wiederholbarkeit und Nachvollziehbarkeit von Prozessen sicherstellen, unnötige Schritte eliminieren und Engpässe identifizieren und beseitigen.
Prozessoptimierung kann auch helfen, Zeit und Ressourcen zu sparen und die Validierungsergebnisse zu verbessern.
Wie Verifizierungstechniken wie Tests und Inspektionen zur Validierung von Produkten oder Dienstleistungen eingesetzt werden können:
Verifizierungstechniken wie Tests und Inspektionen können gezielt zur Validierung von Produkten oder Dienstleistungen eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen entsprechen.
Tests können beispielsweise durchgeführt werden, um die Funktionalität und Leistung von Produkten oder Dienstleistungen zu überprüfen.
Inspektionen können zur Überprüfung der Konformität mit den technischen Spezifikationen und Standards verwendet werden. Die Wahl der Verifizierungstechnik hängt von der Art des zu validierenden Produkts oder Dienstleistung sowie von den Anforderungen ab.
Wie sich Verifizierung und Validierung auf den Validierungsprozess auswirken
Validierung auf die Überprüfung der Konformität von Produkten oder Dienstleistungen mit den Anforderungen, während Verifizierung die Überprüfung der Richtigkeit von Produkten oder Dienstleistungen bezeichnet.
Validierungen nehmen Bezug auf den Validierungsprozess, einschließlich der Überprüfung von Produkten oder Dienstleistungen auf Konformität mit den Anforderungen, während Verifizierungen auf die Durchführung von Tests und Inspektionen zur Überprüfung der Konformität von Produkten oder Dienstleistungen mit den Anforderungen verweisen.
Alle Schritte im Validierungsprozess sollten klar definiert und dokumentiert sind und um Missverständnisse zu vermeiden.
Wie funktioniert der Prozess des Validierens?
Der Validierungsprozess ist ein systematischer Ansatz zur Überprüfung der Konformität von Produkten oder Dienstleistungen mit den Anforderungen. Der Prozess des Validierens umfasst normalerweise mehrere Schritte, die wie folgt beschrieben werden können:
- Festlegung der Anforderungen: Der Validierungsprozess beginnt damit, dass die Anforderungen an das zu validierende Produkt oder die zu validierende Dienstleistung festgelegt werden. Dies kann beispielsweise die Überprüfung von technischen Spezifikationen, Standards, Kundenanforderungen und regulatorischen Vorgaben umfassen.
- Planung: Der nächste Schritt besteht darin, einen Validierungsplan zu erstellen, der die Ziele, den Umfang, den Zeitrahmen, die Verantwortlichkeiten, die Ressourcen und die Verifizierungs- und Validierungstechniken für den Validierungsprozess definiert. Dieser Plan dient als Roadmap für den Validierungsprozess.
- Durchführung von Verifizierungen und Validierungen: Der Validierungsprozess umfasst die Durchführung von Verifizierungen und Validierungen, um sicherzustellen, dass das Produkt oder die Dienstleistung den Anforderungen entspricht. Verifizierungen umfassen beispielsweise Tests, Inspektionen und Analysen, um sicherzustellen, dass das Produkt oder die Dienstleistung korrekt und vollständig ist. Validierungen umfassen beispielsweise die Überprüfung, ob das Produkt oder die Dienstleistung die Anforderungen erfüllt und den beabsichtigten Zweck erfüllt.
- Berichterstellung: Nach Abschluss des Validierungsprozesses wird ein Bericht erstellt, der die Ergebnisse des Validierungsprozesses zusammenfasst. Der Bericht enthält normalerweise Informationen zu den durchgeführten Verifizierungen und Validierungen, den Ergebnissen, den Abweichungen und den Korrekturmaßnahmen.
- Follow-up: Nach Abschluss des Validierungsprozesses können Follow-up-Maßnahmen erforderlich sein, um sicherzustellen, dass das Produkt oder die Dienstleistung weiterhin den Anforderungen entspricht. Dies kann beispielsweise die Überwachung von Trends, die Durchführung von Überprüfungen oder die Durchführung von Nachvalidierungen umfassen.
Best Practices um eine erfolgreiche Validierung zu gewährleisten
Einige Best Practices für die Verwendung von Verifizierung und Validierung im Singular und Plural sind:
- Klar definieren, was Verifizierung und Validierung im Kontext bedeuten
- Sicherstellen, dass alle Schritte im Validierungsprozess klar definiert und dokumentiert sind
- Überprüfen, ob die Verifizierungs- und Validierungsprozesse den Anforderungen entsprechen
- Einbeziehung von Experten und Stakeholdern in den Validierungsprozess
- Kontinuierliche Überwachung, bei Daten mittels automatisierten Tests und Monitoring
Warum ist die Validierung von Daten bei der Entwicklung von Software so wichtig?
Der Validierung kommt deshalb eine zentrale Bedeutung bei der qualitativen Verbesserung von Software zu.
Daher ist die Datenvalidierung unverzichtbar während der Entwicklung und Anwendung von Software.
Daten vom ersten Prototypen bis zum aktuellen Software Release validieren
Die Validierung muss diesem Verständnis nach kontinuierlich über die gesamte Entwicklungszeit in allen Software-Releases und mit Beginn der ersten Prototypen an erfolgen.
Nur so kann sichergestellt werden, dass die Software später fehlerfrei im Einsatz sein kann.
Potential der Datenvalidierung zur Steigerung der Softwarequalität
Die Potenziale bzw. positiven Auswirkungen einer frühzeitigen Erkennung von Problemen und Fehlern sind dementsprechend hoch. Aufgrund von Zeit- und Kostenrestriktionen, denen praktisch alle Softwareentwicklungsprozesse unterliegen, kann jedoch nicht beliebig aufwendig bzw. umfänglich validiert werden. Das Ziel muss daher eine effektive und zugleich effiziente Validierung auf der Basis von System- und Modellverständnis sein. Leider ist eine Validierung aus heutiger Sicht jedoch weder umfassend formalisiert noch allgemeingültig und durchgängig methodisch unterstützt. Vielmehr ist die Validierung im Kern erfahrungsbasiert und geprägt durch individuelle Kompetenzen der Softwareentwickler*innen sowie disziplin-, aufgaben- und anwendungsspezifisch.
Mit Methodik und einheitlicher Analyse zur etablierten Datenanalyse
Durch Anwendung methodischer Grundsätze sowie einer kontinuierlichen und einheitlichen Dokumentation und Analyse lassen sich z. B. Routinen und Modelle wiederverwenden und spezifische Referenzprozesse ableiten, die für zukünftige Softwareentwicklungen genutzt werden können.
Praxis-Beispiele zur Datenvalidierung
Eine Aussage, ob ein erstellte Modell ein reales System hinreichend beschreibt und damit auch eventuell nicht spezifizierte Anforderungen erfüllt, liefert die Validierung.
Validierung: Werden spezifizierte Anforderungen erfüllt?
Um dies zu verdeutlichen, hierzu ein aktuelles Beispiel von in der Vergangenheit aufgetretener Probleme mit den Klimaanlagen der ICE-Flotte: Bei sehr hohen Temperaturen fallen immer wieder Klimaanlagen der ICE3-Züge aus. Die Bahn bestätigte letztendlich vor dem Eisenbahn-Bundesamt, dass die Kühlung für die ältere ICE3-Flotte nur bis zu Außentemperaturen von 32 °C spezifiziert wurde.
Die festgelegte Anforderung – Kühlung bis zu einer Außentemperatur von 32 °C – wurde erfüllt und sicherlich auch verifiziert. Allerdings scheint es so zu sein, dass nicht abschließend sichergestellt wurde, ob diese Anforderung auch dem Kundenbedarf über die Nutzungsdauer entspricht, diese also valide ist.
Feature Requests und Optimierung auf Basis validierter Daten einleiten
Als Konsequenz und Gegenmaßnahme werden heutige Systeme für Außentemperaturen im Bereich von 40 °C ausgelegt und werden damit auch eher den Änderungen der klimatischen Randbedingungen der vergangenen 20 Jahre gerecht. In der industriellen Praxis wird häufig der Begriff „Absicherung“ verwendet. Hiermit werden alle Testaktivitäten eines Entwicklungsprojektes zusammengefasst, von der Materialerprobung bis hin zu Versuchsfahrten oder Dauerlauftests.
Auch Klimaanlagen sind softwaregesteuerte Komponenten und somit liefert das Beispiel ein praxisnahes und leicht verständliches Beispiel für die zentrale Bedeutung der Validierung.
Mit dem Clustering-Algorithmus findest Du eine Algorithmen-basierte und konkrete Lösung wie Du Daten validieren kannst.
