Mura, muri, muda lean-filosofian hukkakäsitteet ohjelmistokehityksessä

Transkriptio

1 hyväksymispäivä arvosana arvostelija Mura, muri, muda lean-filosofian hukkakäsitteet ohjelmistokehityksessä Henri Karhatsu, Simo Moilanen Helsinki HELSINGIN YLIOPISTO Tietojenkäsittelytieteen laitos

2 HELSINGIN YLIOPISTO HELSINGFORS UNIVERSITET UNIVERSITY OF HELSINKI Tiedekunta/Osasto Fakultet/Sektion Faculty/Section Laitos Institution Department Tietojenkäsittelytiede Matemaattis-luonnontieteellinen Tekijä Författare Author Henri Karhatsu, Simo Moilanen Työn nimi Arbetets titel Title Mura, muri, muda - lean-filosofian hukkakäsitteet ohjelmistokehityksessä Oppiaine Läroämne Subject Seminaari: Suurten ohjelmisto-intensiivisten järjestelmien ketterä kehittäminen Työn laji Arbetets art Level Seminaari Tiivistelmä Referat Abstract Aika Datum Month and year Sivumäärä Sidoantal Number of pages 17 Tässä seminaarityössä käsitellään valmistavan teollisuuden tarpeisiin kehitettyä leantuotantofilosofiaa ohjelmistokehityksen näkökulmasta. Erityisesti keskitytään kolmeen hukkakäsitteeseen, jotka ovat mura (työn epätasaisuus), muri (ylikuormitus) sekä muda (arvoa tuottamaton toiminta). Lisäksi esitetään keinoja, joilla tätä hukkaa voidaan ohjelmistokehityksessä poistaa. Työssä havaitaan, että ohjelmistokehityksessä hukkaa on ihmisten ylikuormitus (muri), turha vaihtelu työmenetelmissä (mura) sekä mudan osalta ylimääräiset toiminnot, keskeneräinen ja odottava työ, tarpeeton käsittely, tehtävien vaihtuminen, testauksen läpäisseet virheet, odottelu ja luovutukset. Hukan poistoon ohjelmistokehityksessä löytyy työkaluja muun muassa ketteristä menetelmistä (agile methods). Näitä ovat esimerkiksi Scrum-prosessimalli, lähellä asiakasta oleminen ja lyhyet iteraatiot. ACM Computing Classification System (CCS): D.2.9 Software engineering - Management Avainsanat Nyckelord Keywords lean, ohjelmistokehitys, hukka, muda, mura, muri Säilytyspaikka Förvaringställe Where deposited Muita tietoja Övriga uppgifter Additional information

3 ii Sisältö 1 Johdanto Lean-ajattelu ja hukka Lean-filosofian historiaa ja perusperiaatteet Hukan kolme muotoa mura, muri ja muda Muda ja sen alakäsitteet Lean-ajattelu ohjelmistokehityksessä Lean-periaatteiden soveltuvuus ohjelmistokehitykseen Hukka ohjelmistokehityksessä Hukan poistaminen ohjelmistokehityksessä Yhteenveto Lähteet... 18

4 1 1 Johdanto Lean on toisen maailmansodan jälkeen Toyotalla kehitetty filosofia yrityksen toiminnan ohjaamiseen [WJR90]. Leanissä yrityksen tuotantoketju pyritään virtaviivaistamaan poistamalla siitä kaikki, mikä ei tuota arvoa eli on hukkaa (waste). Sittemmin leanajattelua on alettu soveltaa myös ohjelmistotuotantoon. Tässä seminaarityössä keskitytään ohjelmistokehityksessä esiintyviin hukan muotoihin sekä keinoihin, joilla hukkaa saadaan poistettua. Hukan päämuodot ovat mura (työn epätasaisuus), muri (ylikuormitus) ja muda (arvoa tuottamaton toiminta), joista viimeisin jakaantuu useaan alakohtaan. Näistä kaksi ensimmäistä on jäänyt tutkimuksessa vähemmälle huomiolle, ja siksi niihin kiinnitetään tässä seminaarityössä erityistä huomiota. Lean-kirjallisuudessa on kaksi tapaa määritellä hukka. Toisen mukaan hukkaa ovat edellä kuvatut kolme asiaa eli mura, muri ja muda [mm. Cal08]. Toisen määritelmän mukaan taas hukka on yhtä kuin muda eli kaikki arvoa tuottamaton toiminta [mm. Smi06, Pic08]. Jälkimmäinen määritelmä perustuu ajatukselle, että epätasaisuus ja ylikuormitus eivät sinänsä ole hukkaa mutta ne on syytä ottaa huomioon hukkaa poistettaessa. Molemmat ovat kelvollisia määritelmiä, mutta tässä seminaarityössä käytetään joka tapauksessa ensimmäistä; hukka sisältää siis sekä muran, murin että mudan. Seminaarityön tutkimuskysymys on: miten mura, muri ja muda esiintyvät ohjelmistokehityksessä ja miten niitä voidaan poistaa? Tähän kysymykseen haetaan vastausta esittelemällä aluksi leanin periaatteet ja hukan muodot yleisellä tasolla. Sen jälkeen pohditaan kuinka lean soveltuu ohjelmistokehitykseen ottamalla leanin periaatteisiin mukaan ohjelmistojen tuottamisen näkökulma. Lopuksi käsitellään ohjelmistokehityksessä esiintyvää hukkaa ja sen poistamista. Työssä tullaan huomaamaan, että leanin periaatteet ovat hyvin lähellä ketterän ohjelmistokehityksen periaatteita ja että nimenomaan ketterät menetelmät tarjoavat paljon keinoja hukan poistamiseen.

5 2 Lean suomennetaan usein virtaviivaiseksi tai laihaksi, mutta vakiintunutta käännöstä ei ole käytössä. Tässä seminaarityössä ohitamme suomennoksen ja käytämme termiä lean. Alan englanninkielisessä kirjallisuudessa käytetään sanaa waste kuvaamaan toimintaa, joka ei tuota lisäarvoa. Suomenkielisessä kirjallisuudessa tämä on suomennettu vaihtelevin käytännöin esimerkiksi hukaksi, roskaksi tai jätteeksi. Tässä seminaarityössä englanninkielen sanasta waste käytetään suomen kielen sanaa hukka.

6 3 2 Lean-ajattelu ja hukka Tässä luvussa kuvataan lean-ajattelua yleisellä tasolla sitomatta sitä mihinkään tiettyyn toimialaan. Ensin käydään läpi leanin viisi periaatetta ja sen jälkeen esitellään erilaisia hukan muotoja. 2.1 Lean-filosofian historiaa ja perusperiaatteet Toyota Production System (TPS) on Toyota Motor Corporation:n käyttämä tapa ohjata ja kehittää yrityksen toimintaa. TPS on kehitetty yrityksessä toisen maailmansodan jälkeen. Sen kehittäjät Eiji Toyoda ja Taiichi Ohno totesivat, ettei Toyota pysty toimimaan samoilla massatuotannon periaatteilla, joilla sen amerikkalaiset kilpailijat toimivat. Toyotan tavoitteena oli valmistaa paljon erilaisia malleja pienissä erissä. Keskeinen ajatus oli, että massatuotannossa syntyy paljon hukkaa, joka ei tuota arvoa. Vaikka nopean talouskasvun aikaan tällä ei ollut suurta merkitystä, viimeistään luvun öljykriisin yhteydessä paljastui Toyotan menetelmien vallankumouksellisuus. [Ohn88, WJR90] TPS koostuu viidestä perusperiaatteesta [WoJ96, Ram98]: 1. Määritellään mikä asiakkaan näkökulmasta lisää arvoa (value) ja mikä taas ei lisää. 2. Tunnistetaan vaiheet, jotka lisäävät arvoa eli arvovirta (value stream). Arvovirrasta pyritään poistamaan kaikki se, mikä ei tuota arvoa eli on hukkaa (waste). 3. Yritetään saada arvovirta virtaamaan (flow) tasaiseen tahtiin ilman keskeytyksiä, ylimääräisiä vaiheita ja varastoja, odottelua ja virheitä. 4. Tehdään vain sitä mitä asiakas pyytää ja vain silloin, kun asiakas pyytää (pull). Ei siis tuoteta turhia ominaisuuksia, joilla ei ole asiakkaalle arvoa. 5. Pyritään täydellisyyteen (perfection) poistamalla hukkaa jatkuvasti. Myöhemmin Womack ym. nimesivät TPS:n sen kantavan ajatuksen mukaan leaniksi [WJR90].

7 4 Edellä mainitut periaatteet voidaan tiivistää seuraavalla tavalla. Yrityksen tuotantoketju pyritään virtaviivaistamaan poistamalla siitä kaikki, mikä ei tuota asiakkaalle arvoa eli on hukkaa. Tätä jatketaan tavoitellen koko ajan täydellisyyttä. Käytännössä jatkuva kehittäminen johtaa siihen, että kun osa tuotantoketjusta saadaan tehokkaammaksi, löytyy hukkaa ketjun toisesta osasta [HiT00]. Lean-ajattelussa on yksi erityisen mielenkiintoinen näkökulma verrattuna perinteiseen massatuotantoon. Kun jälkimmäisessä pyritään olemaan riittävän hyviä, leanissa pyritään täydellisyyteen. Massatuotannon tavoitteenasettelua perustellaan sillä, että "liian hyvä" tulee liian kalliiksi tai se on inhimillisesti mahdotonta saavuttaa. Leanissa taas uskotaan siihen, että aina voi tehdä paremmin; virheet voidaan saada kokonaan pois, kustannuksia voidaan saada koko ajan pienemmiksi, tuotevariaatiota voidaan jatkuvasti kasvattaa ja niin edelleen [WJR00]. Täydellisyyden tavoitteluun, arvovirran sujuvuuteen ja hukan eliminointiin liittyy käsite jidoka. Se tarkoittaa laadun tarkkailua ja sisältää kaksi mekanismia, ongelmien tunnistamisen ja tuotannon keskeyttämisen heti, kun jokin ongelma ilmenee [DJS08]. Esimerkiksi autoteollisuudessa tämä tarkoittaa sitä, että heti kun löytyy virhe, jota ei pystytä välittömästi korjaamaan, koko tuotantolinja keskeytetään [WJR90]. Tavoitteena on selvittää virheen syy välittömästi ennen kuin se alkaa kumuloitua prosessissa eteenpäin. Jidoka-ajattelussa hyväksytään siis tuotannon keskeytykset ja tilapäiset tehottomuudet, jotta saavutetaan laajemmassa mittakaavassa tehokkaampi prosessi [Ohn88]. 2.2 Hukan kolme muotoa mura, muri ja muda Leanissa pyritään siis tehostamaan tuotantoprosessia poistamalla siitä kaikki hukka eli ne toiminnot, jotka eivät lisää asiakkaalle arvoa. Hukka jaetaan kolmeen kategoriaan, jotka ovat mura, muri ja muda [Smi06]. Termit tulevat japanin kielestä ja niitä käytetään alan kirjallisuudessa pääsääntöisesti sellaisenaan. Näistä yleisimmin käytetty muda tarkoittaa tuhlaavaisuutta tai kaikkea arvoa lisäämätöntä toimintaa, mura työn epätasaisuutta ja muri ihmisten tai koneiden ylikuormitusta [Smi06].

8 5 Käsitteitä on hyvä selventää esimerkin avulla. Mura eli työn epätasaisuus voi ilmetä esimerkiksi siten, että työlinjalla kolmesta peräkkäisestä koneesta vain ensimmäinen tekee kerrallaan työtä ja kaksi muuta ovat lepotilassa. Sama esimerkki toimii myös murin eli ihmisten tai koneiden ylikuormituksen suhteen, näkökulma vain on hieman erilainen. Kyseisessä tapauksessa luonnollisestikin työtä tekevä kone ylikuormittuu. Kolmas käsite muda eli arvoa tuottamattomuus esiintyy esimerkissä ainakin turhan odottelun muodossa, sillä kaksi jälkimmäistä konetta joutuvat odottamaan ensimmäisen suoritusta, eivätkä siten pysty tuottamaan arvoa. Esimerkin avulla on helppo havaita, kuinka kaikki kolme hukan muotoa ovat suhteessa toisiinsa. Työn epätasaisuus (mura) johtaa joidenkin tuotantotekijöiden ylikuormittumiseen (muri), mikä taas aiheuttaa arvoa tuottamatonta toimintaa (muda), yleensä monessakin eri muodossa [Wom06]. Toisaalta yhtä hyvin voidaan ajatella, että muri johtaa muraan ja mudaan. Jos nimittäin esimerkiksi työntekijät ovat hyvin ylikuormittuneita, he tekevät helpommin epätasalaatuisia tuotteita (mura) ja enemmän virheitä (muda). Kuva 2.1 havainnollistaa näiden kolmen hukkakäsitteen suhteita toisiinsa. Oleellista kuvassa on huomata, että jos muda halutaan poistaa pysyvästi, täytyy ensin poistaa mura ja muri. Mura Muri Muda Kuva 2.1: Muran, murin ja mudan suhde toisiinsa.

9 6 2.3 Muda ja sen alakäsitteet Alan kirjallisuudessa eniten näkyvyyttä saanut hukan muoto on muda. Taiichi Ohno on jakanut mudan seitsemään kategoriaan [Pop02]: ylituotanto, varastot, tarpeeton käsittely, tarpeeton liike, virheet, odottelu ja kuljettaminen. Seuraavaksi kuvaillaan tarkemmin, mitä nämä tarkoittavat. Ylituotanto on joko liikaa tai liian aikaisin tuottamista. Lean-ajattelussa tuotetaan pullperiaatteen mukaisesti vain asiakkaan tarpeen mukaan. Kaikki tarpeen yli tuottaminen sitoo arvokkaita resursseja, joita voitaisiin muuten käyttää paremmin hyödyksi [HiT00]. Tarpeettomat varastot taas liittyvät ylituottamiseen. Asiakkaan tarvetta pyritään mukailemaan rakentamalla tuotantolinja mieluummin vetäväksi (pull) kuin työntäväksi (push) [HiT00]. Vetävä tarkoittaa esimerkiksi tietokonevalmistaja Dell:n tuotantolinjalla sitä, että tietokoneen valmistus aloitetaan vasta asiakkaan tilattua sen [PoP03]. Tilauksen tultua Dell valmistaa ja lähettää tietokoneen alle viikossa. Näin Dell ei joudu pitämään valmistamiaan koneita varastossa ja esimerkiksi uuden näytönohjaimen tai isomman kovalevyn tultua markkinoille, Dell voi tarjota sen asiakkailleen nopeammin kuin kilpailijansa. Tarpeetonta käsittelyä on esimerkiksi tuotteen uudelleen työstäminen tai tarkastaminen. Tuote tulisi tehdä kerralla riittävän laadukkaaksi. Tuotteen korjaaminen laatuongelmien takia tai välituotteen laadun tarkkailun tarve ovatkin oireita tuotantoketjun ongelmista. Tarpeeton käsittely voi johtua esimerkiksi väärästä työkalusta, menetelmästä tai järjestelmästä [HiT00]. Resurssit tulisi toimittaa käyttöön, ei varastoon. Lean-ajattelussa kuljettaminen varastoon on esimerkki tarpeettomasta liikkeestä. Kaikki toimitukset pitäisi tehdä justin-time-periaatteen (JIT) mukaisesti suoraan toimittajalta tuotantoketjulle. Ylimitoitettu kuljettaminen johtaa lisäksi tarpeettomaan varastoon [HiT00].

10 7 Virheellisten tuotteiden ja palveluiden alkuperäisen tuottamisen lisäksi virheiden korjaaminen haaskaa resursseja. Lisäksi virheiden synnyttämien asiakaspalautteiden käsittely ja hyvittäminen asiakkaalle kuluttavat resursseja [HiT00]. Myös odottaminen on lean-ajattelussa hukkaa, sillä silloin resurssit eivät ole parhaassa mahdollisessa käytössä. Tuotantoketjun tulisi toimia edellä mainitun JIT-periaatteen mukaisesti, eli tuotanto pitäisi saada virtaamaan tasaisesti [HiT00]. Tarpeeton kuljettaminen johtuu muun muassa vääränlaisesta työvuosta, huonosti suunnitellusta tai epäsiististä työympäristöstä ja epäjohdonmukaisista tai dokumentoimattomista työskentelymenetelmistä [HiT00].

11 8 3 Lean-ajattelu ohjelmistokehityksessä Tässä luvussa käsitellään lean-filosofiaa ohjelmistokehityksen näkökulmasta. Aluksi pohditaan, kuinka lean ja sen periaatteet ylipäätään soveltuvat ohjelmistoteollisuuteen. Tullaan huomaamaan, että samoja periaatteita voidaan hyödyntää myös ohjelmistotuotannossa. Sen jälkeen pohditaan, minkälaista hukkaa ohjelmistokehitykseen liittyy ja lopuksi esitetään, kuinka tätä hukkaa voidaan poistaa. 3.1 Lean-periaatteiden soveltuvuus ohjelmistokehitykseen Lean-filosofiaa on alettu soveltaa valmistavan teollisuuden lisäksi myös ohjelmistoteollisuuteen [Mid01]. Ajatusmalli on se, että lean-ajattelu sopii kaikkiin prosesseihin ja siten myös ohjelmistonkehitykseen [Ram98]. Luvussa 2 esiteltiin leanin viisi periaatetta. Seuraavaksi pohditaan tarkemmin, kuinka hyvin ne soveltuvat ohjelmistokehitykseen. Leanin ensimmäinen periaate on määritellä, minkä asiakas kokee arvokkaaksi. Kyse on niin yleisellä tasolla olevasta asiasta, että sen voidaan sanoa soveltuvan mihin tahansa liiketoimintaan, siten myös ohjelmistokehitykseen. Voidaan kuitenkin pohtia, onko ohjelmistotuotannossa jotain erityisiä keinoja tämän saavuttamiseen. Yksi menetelmä on nopea protoilu [Ram98]. Lisäksi ketterän ohjelmistokehityksen periaatteet [Agi01] tarjoavat tähän keinoja. Tällaisia ovat ainakin lyhyet iteraatiot ja tiivis yhteistoiminta asiakkaan kanssa. Toinen periaate eli arvovirran tunnistaminen soveltuu myös ohjelmistonkehitykseen [Ram98]. Oleellista on, että ohjelmistokehitykseen kuuluu aina jonkinlainen vaiheittainen prosessi. Tämän prosessin vaiheet muodostavat siis arvovirran, josta voidaan lean-ajattelun mukaisesti alkaa poistaa hukkaa. Tarkemmin ohjelmistokehityksessä esiintyvää hukkaa ja sen poistamista käsitellään seuraavassa luvussa. Leanin kolmannessa periaatteessa arvovirrasta halutaan saada tasaisesti virtaava ilman työn epätasaista jakautumista (mura) ja joidenkin osa-alueiden ylikuormittumista

12 9 (muri). Ohjelmistokehityksessä tämä voisi tarkoittaa sitä, että eri työvaiheissa kuten määrittelyssä, kehityksessä ja testauksessa olisi koko ajan sopivasti ominaisuuksia työn alla. Tärkeää on myös se, ettei työvaiheiden välille synny ylimääräisiä varastoja, joita ovat muun muassa etukäteen tehdyt määritykset [Pop02] ja testaamaton koodi [Mid01]. Neljäs periaate (pull) sisältää ajatuksen siitä, että asiakkaalle tuotetaan vain sitä, mitä hän tarvitsee ja vain silloin, kun hän sitä tarvitsee. Tämänkin voidaan ajatella soveltuvan hyvin ohjelmistotuotantoon [Ram98]. Etenkin se, että tehdään vain asiakkaan tarvitsemia ominaisuuksia, on hyvin oleellista. Kuten seuraavassa luvussa tullaan huomaamaan, tämän vastakohta on yksi merkittävä hukan muoto. Pull-toimintavan vastakohta on push. Janes ja Succi [JaS09] esittelevät kaksi tapaa rakentaa ohjelmistoja push-menetelmällä sekä niille vaihtoehtoiset pull-menetelmät. Vaatimukset ensin (requirements-first) on push-mallin mukainen menettely, jossa vaatimuksia kerätään mahdollisimman paljon etukäteen tai vähintäänkin iteratiivisesti. Tämän menetelmän kustannukset tulevat muun muassa niistä riskeistä, että vaatimukset eivät täsmää liiketoiminnan tavoitteiden kanssa tai että vaatimukset muuttuvat. Vaihtoehtoinen pull-menettely on tavoiteperustainen ohjelmistokehitys (goal-driven software development), jossa ensin asetetaan tavoitteet, joiden perusteella luodaan vaatimuksia. Yksi hyvä puoli tässä vaihtoehdossa on muun muassa se, että kehittäjät pystyvät paremmin esittämään eri toteutusvaihtoehtoja, kun he ymmärtävät liiketoiminnan tavoitteet. Toinen push-esimerkki on alhaalta-ylös (bottom-up) ja sen pull-vastakohta ylhäältä-alas (top-down) [JaS09]. Alhaalta-ylös-kehityksessä luodaan aluksi ne pohjakomponentit, joita myöhemmin tullaan käyttämään niissä osissa, joita loppukäyttäjä tarvitsee. Menetelmän kustannus tulee siitä, että pohjakomponentit ovat varastoa, joka saattaa sisältää vääriä valintoja esimerkiksi arkkitehtuurin suhteen. Ylhäältä-alas-menetelmässä taas lähdetään käyttäjän tarvitsemista komponenteista liikkeelle, määritetään niille testitapaukset ja alempia kerroksia simuloidaan tynkien (stub) avulla. Näin pystytään tuottamaan minimimäärä koodia, joka samalla tulee myös testatuksi.

13 10 Viides periaate eli pyrkimys täydellisyyteen on luonteeltaan samanlainen kuin ensimmäinen eli se sopii mihin liiketoimintaan tahansa. Laatua voidaan siis parantaa jatkuvasti myös ohjelmistokehityksessä [Mid01]. Voidaan siis todeta, että lean-periaatteet soveltuvat hyvin myös ohjelmistotuotantoon. Seuraavaksi käsitellään tarkemmin, mitä hukan muotoja ohjelmistokehityksestä voi löytää. 3.2 Hukka ohjelmistokehityksessä Leanin tärkein ajatus on tunnistaa, mikä lisää asiakkaalle arvoa, ja poistaa sen jälkeen tuotantoprosessista kaikki se hukka, mikä ei lisää arvoa. Näin ollen myös ohjelmistotuotannossa täytyy ensin määrittää, mikä on arvoa. Arvon määrittäminen on jossain määrin tapauskohtaista. Yleisellä tasolla voidaan kuitenkin ajatella, että ohjelmistokehityksessä arvoa ovat kaikki ne toiminnallisuudet, joita asiakas todella tarvitsee. Toisin sanoen esimerkiksi ne ominaisuudet, joita asiakas ei käytä, ovat hukkaa [Pop02]. Tässä luvussa esitellään, mitä muita hukan muotoja löytyy ohjelmistokehityksestä. Hukkaa poistettaessa keskitytään usein pelkkään arvoa tuottamattomaan toimintaan (muda) [Cal08]. Mutta kuten edellä todettiin, hukan päämuotoihin kuuluvat myös mura (epätasaisuus) ja muri (ylikuormitus). Näiden tunnistaminen on tärkeää, sillä jotta arvoa voidaan kestävästi tuottaa, täytyy ensin poistaa muri. Jos prosessista poistetaan pelkästään muda, on todennäköisestä, että se palaa myöhemmin takaisin [Pic08]. Jos esimerkiksi onnistutaan poistamaan virheitä mutta ihmisiä ylikuormitetaan liikaa, virheet todennäköisesti palaavat ajan myötä takaisin. Ohjelmistokehityksessä juuri ihmisten kuormittaminen onkin oleellisin esimerkki murista [Pic08]. Vastaavanlainen suhde on myös muralla ja mudalla. Ohjelmistokehityksessä muraa on esimerkiksi se, ettei osa kehittäjistä noudata testilähtöistä kehitystapaa, käytetään erilaisia kehitystyövälineitä tai ettei noudateta koodausstandardeja [Pic08]. Kaikki nämä luovat prosessiin turhaa vaihtelua ja lisäävät siten riskiä siitä, että prosessiin tulee mukaan arvoa tuottamatonta toimintaa eli mudaa. Siksi myös muran tunnistaminen on tärkeää.

14 11 Kun mura ja muri on tunnistettu ja poistettu prosessista, on helpompi keskittyä poistamaan mudaa. Kuten valmistavassa teollisuudessa, myös ohjelmistokehityksessä näiden kaikkien tunnistamiseen voidaan hyödyntää arvovirta-analyysia [Ram98, PoP03]. Yleisesti ottaen jos jokin toiminta sovelluskehitysprosessissa voidaan ohittaa tai sen tavoite voidaan saavuttaa helpommin, toiminta on hukkaa. Luvussa 2.3 esitellyt mudan muodot valmistavassa teollisuudessa voidaan yhdistää ohjelmistoteollisuuteen seuraavasti [Pop03b]: ylituotanto = ylimääräiset toiminnot varasto = keskeneräinen työ tarpeeton käsittely = tarpeeton käsittely tarpeeton liike = tehtävien vaihtuminen virheet = testauksen läpäisseet virheet odottelu = odottelu, ml. asiakkaan odottaminen kuljettaminen = luovutukset Ylituotanto on hukan muoto, joka ohjelmistokehityksessä tarkoittaa erityisesti ylimääräisiä vaatimuksia [McC97] ja niiden perusteella rakennettuja ylimääräisiä toiminnallisuuksia, joita asiakas ei käytä [Pop02]. Samoin sellaiset toiminnallisuudet, jotka on rakennettu asiakkaan toivomuksesta mutta jotka eivät kuitenkaan täytä asiakkaan tarpeita, voidaan ajatella olevan ylituotantoa. Edelleen jos rakennetaan toiminnallisuus, jota asiakkaan oletetaan jossain vaiheessa tarvitsevan mutta ei kuitenkaan juuri nyt, sitä pidetään myös hukkana [Pop03b]. Varastot ovat hukan muoto, joka ei välttämättä ensi alkuun tunnu kuuluvan ohjelmistokehitykseen. Yleisesti voidaan kuitenkin ajatella, että kaikki sellaiset keskeneräiset tuotokset, jotka odottavat siirtymistä eteenpäin, ovat varastoa. Tämä sisältää muun muassa sellaiset määrittelyt, joita ei vielä tarvita [Pop02]. Edellä mainittiin myös alhaalta-ylös-tuotantotavassa syntyvät pohjakomponentit, joita voidaan pitää varastoina [JaS09]. Laajempi näkökulma varastoihin on, että kaikki keskeneräinen työ kuten testaamaton koodi on varastoa [Mid01, Pop03b]. Tässä on toisaalta pieni ristiriita lean-

15 12 periaatteiden kanssa. Niin kauan kuin työhön lisätään arvoa esimerkiksi koodaamalla jotain ominaisuutta, työ ei ole hukkaa, vaikka se keskeneräistä onkin. Tarpeeton käsittely tarkoittaa yleisesti ottaen sitä, että sama asia joudutaan tekemään useaan kertaan tai siihen joudutaan käyttämään tarpeettomasti aikaa. Jos esimerkiksi kehittäjällä menee kauan selvittää, mitä jokin koodi tekee, on kyse tarpeettomasta käsittelystä [Mil09a]. Tällöin kyse voi olla esimerkiksi huonosta dokumentoinnista tai epäselvästi kirjoitetusta koodista. Samoin tarpeetonta käsittelyä on se, jos heikosta viestinnästä johtuen työntekijä ei saa jotain oleellista tietoa ja joutuu selvittelemään sitä itse [Mil09a]. Neljäs mudan muoto eli jatkuva tehtävien vaihtuminen voi häiritä merkittävästi henkilön keskittymistä. Parhaimmillaan jokaisen tulisi keskittyä yhteen asiaan kerrallaan [Pop03b]. Toisaalta tehtävien vaihtuminen aiheuttaa myös tarpeetonta käsittelyä, koska tekijä voi joutua käymään saman asian läpi moneen kertaan [Mil09a]. On hyvä huomata, että tehtävien vaihtelu voi liittyä henkilöiden ylikuormitukseen (muri), jolloin hukan poistamiseksi täytyy ratkaista ensin ylikuormitusongelma. Virheet ovat hukan muoto, jota voi luonnollisesti esiintyä minkä tahansa tuotteen tai palvelun tuottamisessa. Ohjelmistotuotannossa virheet tarkoittavat sitä, ettei ohjelmisto toimi määritystensä mukaisesti. On syytä huomata, että virheet ja varastot liittyvät toisiinsa. Jos varastot (määrittelyt, suunnitelmat, testaamaton koodi) kasvavat liian suuriksi, ne piilottavat samalla myös virheitä [Mid01]. Samoin virheet ja tarpeeton käsittely liittyvät toisiinsa. Kun kehittäjä joutuu palaamaan virheen vuoksi uudelleen jo kerran kirjoitetun koodin pariin, kyse on tarpeettomasta käsittelystä [Mil09a]. Leanin periaatteisiin kuuluu, että prosessi pyritään saamaan virtaavaksi. Jos tekijät joutuvat kuitenkin odottelemaan esimerkiksi projektin hyväksyntää, määrittelyitä tai priorisointeja, kyse on hukasta [Mil09b]. Yhtä lailla hukka on se, että joudutaan odottamaan toimenpiteitä tai tietoa asiakkaalta [Pop02]. Turhaa kuljettamista vastaa ohjelmistokehityksessä luovutukset (handoffs). Luovutuksilla tarkoitetaan erilaisten tuotosten kuten dokumenttien ja koodin siirtämistä henkilöltä toiselle. Hukka syntyy siitä, että jokaisessa luovutuksessa katoaa tietoa

16 13 [Mil09b]. Mitä enemmän kehitysprosessi luovutuksia sisältää, sitä enemmän hukkaa syntyy. Jos siis esimerkiksi yksi henkilö tekee vaatimusanalyysia, toinen vaatimusmäärittelyä, kolmas kirjoittaa koodia ja neljäs testaa sen, jokaisessa vaiheessa tapahtuu luovutus, joka sisältää hukkaa. 3.3 Hukan poistaminen ohjelmistokehityksessä Tässä luvussa esitellään menetelmiä, joilla edellisessä luvussa kuvattua ohjelmistokehityksen hukkaa voidaan poistaa. On mielenkiintoista huomata, että useat keinot nojautuvat vahvasti ketterän ohjelmistokehityksen periaatteisiin, kuten Extreme Programming (XP) -kehityskäytäntöön [Pop02]. Toisaalta nimenomaan leanin avulla voidaan ymmärtää, miksi monet ketterät menetelmät ovat olleet menestyksekkäitä [Pop07]. Ketteryys ja virtaviivaisuus liittyvät siis toisiinsa hyvin vahvasti. Kuten edellisessä luvussa todettiin, hukan poistaminen on syytä aloittaa muran ja murin poistamisesta. Muuten on vaarana, että poistettu muda palaa prosessiin takaisin. Scrumprosessimalli tarjoaa murin eli ylikuormituksen poistamiseen hyvän ratkaisun, sillä siinä annetaan työntekijöille mahdollisuus itse valita realistinen määrä työtä tehtäväksi [Pic08]. Mura eli epätasaisuus saadaan poistumaan taas siten, että kaikki noudattavat tiettyjä yhteisesti sovittuja menetelmiä, kuten koodauskäytäntöjä ja testilähtöistä sovelluskehitystä [Pic08]. Ylimääräiset toiminnot ovat siinä mielessä kiinnostava hukan muoto, että niitä poistamalla voidaan saavuttaa isot säästöt. Jos jokin toiminnallisuus voidaan jättää kokonaan tekemättä, säästyy helposti paljon aikaa ja työtä [McC97]. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kerralla kannattaa suunnitella ja toteuttaa vain seuraavassa iteraatiossa tehtäviä ominaisuuksia [Pop02]. Edellinen kohta liittyy myös varastoihin. Jos määrityksiä tai toiminnallisuuksia tehdään liikaa etukäteen, se kasvattaa ohjelmistovarastoja. Tämä hukan muoto saadaan poistumaan siten, että yksityiskohtaisia käyttäjätarinoita tehdään vain seuraavaa iteraatiota varten [Pop02]. Toisekseen määrittelyt eivät saa olla liian laajoja [Mid01]. Kolmas asia on olla arvailematta liikaa etukäteen, mitä asiakas tarvitsee. Toisaalta tässä

17 14 pitää olla myös erityisen tarkkana, ettei ohjetta ymmärretä väärin. Menestyvään liiketoimintaan nimittäin kuuluu se, että osataan ennakoida asiakkaiden tarpeita ja pystytään tarjoamaan heille kilpailijoita parempia tuotteita. Tarpeettoman käsittelyn poistaminen liittyy osittain muran poistamiseen. Jos kehittäjät noudattavat samoja kehitysmenetelmiä ja standardeja, ei heidän tarvitse käyttää aikaa tiedon tulkitsemiseen. Tärkeää on myös, että oleellinen tieto on saatavilla helposti. Tähän yksi ratkaisu on se, että kehittäjät ovat lähellä asiakasta [Pop02]. Lisäksi täytyy huolehtia siitä, ettei kerran löydettyä tietoa hukata, vaikka tiedon kannalta tärkeät henkilöt eivät olisikaan enää tavoitettavissa. Tähän auttaa oleellisen tiedon dokumentoiminen [Mil09a]. Turhat tehtävien vaihdot poistuvat ennen kaikkea sillä, että tekijöiden annetaan keskittyä omaan työhönsä. Scrum-prosessimallissa scrum masterin yksi tehtävä onkin nimenomaan suojata tiimiä turhilta häiriöiltä. Myös se auttaa, jos kerrallaan työssä olevien tehtävien määrä saadaan pidettyä alhaisena. Virheiden poistamiseen liittyy periaate laadun rakentamisesta ohjelmiston sisään (build quality in) [Pop03]. Käytännössä tämä tarkoittaa esimerkiksi testilähtöistä kehitystä, automatisoituja testejä, refaktorointia ja jatkuvaa integraatiota [PoP03, DJS08]. Toisaalta laatua ei voi lähestyä pelkästään teknisestä näkökulmasta. Tuotteen laatuun vaikuttaa keskeisesti myös kehitysprosessissa käytetyt menetelmät, esimerkiksi viestintä kasvotusten on tehokkaampaa kuin kirjoittaen. Tehokas viestintä vähentää väärin ymmärrysten määrää parantaen siten myös laatua [PoP03]. Turhaa odottelua voidaan vähentää siten, että tehdään asioita pienissä erissä [Pop02]. Tämä myös edesauttaa nopean palautteen saamista, jolloin tuotokset saadaan nopeasti eteenpäin, eivätkä ne kerry varastoihin [Mid01]. Asiakasta lähellä oleminen on hyvä tapa vähentää odottelua asiakkaan suuntaan. Esimerkiksi sen sijaan että odotettaisiin asiakkaan vastausta sähköpostiin, on nopeampaa ja tehokkaampaa saada suullinen varmistus asiaan suoraan asiakkaalta [Pop02]. Viimeinen hukan muoto ohjelmistokehityksessä eli luovutukset vähenevät erityisesti mahdollistamalla avoin keskustelu [Mil09b]. Tarkoitus on siis minimoida dokumenttien

18 15 välityksellä tapahtuvaa keskustelua. Jälleen yksi käytännön keino on mennä lähelle asiakasta [Pop02]. Hukan poiston suhteen on syytä ottaa huomioon vielä yksi tärkeä asia hukan muodosta riippumatta. Jotta tiimit voisivat poistaa prosessista hukkaa ja turhaa vaihtelua, heille pitää antaa siihen valta ja heitä pitää myös kannustaa siihen [Mid01]. Virtaviivaisuutta ja ketteryyttä ei saavuteta käskemällä vaan tiimien itseohjautuvuudella.

19 16 4 Yhteenveto Tässä seminaarityössä on tutkittu alan kirjallisuuteen perustuen, mitä lean-filosofian hukkakäsitteet mura, muri ja muda tarkoittavat ohjelmistokehityksessä. Työn aluksi käsiteltiin lean-ajattelua ja sen periaatteita yleisellä tasolla perehtyen erityisesti hukan muotoihin. Sen jälkeen pohdittiin, miten lean ylipäätään soveltuu ohjelmistokehitykseen. Työn lopuksi esiteltiin, miten hukka ilmenee ohjelmistokehityksessä ja miten sitä voidaan poistaa. Taulukossa 4.1 esitetään yhteenveto ohjelmistokehityksessä esiintyvästä hukasta ja sen poistamisesta. Taulukon kaksi ensimmäistä riviä sisältävät murin ja muran, ja viimeiset ovat mudaa. Taulukko vastaa seminaarityön tutkimuskysymykseen siitä, mitä hukka on ohjelmistokehityksessä ja miten sitä voidaan poistaa. Hukka yleisessä lean-ajattelussa Ihmisten ja koneiden ylikuormitus (muri) Epätasaisuus (mura) Ylituotanto Hukka ohjelmistokehityksessä Ihmisten ylikuormitus Turha vaihtelu työmenetelmissä Ylimääräiset toiminnot Varastot Keskeneräinen / odottava työ Tarpeeton käsittely Tarpeeton liike Virheet Tarpeeton käsittely Tehtävien vaihtuminen Testauksen läpäisseet virheet Esimerkkejä ohjelmistokehityksen hukasta Jatkuvat ylityöt, jatkuvan stressin alla työskentely Testaa lopuksi -menetelmän noudattaminen yhtä aikaa testaa ensin -menetelmän kanssa, vaihtelevat koodaus- ja kehityskäytännöt Toiminnot joita asiakas ei käytä ollenkaan tai vielä, toiminnot jotka eivät täytä asiakkaan tarpeita Määritykset, testaamaton koodi, etukäteen rakennetut komponentit (alhaalta-ylösmenetelmä) Vanhan koodin tutkiminen, kerran löydetyn tiedon etsiminen, kerran korjatun koodin uudelleenkorjaaminen Jatkuva työtehtävien vaihtuminen Tuotantoon menneet virheet Odottelu Odottelu Projektin tai muutoksen hyväksymisen, määrittelyiden, prioriteettien Menetelmiä hukan poistamiseen Tiimille valta omien tehtävien arvioimisessa (Scrum-prosessi) Yhteisesti sovittujen menetelmien noudattaminen Vähennetään etukäteen tekemistä, tehdään vain asiakkaan pyynnöstä, iteroidaan molemminpuolista ymmärrystä paremmaksi Tekeminen tarpeeksi pienissä erissä (vain yksi iteraatio kerrallaan), etukäteen tekemisen minimointi Lähellä asiakasta oleminen, yhteisten menetelmien noudattaminen, järkevä dokumentointi Scrum-prosessi ja siinä erityisesti scrum masterin rooli, alhainen yhtäaikaisten tehtävien määrä Testilähtöinen kehitys, automatisoidut testit, refaktorointi, jatkuva integraatio, tehokas ja avoin viestintä Asioiden tekeminen pienissä erissä, avoin ja suullinen keskustelu

20 17 ja asiakkaan vastausten odottelu Kuljettaminen Luovutukset Määrittelyiden, suunnitelmien ja koodin luovuttaminen seuraavalle tekijälle ilman suullista keskustelua Avoin keskustelu, lähellä asiakasta oleminen, turhien dokumenttien välttäminen Taulukko 4.1. Yhteenveto ohjelmistokehityksessä esiintyvästä hukasta ja sen poistamisesta. Kuten taulukosta 4.1 voidaan havaita, lean ja sen periaate hukan poistamisesta soveltuu myös ohjelmistokehitykseen. Lisäksi on merkille pantavaa, että useat hukan poistamiseen soveltuvat menetelmät ovat löydettävissä ketteristä sovelluskehityksen menetelmistä kuten extreme programming -kehityskäytännöistä sekä Scrum-prosessimallista.

21 18 Lähteet Agi01 Principles behind agile manifesto. [ ] Cal08 Caldwell Kevin. Managing outcomes in a lean enterprise. Quality Magazine. November DJS08 Danovaro Emanuele, Janes Andrea, Succi Giancarlo. Jidoka in Software Development. In OOPSLA 08, October 19-23, 2008, pages HiT00 Hines Peter, Taylor David. Going lean. Lean Enterprise Research Center JaS09 Janes Andrea, Succi Giancarlo. To Pull or Not to Pull. In OOPSLA 09, October 25-29, 2009, pages McC97 McConnell Steve. Achieving Leaner Software. In Software, IEEE, November/December 1997, pages IEEE Computer Society. Mid01 Middleton Peter. Lean Software Development: Two Case Studies. In Software Quality Journal, 9, 2001, pages Kluwer Academic Publishers. Mil09a Milunsky Jack. The 7 Software Development Wastes - Lean series Part 3 - Extra Processing. The agilebuddy blog. August 4, [ ] Mil09b Milunsky Jack. The 7 Software Development Wastes - Lean series Part 4 - Transportation. The agilebuddy blog. August 6, [ ]

22 19 Mil09c Milunsky Jack. The 7 Software Development Wastes - Lean series Part 6 - Delays. The agilebuddy blog. September 23, [ ] Ohn88 Ohno Taiichi. Toyota Production System, Beyond Large-Scale Production. Productivity Inc, 1988 (alkuperäisteos 1978). Pic08 Pichler Roman. The Three M s The Lean Triad. InfoQ web site. Feb 27, [ ] Pop02 Poppendieck Mary. Principles of Lean Thinking. Poppendieck.LLC, [Myös: PoP03 Poppendieck Mary, Poppendieck Tom. Lean software development: an agile toolkit. Addison-Wesley, Pop03b Poppendieck Mary. Lean Software Development. C++ Magazine, [Myös: Pop07 Poppendieck Mary. Lean Software Development. In 29th International Conference on Software Engineering (ICSE'07 Companion), Ram98 Raman Sowmyan. Lean software development: is it feasible? In Digital Avionics Systems Conference, Proceedings., 17th DASC. The AIAA/IEEE/SAE, Oct 31 Nov 7, 1998, pages C13/1-C13/8, vol. 1. Smi06 Smits Hubert. 5 Levels of Agile Planning: From Enterprise Product Vision to Team Stand-up. Whitepaper. Rally Software Development Corp, WJR90 Womack James P., Jones Daniel T., Roos Daniel. The Machine that Changed the World. Rawson Associates, 1990.

23 20 WoJ96 Womack James P., Jones Daniel T. Beyond Toyota: How to Root Out Waste and Pursue Perfection. Harvard Business Review, September- October, Wom96 Womack Jim. Mura, muri, muda?. E-letter. Lean Enterprise Academy. July 7,