需求分析與解決方案設(shè)計(jì)

主講：吳明元2008.09需求分析和解決方案設(shè)計(jì)1/33第1章軟件需求基礎(chǔ)知識(shí)為何要需求分析

需求分析具有決策性、方向性、策略性作用，他在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中具有舉足輕重地位。因此，對(duì)需求分析應(yīng)足夠重視，在一種大型軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，他作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于程序設(shè)計(jì)。22/33項(xiàng)目涉眾客戶(hù):為達(dá)成其公司業(yè)務(wù)目標(biāo)而投資項(xiàng)目或購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品。顧客：直接或間接與產(chǎn)品打交道，是客戶(hù)一部分。需求分析員：負(fù)責(zé)編寫(xiě)需求并傳達(dá)給開(kāi)發(fā)團(tuán)體。開(kāi)發(fā)人員：設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)產(chǎn)品。測(cè)試人員：確定產(chǎn)品行為是否與估計(jì)相一致。文檔編制人員：負(fù)責(zé)編寫(xiě)顧客手冊(cè)、培訓(xùn)資料和系統(tǒng)幫助。項(xiàng)目經(jīng)理：制定項(xiàng)目計(jì)劃并率領(lǐng)開(kāi)發(fā)人員取得成功。法律人員：確保產(chǎn)品符合所有有關(guān)法規(guī)。生產(chǎn)人員：制造包括該軟件產(chǎn)品。市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo):技術(shù)支持及其他與產(chǎn)品和客戶(hù)打交道人員。本章將幫助您：理解軟件需求工程某些主要術(shù)語(yǔ)。辨別需求開(kāi)發(fā)與需求管理。保持對(duì)潛在與需求有關(guān)問(wèn)題警覺(jué)性。理解完善需求應(yīng)當(dāng)具有特性。軟件或系統(tǒng)項(xiàng)目涉眾(stakeholder，產(chǎn)品或項(xiàng)目有關(guān)人員)利益之間互相作用在需求過(guò)程中體現(xiàn)得最為強(qiáng)烈。項(xiàng)目涉眾包括：33/331.1軟件需求定義

軟件行業(yè)存在這樣一種問(wèn)題，用于描述需求工作術(shù)語(yǔ)沒(méi)有統(tǒng)一定義。對(duì)同一項(xiàng)需求，不一樣人會(huì)有不一樣描述，稱(chēng)其為顧客需求、軟件需求、功能需求、系統(tǒng)需求、技術(shù)需求、業(yè)務(wù)需求或產(chǎn)品需求?？蛻?hù)對(duì)需求定義，在開(kāi)發(fā)人員看來(lái)也許只是高級(jí)別產(chǎn)品概念；而開(kāi)發(fā)人員需求概念對(duì)顧客來(lái)說(shuō)也許就是詳細(xì)顧客界面設(shè)計(jì)。需求必須被統(tǒng)計(jì)成文檔，這一點(diǎn)很主要。44/331.1.1對(duì)需求不一樣解釋

IEEE軟件工程標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)表將需求定義為:顧客為處理某個(gè)問(wèn)題或達(dá)成某個(gè)目標(biāo)而需具有條件或能力。系統(tǒng)或系統(tǒng)組件為符合協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或其他正式文檔而必須滿足條件或必須具有能力。上述第一項(xiàng)或第二項(xiàng)中定義條件和能力文檔體現(xiàn)。

注意:

不要一廂情愿地以為項(xiàng)目涉眾對(duì)需求理解是一致。應(yīng)當(dāng)事先給出定義，才能確保大家談?wù)撌峭环N問(wèn)題。

55/33需求分析定義需求分析是指理解顧客需求，就軟件功能與客戶(hù)達(dá)成一致，為問(wèn)題包括信息、功能及系統(tǒng)行為建立模型，將顧客需求精確化、完全化、最后形成需求規(guī)格說(shuō)明一種復(fù)雜過(guò)程。從廣義上理解：需求分析包括需求獲取、分析、規(guī)格說(shuō)明、變更、驗(yàn)證、管理一系列需求工程。狹義上理解：需求分析指需求分析、定義過(guò)程。66/331.1.2需求層次軟件需求包括3個(gè)不一樣層次——業(yè)務(wù)需求、顧客需求和功能需求:除此之外，每個(gè)系統(tǒng)尚有多種非功能需求。圖1.1中模型給出了多種需求關(guān)系示意圖。業(yè)務(wù)需求(Businessrequirement)表達(dá)組織或客戶(hù)高層次目標(biāo)。顧客需求(userrequirement)描述是顧客目標(biāo)，或顧客要求系統(tǒng)必須能完成任務(wù)。功能需求(funetionalrequirement)要求開(kāi)發(fā)人員必須在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)軟件功能，顧客利用這些功能來(lái)完成任務(wù)，滿足業(yè)務(wù)需求。圖1.177/33

1.1.3不屬于需求內(nèi)容

需求規(guī)格說(shuō)明中不包括(除已知約束外)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、項(xiàng)目標(biāo)計(jì)劃信息，以及測(cè)試信息。項(xiàng)目中一般還包括其他類(lèi)型需求，如開(kāi)發(fā)環(huán)境需求，進(jìn)度或預(yù)算限制，幫助新顧客跟上進(jìn)度培訓(xùn)需求，或者公布產(chǎn)品使其轉(zhuǎn)入支持環(huán)境需求。這些都屬于項(xiàng)目需求而不是產(chǎn)品需求。88/331.2需求開(kāi)發(fā)與管理需求領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)問(wèn)題，有作者稱(chēng)其為需求工程；也有人稱(chēng)之為需求管理。把軟件需求工程劃分為需求開(kāi)發(fā)和需求管理，如圖1.2所示。圖1.2軟件需求工程組成99/331.2.1需求開(kāi)發(fā)需求開(kāi)發(fā)可進(jìn)一步細(xì)分為獲取(Elicitation)、分析(analysis)、規(guī)格說(shuō)明(specification)和確認(rèn)(Validation)。這些子學(xué)科涵蓋了為軟件和軟件相關(guān)產(chǎn)品收集、評(píng)估和記錄需求相關(guān)所有活動(dòng)，包括：確定產(chǎn)品將要面向各類(lèi)用戶(hù)。從各類(lèi)用戶(hù)代表處收集需求。了解用戶(hù)任務(wù)和目標(biāo)，以及這些任務(wù)要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)。分析從用戶(hù)處得到信息，將用戶(hù)任務(wù)目標(biāo)與功能需求、非功能需求、業(yè)務(wù)規(guī)則、解決方案建議及其他無(wú)關(guān)信息區(qū)分開(kāi)來(lái)。將頂層需求分配到系統(tǒng)構(gòu)架內(nèi)定義好軟件組件中。了解各質(zhì)量屬性相對(duì)重要性。協(xié)商需求實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)。將收集用戶(hù)需求表述為書(shū)面需求規(guī)格說(shuō)明和模型。審閱需求文檔，以確保在認(rèn)識(shí)上與用戶(hù)聲明需求相一致。應(yīng)在開(kāi)發(fā)小組接受需求之前解決所有分岐。1010/331.2.2需求管理需求管理任務(wù)是“與客戶(hù)就軟件項(xiàng)目標(biāo)需求達(dá)成并保持一致”

。需求管理包括下列活動(dòng)：定義需求基線(某一時(shí)刻，對(duì)特定版本中已達(dá)成一致需求內(nèi)容描述)。審查需求變更祈求，評(píng)定其也許產(chǎn)生影響以決定是否同意。以可控方式將同意需求變更融入項(xiàng)目中。保持項(xiàng)目計(jì)劃與需求同步。估計(jì)需求變更影響，在此基礎(chǔ)上協(xié)商新需求商定。跟蹤每項(xiàng)需求，找到與其對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)、源代碼和測(cè)試用例(testcase)。在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，始終跟蹤需求狀態(tài)和變更。1111/331.2.2需求管理圖1.3從另一種角度反應(yīng)了需求開(kāi)發(fā)與需求管理間區(qū)分。1212/33本次課結(jié)束思考題1.什么是需求分析？2.軟件需求參與人員有哪些？3.為何要需求分析？1313/331.3所有項(xiàng)目都有需求需求在軟件項(xiàng)目中主要地位：軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中最難部分是對(duì)要開(kāi)發(fā)什么作出精確判斷。所有概念性工作中最難是建立詳細(xì)技術(shù)需求，包括所有與顧客、機(jī)器和其他軟件系統(tǒng)接口。在開(kāi)始開(kāi)發(fā)軟件之前，往往無(wú)法確定所有需求。這種情況下，能夠采取迭代和增量辦法，每次實(shí)現(xiàn)一部分需求，得到顧客反饋后再進(jìn)入下一循環(huán)。1414/33

1.4優(yōu)秀團(tuán)體遇到糟糕

需求需求問(wèn)題造成主要后果是返工——反復(fù)做您以為早已做好事情。返工成本占了總開(kāi)發(fā)成本30%～50%，而對(duì)于返工情況，70%～80%是因需求錯(cuò)誤引發(fā)。從圖1.4能夠看出，在項(xiàng)目末期才發(fā)覺(jué)缺陷，對(duì)其進(jìn)行改正成本要比在缺陷剛產(chǎn)生很快時(shí)修改成本高得多。圖1.41515/331.4.1顧客參與不足開(kāi)發(fā)人員往往也不重視顧客參與，原因是他們以為與顧客打交道不像寫(xiě)代碼那么有趣，或者自以為已經(jīng)懂得了顧客想要什么。顧客參與不足將造成不能在項(xiàng)目早期及時(shí)發(fā)覺(jué)需求中缺陷，從而延誤項(xiàng)目標(biāo)完成。在整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)團(tuán)體必須始終與實(shí)際顧客直接合作，這種合作非常必要并且不可替代。1616/331.4.2顧客需求擴(kuò)展由于開(kāi)發(fā)過(guò)程中需求不停發(fā)展與增加，項(xiàng)目往往會(huì)落后于計(jì)劃進(jìn)度并超出預(yù)算。出現(xiàn)這種情況是由于沒(méi)有根據(jù)對(duì)需求規(guī)模和復(fù)雜度實(shí)際評(píng)定來(lái)制定計(jì)劃，而不停修改需求又使情況變得更糟。問(wèn)題責(zé)任部分在于顧客不停提出修改需求要求，部分在于開(kāi)發(fā)人員處理這種要求方式。要控制項(xiàng)目范圍變化：首先應(yīng)明確項(xiàng)目標(biāo)業(yè)務(wù)目標(biāo)、全局規(guī)劃、范圍、限制、成功標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品估計(jì)用途。然后參照這一框架對(duì)所有新特性和需求變更進(jìn)行評(píng)定。1717/331.4.3有岐義需求岐義體現(xiàn)為同一讀者能夠?qū)σ豁?xiàng)需求申明作出多種解釋?zhuān)蛘卟灰粯幼x者對(duì)同一需求產(chǎn)生不一樣理解。岐義會(huì)造成下列幾點(diǎn)：涉眾對(duì)產(chǎn)品懷有不一樣盼望。因此最后交付產(chǎn)品會(huì)讓部分人感到意外。有岐義需求使開(kāi)發(fā)人員時(shí)間揮霍在處理無(wú)需處理問(wèn)題上。有岐義需求造成測(cè)試人員與開(kāi)發(fā)人員對(duì)產(chǎn)品功能理解不一樣，從而使測(cè)試人員也要揮霍時(shí)間來(lái)處理這些差異。消除歧義措施之一是讓代表不一樣觀點(diǎn)人對(duì)需求作正式檢查。1818/331.4.4鍍金問(wèn)題開(kāi)發(fā)人員為產(chǎn)品添加了一項(xiàng)需求說(shuō)明中沒(méi)有提到功能，他以為“顧客肯定會(huì)喜歡”。這就是所謂“鍍金問(wèn)題(goldplating)”。開(kāi)發(fā)人員和需求分析員不應(yīng)私自添加特性，應(yīng)當(dāng)把創(chuàng)意和備選方案提交給客戶(hù)，讓他們做決定。要避免鍍金問(wèn)題，就應(yīng)當(dāng)追溯每項(xiàng)功能起源，弄清楚為何添加該功能。1919/331.4.5過(guò)于抽象需求營(yíng)銷(xiāo)人員或經(jīng)理經(jīng)常喜歡只給出一種粗略說(shuō)明，他們希望開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中充實(shí)它。這種方式對(duì)研究性項(xiàng)目或需求尤其靈活項(xiàng)目或許管用，不過(guò)需要緊密合作團(tuán)體，并且僅限于開(kāi)發(fā)小型系統(tǒng)。大多數(shù)情況下，這種做法成果是使開(kāi)發(fā)人員受挫，讓客戶(hù)失望。2020/331.4.6忽視了某類(lèi)顧客顧客所使用產(chǎn)品特性、產(chǎn)品使用頻率以及顧客本身經(jīng)驗(yàn)水平不盡相同。因此，多數(shù)產(chǎn)品都擁有不一樣顧客群。假如一開(kāi)始沒(méi)能找出產(chǎn)品所有主要顧客群，就會(huì)有某些顧客需求得不到滿足。確定所有顧客群后，還要確保取得各類(lèi)顧客需求。2121/331.4.7不精確計(jì)劃不能充足理解需求，就會(huì)作出過(guò)于樂(lè)觀估計(jì)，最后不可避免地陷入超支泥潭。造成軟件成本估算失敗最主要原因包括頻繁變更需求、遺漏需求、未與顧客充足溝通、需求說(shuō)明不精確，以及對(duì)需求分析不透徹等。2222/331.5優(yōu)質(zhì)需求過(guò)程好處實(shí)現(xiàn)有效需求工程過(guò)程能夠讓組織受益匪淺。減少開(kāi)發(fā)后期以及整個(gè)維護(hù)過(guò)程中無(wú)須要返工，可帶來(lái)極大回報(bào)。下面列出好處并不能完全量化，但確實(shí)存在：減少需求缺陷減少開(kāi)發(fā)過(guò)程中返工減少無(wú)須要特性減少改善成本 加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度提升溝通效率控制需求范圍變化項(xiàng)目更有序?qū)ο到y(tǒng)測(cè)試評(píng)定更精確提升客戶(hù)和開(kāi)發(fā)人員滿意度2323/331.6優(yōu)秀需求特點(diǎn)如何才能將好需求規(guī)格說(shuō)明與那些有問(wèn)題辨別開(kāi)來(lái)？這一節(jié)首先對(duì)說(shuō)明中單條需求(即需求陳說(shuō))特點(diǎn)進(jìn)行討論，然后將介紹SRS（需求規(guī)格說(shuō)明）作為整體應(yīng)具有特點(diǎn)。假如想懂得您需求是否具有這些特點(diǎn)，最佳措施就是請(qǐng)幾位項(xiàng)目有關(guān)人員認(rèn)真審閱您SRS。不一樣人會(huì)發(fā)覺(jué)不一樣問(wèn)題。例如，需求分析人員和開(kāi)發(fā)人員無(wú)法精確判斷完備性和正確性，而顧客則無(wú)法評(píng)價(jià)技術(shù)可行性。2424/331.6.1需求陳說(shuō)特點(diǎn)每一項(xiàng)顧客需求、業(yè)務(wù)需求和功能需求都應(yīng)具有下列性質(zhì)。完整性每一項(xiàng)需求都必須完整地描述即將交付使用功能。正確性每一項(xiàng)需求都必須精確地描述將要開(kāi)發(fā)功能?？尚行孕枨蟊仨毮軌蛟谙到y(tǒng)及其運(yùn)行環(huán)境已知能力和約束條件內(nèi)實(shí)現(xiàn)。必要性每一項(xiàng)需求統(tǒng)計(jì)功能都必須是顧客真正需要，或者是為符合外部系統(tǒng)需求或某一標(biāo)準(zhǔn)而必須具有功能。有優(yōu)先次序?yàn)槊恳豁?xiàng)功能需求、特性或用例指定一種實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)，以表白它在產(chǎn)品某一版本中主要程度。無(wú)歧義一項(xiàng)需求申明對(duì)所有讀者應(yīng)當(dāng)只有一種一致解釋?zhuān)欢匀徽Z(yǔ)言卻極易產(chǎn)生歧義?？沈?yàn)證性看看您能否設(shè)計(jì)某些測(cè)試辦法或使用其他驗(yàn)證辦法，如檢查或演示來(lái)判斷產(chǎn)品是否正確實(shí)現(xiàn)了需求。2525/331.6.2需求規(guī)格說(shuō)明特點(diǎn)需求規(guī)格說(shuō)明中所包括整體需求集還必須具有下列特性。完整性不能遺漏任何需求或必要信息。需求遺漏問(wèn)題很難被發(fā)覺(jué)，由于它們并沒(méi)有列出來(lái)。一致性需求一致性是指需求不會(huì)與同一類(lèi)型其他需求或更高層次業(yè)務(wù)、系統(tǒng)或顧客需求發(fā)生沖突。必須在開(kāi)發(fā)前處理需求不一致問(wèn)題?？尚薷男员仨毮軌?qū)RS作必要修訂，并能夠?yàn)槊宽?xiàng)需求維護(hù)修改歷史統(tǒng)計(jì)?？筛櫺孕枨蠹偃缡强筛櫍湍苷业剿鹪?、它對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)單元、實(shí)現(xiàn)它源代碼以及用于驗(yàn)證其是否被正確實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例。2626/331.7需求分析任務(wù)、過(guò)程和辦法1.7.1需求分析任務(wù)簡(jiǎn)言之,需求分析任務(wù)就是處理“做什么”問(wèn)題,就是要全面地理解顧客各項(xiàng)要求,并精確地體現(xiàn)所接收顧客需求。包括下列幾個(gè)方面：確定對(duì)系統(tǒng)綜合要求分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)要求導(dǎo)出系統(tǒng)邏輯模型修正系統(tǒng)開(kāi)發(fā)計(jì)劃2727/331.7.2需求分析過(guò)程需求分析階段工作可深入分為：?jiǎn)栴}識(shí)別、分析與綜合、編寫(xiě)規(guī)格說(shuō)明和評(píng)審四個(gè)階段。(這些子項(xiàng)包括軟件類(lèi)產(chǎn)品中需求搜集、評(píng)價(jià)、編寫(xiě)文檔等所有活動(dòng)。)問(wèn)題識(shí)別就是從系統(tǒng)角度來(lái)理解軟件,確定對(duì)所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)綜合要求,并提出這些需求實(shí)現(xiàn)條件,以及需求應(yīng)當(dāng)達(dá)成標(biāo)準(zhǔn).這些需求包括：功能需求(做什么),性能需求(要達(dá)成什么指標(biāo)),環(huán)境需求(如機(jī)型,操作系統(tǒng)等),可靠性需求(不發(fā)生故障概率）,安全保密需求,顧客界面需求,資源使用需求(軟件運(yùn)行是所需內(nèi)存,CPU等),軟件成本消耗與開(kāi)發(fā)進(jìn)度需求,預(yù)先估計(jì)后來(lái)系統(tǒng)也許達(dá)成目標(biāo).分析與綜合逐漸細(xì)化所有軟件功能,找出系統(tǒng)各元素間聯(lián)系,接口特性和設(shè)計(jì)上限制,分析他們是否滿足需求,剔除不合理部分,增加需要部分.最后,綜合成系統(tǒng)處理方案,給出要開(kāi)發(fā)系統(tǒng)詳細(xì)邏輯模型(做什么模型)。制定規(guī)格說(shuō)明書(shū)即編制文檔,描述需求文檔稱(chēng)為軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū).請(qǐng)注意,需求分析階段成果是需求規(guī)格說(shuō)明書(shū),向下一階段提交。評(píng)審對(duì)功能正確性，完整性和清楚性，以及其他需求給予評(píng)價(jià)。評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)才可進(jìn)行下一階段工作，不然重新進(jìn)行需求分析。2828/331.7.3需求分析辦法需求分析辦法有很多.這里只強(qiáng)調(diào)原型化辦法，其他辦法如：構(gòu)造化辦法，動(dòng)態(tài)分析法等(個(gè)人以為,對(duì)初學(xué)者無(wú)須深究這些辦法，事實(shí)上很少用)在此不討論。原型化辦法就是盡也許快地建造一種粗糙系統(tǒng),這系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)系統(tǒng)某些或所有功能，不過(guò)這個(gè)系統(tǒng)也許在可靠性，界面友好性或其他方面上存在缺陷。建造這樣一種系統(tǒng)目標(biāo)是為了考查某一方面可行性，如算法可行性，技術(shù)可行性，或考查是否滿足顧客需求等。如，為了考查是否滿足顧客要求，能夠用某些軟件工具迅速建造一種原型系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)只是一種界面，然后聽(tīng)取顧客意見(jiàn)，改善這個(gè)原型。后來(lái)目標(biāo)系統(tǒng)就在原型系統(tǒng)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)。2929/331.7.3需求分析辦法原型主要有三種類(lèi)型:摸索型，試驗(yàn)型，進(jìn)化型。摸索型:目標(biāo)是要弄清楚對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)要求,確定所希望特性,并探討多種方案可行性。試驗(yàn)型:用于大規(guī)模開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)前,考評(píng)方案是否合適,規(guī)格說(shuō)明是否可靠。進(jìn)化型:目標(biāo)不在于改善規(guī)格說(shuō)明,而是將系統(tǒng)建造得易于變化,在改善原型過(guò)程中,逐漸將原型進(jìn)化成最后系統(tǒng)。在使用原型化辦法時(shí)有兩種不一樣策略：廢棄策略，追加策略。廢棄策略:先建造