第23卷第8期計算機(jī)工程與設(shè)計2002年8月Vol.23 No. 8COMPUTER ENGINEERING AND DESIGNAug. 2002文章編號1000-7024(2002)08-0018-04中圈分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A軟件需求分析的研究王繼成，高珍(同濟(jì)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程系，上海200092)摘要: 通過對物資管理系統(tǒng)的需求分析，說明了軟件需求分析的重要性，詳細(xì)闡述了軟件需求分析的任務(wù)、過程、原則和方法.關(guān)鍵詞:軟件需求;軟件工程;管理信息系統(tǒng)Research on software requirement analysisWANG Ji-cheng, GAO Zhcn(Dept. of Cormputer Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)Abstract: In this paper, an example about the material management requirement analysis will be used to show the importance ofsofware requirement analysis. Then the task, process, principle and methods of software requirement analysis are discused.Key words: software requirement; software egineering; MIS的限制和軟件同其他元素的接口細(xì)節(jié),定義軟件的其1引言他有效性要求。缺乏用戶參與、不完整的需求及不斷變更需求，需求分析的任務(wù)就是借助于當(dāng)前系統(tǒng)的邏輯模是導(dǎo)致信息技術(shù)項目不能按進(jìn)度安排和資金預(yù)算完型導(dǎo)出目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型,解決目標(biāo)系統(tǒng)的“做什成全部功能的主要原因。許多軟件開發(fā)人員不能熟么”的問題。其實現(xiàn)步驟是:①獲得當(dāng)前系統(tǒng)的物理練地收集客戶需求,很多開發(fā)者并不知道實用的需求模型;②抽象出當(dāng)前系統(tǒng)的邏輯模型;③建立目標(biāo)系統(tǒng)工程技術(shù),工程參與者甚至連“需求”是什么也有不同的邏輯樸型。的看法。軟件開發(fā)中,信息溝通(交流)至少應(yīng)與計算優(yōu)秀需求應(yīng)具有如下特性:①完整性，即每一項占有同等的比重,然而現(xiàn)實往往強(qiáng)調(diào)了計算而忽略了需求都必須將所要實現(xiàn)的功能描述清楚，以使開發(fā)人信息溝通。員獲得設(shè)計和實現(xiàn)這些功能所需的所有必要信息;②在軟件工程中,軟件需求分析是軟件定義時期的正確性,即每一項需求都必須準(zhǔn)確地陳述其要開發(fā)出最后一個階段，它是軟件生存期中極其重要的一-步，的功能性。 判斷正確的參考是需求的來源，如客戶或需求分析的結(jié)果是整個軟件系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ),關(guān)系到高層的系統(tǒng)需求規(guī)格說明。若軟件需求與對應(yīng)的系工程的成敗和軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，是軟件成敗的決定因統(tǒng)需求相抵觸則是不正確的。只有用戶代表才能確素之一。下面作者將結(jié)合一個具體的物資流動和銷定用戶需求的正確性,這就是為何一定要有用戶的積售軟件系統(tǒng)的實例對軟件需求分析進(jìn)行詳細(xì)的研究。極參與的原因:⑧可行性，即每一項需求都必需是在已知系統(tǒng)和環(huán)境的權(quán)能和限制范圍內(nèi)可以實施的。為2軟件需求分 析的任務(wù)避免不可行的需求,最好在獲取需求(收集黹求)過程軟件需求分析的任務(wù)不是確定系統(tǒng)怎樣完成它中始終有一位軟件工程小組的組員與需求分析人員.的工作，而是確定系統(tǒng)必須完成哪些工作,也就是對或考慮市場的人員在一起工作,由他來負(fù)責(zé)技術(shù)可行目標(biāo)系統(tǒng)提出完整、準(zhǔn)確、清晰、具體的要求。它所做性上的檢查:④必要性，即每一項需求都應(yīng)把客戶真.的工作是深入描述軟件的功能和性能確定軟件設(shè)計正所需要的和最終系統(tǒng)所需遵從的標(biāo)準(zhǔn)記錄下來。收稿日期: 2001-08-28作者簡介:玉繼成(198-),男，江蘇人，博士，救報.博士生導(dǎo)師， 主要研究中國煤化工等.- 18-TYHCNMHG“必要性”也可以理解為每項需求都是用來授權(quán)你編需求:為用戶界面細(xì)致地規(guī)定到達(dá)的要求。⑦資源使寫文檔的“根源”。要使每項需求都能回溯至某項客用需求:開發(fā)的軟件在運行時和開發(fā)時所需要的各種.戶的輸入,如使用實例或別的來源:⑤劃分優(yōu)先級,即資源。⑧軟件成本消耗與開發(fā)進(jìn)度需求:在軟件項目給每項需求、特性或使用實例分配一個實施優(yōu)先級以立項后，要根據(jù)合同規(guī)定,對軟件開發(fā)的進(jìn)度和各步指明它在特定產(chǎn)品中所占的分量。如果把所有的帶驟的費用提出要求,作為開發(fā)管理的依據(jù)。⑨預(yù)先估求都看作同樣重要,那么項目管理者在開發(fā)或節(jié)省預(yù)計以后系統(tǒng)可能達(dá)到的目標(biāo),這樣可以比較容易對系算或調(diào)度中就喪失控制自由度:⑧無二義性，即對所統(tǒng)進(jìn)行必要的補(bǔ)充和修改。有需求說明的讀者都只能有一個明確統(tǒng)-的解釋,由對于以上的各項需求，以該物資流動和銷售軟件于自然語言極易導(dǎo)致二義性,所以盡量把每項需求用系統(tǒng)為例，它的商品銷售采用會員制，公司下沒有多簡潔明了的用戶性的語言表達(dá)出來。避免二義性的個大銷售代理,每個大銷售代理下可設(shè)有多個小銷售有效方法包括對需求文檔的正規(guī)審查、編寫測試用代理，每個小銷售代理下可以發(fā)展若干各會員，會員例、開發(fā)原型以及設(shè)計特定的方案腳本;⑦可驗證性，通過小代理購買本公司產(chǎn)品。即檢查一下每項需求是否能通過設(shè)計測試用例或其因此該軟件系統(tǒng)的具體功能需求包括:管理大代它的驗證方法，如用演示、檢測等來確定產(chǎn)品是否確理、小代理以及會 員信息(包括增加、修改、刪除、查詢實按需求實現(xiàn)了。如果需求不可驗證,則確定其實施大小代理以及會員信息):管理商品信息(包括修改和是否正確就成為主觀臆斷,而非客觀分析了。一份前查詢商品信息):具體銷售商品(具體流程為用戶在小后矛盾、不可行或有二義性的需求也是不可驗證的。.代理處定購商品，小代理通過大代理向公司提貨,下以物資流動和銷售軟件系統(tǒng)為例，它的需求分析代理送貨 上門，小代理、大代理、公司分別開具發(fā)票，的任務(wù)就是根據(jù)上海實業(yè)公司銷售其商品的具體業(yè)最后售貨 成功增加用戶積分):查詢商品的具體銷售務(wù)流動情況，生成該系統(tǒng)的物理模型，即把業(yè)務(wù)中的過程(可以察看用戶定購的貨物已經(jīng)處于銷售過程中手動操作轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的機(jī)器操作然后表示出來。最哪一步等信息)。后由該物理模型導(dǎo)出其相應(yīng)的邏輯模型。這里,由于性能需求上要求其銷售過程的安全保密性較高。該公司之前沒有相應(yīng)的軟件,所謂的當(dāng)前系統(tǒng)就是指環(huán)境罱求中軟件方面衢要windows95/98操作系統(tǒng)、SQL當(dāng)前公司業(yè)務(wù)的手動操作流程。Server7.0以上數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)版本、InternetExplore瀏覽器;使用方面要求公司職員應(yīng)嚴(yán)格遵守公司的貨物3軟件需求分析的過程供應(yīng)的流程,按預(yù)先擬定的順序- -步步做下去,工作人軟件需求分析的過程具體可分為對問題的識別、員不能任意行事。譬如只有貨物到達(dá)客戶且客戶付分析與綜合、制定規(guī)格說明和評審?？钪蟛拍荛_具發(fā)票,且發(fā)票應(yīng)該按順序分別由小代問題識別是指系統(tǒng)分析人員研究可行性分析報理到大代理,最后再由公司開具,不能隨意打亂順序。告和軟件項目實施計劃,確定對目標(biāo)系統(tǒng)的綜合要求，關(guān)于可靠性需求,該軟件的可靠性要求較高,如果并提出這些需求實現(xiàn)條件,以及需求應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。運行 不當(dāng)或安全性失敗,將會直接造成公司和購物者的這些需求具體包括:①功能需求:列舉出所開發(fā)軟件.的財產(chǎn)損失。同時其安全保密要求也較高,因為如果該在職能上應(yīng)做什么。②性能需求;給出所開發(fā)軟件的系統(tǒng)被破壞或該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫被黑客窺視且改動,公司技術(shù)性能指標(biāo),如存儲容量限制、運行時間限制、安全.的業(yè)務(wù)將一片混亂,直接造成巨額經(jīng)濟(jì)損失。保密性等。③環(huán)境需求:軟件系統(tǒng)運行時所處環(huán)境的在軟件成本消耗與開發(fā)進(jìn)度需求方面，要求該項要求.如硬件方面:機(jī)型、外部設(shè)備、數(shù)據(jù)通信接口;軟.目在3個月內(nèi)完成由最初的系統(tǒng)可行性分析到最后的件方面:系統(tǒng)軟件,包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件運行驗收成功這一全過程，這就要求開發(fā)速度管理系統(tǒng);使用方面:使用部門在制度上,操作人員的快.質(zhì)量高,對系統(tǒng)分析員和程序員都提出較高要求。技術(shù)水平上應(yīng)具備怎樣的條件。④可靠性需求:對所在預(yù)先估計以后系統(tǒng)可能達(dá)到的目標(biāo)方面，本系開發(fā)軟件在投入運行后不發(fā)生故障的概率,按實際的統(tǒng)將該軟件定位為一個集網(wǎng)絡(luò)購物與代理購物為一體運行環(huán)境提出要求。所以對于重要的軟件,或是運行的綜合購物系統(tǒng)。該軟件的初級版本將為以后的最終失效會造成嚴(yán)重后果的軟件,應(yīng)提出較高的可靠性要版本留下適當(dāng)?shù)慕涌凇Ｈ缭撓到y(tǒng)的初級版本中不包括求.⑤安全保密要求:應(yīng)當(dāng)在這方面恰當(dāng)?shù)刈龀鲆?guī)定，網(wǎng)絡(luò)購物，但在建立該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)時已將有關(guān)對所開發(fā)的軟件給予特殊的設(shè)計，使其在運行中，其網(wǎng)絡(luò)購物的數(shù)據(jù)部分考慮進(jìn)去，預(yù)留了相應(yīng)的表格或安全保密方面的性能得到必要的保證。⑥用戶界面記錄項，這使該系統(tǒng)在擴(kuò)充功能時顯得相對簡單。.中國煤化工MHCNMH G-19-TMT除了這些必要的需求,問題識別的另一個工作是下，數(shù)據(jù)流特征是用將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的變換過程來建立分析所需要的通信途徑,以保證能順利地對問題描述的，數(shù)據(jù)內(nèi)容用數(shù)據(jù)詞典機(jī)制明確表示，或者通進(jìn)行分析。過描述數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)對象的層次結(jié)構(gòu)隱含地表示:在功.由于參與系統(tǒng)開發(fā)人員較少，管理人員、系統(tǒng)分.能表示方法方面，功能一般用數(shù)據(jù)變換或加工來表.析員、開發(fā)人員兼為一體,作為公司的用戶又特意派示。還有在接口的定義、問題分解的機(jī)制以及對抽象出一名熟悉業(yè)務(wù)的人員做輔助工作,使用戶、分析員、的支持、邏輯視圖核物理視圖以及系統(tǒng)抽象模型方面.管理員和開發(fā)人員的通信異常簡單。都有相同或相似的機(jī)制。分析與綜合的目標(biāo)是給出目標(biāo)系統(tǒng)的詳細(xì)邏輯.以該物資流動和銷售軟件系統(tǒng)為例,本軟件系統(tǒng)模型。在此步驟中,分析和綜合工作需反復(fù)地進(jìn)行。的經(jīng)過簡化的數(shù)據(jù)流圖如圖1所示。常用的分析方法有面向數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)化分析方法(簡頂層圖:[小情售代現(xiàn)訂單信昌(青貨系統(tǒng)重物和發(fā)慕[圓稱SA)、面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson方法(簡稱JSD)、面向?qū)ο蟮姆治龇椒?簡稱0OA)等,以及用于建立動態(tài)模一層圖:可庫存信息]型的狀態(tài)遷移圖或Petri網(wǎng)等。商品信對于編制需求分析的文檔,我們稱描述需求的文.訂單信息個查請修改庫存檔為軟件需求規(guī)格說明書，除了編寫軟件需求規(guī)格說明書之外，還要制定數(shù)據(jù)要求說明書以及編寫初步的[小銷售代理]發(fā)前信息員]用戶手冊。出售貨物該項工作要求頗高,它不僅需要清晰地了解系統(tǒng).發(fā)期信息的方方面面,還要求有較好的文字表達(dá)和組織能力。D2發(fā)票管理]需求分析評審是指在需求分析的最后一步，對系二層圖(喀)統(tǒng)功能的正確性、完整性和清晰性，以及其他需求給圖1簡化的數(shù)據(jù)流困予評價。本軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典為見表1-5。4軟件需求分析的原則和工具表1外部項軟件需求分析方法很多，其描述方法各不相同，但它們有共同的基本準(zhǔn)則。首先它們必須能夠表達(dá)名稱:輸入數(shù)據(jù)流:小銷售代理和理解問題的數(shù)據(jù)域和功能域:其次它們必修按照自輸出數(shù)據(jù)流:會員的訂單信息頂向下、逐層分解的方式對問題進(jìn)行分解和不斷細(xì).說明會員定鵬商晶罱過小代理輸入系統(tǒng)化:最后它們都要給出系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖。軟件需求分析工具可以幫助分析員進(jìn)行需求分會員析,利用它們可以改善分析的質(zhì)量和生產(chǎn)率。按照不.輸入敷據(jù)魂:所駒貨物以及購物發(fā)票同的方式，需求分析的自動工具可以歸為兩類:一類輸出數(shù)據(jù)說:工具是為自動生成和維護(hù)系統(tǒng)的規(guī)格說明而設(shè)計的:貸物和發(fā)票仍有小代理負(fù)責(zé)交給會員另一類用一種特殊的以自動方式處理的表示法,產(chǎn)生表2數(shù)據(jù)流(以訂單信息為例， 其它略) .需求規(guī)格說明和需求規(guī)格說明的-致性和組織方面編_號:的診斷報告。近來常用的分析工具有SADT (一種結(jié).會員的真品訂單信息構(gòu)化分析與設(shè)計的技術(shù))和PSL(問題說明語盲)/PSA組成:訂單編號、訂貨日期、商品編號、商品敷量、會員端號(問題說明分析器)等。說明:該教據(jù)流來自小銷售代理，流向庫存管理功能模失5軟件需求分析方 法麥3數(shù)據(jù)存儲(以發(fā)票管理信息為例，其它賂)軟件需求分析方法有很多,每一種分析方法都引編號:入了不同的記號和分析策略。但與此同時，他們也具.名稱發(fā)票管理信息輸入敷據(jù)流: .有關(guān)發(fā)票信息有一些共同的性質(zhì)，具體概括為:在支持?jǐn)?shù)據(jù)域分析輸出數(shù)據(jù)流:機(jī)制方面，所有的方法都直接或間接地涉及到數(shù)據(jù)發(fā)襄愉號.發(fā)票面象、開具日期、開具方榆好對應(yīng)的訂單編號流、數(shù)據(jù)內(nèi)容或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)域的屬性。多數(shù)情況中國煤化工情代理、小情售代理開具-20-YHCNMHG表4數(shù)據(jù)元素(以訂單編號為例，其它略)細(xì)設(shè)計過程中,用原型來驗證總體結(jié)構(gòu)或某些關(guān)鍵算端號:法。用于演進(jìn)出目標(biāo)系統(tǒng)的原型。該方法是經(jīng)過初名稱訂單編號步分析獲得一組基本的需求后，快速地用原型加以實從屬的數(shù)據(jù)流:訂單信息、發(fā)票信息、發(fā)貨信息現(xiàn)，作為溝通各方的基礎(chǔ)和時間的場所。隨著用戶和.從屬的數(shù)據(jù)存儲:發(fā)票管理表， 訂單管理表、邋送單管理表開發(fā)人員對系統(tǒng)理解逐漸加深，該方法不斷對原型進(jìn)類型字符串行修改和擴(kuò)充，直到用戶感到滿意為止。該方法力圖.長度用正常的迭帶來避免不正常的反復(fù)。③以該物資流表5數(shù)據(jù)處理(以查詢管理庫存為例，其它略)動和銷售軟件系統(tǒng)為例，它的具體開發(fā)背景是:該公編號:司負(fù)責(zé)人認(rèn)為將公司的日常業(yè)務(wù)實現(xiàn)電腦自動化以名稱:查詢、管理庫存及進(jìn)行網(wǎng)上營銷是公司發(fā)展的必然趨勢,在沒有任何輸入: 訂單信息現(xiàn)存參照軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,設(shè)想了該軟件系統(tǒng)的大功能: 由訂單信息，找到公司或大銷售代理處符合條件的存貨，生成致框架，至于該系統(tǒng)的具體詳細(xì)的要求，恰恰是模糊貨物遞送單，把貨物發(fā)送給會員所屬的小悄售代理而籠統(tǒng)的。因此，該軟件系統(tǒng)適合用原型法來開發(fā)，.說明:如果沒有符合條件的存貨， 則委考慮進(jìn)費并且利用它可以同時驗證軟件需求和演進(jìn)出目標(biāo)系統(tǒng)。其具體做法是我們找出最簡單的一條物 資流動6原型法路線，以最快的速度開發(fā)出來,交給用戶使用和測試，傳統(tǒng)的軟件工程方法學(xué)強(qiáng)謂自頂向下分階段開從他們的反饋中， -步步地反復(fù)改進(jìn)其功能和界面，發(fā),要求在進(jìn)入實際開發(fā)期之前必須預(yù)先對需求嚴(yán)格直到用戶滿意為止。也正是在這種不斷的嘗試中，我定義。但實踐表明，在系統(tǒng)建立起來之前很難僅僅依們逐漸確定了正確、完整、清晰明了的需求分析,最終靠分析就確定出一套完整、一致、有效的應(yīng)用需求,并.完成了該系統(tǒng)的開發(fā)工作。且這種預(yù)先定義的策略更不能適應(yīng)用戶需求不斷變7結(jié)束語化的情況。由此， 原型法應(yīng)運而生，它- -反傳統(tǒng)的自頂向下的開發(fā)模式，是目前較流行的使用開發(fā)模式。在分析員進(jìn)行軟件需求分析時，總會碰到這樣或原型法的流行是由實際軟件開發(fā)中存在的大量那樣的困難， 面臨困難時，分析員應(yīng)該采取積極的措事實決定的。首先,并非所有的需求都能預(yù)先定義。施，與用戶充分交流,認(rèn)真聽取用戶的所有要求、考慮用戶對其目標(biāo)和要求往往只有模糊籠統(tǒng)的認(rèn)識，許多和設(shè)想。另外，可以在合同上約束需求的變更,以減細(xì)節(jié)并不清楚。要求一個只有初步設(shè)想人準(zhǔn)確無誤少或是避免用戶需求變更給軟件開發(fā)帶來的困難和地輸出全部需求是不切實際的。除此以外，人們對系損失。 選用適當(dāng)?shù)拈_發(fā)模型，使其適應(yīng)各個不同的項統(tǒng)的要求往往隨時間而改變,如果按照傳統(tǒng)的自定向目。還有，需求規(guī)格說明需要由用戶確認(rèn)，注意聽取下開發(fā)模式，后期需求變化的代價極高，甚至可能意用戶的意見,讓用戶明白經(jīng)用戶簽署的正式文檔不能味著失敗。其次,項目參加者之間存在通信障礙。只輕易更改。要求用戶參與需求評審,這是開發(fā)人員與通過各種靜態(tài)的文檔進(jìn)行通信,對于深刻理解一個動用戶就軟件需求交換意見的好機(jī)會。通過以上措施，態(tài)系統(tǒng)是相當(dāng)困難的。最后,現(xiàn)實中存在的快速建造逐一克服需求分析中的困難,圓滿地完成軟件需求分原型的工具可以大大縮減創(chuàng)建系統(tǒng)原型的時間，可以析任務(wù),為以后的軟件開發(fā)打下堅實的基礎(chǔ)。在短期內(nèi)迅速有效地建立系統(tǒng)原型,通過使用原型可參考文獻(xiàn):以盡早獲得更正確更完整的需求，消除通信障礙使設(shè)計和編程更快速更準(zhǔn)確，從而可提高軟件質(zhì)量、減少1] Pressman R S. Software Engineering: A Practitioner's Ap-proachM]. New York: McGraw. Hil, lnc, 1992.測試和調(diào)試的工作量,由此而減少軟件的總成本。由于建立原型的目的不同,實現(xiàn)原型的途徑也有[2] Robert s A.Software Eagineering[M]. Los Alamitos: IEEEComputer Society Press, 1993.所不同,通常由以下3種類型:①用于驗證軟件需求的[3] Martin L, Sbooman. Software Engincering Design, Reliabi-原型。該類原型所實現(xiàn)的功能與最終產(chǎn)品的功能是lity, and Management [M]. McGraw-Hill Book Company,有差別的,主要表現(xiàn)在兩方面:垂直原型(原型只包含1999,5.目標(biāo)系統(tǒng)的一部分功能)和水平原型(原型對目標(biāo)系[4] Barry w, Boehm. Cbaracter of software quality [M]. New統(tǒng)的功能從某些方面作了簡化)。②用于驗證設(shè)計方Y(jié)ork: McGraw-Hil, le,1999.案的原型。為保真軟件產(chǎn)品的質(zhì)量,在總體設(shè)計或詳中國煤化工YHCNMHG一21一|胍