需求工程無疑是當(dāng)前軟件工程中的關(guān)鍵問題,從美國于1995年開始的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果就足以看出這一點(diǎn)。在這項(xiàng)調(diào)查中,他們對全國范圍內(nèi)的8000個軟件項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤調(diào)查,結(jié)果表明,有1/3的項(xiàng)目沒能完成,而在完成的2/3的項(xiàng)目中,又有1/2的項(xiàng)目沒有成功實(shí)施。他們仔細(xì)分析失敗的原因后發(fā)現(xiàn),與需求過程相關(guān)的原因占了45%,而其中缺乏最終用戶的參與以及不完整的需求又是兩大首要原因,各占13%和12%。
需求工程又是軟件工程中最復(fù)雜的過程之一,其復(fù)雜性來自于客觀和主觀兩個方面。從客觀意義上說,需求工程面對的問題幾乎是沒有范圍的。由于應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性,它的實(shí)施無疑與各個應(yīng)用行業(yè)的特征密切相關(guān)。其客觀上的難度還體現(xiàn)在非功能性需求及其與功能性需求的錯綜復(fù)雜的聯(lián)系上,當(dāng)前對非功能性需求分析建模技術(shù)的缺乏大大增加了需求工程的復(fù)雜性。從主觀意義上說,需求工程需要方方面面人員的參與(如領(lǐng)域?qū)<摇㈩I(lǐng)域用戶、系統(tǒng)投資人、系統(tǒng)分析員、需求分析員等等),各方面人員有不同的著眼點(diǎn)和不同的知識背景,溝通上的困難給需求工程的實(shí)施增加了人為的難度。
最初,需求工程僅僅是軟件工程的一個組成部分,是軟件生命周期的第一個階段。雖然大家也都知道需求工程對軟件整個生命周期的重要性,但對它的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有對軟件工程的其他部分的研究那么深入。
在傳統(tǒng)軟件工程生命周期中,涉及需求的階段稱作需求分析。一般來說,需求分析的作用是:
● 系統(tǒng)工程師說明軟件的功能和性能,指明軟件和其他系統(tǒng)成分的接口,并定義軟件必須滿足的約束;
● 軟件工程師求精軟件的配置,建立數(shù)據(jù)模型、功能模型和行為模型;
● 為軟件設(shè)計(jì)者提供可用于轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)和過程設(shè)計(jì)的模型;
● 提供開發(fā)人員和客戶需求規(guī)格說明,用于作為評估軟件質(zhì)量的依據(jù)。
但從當(dāng)前的研究現(xiàn)狀來看,需求工程的內(nèi)容遠(yuǎn)不止這些。需求工程是系統(tǒng)工程和軟件工程的一個交叉分支,涉及到軟件系統(tǒng)的目標(biāo)、軟件系統(tǒng)提供的服務(wù)、軟件系統(tǒng)的約束和軟件系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境。它還涉及這些因素和系統(tǒng)的精確規(guī)格說明以及系統(tǒng)進(jìn)化之間的關(guān)系。它也提供現(xiàn)實(shí)需要和軟件能力之間的橋梁。
需求工程的基本活動包括:
● 抽取需求;
● 模擬和分析需求;
● 傳遞需求;
● 認(rèn)可需求;
● 進(jìn)化需求。
每個活動都有它基本的動機(jī)、任務(wù)和結(jié)果,也有各自的困難所在。
首先,開始一個項(xiàng)目是因?yàn)橐獙ΜF(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行改造。要改造一個系統(tǒng)是因?yàn)楝F(xiàn)行系統(tǒng)存在需要解決的問題。如:現(xiàn)行系統(tǒng)與當(dāng)前情況不符合、出現(xiàn)新的商機(jī)或者可能節(jié)省時間、資金和資源等,這就是抽取需求的動機(jī)。在這個階段,需求工程師的任務(wù)是認(rèn)識問題之所在,獲取足夠多的知識,最后成為問題領(lǐng)域的專家。需求工程師常采用W6H方法去認(rèn)識問題領(lǐng)域,即6個以W打頭的問題,一個以H打頭的問題。
需求抽取是非常困難的,其主要原因有:
● 缺乏領(lǐng)域知識,應(yīng)用領(lǐng)域的問題常常是模糊的、不精確的;
● 存在默認(rèn)的知識,即難以描述的日常知識(常識問題);
● 存在多個知識源,而且多知識源之間可能有沖突;
● 面對的客戶可能有偏見,如不能提供你需要了解什么或不想告知你需要了解的事情。
需求抽取的方法一般有問卷法、面談法、數(shù)據(jù)采集法、用況法、情景實(shí)例法以及基于目標(biāo)的方法等,還有知識工程方法,如:場記分析法、卡片分類法、分類表格技術(shù)和基于模型的知識獲取等。
需求工程的第二個階段是模擬和分析需求,目前有許多工作都以此為目標(biāo)進(jìn)行。需求分析和模擬的出發(fā)點(diǎn)在于:
● 指導(dǎo)抽??;
● 幫助需求工程師了解進(jìn)展;
● 幫助發(fā)現(xiàn)問題;
● 幫助檢查對問題的理解。
需求分析和模擬又包含三個層次的工作。首先是需求建模。需求模型的表現(xiàn)形式有自
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