第01章需求工程導(dǎo)論

1、第1章. 需求工程導(dǎo)論主要內(nèi)容1.軟件的需求問(wèn)題1.軟件的發(fā)展2.軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查2.需求問(wèn)題的原因分析3.需求工程4.需求工程師1.1軟件的發(fā)展60年代的發(fā)展1.1軟件的發(fā)展 軟件危機(jī)n1968年北大西洋公約組織的計(jì)算機(jī)科學(xué)家在聯(lián)邦德國(guó)召開(kāi)的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上第一次提出了“軟件危機(jī)”(software crisis)這個(gè)名詞。n軟件危機(jī)指的是在計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中所遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題q開(kāi)發(fā)成本超出預(yù)算，實(shí)際進(jìn)度比預(yù)定計(jì)劃一再拖延。q用戶對(duì)“已完成”系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。q件產(chǎn)品的質(zhì)量往往靠不住。Bug一大堆，Patch一個(gè)接一個(gè)。q件的可維護(hù)程度非常之低。q軟件通常沒(méi)有適當(dāng)?shù)奈臋n資

2、料。q軟件的成本不斷提高。q軟件開(kāi)發(fā)生產(chǎn)率的提高趕不上硬件的發(fā)展和人們需求的增長(zhǎng)1.1軟件的發(fā)展 軟件工程n概括來(lái)說(shuō)，軟件危機(jī)包含兩方面問(wèn)題：一、如何開(kāi)發(fā)軟件，以滿足不斷增長(zhǎng)，日趨復(fù)雜的需求；二、如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的軟件產(chǎn)品。n解決方案：軟件工程qIEEE ：（1）應(yīng)用系統(tǒng)化的、學(xué)科化的、定量的方法，來(lái)開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)軟件，即，將工程應(yīng)用到軟件。q（2）對(duì)（1）中各種方法的研究”1.1軟件的發(fā)展90年代的發(fā)展1.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查Standish Group 1995n365家公司的8380個(gè)項(xiàng)目q成功項(xiàng)目Success：在預(yù)計(jì)的時(shí)間之內(nèi)，在預(yù)算的成本之下，完成預(yù)期的所有功能q問(wèn)

3、題項(xiàng)目Challenged：已經(jīng)完成，軟件產(chǎn)品能夠正常工作，但在生產(chǎn)中或者超支，或者超期，或者實(shí)現(xiàn)的功能不全q失敗項(xiàng)目Impaired：因無(wú)法進(jìn)行而被中途撤銷，或者最終產(chǎn)品無(wú)法提交使用1.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查 Standish Group 1995n大公司開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的平均成本是232.2萬(wàn)美元，中等公司是133.1萬(wàn)美元，小型公司是43.4萬(wàn)美元n大約31的項(xiàng)目在完成之前被取消，52.7的項(xiàng)目成本是原來(lái)預(yù)算的189%n大公司9%按預(yù)算交付，小公司16%按預(yù)算交付1.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查 影響因素Standish Group 1995成功項(xiàng)目的影響要素影響指數(shù)用戶參與15.9高

4、層管理支持13.9清晰的需求說(shuō)明13.0正確的項(xiàng)目計(jì)劃9.6切合實(shí)際的期望8.2細(xì)化的項(xiàng)目里程碑7.7員工能力7.2主人翁精神5.3清晰的目標(biāo)和前景2.9努力工作2.4其他13.91.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查 影響因素Standish Group 1995問(wèn)題項(xiàng)目的影響要素影響指數(shù)缺少用戶輸入12.8不完整的需求說(shuō)明12.3需求變化11.8缺乏高層管理支持7.5技術(shù)能力不足7.0缺乏資源6.4不切實(shí)際的期望5.9目標(biāo)不清晰5.3不現(xiàn)實(shí)的時(shí)間要求4.3新技術(shù)的影響3.7其他23.01.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查 影響因素Standish Group 1995失敗項(xiàng)目的影響要素影響指數(shù)不

5、完整的需求說(shuō)明13.1缺少用戶輸入12.4缺乏資源10.6不切實(shí)際的期望9.9缺乏高層管理支持9.3需求變化8.7缺乏計(jì)劃8.1額外的無(wú)用功能7.5缺乏IT管理6.2技術(shù)能力不足4.3其他9.91.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查 影響因素Standish Group 1995n需求因素q用戶參與（用戶輸入）q高層管理支持q清晰的需求說(shuō)明q切合實(shí)際的期望q清晰的目標(biāo)和前景q需求變化q額外的無(wú)用功能n綜合來(lái)看，需求因素q對(duì)成功項(xiàng)目的影響指數(shù)為53.9q對(duì)問(wèn)題項(xiàng)目的影響指數(shù)為55.6q對(duì)失敗項(xiàng)目的影響指數(shù)為60.9 1.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查ESPITI，1996n歐洲軟件協(xié)會(huì)ESI n歐洲

6、軟件過(guò)程改進(jìn)培訓(xùn)計(jì)劃項(xiàng)目ESPITI n17個(gè)國(guó)家的超過(guò)3800個(gè)組織 1.2 90年代的軟件生產(chǎn)狀況調(diào)查需求問(wèn)題的典型案例Bray2002nPROMS（演出權(quán)益協(xié)會(huì)）,11M,1992,未能以常人能理解和檢查的形式表述軟件需求，軟件規(guī)格說(shuō)明也考慮不周nRISP（西薩克斯地區(qū)信息系統(tǒng)計(jì)劃）, 43M ,1990,缺少清晰的項(xiàng)目范圍定義nTAURUS(倫敦股票交易), 75M(1.4B), 1993,未能協(xié)調(diào)不一致的需求nLASDS(倫敦救護(hù)車服務(wù)派遣系統(tǒng)), 1992,社會(huì)服務(wù)領(lǐng)域糟糕的需求分析nATC(空中交通控制系統(tǒng)), 1.8B,1998-2001,缺乏健壯的需求規(guī)格說(shuō)明主要內(nèi)容1.軟件

7、的需求問(wèn)題2.需求問(wèn)題的原因分析1.應(yīng)用軟件的模擬特性2.需求問(wèn)題的技術(shù)原因分析3.需求工程4.需求工程師2.1 應(yīng)用軟件的模擬特性軟件的三種類型軟件類別純工具型軟件應(yīng)用型軟件專業(yè)用戶普通用戶評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)功能的復(fù)雜性使用的高效性技術(shù)的先進(jìn)性功能的有用性使用的方便性技術(shù)的可行性功能的“模擬”性使用的方便性技術(shù)的可行性關(guān)注點(diǎn)創(chuàng)新性有效性模擬性示例系統(tǒng)編程環(huán)境DBMSOffice語(yǔ)言翻譯MISEAI2.1 應(yīng)用軟件的模擬特性軟件的分析活動(dòng)2.1 應(yīng)用軟件的模擬特性軟件模擬性的實(shí)踐調(diào)查n對(duì)應(yīng)用型軟件的“模擬”特性理解及應(yīng)用問(wèn)題qCapers JonesCapers1996在調(diào)查了幾百個(gè)公司之后發(fā)現(xiàn)超過(guò)75

8、的企業(yè)在需求處理環(huán)節(jié)存在不足。q2000年Nikula等人在對(duì)芬蘭的中小型公司進(jìn)行需求處理實(shí)踐情況評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn)Nikula2000：在以30分為標(biāo)準(zhǔn)線的情況下，75%的公司竟然在10分以下。qHofmann等人在歐洲的需求工程實(shí)踐調(diào)查中發(fā)現(xiàn)僅有約1/3的項(xiàng)目有明確的需求處理過(guò)程Hofmann2001。qJuristo 等人在對(duì)歐洲的150多名RE實(shí)踐者進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，在需求處理的諸多技術(shù)當(dāng)中，需求獲取和沖突協(xié)商的技術(shù)沒(méi)有得到充分的應(yīng)用Juristo 2002。q研究也發(fā)現(xiàn)當(dāng)軟件生產(chǎn)面臨時(shí)間、市場(chǎng)等其他壓力時(shí)，漠視“模擬”特性的情況就更為嚴(yán)重Lubars1993，F(xiàn)rancisco2003 2.2

9、 需求問(wèn)題的技術(shù)原因分析n非技術(shù)性和社會(huì)性因素q組織機(jī)構(gòu)文化、社會(huì)背景、商業(yè)目標(biāo)、利益協(xié)商n關(guān)注軟件系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)之間的互動(dòng)效應(yīng) q軟件系統(tǒng)環(huán)境的組織機(jī)構(gòu)文化、社會(huì)背景和系統(tǒng)涉眾的目標(biāo)與利益比軟件內(nèi)部的數(shù)據(jù)流與狀態(tài)更應(yīng)該得到重視n解決方案和具體應(yīng)用環(huán)境相關(guān)的 q不能忽視具體應(yīng)用環(huán)境中的相關(guān)因素，例如組織機(jī)構(gòu)的文化、組織結(jié)構(gòu)的規(guī)范、組織的行業(yè)規(guī)范、組織的社會(huì)背景等等n單純通過(guò)技術(shù)的運(yùn)用來(lái)建立一個(gè)一致、完整的需求模型是不太可能的 q面對(duì)沖突要能夠分析社會(huì)原因和組織機(jī)構(gòu)方面的原因，引導(dǎo)涉眾進(jìn)行利益協(xié)商 2.2 需求問(wèn)題的技術(shù)原因分析n結(jié)構(gòu)化分析和面向?qū)ο蠓治鼍哂幸欢ǖ南忍烊毕?q編程 設(shè)計(jì)分析q設(shè)計(jì)和編

10、程都有構(gòu)建高質(zhì)量（健壯性、可維護(hù)性、適應(yīng)性等等）軟件的共同目標(biāo)，而且使用相同的概念和組織機(jī)制保證了從設(shè)計(jì)到編程的平滑過(guò)渡，所以，它們?cè)谠O(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了成功 q但是需求分析除了擁有構(gòu)建高質(zhì)量軟件的目標(biāo)之外，還有一個(gè)更加重要的目標(biāo)是理解現(xiàn)實(shí) 2.2 需求問(wèn)題的技術(shù)原因分析n以“企業(yè)”為中心的軟件反映了軟件規(guī)模日益擴(kuò)大 q一方面提高了需求處理中非技術(shù)性和社會(huì)性因素的影響比重q另一方面也進(jìn)一步放大了傳統(tǒng)技術(shù)在需求處理階段的不適應(yīng)性 2.2 需求問(wèn)題的技術(shù)原因分析n需求錯(cuò)誤的高代價(jià)性 020406080100120140160180200需求需求設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)編碼編碼編碼測(cè)試編碼測(cè)試驗(yàn)收測(cè)試驗(yàn)收測(cè)試運(yùn)行

11、運(yùn)行代價(jià)代價(jià)主要內(nèi)容1.軟件的需求問(wèn)題2.需求問(wèn)題的原因分析3.需求工程1.簡(jiǎn)介2.基本活動(dòng)3.需求工程與系統(tǒng)工程4.需求工程特性4.需求工程師3.1 需求工程n是軟件工程的一個(gè)分支q它關(guān)注于軟件系統(tǒng)所應(yīng)予實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)世界目標(biāo)、軟件系統(tǒng)的功能和軟件系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)遵守的約束q同時(shí)它也關(guān)注以上因素和準(zhǔn)確的軟件行為規(guī)格說(shuō)明之間的聯(lián)系q關(guān)注以上因素與其隨時(shí)間或跨產(chǎn)品族而演化之后的相關(guān)因素之間的聯(lián)系3.2 需求工程的基本活動(dòng)需求工程需求開(kāi)發(fā)需求管理需求獲取需求分析需求規(guī)格說(shuō)明需求驗(yàn)證3.3 需求工程與系統(tǒng)工程3.4 需求工程的特性必要性n軟件開(kāi)發(fā)是這樣一個(gè)工程問(wèn)題q利用通用的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建一個(gè)有用的軟件系統(tǒng)，

12、來(lái)滿足人們的某些目的 n計(jì)算機(jī)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界的廣泛性 q新的問(wèn)題和新的解決方案 q定義問(wèn)題就是需求工程的任務(wù) 3.4 需求工程的特性重要性nFrederick BrooksBrooks1987 q“開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)最為困難的部分就是準(zhǔn)確說(shuō)明開(kāi)發(fā)什么。最為困難的概念性工作便是編寫出詳細(xì)技術(shù)需求，這包括所有面向用戶、面向機(jī)器和其它軟件系統(tǒng)的接口。同時(shí)這也是一旦做錯(cuò)，將最終會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)極大損害的部分，并且以后再對(duì)它進(jìn)行修改也極為困難?！眓容易忽略需求工程重要性的地方q問(wèn)題廣為人知 n電梯調(diào)度、圖書管理 q問(wèn)題小而簡(jiǎn)單 n出錯(cuò)也無(wú)所謂 3.4 需求工程的特性復(fù)雜性n處理范圍廣泛 q現(xiàn)實(shí)世界和計(jì)算機(jī)世界 n

13、涉及諸多參與方 q客戶、用戶、領(lǐng)域?qū)＜摇⑿枨蠊こ處?、軟件開(kāi)發(fā)者、系統(tǒng)維護(hù)者等 n處理內(nèi)容多樣 q功能需求、非功能需求 、環(huán)境及其約束 n處理活動(dòng)互相交織 q需求開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)活動(dòng)雖然在理論上具有順序處理的特性，但在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中往往是迭代和互相交織的 n處理結(jié)果要求苛刻 q正確性、完整性和一致性 主要內(nèi)容1.軟件的需求問(wèn)題2.需求問(wèn)題的原因分析3.需求工程4.需求工程師1.知識(shí)要求2.技能要求4.1 需求工程師需要具備的知識(shí)n軟件技術(shù)q尤其是軟件建模與分析技術(shù)n認(rèn)知學(xué)和社會(huì)學(xué)等方面的知識(shí) q認(rèn)知心理學(xué) q人類學(xué) q社會(huì)學(xué) q語(yǔ)言學(xué) n哲學(xué)知識(shí) q掌握涉眾的信仰與理念（認(rèn)識(shí)論） q分析在現(xiàn)實(shí)中觀察到的各種現(xiàn)象（現(xiàn)象學(xué)） 4.2 需求工程師需要具備的技能n專業(yè)技能 q需求工程的相關(guān)知識(shí) n分析技能 q抽象能力 q整合能力q系統(tǒng)化思想n交流技能 q交談和提問(wèn)的技巧 q傾聽(tīng)的技巧 4.2 需求工程師需要具備的技能n觀察技能 n建模技能 n寫作技能 q文檔組織能力 q語(yǔ)言駕馭能力 n創(chuàng)新技能