中科院需求工程-8D講多視點(diǎn)需求工程與矛盾需求處理-

需求工程金芝中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)探討院zhijin@amss.ac什么是視點(diǎn)？理解系統(tǒng)的需求，須要理解：系統(tǒng)供應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)將處于的環(huán)境影響系統(tǒng)的組織問(wèn)題等等因此，需求工程過(guò)程涉及：捕獲、分析和確定——各種看法什么是視點(diǎn)？視點(diǎn)：出自一個(gè)特定角度的，關(guān)于系統(tǒng)或相關(guān)問(wèn)題、環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域的一組信息角度：系統(tǒng)的最終用戶其它的系統(tǒng)涉及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工程師任何系統(tǒng)相關(guān)者什么是視點(diǎn)？假設(shè)：針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，每個(gè)視點(diǎn)都是不完整的整個(gè)系統(tǒng)的需求將通過(guò)集成各個(gè)視點(diǎn)信息得到由于一般而言視點(diǎn)之間會(huì)包含不同的需求，因此特殊地要涉及沖突的歸結(jié)過(guò)程什么是視點(diǎn)？“火車(chē)自動(dòng)限制系統(tǒng)”中的可能視點(diǎn)和需求來(lái)源：司機(jī)：來(lái)自火車(chē)司機(jī)的需求，可能大部分是涉及可用性的非功能性需求軌道設(shè)備：來(lái)自軌道設(shè)備的需求，這些軌道設(shè)備將與系統(tǒng)發(fā)生交互已有的其它系統(tǒng)：來(lái)自已經(jīng)存在的其它系統(tǒng)的兼容性需求平安工程師：來(lái)自于鐵路平安工程師的系統(tǒng)平安性需求火車(chē)制動(dòng)裝置的特征：從火車(chē)制動(dòng)裝置的特性中導(dǎo)出的需求什么是視點(diǎn)？視點(diǎn)：需求相關(guān)者對(duì)問(wèn)題某個(gè)方面的觀點(diǎn)，顯式區(qū)分不同的需求來(lái)源視點(diǎn)是分別關(guān)注點(diǎn)的一種方法，讓參與者僅僅關(guān)注他們感愛(ài)好的問(wèn)題，忽視與他們無(wú)關(guān)的問(wèn)題供應(yīng)組織和結(jié)構(gòu)化這些不同信息的機(jī)制供應(yīng)手段，讓需求源或需求相關(guān)者標(biāo)識(shí)和檢查他們對(duì)需求的貢獻(xiàn)第十講：面對(duì)視點(diǎn)的需求方法結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)技術(shù)（SADT）限制需求表達(dá)（CORE）面對(duì)視點(diǎn)的系統(tǒng)工程（VOSE）面對(duì)視點(diǎn)的需求定義（VORD）面對(duì)視點(diǎn)的需求驗(yàn)證“問(wèn)題”需求的處理框架從結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)技術(shù)（SADT）中談起SADT方法由長(zhǎng)方形（表示活動(dòng)）和不同含義的箭頭組成將問(wèn)題分解為層次圖，每層含一組長(zhǎng)方形和箭頭低層的是高層的精化最上層的是上下文圖，表示系統(tǒng)的輸入／輸出／限制／支撐機(jī)制SADT方法中的視點(diǎn)沒(méi)有顯式的視點(diǎn)定義，是其建模技術(shù)的直觀推廣由它的數(shù)據(jù)和來(lái)源和去向確定視點(diǎn)SADT方法中的視點(diǎn)視點(diǎn)Libraryuser表示檢查和未檢查的館藏的來(lái)源和目的地視點(diǎn)Issueclerk表示檢查這些館藏并注明歸還日期視點(diǎn)Itemdatabase表示關(guān)于館藏的信息的來(lái)源和要修改的信息視點(diǎn)Userdatabase表示驗(yàn)證合法用戶的信息來(lái)源SADT方法中的視點(diǎn)視點(diǎn)只是一種直覺(jué),而沒(méi)有明確的表示沒(méi)有關(guān)凝視點(diǎn)定義的特地步驟視點(diǎn)只出現(xiàn)在上下文層沒(méi)有超出只將視點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的來(lái)源和出處的視點(diǎn)分析限制式需求表達(dá)（CORE）CORE方法概述英國(guó)宇航局，七十年頭末期關(guān)注功能分解（與SADT相同），但不同的是，它顯式地以視點(diǎn)為基礎(chǔ)用于歐洲宇航工業(yè)界，著名的項(xiàng)目包括：八十年頭中旬的試驗(yàn)飛行器支配，CORE用于系統(tǒng)和軟件定義最近的歐洲戰(zhàn)斗機(jī)支配，CORE作為標(biāo)準(zhǔn)的需求分析方法CORE方法中的視點(diǎn)分兩層考慮視點(diǎn)第一層次：識(shí)別與目標(biāo)系統(tǒng)交互的或者影響目標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)體CORE供應(yīng)識(shí)別功能性和非功能性視點(diǎn)的指南其次層次：區(qū)分定義視點(diǎn)和邊界視點(diǎn)定義視點(diǎn)：系統(tǒng)的子過(guò)程，接受自頂向下的方式限界視點(diǎn)：間接地與目標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生交互的實(shí)體CORE方法的步驟迭代式過(guò)程視點(diǎn)識(shí)別視點(diǎn)結(jié)構(gòu)化表表示的采集數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化單視點(diǎn)建模組合視點(diǎn)建模約束分析舉例（圖書(shū)館管理）第一步：識(shí)別視點(diǎn)（頭腦風(fēng)暴，識(shí)別可能實(shí)體）舉例（圖書(shū)館管理）第一步：識(shí)別視點(diǎn)（區(qū)分定義視點(diǎn)和限界視點(diǎn)）舉例（圖書(shū)館管理）其次步：視點(diǎn)結(jié)構(gòu)化功能子系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，自頂向下分解限界視點(diǎn)在相同的層次上舉例（圖書(shū)館管理）第三步：表表示法采集視點(diǎn)信息的一種機(jī)制包括：執(zhí)行的行為、這些行為要運(yùn)用的數(shù)據(jù)、導(dǎo)出的輸出數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的來(lái)源、數(shù)據(jù)的目的地主要側(cè)重在信息流建模，便于視點(diǎn)間數(shù)據(jù)流沖突的檢測(cè)，包括數(shù)據(jù)來(lái)源和目的地的一樣性等舉例（圖書(shū)館管理）SourceInputActionOutputDestinationLibraryuserRequesteditemCheckitemIssueditemLibraryuserErrormessageIssueclerkLibraryuserLibrarycardValidateuserLoandefaultmessageIssueclerkCORE方法的其余步驟第四步，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化：將數(shù)據(jù)項(xiàng)分解為其組成部分，創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典第五步和第六步，單視點(diǎn)建模和多視點(diǎn)組合建模：接受活動(dòng)圖為視點(diǎn)活動(dòng)建模，類(lèi)似于SADT，說(shuō)明活動(dòng)的過(guò)程，以及關(guān)聯(lián)到的表集第七步，約束分析：將系統(tǒng)看作一個(gè)整體進(jìn)行分析CORE方法的問(wèn)題探討任何實(shí)體都可以是視點(diǎn)，對(duì)什么是視點(diǎn)缺少明確的界定定義視點(diǎn)和限界視點(diǎn)使視點(diǎn)的識(shí)別更加困難限界視點(diǎn)是將與目標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生信息交互的外部實(shí)體定義視點(diǎn)是目標(biāo)系統(tǒng)的子過(guò)程分析比較薄弱，僅關(guān)注于內(nèi)部視點(diǎn)（定義視點(diǎn)），對(duì)限界視點(diǎn)不進(jìn)行分析，它們只是作為與系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)來(lái)源和目的地面對(duì)視點(diǎn)的系統(tǒng)工程（VOSE）VOSE概述九十年頭早期，ImperialCollegeLondon基本原理：軟件開(kāi)發(fā)涉及很多專家的參與這些專家關(guān)注于軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同方面每個(gè)專家都只負(fù)責(zé)或關(guān)注他所關(guān)切的方面VOSE視點(diǎn)運(yùn)用視點(diǎn)來(lái)捕獲上述不同的方面，劃分和分布參與者的活動(dòng)和學(xué)問(wèn)捕獲參與者在軟件開(kāi)發(fā)特定階段的角色和職責(zé)通過(guò)參與者的角色來(lái)識(shí)別視點(diǎn)不同角色的學(xué)問(wèn)封裝在一個(gè)視點(diǎn)內(nèi)，VOSE供應(yīng)了視點(diǎn)的表示風(fēng)格什么是視點(diǎn)?松耦合、局部管理、分布的對(duì)象，它封裝了關(guān)于系統(tǒng)及其領(lǐng)域的：部分表示學(xué)問(wèn)開(kāi)發(fā)過(guò)程學(xué)問(wèn)規(guī)格說(shuō)明學(xué)問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)視點(diǎn)框架描述該視點(diǎn)運(yùn)用的表示格式描述該視點(diǎn)的開(kāi)發(fā)行為，過(guò)程和策略標(biāo)識(shí)相對(duì)于要開(kāi)發(fā)的整個(gè)系統(tǒng)而言該視點(diǎn)的關(guān)注點(diǎn)按style槽規(guī)定的，接受workplan槽中描述的策略開(kāi)發(fā)的表示法描述視點(diǎn)維護(hù)視點(diǎn)規(guī)格說(shuō)明的開(kāi)發(fā)狀態(tài)，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)需求的可追蹤性，記錄一些形式的開(kāi)發(fā)理念。視點(diǎn)類(lèi)型一個(gè)視點(diǎn)框架就是一個(gè)視點(diǎn)類(lèi)型，它只包含風(fēng)格（style）槽工作支配（workplan）槽依據(jù)工作支配槽中定義的行為開(kāi)發(fā)視點(diǎn)，得到視點(diǎn)類(lèi)型的一個(gè)實(shí)例主要探討的問(wèn)題視點(diǎn)的表示視點(diǎn)內(nèi)部的交互視點(diǎn)之間的交互沖突消解視點(diǎn)框架視點(diǎn)框架是可重用的描述，可以多次實(shí)例化，得到多個(gè)視點(diǎn)框架的一次實(shí)例化過(guò)程就是一個(gè)視點(diǎn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程框架不僅刻畫(huà)視點(diǎn)要表示的需求,還表達(dá)了視點(diǎn)的開(kāi)發(fā)方法和開(kāi)發(fā)過(guò)程視點(diǎn)擁有者：負(fù)責(zé)制定該視點(diǎn)的過(guò)程模型的人或者智能工具Style槽兩部分：Object：Object.AttributeRelation：Relation(Object1,Object2).AttributeRelation(Object1,Object2).Object1.Attribute例子Process.NameState.Name.`On’Transition(On,Off).Name.`Button-press’WorkPlan槽組裝活動(dòng)視點(diǎn)內(nèi)檢查視點(diǎn)間檢查視點(diǎn)觸發(fā)活動(dòng)組裝活動(dòng)用來(lái)采集（構(gòu)造）該表示框架的規(guī)格說(shuō)明的基本活動(dòng)事實(shí)上是一組基本的編輯活動(dòng)視點(diǎn)內(nèi)檢查檢查視點(diǎn)規(guī)格說(shuō)明語(yǔ)法上的局部一樣性這些檢查規(guī)則事實(shí)上部分定義了視點(diǎn)表示的語(yǔ)義是方法設(shè)計(jì)者確定良定規(guī)格說(shuō)明的依據(jù)視點(diǎn)間檢查檢查不同視點(diǎn)規(guī)格說(shuō)明間的一樣性視點(diǎn)間一樣性規(guī)則規(guī)定在什么狀況下出現(xiàn)不一樣視點(diǎn)觸發(fā)活動(dòng)為了創(chuàng)建新視點(diǎn)(實(shí)例化視點(diǎn)框架)而必需執(zhí)行的活動(dòng)一般作為一個(gè)其它開(kāi)發(fā)活動(dòng)的結(jié)果，比如：在agent層次中增加一個(gè)agent觸發(fā)為這個(gè)agent創(chuàng)建一個(gè)新的視點(diǎn)在功能分解層次中增加一個(gè)子過(guò)程，觸發(fā)創(chuàng)建一個(gè)表集視點(diǎn)過(guò)程模型兩類(lèi)視點(diǎn)框架Agent結(jié)構(gòu)視點(diǎn)表集視點(diǎn)Agent結(jié)構(gòu)視點(diǎn)表集視點(diǎn)（一）表集視點(diǎn)（二）視點(diǎn)間的關(guān)系（一）視點(diǎn)間的關(guān)系（二）案例（圖書(shū)館）識(shí)別信息處理實(shí)體，作為Agent，用Agent層次結(jié)構(gòu)將它們組合起來(lái)LibraryWorld視點(diǎn)案例（圖書(shū)館）針對(duì)每個(gè)葉子agent，構(gòu)造刻畫(huà)信息處理過(guò)程的表結(jié)構(gòu)Borrower視點(diǎn)其它視點(diǎn)內(nèi)活動(dòng)檢查源和目的地的存在性，針對(duì)agent的層次結(jié)構(gòu)而言假如出錯(cuò)，隱含：增加新agent重命名不一樣的源和目的地視點(diǎn)集成視點(diǎn)間關(guān)系定義（舉例）表集合圖中的每個(gè)源必需是agent層次中的一個(gè)命名agentSource.Name=VP(AS,Dd):Agent.Name表集合圖中的每個(gè)目的地必需是agent層次中的一個(gè)命名agentDestination.Name=VP(AS,Dd):Agent.Name視點(diǎn)間關(guān)系定義（舉例）來(lái)自表集合圖的每個(gè)輸出必需是另一個(gè)agent的表集合圖的一個(gè)輸入Connected-to(Output,Destination).Output.Name=VP(TC,Destination.Name):Connected-to(Ds,Input).Input.Name來(lái)自表集合圖中一個(gè)源的每個(gè)輸入必需由該源agent的表集合圖產(chǎn)生Connected-to(Source,Input).Input.Name=VP(TC,Source.Name):Connected-to(Output,Ds).Output.Name兩個(gè)視點(diǎn)表集合圖間關(guān)系視點(diǎn)間關(guān)系定義（舉例）Agent層次上的每個(gè)agent必需有一個(gè)表集合圖與它關(guān)聯(lián)（蘊(yùn)涵每個(gè)agent都是一個(gè)信息處理實(shí)體）AgentVP(TC,Agent.Name)總之，視點(diǎn)間關(guān)系定義視點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)約束視點(diǎn)間規(guī)則的援引在創(chuàng)建包含該規(guī)則的視點(diǎn)類(lèi)的實(shí)例（源視點(diǎn)）時(shí)，聲明：至少要有一個(gè)目的視點(diǎn)，使得它將與源視點(diǎn)維護(hù)這個(gè)關(guān)系可以觸發(fā)目的視點(diǎn)的創(chuàng)建VPsVPdsuchthatVPsVPd視點(diǎn)集成（援引）視點(diǎn)間規(guī)則的應(yīng)用檢查模式：？失敗導(dǎo)致不一樣性處理變換模式：f(,VPs,VPd)將一個(gè)視點(diǎn)中的對(duì)象或關(guān)系一對(duì)一映射到另一個(gè)視點(diǎn)的對(duì)應(yīng)對(duì)象或關(guān)系上（滿足關(guān)系）視點(diǎn)集成（應(yīng)用）視點(diǎn)集成視點(diǎn)間不一樣性的處理視點(diǎn)間不一樣性的處理視點(diǎn)間不一樣性的處理利用封閉世界假設(shè)，可以推出沖突：探討基本觀點(diǎn)：在處理概念建模問(wèn)題時(shí)，建立多個(gè)代表不同視角的片段模型，比試圖構(gòu)造單個(gè)模型要好分別地為不同涉眾建模，然后再組合起來(lái)，會(huì)導(dǎo)致對(duì)領(lǐng)域的更豐富的理解視點(diǎn)方法的好處得到涉眾的認(rèn)可：分別地獲得不同涉眾的視點(diǎn)，他們可以看到自己的貢獻(xiàn)結(jié)構(gòu)化過(guò)程：需求制品的并行開(kāi)發(fā)，不受一樣性的局限，建模過(guò)程可以分派給不同的開(kāi)發(fā)小組延遲承諾：容許問(wèn)題的不同表示，對(duì)哪些需求更重要的問(wèn)題，他們應(yīng)當(dāng)如何建模等，分析員可以推遲做出選擇，直到對(duì)涉眾的視角有更好的理解其它可能的好處視點(diǎn)建模改進(jìn)可追蹤性：因?yàn)楸容^和合并是顯式地進(jìn)行的，過(guò)程可以記錄下來(lái)視點(diǎn)建模改進(jìn)結(jié)果模型的可讀性：原始涉眾對(duì)模型的理解實(shí)力視點(diǎn)建模改進(jìn)捕獲不同觀點(diǎn)和微弱觀點(diǎn)的實(shí)力：沒(méi)有視點(diǎn)，有些不符合特定建模原則的事實(shí)會(huì)被忽視視點(diǎn)建模使小組的建模更簡(jiǎn)潔，因?yàn)榉纸饬私Ｈ蝿?wù)帶來(lái)的新問(wèn)題如何識(shí)別視點(diǎn)之間的關(guān)系？如何發(fā)覺(jué)和處理不一樣性？通過(guò)試驗(yàn)評(píng)估這個(gè)方法多倫多高校問(wèn)題：KidsHelpPhone基本表示框架：I*試驗(yàn)設(shè)計(jì)全局建模組開(kāi)發(fā)包含全部事務(wù)的單個(gè)I*模型視點(diǎn)開(kāi)發(fā)組為每個(gè)被面談的涉眾開(kāi)發(fā)個(gè)體模型，然后合并它們獲得整個(gè)模型，合并過(guò)程由整個(gè)開(kāi)發(fā)組共同完成全局開(kāi)發(fā)組的活動(dòng)輸入：14個(gè)事務(wù)概念獲得：約950個(gè)意圖元素，約120個(gè)潛在的Actors和RolesSR模型：9個(gè)分別的SR模型結(jié)果檢查：交叉檢查、裁剪過(guò)合并元素推斷9個(gè)SR模型之間的策略依靠關(guān)系，得出一個(gè)完整的組織SD模型視點(diǎn)開(kāi)發(fā)組的活動(dòng)視點(diǎn)劃分：14個(gè)事務(wù)分成3組分別開(kāi)發(fā)：每個(gè)模型僅包含本組事務(wù)中的信息，解除其它事務(wù)的信息模型接受與涉眾相同的詞匯視點(diǎn)合并選擇一個(gè)看起來(lái)被全部視點(diǎn)共享的元素作為起先點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)合并模型，使它包含能與全部視點(diǎn)匹配的元素和只出現(xiàn)在一個(gè)視點(diǎn)中出現(xiàn)的元素假如元素表示的具體程度不同，則運(yùn)用最具體的版本假猶如一個(gè)術(shù)語(yǔ)被用來(lái)表示不同的概念，變更其中的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，使能夠區(qū)分這個(gè)不同假猶如一個(gè)概念在不同的視點(diǎn)中接受了不同方式來(lái)表示，就比較麻煩，常常須要開(kāi)發(fā)一個(gè)新的結(jié)構(gòu)一般的結(jié)論兩個(gè)組都覺(jué)得從文本中抽取模型元素比較困難對(duì)更大的模型，唯一實(shí)際的方法是將它劃分成很多分別的視圖（留意不是視點(diǎn)）比較模型規(guī)模是全局開(kāi)發(fā)組的難題從事務(wù)中抽取的意圖元素太多不好管理，也無(wú)法檢查相像項(xiàng)難以確定如何將一個(gè)大的模型劃分為小的視圖不得不將大的actor分割成小的roles，否則依靠關(guān)系太多模型太大導(dǎo)致圖形布局問(wèn)題，可讀性受到影響，檢查和驗(yàn)證幾乎不行能視點(diǎn)開(kāi)發(fā)組可以克服這些問(wèn)題模型的規(guī)模比較后向可追蹤性視點(diǎn)開(kāi)發(fā)組比較簡(jiǎn)潔做到全局開(kāi)發(fā)組比較難，在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，他們只查閱了原始事務(wù)描述5次它們的模型離原始事務(wù)比較遠(yuǎn)，在建模過(guò)程中引入了很多原始事務(wù)中沒(méi)有的概念，意圖元素的列表是原始事務(wù)和模型之間的中間表示意圖元素的列表對(duì)選擇建模問(wèn)題的初始分解起到重要作用比較視點(diǎn)合并是視點(diǎn)開(kāi)發(fā)組的主要難題，這個(gè)組不得不針對(duì)全部不同點(diǎn)提出解決方案，常常要回到原始事務(wù)描述中，識(shí)別某個(gè)概念的真正含義，須要全部的建模人員參與不同具體程度不同建模風(fēng)格不同形式化程度建模過(guò)于自由不同術(shù)語(yǔ)比較模型分析，不同小組開(kāi)發(fā)的模型，接受不同的模型分析技術(shù)：全局開(kāi)發(fā)組的模型用目標(biāo)評(píng)估過(guò)程視點(diǎn)開(kāi)發(fā)組的模型讓涉眾檢查分析，理解涉眾之間觀點(diǎn)的不同“問(wèn)題”需求的處理框架軟件需求抽取和表達(dá)中的困難相關(guān)工作不一樣需求的管理框架好的需求規(guī)格說(shuō)明適合需求推理的邏輯工具超協(xié)調(diào)邏輯無(wú)合取：A和B不能推出AB無(wú)真值關(guān)系：A的真值與A的真值無(wú)關(guān)多值系統(tǒng)：3值或4值邏輯相干邏輯：運(yùn)用不同的蘊(yùn)涵操作子弱化證明：限制證明的形式（如QC-LOGIC）定理證明技術(shù)（QC-logic）不利用封閉世界假設(shè)定理證明技術(shù)（QC-logic）擴(kuò)展可滿足性關(guān)系：強(qiáng)可滿足+弱可滿足