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软件需求分析方法

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软件需求分析(Software Reguirement Analysis)是研究用户需求得到的东西,完全理解用户对软件需求的完整功能,确认用户软件功能需求,建立可确认的、可验证的一个基本依据。

软件需求分析是一个项目的开端,也是项目实施最重要的关键点。据有关的机构分析结果表明,我们设计的软件产品存在不完整性、不正确性等问题80%以上是需求分析错误所导致的,而且由于需求分析错误造成根本性的功能问题尤为突出。因此,一个项目的成功软件需求分析是关键的一步。

一、 软件需求分析理论

如果我们用数学方法来描述软件需求分析,可以将一个应用软件定义为S,可能应用软件涉及功能性问题非常广,我们用抽象化理论分析,可以划分为各个功能域,可以用D1、D2、… Dn表示,那么,我们可以用一个表达式描述为

S={D1,D2,D3,…Dn}
但是,功能域Di依然存在着有若干个问题P1、P2、P3、… Pm组成,并且每个功能对应于子系统中的一个软构件,我们可以表示为
Di={P1,P2,P3,…Pm}
同样,功能Pj有若干个行为F1、F2、F3、… Fk,每个行为对应于软构件中的实现方法

Pj={F1,F2,F3,…Fk}

一个软件包含了所有功能的集合,同时包含了实现所有功能的所有方法和算法描述。需求分析是依据于用户需求,经过需求问题识别,进行分析、消化与综合,制订规格说明,评审,分为四个阶段,形成用户需求与设计同步,设计满足用户需求目标。

需求分析方法始终贯穿着吸收、同化、贯彻方法和手段,用商业化行为解决需求与实现中存在的矛盾,解决用户需求与商业化产品融通,解决规范与个性化追求。

二、 软件需求分析目标

软件需求分析的主要实现目标:

  • 1)对实现软件的功能做全面的描述,帮助用户判断实现功能的正确性、一致性和完整 性,促使用户在软件设计启动之前周密地、全面地思考软件需求;
  • 2)了解和描述软件实现所需的全部信息,为软件设计、确认和验证提供一个基准;
  • 3)为软件管理人员进行软件成本计价和编制软件开发计划书提供依据;

需求分析的具体内容可以归纳为六个方面:软件的功能需求,软件与硬件或其他外部系统接口,软件的非功能性需求,软件的反向需求,软件设计和实现上的限制,阅读支持信息。

软件需求分析应尽量提供软件实现功能需求的全部信息,使得软件设计人员和软件测试人员不再需要需求方的接触。这就要求软件需求分析内容应正确、完整、一致和可验证。此外,为保证软件设计质量,便于软件功能的休整和验证,软件需求表达无岔意性,具有可追踪性和可修改性。

2.1、 软件功能需求

软件的功能需求是整个需求分析最主要、最关键和最复杂的部分,它描述软件的各种可能的条件下,对所有可能输入的数据信息,应完成那些具体功能,产生什么样的输出。描述软件功能需求是应注意下面几点:

1)功能需求的完整性和一致性

对功能的描述应包含与功能相关的信息,并应具有内在的一致性(即各种描述之间不矛盾、不冲突)。应注意以下几点:

(1) 给出触发功能的各种条件(如:控制流、运行状态、运行模式等);

(2) 定义各种可能性条件下的所有可能的输入(包括合法的输入空间和非法的输入空间);

(3) 给出各种功能间可能的相互关系(如各个功能间的控制流、数据流、信息流,功能运行关系:顺序、重复、选择、并发、同步);

(4) 给出功能性的主要级别(如:基本功能、可由设计者选择逐步实现的功能、可由设计者改变实现的功能等);

(5) 尽可能不使用“待定”这样的词。所有含有待定内容的需求都不是完整的文件,如果出现待定的部分,必须进行待定部分内容说明,落实负责人员、落实实施日期。

2)功能描述的无岔意性和可追踪性

需求功能描述的无岔意性、可追踪性和规范化:

(1) 功能描述必须清晰地描述出怎样输入到怎样输出,并且输入、输出描述应对应有数据流描述、控制流描述图,这些描述必须与其它地方描述一致;

(2) 可以用语言、方程式、决策表、矩阵或图等对功能的描述。如果选用语言描述必须使用结构化的语言,描述前必须说明该步骤(或子功能)的执行是顺序,选择,重复,还是并发,然后说明步骤逻辑。整个描述必须单入单出。

(3) 描述时,每一个功能名称和参照编号必须唯一,且不要将多个功能混在一起进行描述,这样便于功能的追踪和修改。

(4) 功能描述应注意需求说明和程序设计的区别。需求设计仅仅是软件的功能设计,它给出软件运行的的外部功能描述,以及为了实现这一外部功能必须做哪些事情(采用和种数据结构,定义多个模块,接口间的接口等)是设计阶段的事情,功能描述不应涉及到那些细节问题,以避免给软件设计带来不必要的约束。

2.2、 软件与硬件或其他外部系统接口

软件与硬件或其它外部系统接口包括下述内容:

(1) 人机接口:说明输入、输出的内容、屏幕安排、格式等要求;

(2) 硬件接口:说明端口号,指令集,输入输出信号的内容与数据类型,初始化信号源,传输通道号和信号处理方式。

(3) 软件接口:说明软件的名称、助记符、规格说明、版本号和来源;

(4) 通讯接口:指定通讯接口和通讯协议等描述。

2.3、 软件的非功能性需求

软件非功能性需求是指软件性能指标,容限等功能以外的需求。一般指下述内容:

(1) 时间需求:输入、输出频率,输入、输出响应时间,各种功能恢复时间等;

(2) 处理容限、精度、采样参数的分辨率,误差处理等;

(3) 可靠性的MTBF要求,可维护性、安全性要求等。(对可能的不正常的输入给以正常响应是可靠性的重要内容,这属于功能性需求。)

2.4、 软件反向需求

软件的反向需求描述软件在那些情况下不能做什么。这一条是随软件实际要求而定。有两类情形需要采用反向需求的形式。第一种情况:某些用户需求适宜采用反向形式说明,如数据安全性要求属于这类形式。第二种情况:对一些可靠性和安全性要求较高的软件,有些必须描述软件不能做些什么。如控制点火时序,我们必须交代清楚在那些情况下不能点火,否则会造成故障。

2.5、 软件设计和实现上的限制

软件设计和实现上的限制主要指对软件设计者的限制。如软件运行环境的限制(选择计算机类型,使用配置,操作系统的限制等)、设计工具的限制(使用语言、执行的标准)和保密要求等。

2.6、 阅读支持信息

这部分内容是为了更好的帮助我们理解用户需求,也是为了使需求便于修改和追踪。其本身并不是对需求的描述,但它影响到需求分析的可读性,也属于需求分析的一个重要部分。一般目录、需求背景信息、内容索引、交叉引用表、注释等均属于这个部分的内容。

三、 软件需求分析人员组织

软件需求分析其根本性问题是理解用户功能需求,由此软件需求分析实际上是与客户间交流过程完成的目标。要求我们组织适当的参与人员进行交流活动。

需求分析是一个综合团队的工作,是在需求分析理论的指导下,对用户需要进行渐进方式逐步深化;通过不断变化方式形成具体约束;努力实现需求功能目标形成特色效果的商业化产品。需求分析是一个商业行为,完全是一个商业化操作,要求有商业、技术等结合的团队共同合作,解决需求和设计的同步,设计符合需求。

项目涉及内容,项目大小都需要我们考虑参加软件需求分析工作团退的人数,配置合理的参与人员。一般我们必须有商务活动人员,项目管理人员,设计技术人员等参加,而且要求组织人员必须明确负责范围,以及明确工作目标,保证实施的有效性。

四、 软件需求分析方法

为了保证项目的正常实施,并且能够顺利的完成,我们必须加强项目管理和重视项目分析工作。我们只有从实际出发,切切实实地把握用户需求,把握用户需求目标,把握用户将来功能界定,保证我们开发工作正确性方向。

4.1、重点监控软件需求分析办法

由于软件项目的特殊性和行业覆盖的广阔性,以及需求分析的高风险性,软件需求分析的重要性是不言而喻的,同时需求分析又的的确确难做。其原因基本是由于以下情况造成的。

4.1.1、客户说不清楚需求

有些客户对需求只有朦胧的感觉,当然说不清楚具体的需求。例如全国各地的很多部门、机构、单位在进行应用系统以及网络建设时,客户方的办公人员大多不清楚计算机网络有什么用,更缺乏IT系统建设方面的专家和知识。此时,用户就会要求软件系统分析人员替他们设想需求。工程的需求存在一定的主观性,为项目未来建设埋下了潜在的风险。

4.1.2、需求自身经常变动

根据以往的历史经验,随着客户方对信息化建设的认识和自己业务水平的提高,他们会在不同的阶段和时期对项目的需求提出新的要求和需求变更。事实上,历史上没有一个软件的需求改动少于三次的!所以必须接受“需求会变动”这个事实,在进行需求分析时要懂得防患于未然,尽可能地分析清楚哪些是稳定的需求,哪些是易变的需求,以便在进行系统设计时,将软件的核心建筑在稳定的需求上,同时留出变更空间。咨询监理方在需求分析的功能界定上担任一个中间、公平、公正的角色,所以也必须积极参与到需求分析的准备中来,以便协助客户方和承建方来界定“做什么”、“不做什么”的系统功能界限。

4.1.3、分析人员或客户理解有误

软件系统分析人员不可能都是全才,更不可能是行业方面的专家。客户表达的需求,不同的分析人员可能有不同的理解。如果分析人员理解错了,可能会导致以后的开发工作劳而无功。记得一则笑话,有个外星人间谍潜伏到地球刺探情报,它给上司写了一份报告:“主宰地球的是汽车。它们喝汽油,靠四个轮子滚动前进,嗓门极大,双眼在夜里能射出强光……有趣的是,车里住着一种叫作‘人’的寄生虫,这些寄生虫完全控制了车。”所以分析人员知识的专一性也会造成需求分析的误解和失败。这时,咨询监理公司就必须根据实际的项目需求调研计划,提醒承建方加强业务了解程度和注重沟通技巧。

4.2、有效性软件需求分析三步法

根据以往的工程经验,需求分析工作方法,应该定位在“三个阶段”(也称“三步法”)。

4.2.1、“访谈式Visitation”阶段

这一阶段是和具体用户方的领导层、业务层人员的访谈式沟通,主要目的是从宏观上把握用户的具体需求方向和趋势,了解现有的组织架构、业务流程、硬件环境、软件环境、现有的运行系统等等具体情况、客观的信息。建立起良好的沟通渠道和方式。针对具体的职能部门以及各委办局,最好能指定本次项目的接口人。

实现手段:访谈、调查表格

输出成果:调查报告、业务流程报告

4.2.2、“诱导式Inducement”阶段

这一阶段是在承建方已经了解了具体用户方的组织架构、业务流程、硬件环境、软件环境、现有的运行系统等等具体实际、客观的信息基础上,结合现有的硬件、软件实现方案,做出简单的用户流程页面,同时结合以往的项目经验对用户采用诱导式、启发式的调研方法和手段,和用户一起探讨业务流程设计的合理性、准确性、便易性、习惯性。用户可以操作简单演示的DEMO,来感受一下整个业务流程的设计合理性、准确性等等问题,及时地提出改进意见和方法。

实现手段:拜访(诱导)、原型演示

输出成果:调研分析报告、原型反馈报告、业务流程报告

4.2.3、“确认式Afirm”阶段

这一阶段是在上述两个阶段成果的基础上,进行具体的流程细化、数据项的确认阶段,这个阶段承建方必须提供原型系统和明确的业务流程报告、数据项表,并能清晰地向用户描述系统的业务流设计目标。用户方可以通过审查业务流程报告、数据项表以及操作承建方提供的DEMO系统,来提出反馈意见,并对已经可接受的报告、文档签字确认。

实现手段:拜访(回顾、确认),提交业务流程报告、数据项表;原型演示系统

输出成果:需求分析报告、数据项、业务流程报告、原型系统反馈意见(后三者可以统一归入需求分析报告中,提交用户方、监理方进行确认和存档)

整体来讲,需求分析的三个阶段是需求调研中不可忽视一个重要的部分,三个阶段或者说三步法的实施和采用,对用户和承建方都同样提供了项目成功的保证。当然在系统建设的过程中,特别在采用迭代法的开发模式时,需求分析的工作需一直进行下去,而在后期的需求改进中,工作则基本集中在后两个阶段中。

五、 软件需求分析工具

我们根据用户需求,通过反复讨论、分析,最终明确一个唯一性的用户需求,这个结果其实就是我们的软件需求分析报告。一般我们采用Word、PowerPoint、Visio、ProntPage、Excel等Office工具,同时可能采用一些开发工具,如VC或BC等,同样也会使用一些图形工具,如Potoshop、调色板等画图工具。

使用各种工具表达软件需求分析,其具体表达手段可以分为:

l 效果图描述。主要是用户UI界面的描述反映用户需求功能;

l 逻辑图描述。根据用户需求功能,使用抽象化理论,以及需求分析理论,对用户需求功能进行全面的分析,建立功能性逻辑关系图,流程逻辑关系图等;

l 关系图表描述。主要是对信息关系、数据库表格、接口函数等描述;

l 工程数学描述。分析用户需求,分析用户需求信息,运用工程数学进行算法推导,进行合理化需求分析推导;

l 甘地图描述。主要是软件项目工作安排,开发周期预估;

l 其它方法描述。保证完整性合理性的有效描述。

六、 软件需求分析评估

软件需求分析评估是为了检查我们进行软件需求分析工作,保证软件需求分析工作正确性、完整性、有效性、合理性、可确认性、可实施性,完全保证用户所需求的功能。

6.1、组织结构与责任管理

我们对组织结构与责任管理的评估主要有:参与人员任务和责任界面的明确;安排计划按时完成状况;相互间的协调能力状况。

6.2、满足用户需求的功能

我们进行需求分析的目的是完整、准确地描述用户的需求,跟踪用户需求的变化,将用户的需求准确地反映到系统的分析和设计中,并使系统的分析、设计和用户的需求保持一致。

需求分析的特点是需求的完整性、一致性和可追溯性。完整性:是准确、全面的描述用户的需求。一致性:是通过分析整理,剔除用户需求矛盾的方面,规范用户需求。可追溯性:有两个方面的含义,整理和规范的需求,其一,需要不断的和用户进一步交流,保持和用户最新的需求一致。其二,和系统分析(设计)保持一致。

因此在需求分析之前我们必须建立需求分析技术层面的基本框架,从技术上保证需求分析的要求,在此基础上我们进行的需求分析才能满足项目对需求分析的要求。

6.3、保证可实施性

我们必须以用户软件需求为依据,以求实的态度详细的、准确的、完整的编写软件需求分析,避免空想世界,空中楼阁的想法;避免无逻辑性、无核心的描述;避免无量化思维,无实际空间概念。

6.4、需求分析评价指标

主要有这么几个指标:功能性、完整性、正确性、逻辑性、表现性、合理性,可实施性等。

6.5、工作周期

评价人员投入,以及费用支出的合理性问题。正确制定工作周期,保证软件项目的顺利完成。

6.6、需求不确定更改与可确认保证

可确认需求功能是实现用户需求的基本保证,如果不可确认的、不确定更改存在,将会阻碍软件实现,或者软件设计存在着不完整性缺陷,或者存在着不可实施性问题,我们必须区分是功能性障碍问题,还是未来性问题。如果不能够明确是未来性问题,则必须调整功能需求,化解不确定更改的问题。因此,判断不确定性更改是一个非常重要的问题

这家伙很懒,什么都没写!

—— zhaorong

zhaorong
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