软件工程需求分析

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需求分析
 
所谓"需求分析",是指对要解决的问题进行详细的分析,弄清楚问题的要求,包括需要输入什么数据,要得到什么结果,最后应输出什么。可以说,在软件工程当中的“需求分析”就是确定要计算机“做什么”,要达到什么样的效果。可以说需求分析是做系统之前必做的。

目录

1定义

2特点

供需交流困难 需求动态化 后续影响复杂

3任务

数据要求
逻辑模型 修正计划

4方法

步骤 常用类型

5案例

6详细分析

原因 任务 过程 方法 20条法则 点评误区
 
 

1定义

需求分析

  需求分析

在软件工程中,需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的电脑系统时描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有的工作。需求分析是软件工程中的一个关键过程。在这个过程中,系统分析员和软件工程师确定顾客的需要。只有在确定了这些需要后他们才能够分析和寻求新系统的解决方法。需求分析阶段的任务是确定软件系统功能。
在软件工程的历史中,很长时间里人们一直认为需求分析是整个软件工程中最简单的一个步骤,但在过去十年中越来越多的人认识到它是整个过程中最关键的一个过程。假如在需求分析时分析者们未能正确地认识到顾客的需要的话,那么最后的软件实际上不可能达到顾客的需要,或者软件无法在规定的时间里完工。

2特点

需求分析是一项重要的工作,也是最困难的工作。该阶段工作有以下特点:

供需交流困难

在软件生存周期中,其它四个阶段都是面向软件技术问题,只有本阶段是面向用户的。需求分析是对用户的业务活动进行分析,明确在用户的业务环境中软件系统应该"做什么"。但是在开始时,开发人员和用户双方都不能准确地提出系统要"做什么?"。因为软件开发人员不是用户问题领域的专家,不熟悉用户的业务活动和业务环境,又不可能在短期内搞清楚;而用户不熟悉计算机应用的有关问题。由于双方互相不了解对方的工作,又缺乏共同语言,所以在交流时存在着隔阂。

需求动态化

对于一个大型而复杂的软件系统,用户很难精确完整地提出它的功能和性能要求。一开始只能提出一个大概、模糊的功能,只有经过长时间的反复认识才逐步明确。有时进入到设计、编程阶段才能明确,更有甚者,到开发后期还在提新的要求。这无疑给软件开发带来困难。

后续影响复杂

需求分析是软件开发的基础。假定在该阶段发现一个错误,解决它需要用一小时的时间,到设计、编程、测试和维护阶段解决,则要花2.5、5、25、100倍的时间。
因此,对于大型复杂系统而言,首先要进行可行性研究。开发人员对用户的要求及现实环境进行调查、了解,从技术、经济和社会因素三个方面进行研究并论证该软件项目的可行性,根据可行性研究的结果,决定项目的取舍。

3任务

需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象,充分了解原系统工作概况,明确用户的各种需求然后在此基础上确定新系统的功能。 一、确定对系统的综合要求 虽然功能需求是对软件系统的一项基本需求,但却并不是唯一的需求,通常对软件系统有下述几方面的综合要求。
1.功能需求
2.性能需求
3.可靠性和可用性需求
4.出错处理需求
5.接口需求
6.约束
7.逆向需求
8.将来可能提出的要求

数据要求

任何一个软件本质上都是信息处理系统,系统必须处理的信息和系统应该产生的信息很大程度上决定了系统的面貌,对软件设计有深远的影响,因此,必须分析系统的数据要求,这是软件分析的一个重要任务。分析系统的数据要求通常采用建立数据模型的方法。
复杂的数据由许多基本的数据元素组成,数据结构表示数据元素之间的逻辑关系。
利用数据字典可以全面地定义数据,但是数据字典的缺点是不够直观。为了提高可理解性,常常利用图形化工具辅助描述数据结构。用的图形工具有层次方框图和Warnier图。

逻辑模型

综合上述两项分析的结果可以导出系统的详细的逻辑模型,通常用数据流图、E-R图、状态转换图、数据字典和主要的处理算法描述这个逻辑模型。

修正计划

根据在分析过程中获得的对系统的更深入的了解,可以比较准确地估计系统的成本和进度,修正以前定制的开发计划。

4方法

需求分析的传统方法:
面向过程(自上向下分解)
信息工程(数据驱动)(数据流分析结构化分析方法)
面向对象(对象驱动)

步骤

⑴首先调查组织机构情况
包括了解该组织的部门组成情况,各部门的职能等,为分析信息流程作准备。
⑵然后调查各部门的业务活动情况
包括了解各个部门输入和使用什么数据,如何加工处理这些数据,输出什么信息,输出到什么部门,输出结果的格式是什么。
⑶协助用户明确对新系统的各种要求
包括信息要求、处理要求、完全性与完整性要求。
⑷确定新系统的边界
确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成,哪些活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。
⑸分析系统功能
⑹分析系统数据
⑺编写分析报告

常用类型

⑴跟班作业
通过亲身参加业务工作来了解业务活动的情况。这种方法可以比较准确地理解用户的需求,但比较耗费时间。
⑵开调查会
通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求。座谈时,参加者之间可以相互启发。
⑶请专人介绍
⑷询问
对某些调查中的问题,可以找专人询问。
⑸设计调查表请用户填写
如果调查表设计得合理,这种方法是很有效,也很易于为用户接受的。
⑹查阅记录
即查阅与原系统有关的数据记录,包括原始单据、账簿、报表等。
通过调查了解了用户需求后,还需要进一步分析和表达用户的需求。
分析和表达用户需求的方法主要包括自顶向下和自底向上两类方法。

5案例

(1)需求分析报告的编写目的
本需求分析报告的目的是规范化本软件的编写,旨在于提高软件开发过程中的能见度,便于对软件开发过程中的控制与管理,同时提出了本铁路售票系统的软件开发过程,便于程序员与客户之间的交流、协作,并作为工作成果的原始依据,同时也表明了本软件的共性,以期能够获得更大范围的应用。
(2)产品背景明细
软件名称:铁路售票系统
(3)缩写及缩略语
铁路售票应用系统软件:基本元素为构成铁路售票及相关行为所必须的各种部分。
需求:用户解决问题或达到目标所需的条件或功能;系统或系统部件要满足合同、标准,规范或其它正式规定文档所需具有的条件或权能。
需求分析:包括提炼,分析和仔细审查已收集到的需求,以确保所有的风险承担者都明其含义并找出其中的错误,遗憾或其它不足的地方。
模块的独立性:是指软件系统中每个模块只涉及软件要求的具体的子功能,而和软件系统中其他的模块的接口是简单的。
本工程描述:
(1)软件开发的目标:
完善铁路售票系统,使之能跟上时代的发展。同时通过实践来提高自己的动手能力。
(2)应用范围:
理论上能够实现于铁路部门的售票系统,其目的在于在原有的系统基础使得铁路售票实名化,以期实现完善日常生活中铁路售票的各种缺陷。

6详细分析

从广义上理解:需求分析包括需求的获取、分析、规格说明、变更、验证、管理的一系列需求工程。
狭义上理解需求分析指需求的分析、定义过程。

原因

需求分析就是分析软件用户的需求是什么.如果投入大量的人力,物力,财力,时间,开发出的软件却没人要,那所有的投入都是徒劳.如果费了很大的精力,开发一个软件,最后却不满足用户的要求,从而要重新开发过,这种返工是让人痛心疾首的.(相信大家都有体会)比如,用户需要一个for linux的软件,而你在软件开发前期忽略了软件的运行环境,忘了向用户询问这个问题,而想当然的认为是开发for windows的软件,当你千辛万苦地开发完成向用户提交时才发现出了问题,那时候你是欲哭无泪了,恨不得找块豆腐一头撞死.
需求分析之所以重要,就因为他具有决策性,方向性,策略性的作用,他在软件开发的过程中具有举足轻重的地位.大家一定要对需求分析具有足够的重视.在一个大型软件系统的开发中,他的作用要远远大于程序设计.

任务

简言之,需求分析的任务就是解决"做什么"的问题,就是要全面地理解用户的各项要求,并准确地表达所接受的用户需求.

过程

需求分析阶段的工作,可以分为四个方面:问题识别,分析与综合,制订规格说明,评审.
问题识别 就是从系统角度来理解软件,确定对所开发系统的综合要求,并提出这些需求的实现条件,以及需求应该达到的标准.这些需求包括:功能需求(做什么),性能需求(要达到什么指标),环境需求(如机型,操作系统等),可靠性需求(不发生故障的概率),安全保密需求,用户界面需求,资源使用需求(软件运行是所需的内存,CPU等),软件成本消耗与开发进度需求,预先估计以后系统可能达到的目标.
分析与综合 逐步细化所有的软件功能,找出系统各元素间的联系,接口特性和设计上的限制,分析他们是否满足需求,剔除不合理部分,增加需要部分.最后,综合成系统的解决方案,给出要开发的系统的详细逻辑模型(做什么的模型).
制订规格说明书 即编制文档,描述需求的文档称为软件需求规格说明书.请注意,需求分析阶段的成果是需求规格说明书(好象软考曾经考过这个问题),向下一阶段提交.
评审 对功能的正确性,完整性和清晰性,以及其它需求给予评价.评审通过才可进行下一阶段的工作,否则重新进行需求分析。

方法

需求分析的方法有很多.这里只强调原型化方法,其它的方法如:结构化方法,动态分析法等.(从来没用过这些方法)在此不讨论.
原型化方法是十分重要的(是软考等常考的知识点).原型就是软件的一个早期可运行的版本,它实现了目标系统的某些或全部功能.
原型化方法就是尽可能快地建造一个粗糙的系统,这系统实现了目标系统的某些或全部功能,但是这个系统可能在可靠性,界面的友好性或其他方面上存在缺陷.建造这样一个系统的目的是为了考察某一方面的可行性,如算法的可行性,技术的可行性,或考察是否满足用户的需求等.如,为了考察是否满足用户的要求,可以用某些软件工具快速的建造一个原型系统,这个系统只是一个界面,然后听取用户的意见,改进这个原型.以后的目标系统就在原型系统的基础上开发.
原型主要有三种类型(软考考过):探索型,实验型,进化型.探索型:目的是要弄清楚对目标系统的要求,确定所希望的特性,并探讨多种方案的可行性.实验型:用于大规模开发和实现前,考核方案是否合适,规格说明是否可靠.进化型:目的不在于改进规格说明,而是将系统建造得易于变化,在改进原型的过程中,逐步将原型进化成最终系统。
在使用原型化方法是有两种不同的策略:废弃策略,追加策略.废弃策略:先建造一个功能简单而且质量要求不高的模型系统,针对这个系统反复进行修改,形成比较好的思想,据此设计出较完整,准确,一致,可靠的最终系统.系统构造完成后,原来的模型系统就被废弃不用.探索型和实验型属于这种策略。
追加策略:先构造一个功能简单而且质量要求不高的模型系统,作为最终系统的核心,然后通过不断地扩充修改,逐步追加新要求,发展成为最终系统。进化型属于这种策略.

20条法则

客户与开发人员交流需要好的方法。下面建议20条法则,客户和开发人员可以通过评审以下内容并达成共识。如果遇到分歧,将通过协商达成对各自义务的相互理解,以便减少以后的磨擦(如一方要求而另一方不愿意或不能够满足要求)。
1、 分析人员要使用符合客户语言习惯的表达
需求讨论集中于业务需求和任务,因此要使用术语。客户应将有关术语(例如:采价、印花商品等采购术语)教给分析人员,而客户不一定要懂得计算机行业的术语。
2、分析人员要了解客户的业务及目标
只有分析人员更好地了解客户的业务,才能使产品更好地满足需要。这将有助于开发人员设计出真正满足客户需要并达到期望的优秀软件。为帮助开发和分析人员,客户可以考虑邀请他们观察自己的工作流程。如果是切换新系统,那么开发和分析人员应使用一下旧系统,有利于他们明白系统是怎样工作的,其流程情况以及可供改进之处。
3、 分析人员必须编写软件需求报告
分析人员应将从客户那里获得的所有信息进行整理,以区分业务需求及规范、功能需求、质量目标、解决方法和其他信息。通过这些分析,客户就能得到一份“需求分析报告”,此份报告使开发人员和客户之间针对要开发的产品内容达成协议。报告应以一种客户认为易于翻阅和理解的方式组织编写。客户要评审此报告,以确保报告内容准确完整地表达其需求。一份高质量的“需求分析报告”有助于开发人员开发出真正需要的产品。
4、 要求得到需求工作结果的解释说明
分析人员可能采用了多种图表作为文字性“需求分析报告”的补充说明,因为工作图表能很清晰地描述出系统行为的某些方面,所以报告中各种图表有着极高的价值;虽然它们不太难于理解,但是客户可能对此并不熟悉,因此客户可以要求分析人员解释说明每个图表的作用、符号的意义和需求开发工作的结果,以及怎样检查图表有无错误及不一致等。
5、 开发人员要尊重客户的意见
如果用户与开发人员之间不能相互理解,那关于需求的讨论将会有障碍。共同合作能使大家“兼听则明”。参与需求开发过程的客户有权要求开发人员尊重他们并珍惜他们为项目成功所付出的时间,同样,客户也应对开发人员为项目成功这一共同目标所做出的努力表示尊重。
6、 开发人员要对需求及产品实施提出建议和解决方案
通常客户所说的“需求”已经是一种实际可行的实施方案,分析人员应尽力从这些解决方法中了解真正的业务需求,同时还应找出已有系统与当前业务不符之处,以确保产品不会无效或低效;在彻底弄清业务领域内的事情后,分析人员就能提出相当好的改进方法,有经验且有创造力的分析人员还能提出增加一些用户没有发现的很有价值的系统特性。
7、 描述产品使用特性
客户可以要求分析人员在实现功能需求的同时还注意软件的易用性,因为这些易用特性或质量属性能使客户更准确、高效地完成任务。例如:客户有时要求产品要“界面友好”或“健壮”或“高效率”,但对于开发人员来讲,太主观了并无实用价值。正确的做法是,分析人员通过询问和调查了解客户所要的“友好、健壮、高效所包含的具体特性,具体分析哪些特性对哪些特性有负面影响,在性能代价和所提出解决方案的预期利益之间做出权衡,以确保做出合理的取舍。
8、 允许重用已有的软件组件
需求通常有一定灵活性,分析人员可能发现已有的某个软件组件与客户描述的需求很相符,在这种情况下,分析人员应提供一些修改需求的选择以便开发人员能够降低新系统的开发成本和节省时间,而不必严格按原有的需求说明开发。所以说,如果想在产品中使用一些已有的商业常用组件,而它们并不完全适合您所需的特性,这时一定程度上的需求灵活性就显得极为重要了。
9、 要求对变更的代价提供真实可靠的评估
有不同的选择。而这时,对需求变更的影响进行评估从而对业务决策提供帮助,是十分必要的。所以,客户有权利要求开发人员通过分析给出一个真实可信的评估,包括影响、成本和得失等。开发人员不能由于不想实施变更而随意夸大评估成本。
10、 获得满足客户功能和质量要求的系统
每个人都希望项目成功,但这不仅要求客户要清晰地告知开发人员关于系统“做什么”所需的所有信息,而且还要求开发人员能通过交流了解清楚取舍与限制,一定要明确说明您的假设和潜在的期望,否则,开发人员开发出的产品很可能无法让您满意。
11、 给分析人员讲解您的业务
分析人员要依靠客户讲解业务概念及术语,但客户不能指望分析人员会成为该领域的专家,而只能让他们明白您的问题和目标;不要期望分析人员能把握客户业务的细微潜在之处,他们可能不知道那些对于客户来说理所当然的“常识”。
12、 抽出时间清楚地说明并完善需求
客户很忙,但无论如何客户有必要抽出时间参与“头脑高峰会议”的讨论,接受采访或其他获取需求的活动。有些分析人员可能先明白了您的观点,而过后发现还需要您的讲解,这时请耐心对待一些需求和需求的精化工作过程中的反复,因为它是人们交流中很自然的现象,何况这对软件产品的成功极为重要。
13、 准确而详细地说明需求
编写一份清晰、准确的需求文档是很困难的。由于处理细节问题不但烦人而且耗时,因此很容易留下模糊不清的需求。但是在开发过程中,必须解决这种模糊性和不准确性,而客户恰恰是为解决这些问题作出决定的最佳人选,否则,就只好靠开发人员去正确猜测了。
在需求分析中暂时加上“待定”标志是个方法。用该标志可指明哪些是需要进一步讨论、分析或增加信息的地方,有时也可能因为某个特殊需求难以解决或没有人愿意处理它而标注上“待定”。客户要尽量将每项需求的内容都阐述清楚,以便分析人员能准确地将它们写进“软件需求报告”中去。如果客户一时不能准确表达,通常就要求用原型技术,通过原型开发,客户可以同开发人员一起反复修改,不断完善需求定义。
14、 及时作出决定
分析人员会要求客户作出一些选择和决定,这些决定包括来自多个用户提出的处理方法或在质量特性冲突和信息准确度中选择折衷方案等。有权作出决定的客户必须积极地对待这一切,尽快做处理,做决定,因为开发人员通常只有等客户做出决定才能行动,而这种等待会延误项目的进展。
15、 尊重开发人员的需求可行性及成本评估
所有的软件功能都有其成本。客户所希望的某些产品特性可能在技术上行不通,或者实现它要付出极高的代价,而某些需求试图达到在操作环境中不可能达到的性能,或试图得到一些根本得不到的数据。开发人员会对此作出负面的评价,客户应该尊重他们的意见。
16、 划分需求的优先级
绝大多数项目没有足够的时间或资源实现功能性的每个细节。决定哪些特性是必要的,哪些是重要的,是需求开发的主要部分,这只能由客户负责设定需求优先级,因为开发者不可能按照客户的观点决定需求优先级;开发人员将为您确定优先级提供有关每个需求的花费和风险的信息。
在时间和资源限制下,关于所需特性能否完成或完成多少应尊重开发人员的意见。尽管没有人愿意看到自己所希望的需求在项目中未被实现,但毕竟是要面对现实,业务决策有时不得不依据优先级来缩小项目范围或延长工期,或增加资源,或在质量上寻找折衷。
17、 评审需求文档和原型
客户评审需求文档,是给分析人员带来反馈信息的一个机会。如果客户认为编写的“需求分析报告”不够准确,就有必要尽早告知分析人员并为改进提供建议。更好的办法是先为产品开发一个原型。这样客户就能提供更有价值的反馈信息给开发人员,使他们更好地理解您的需求;原型并非是一个实际应用产品,但开发人员能将其转化、扩充成功能齐全的系统。
18、 需求变更要立即联系
不断的需求变更,会给在预定计划内完成的质量产品带来严重的不利影响。变更是不可避免的,但在开发周期中,变更越在晚期出现,其影响越大;变更不仅会导致代价极高的返工,而且工期将被延误,特别是在大体结构已完成后又需要增加新特性时。所以,一旦客户发现需要变更需求时,请立即通知分析人员。
19、 遵照开发小组处理需求变更的过程
为将变更带来的负面影响减少到最低限度,所有参与者必须遵照项目变更控制过程。这要求不放弃所有提出的变更,对每项要求的变更进行分析、综合考虑,最后做出合适的决策,以确定应将哪些变更引入项目中。
20、 尊重开发人员采用的需求分析过程
软件开发中最具挑战性的莫过于收集需求并确定其正确性,分析人员采用的方法有其合理性。也许客户认为收集需求的过程不太划算,但请相信花在需求开发上的时间是非常有价值的;如果您理解并支持分析人员为收集、编写需求文档和确保其质量所采用的技术,那么整个过程将会更为顺利。
“需求确认”意味着什么
在“需求分析报告”上签字确认,通常被认为是客户同意需求分析的标志行为,然而实际操作中,客户往往把“签字”看作是毫无意义的事情。“他们要我在需求文档的最后一行下面签名,于是我就签了,否则这些开发人员不开始编码。”
这种态度将带来麻烦,譬如客户想更改需求或对产品不满时就会说:“不错,我是在需求分析报告上签了字,但我并没有时间去读完所有的内容,我是相信你们的,是你们非让我签字的。”
同样问题也会发生在仅把“签字确认”看作是完成任务的分析人员身上,一旦有需求变更出现,他便指着“需求分析报告”说:“您已经在需求上签字了,所以这些就是我们所开发的,如果您想要别的什么,您应早些告诉我们。”
这两种态度都是不对的。因为不可能在项目的早期就了解所有的需求,而且毫无疑问地需求将会出现变更,在“需求分析报告”上签字确认是终止需求分析过程的正确方法,所以我们必须明白签字意味着什么。
对“需求分析报告”的签名是建立在一个需求协议的基线上,因此我们对签名应该这样理解:“我同意这份需求文档表述了我们对项目软件需求的了解,进一步的变更可在此基线上通过项目定义的变更过程来进行。我知道变更可能会使我们重新协商成本、资源和项目阶段任务等事宜。”对需求分析达成一定的共识会使双方易于忍受将来的摩擦,这些摩擦来源于项目的改进和需求的误差或市场和业务的新要求等。  需求确认将迷雾拨散,显现需求的真面目,给初步的需求开发工作画上了双方都明确的句号,并有助于形成一个持续良好的客户与开发人ONT>

点评误区

要想说什么是好的需求分析,不如说什么是不好的需求分析,知道什么是不好的,自然也就知道了什么是好的。以下就是一些不好的情况:
(1)创意和求实 毋庸质疑的,每个人都会为自己的一个新的Idea而激动万分,特别是当这个Idea受到一些根本不知道你原本要干嘛的人的惊赞时。但是请注意,当你激动得意的时候,你可能已经忘了你原本是在描述一个需求,而不是在策划一个创意、创造一个概念。很多刚开始做需求分析的人员都或多或少的会犯这样的错误,陶醉在自己的新想法和新思路中,却违背了需求的原始客观性和真实性原则。 永远别忘了:需求不是空中楼阁,是实实在在的一砖一瓦。
(2)解剖的快感 几乎所有搞软件的人,做需求分析的时候,一上来就会把用户告诉你的要求,完完整整的作个解剖,切开分成几个块,再细分成几个子块,然后再条分缕析。可是当用户迷惑的看着你辛辛苦苦做出来的分析结果问你:我想作一个数据备份的任务,怎么做?这时,你会发现,需要先后打开三个窗口才能完成这个任务。 永远别忘了:分解是必需的,但最终的目的是为了更好的组合,而不是为了分解。
(3)角度和思维 经常听到这样的抱怨:“用户怎么可以提出这样苛刻的要求呢?”。细细一了解,你会发现,用户只不过是要求把一个需要两次点击的功能,改成只有一次点击。这样会导致需要改变需求、改变编码、甚至重新测试,增加工作量。可是,如果换个角度来想想,这个功能,开发的时候只用了几次、几十次,可是用户每天都要用几百次甚 至几千次几万次,改动一下就减少了一半的工作量,对他来说,这样的需求难道会苛刻吗? 永远别忘了:没有任何需求是不对的,不对的只是你的需求分析。试着站在用户的思维角度想想,你的需求分析就会更加的贴近用户,更加的合理。软件应该是以人为本的。
(4)程序员逻辑 从程序员成长为系统分析员是一个普遍的轨迹,但并不是一个好的程序员就必然能成为一个好的系统分析员。一些程序员的固化逻辑,使得他们在做需求分析的时候往往钻进了一些牛角里面。比如说1/0逻辑(或者是说黑白逻辑),认为不是这样就是那样,没有第三种情况。可实际情况往往是,在一定的时候是这样,其它时候是那样。又比如穷举逻辑,喜欢上来就把所有一二三可能的情况列举出来,然后一个一个分别处理,每个占用三分之一的时间;可是实际的情况往往是,三分之一的情况占了99%的比例,其它两种情况一年都不会遇到一次。实际中还有很多这样的例子,不一一列举了。 永远别忘了:需求分析和程序设计不尽相同,合理、可行是才是重要的。跳出程序设计的圈子,站在系统的角度上来看问题,你的结论会截然不同。

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