软件需求分析方法

Posted 2020-07-27 崔屹东

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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