需求分析建模技術(shù)

項(xiàng)目需求分析1. 需求分析概述1.1 需求分析定義需求分析是指理解用戶需求，就軟件功能和性能與客戶達(dá)成一致，估計(jì)軟件風(fēng)險(xiǎn)和評(píng)估項(xiàng)目代價(jià)，最終形成開(kāi)發(fā)計(jì)劃的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，用戶處在主導(dǎo)地位，需求分析工程師和項(xiàng)目經(jīng)理要負(fù)責(zé)整理用戶需求，為之后的軟件設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。需求分析階段結(jié)束后，要求得到用戶需求說(shuō)明書(shū)和需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)兩份文檔。廣義上，需求分析包括需求的獲取、分析、規(guī)格說(shuō)明、變更、驗(yàn)證、管理的一系列需求工程。狹義上的需求分析是指需求的獲取、分析及定義的過(guò)程。需求分析的任務(wù)就是軟件系統(tǒng)解決“做什么”的問(wèn)題，就是要全面地理解用戶的各項(xiàng)要求，并準(zhǔn)確地表達(dá)所接受的用戶需求的過(guò)程。 1.2 需求分析的根本任務(wù)從實(shí)踐角度考慮，需求分析不是分析如何實(shí)現(xiàn)用戶的需求。實(shí)際上，需求分析是以業(yè)務(wù)分析為導(dǎo)向，將用戶零散的需求串聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)體系完成、組織合理、內(nèi)容清晰的框架，為今后的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)。1、 建立分析模型n 將復(fù)雜的系統(tǒng)分解成為簡(jiǎn)單的部分以及它們之間的聯(lián)系，確定本質(zhì)特征。n 和用戶達(dá)成對(duì)信息內(nèi)容的共同理解。n 分析的活動(dòng)主要包括識(shí)別、定義和結(jié)構(gòu)化，它的目的是獲取某個(gè)可以轉(zhuǎn)換為知識(shí)的事物的信息。2、 創(chuàng)建解決方案n 將一個(gè)問(wèn)題分解成獨(dú)立的、更簡(jiǎn)單和易于管理的子問(wèn)題來(lái)幫助尋找解決方案。n 創(chuàng)建解決方案的過(guò)程是創(chuàng)造性的。n 幫助開(kāi)發(fā)者建立問(wèn)題的定義，并確定被定義的事物之間的邏輯關(guān)系。n 這些邏輯關(guān)系可以形成信息的推理，進(jìn)而可以被用來(lái)驗(yàn)證解決方案的正確性。1.3 需求的層次1、業(yè)務(wù)需求反映組織機(jī)構(gòu)或客戶對(duì)系統(tǒng)、產(chǎn)品高層次的目標(biāo)要求。通常問(wèn)題定義就是業(yè)務(wù)需求2、用戶需求 描述用戶使用產(chǎn)品必須要完成什么任務(wù)，怎么完成，通常是在問(wèn)題定義的基礎(chǔ)上進(jìn)用戶訪談、調(diào)查，對(duì)用戶使用的場(chǎng)景進(jìn)行整理，從而建立從用戶角度的需求3、系統(tǒng)需求 從系統(tǒng)的角度來(lái)說(shuō)明軟件的需求，它就包括了用特性說(shuō)明的功能需求，質(zhì)量屬性以及其它非功能需求，還有設(shè)計(jì)約束1.4 需求分析的重要性如果投入大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，而開(kāi)發(fā)出的軟件卻沒(méi)人要，那么所有的投入都是徒勞。如果費(fèi)了很大的精力開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件，最后卻不能滿足用戶的要求，而要重新開(kāi)發(fā)，那么這種返工是讓人痛心疾首的。所以，需求分析在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中具有舉足輕重的地位，具有決策性、方向性、策略性的作用，我們應(yīng)對(duì)需求分析具有足夠的重視。在一個(gè)大型軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，需求分析的作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于程序設(shè)計(jì)。根據(jù)Standish Group對(duì)23000個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行的研究結(jié)果表明，28%的項(xiàng)目徹底失敗，46%的項(xiàng)目超出經(jīng)費(fèi)預(yù)算或者超出工期，只有約26%的項(xiàng)目獲得成功。而在于這些高達(dá)74%的不成功項(xiàng)目中，有約60%的失敗是源于需求問(wèn)題。也就是說(shuō)，有近45%的項(xiàng)目最終因?yàn)樾枨蟮膯?wèn)題最終導(dǎo)致失敗。失敗的主要原因：1、 不完整的需求；2、 沒(méi)有用戶的介入； 3、 不實(shí)際的客戶期望；4、 需求和規(guī)范的變理；5、 提供了不再需要的1.5 需求分析的一般步驟需求分析的基本過(guò)程：1. 需求獲取 通過(guò)會(huì)議紀(jì)要、討論紀(jì)要的形式。2. 需求捕獲技術(shù)比較捕獲技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用戶訪談直接有效、靈活、深入，主要技術(shù)占用時(shí)間長(zhǎng)，信息面窄、較片面用戶調(diào)查面廣、可以獲得更多反饋不夠深入，容易形式主義、失真現(xiàn)場(chǎng)觀摩容易建立直接的認(rèn)識(shí)消耗時(shí)間長(zhǎng)，易失真文檔考古能夠詳細(xì)、直觀對(duì)數(shù)據(jù)流細(xì)節(jié)進(jìn)行分析易陷入文山書(shū)海，甚至產(chǎn)生誤導(dǎo)聯(lián)合開(kāi)發(fā)直接的頭腦風(fēng)暴，可以擊破需求盲點(diǎn)成本高，需要較高的控制技巧3. 需求分析 對(duì)收集到的需求進(jìn)行提煉、分析和審查，為最終用戶所看到的系統(tǒng)建立概念化的分析模型。關(guān)鍵是解決What（收集什么信息）、Where（從哪收集）、How（如何收集）。4. 需求文檔的編寫(xiě) 完成需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，并審核通過(guò)的規(guī)格說(shuō)明書(shū)，其內(nèi)容包含如下：l 分析需求可行性l 細(xì)化需求l 建立需求分析模型l 功能活動(dòng)l 分析問(wèn)題類(lèi)和類(lèi)之間關(guān)系l 系統(tǒng)和類(lèi)行為l 數(shù)據(jù)流需求分析的本質(zhì)就是抽象、映射、轉(zhuǎn)換。：2. 需求分析建模需求分析是軟件需求中最核心的工作，需求分析建模是需求分析的主要手段。建立系統(tǒng)模型的過(guò)程。又稱(chēng)模型化。建模是研究系統(tǒng)的重要手段和前提。凡是用模型描述系統(tǒng)的因果關(guān)系或相互關(guān)系的過(guò)程都屬于建模。建模是尋求分析的主要手段，它通過(guò)簡(jiǎn)化（化簡(jiǎn)）、強(qiáng)調(diào)來(lái)幫助需求分析人員理清思路，達(dá)成共識(shí)。因此需求建模的過(guò)程非常重要。1.1 模型 （Model）模型是對(duì)事物的抽象，幫助人們?cè)趧?chuàng)建一個(gè)事物之前可以有更好的理解。集中關(guān)注問(wèn)題的計(jì)算特性（數(shù)據(jù)、功能、規(guī)則等等） 它是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行思考和推理的一種方式。建模的目標(biāo)是建立系統(tǒng)的一個(gè)表示，這個(gè)表示以精確一致的方式描述系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的使用更加容易 1.2 建模的目的通過(guò)建?？梢愿玫乩斫庹陂_(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。原先，由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用還不算普及，因此軟件系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度都相對(duì)較小。使用“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序”的模式就可以解決大部分問(wèn)題?，F(xiàn)在，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷普及，業(yè)務(wù)模式、數(shù)據(jù)量都在發(fā)生迅速的變化。軟件涉及的問(wèn)題越來(lái)越廣，早已超出了人們可以處理的復(fù)雜程度。如果還采用傳統(tǒng)的方式，就無(wú)法進(jìn)行有效的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，最終必然導(dǎo)致失敗。通過(guò)軟件建模，幫助我們按照實(shí)際情況或按照我們的需要的模式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可視化，提供一種詳細(xì)說(shuō)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或者行為的方法，給出一個(gè)指導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)造的模板。對(duì)所有做出的決定實(shí)施文檔化。1.3 模型分類(lèi)：業(yè)務(wù)模型、分析模型、計(jì)算模型、編碼模型。以圖書(shū)館借書(shū)為例的一個(gè)模型：1.4 建模的過(guò)程需求理解模型模型分析建立模型現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1.5 建模的原則l 抽象（Abstraction）一方面要求人們只關(guān)注重要的信息，忽略次要的內(nèi)容，通過(guò)強(qiáng)調(diào)本質(zhì)的特征，就減少了問(wèn)題的復(fù)雜性。另一方面也要求人們將認(rèn)知保留在適當(dāng)?shù)膶哟危帘胃顚哟蔚募?xì)節(jié)。在問(wèn)題的各元素之間推斷出更廣泛和更普遍的關(guān)系，幫助人們尋找解決方案。l 分解（Decomposition / Partitioning）“分而治之”，將單個(gè)復(fù)雜和難以理解的問(wèn)題分解成多個(gè)相對(duì)更容易的子問(wèn)題，并掌握各子問(wèn)題之間的聯(lián)系分解的方案往往還能提供問(wèn)題的解決思路。l 投影（Projection）多視點(diǎn)方法1.6 建模方法描述系統(tǒng)需求時(shí)可以從系統(tǒng)的功能、行為和信息三個(gè)方面進(jìn)行，側(cè)重點(diǎn)可以不一樣。1. 面向信息流向：結(jié)構(gòu)化分析方法(SA)結(jié)構(gòu)化分析(SA):structured analysis。使用數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典、結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言、判定表和判定樹(shù)等工具，來(lái)建立一種新的、稱(chēng)為結(jié)構(gòu)化說(shuō)明書(shū)的目標(biāo)文檔-需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)。結(jié)構(gòu)化體現(xiàn)在將軟件系統(tǒng)抽象為一系列的邏輯加工單元,各單元之間以數(shù)據(jù)流發(fā)生關(guān)聯(lián)。結(jié)構(gòu)化分析是70年代末，由Demarco等人提出的，旨在減少分析活動(dòng)中的錯(cuò)誤，建立滿足用戶需求的系統(tǒng)邏輯模型。該方法的要點(diǎn)是：面對(duì)數(shù)據(jù)流的分解和抽象；把復(fù)雜問(wèn)題自頂向下逐層分解，經(jīng)過(guò)一系列分解和抽象，到最底層的就都是很容易描述并實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題了。SA方法的分析結(jié)果由數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)詞典和加工邏輯說(shuō)明。結(jié)構(gòu)化分析過(guò)程中，一般認(rèn)為首先應(yīng)該考慮的問(wèn)題應(yīng)該是進(jìn)行環(huán)境分析。2. 面向信息結(jié)構(gòu)：Jackson分析方法JACKSON方法是一套完整的分析和設(shè)計(jì)方法。Jackson認(rèn)為有三種形式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：順序、選擇和重復(fù)。三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行任意嵌套，組合。形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。JACKSON方法的從目標(biāo)系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)入手，導(dǎo)出程序框架結(jié)構(gòu)，再補(bǔ)充其它細(xì)節(jié)，就可得到完整的描述程序結(jié)構(gòu)的JACKSON圖。3. 面向信息內(nèi)容：面向?qū)ο蠓治龇椒嫦驅(qū)ο蠓治龇椒ǎ∣bject-Oriented Analysis，OOA），是在一個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行了系統(tǒng)業(yè)務(wù)調(diào)查以后，按照面向?qū)ο蟮乃枷雭?lái)分析問(wèn)題。OOA（面向?qū)ο蟮姆治觯┠Ｐ陀?個(gè)層次（主題層、對(duì)象類(lèi)層、結(jié)構(gòu)層、屬性層和服務(wù)層）和5個(gè)活動(dòng)（標(biāo)識(shí)對(duì)象類(lèi)、標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)、定義主題、定義屬性和定義服務(wù)）組成。在這種方法中定義了兩種對(duì)象類(lèi)之間的結(jié)構(gòu)，一種稱(chēng)為分類(lèi)結(jié)構(gòu)，一種稱(chēng)為組裝結(jié)構(gòu)。分類(lèi)結(jié)構(gòu)就是所謂的一般與特殊的關(guān)系。組裝結(jié)構(gòu)則反映了對(duì)象之間的整體與部分的關(guān)系。OOA 中的5個(gè)層次和5個(gè)活動(dòng)繼續(xù)貫穿在OOD（畫(huà)向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)）過(guò)程中。OOD模型由4個(gè)部分組成。它們分別是設(shè)計(jì)問(wèn)題域部分、設(shè)計(jì)人機(jī)交互部分、設(shè)計(jì)任務(wù)管理部分和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理部分。1.7 需求分析工具目前市面上最為流行的需求管理工具有以下三款，三款均需購(gòu)買(mǎi)才能使用。1. 1Rational RequisiteProIBM Rational RequisitePro解決方案是一種需求和用例管理工具，能夠幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)改進(jìn)項(xiàng)目目標(biāo)的溝通，增強(qiáng)協(xié)作開(kāi)發(fā)，降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，以及在部署前提高應(yīng)用程序的質(zhì)量。通過(guò)與 Microsoft? Word 的高級(jí)集成方式，為需求的定義和組織提供熟悉的環(huán)境。提供數(shù)據(jù)庫(kù)與Word 文檔的實(shí)時(shí)同步能力，為需求的組織、集成和分析提供方便。支持需求詳細(xì)屬性的定制和過(guò)濾，以最大化各個(gè)需求的信息價(jià)值。提供了詳細(xì)的可跟蹤性視圖，通過(guò)這些視圖可以顯示需求間的父子關(guān)系，以及需求之間的相互影響關(guān)系。通過(guò)導(dǎo)出的XML格式的項(xiàng)目基線，可以比較項(xiàng)目間的差異?？梢耘c IBM Software Development Platform 中的許多工具進(jìn)行集成，以改善需求的可訪問(wèn)性和溝通。2. Telelogic DOORS Telelogic DOORSreg; Enterprise Requirements Suite (DOORS/ERS) 是基于整個(gè)公司的需求管理系統(tǒng)，用來(lái)捕捉、鏈接、跟蹤、分析及管理信息，以確保項(xiàng)目與特定的需求及標(biāo)準(zhǔn)保持一致。 DOORS/ERS 使用清晰的溝通來(lái)降低失敗的風(fēng)險(xiǎn)，這使通過(guò)通用的需求庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高生產(chǎn)率的建設(shè)性的協(xié)作成為可能，并且為根據(jù)特定的需求定義的可交付物提供可視化的驗(yàn)證方法，從而達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。Telelogic DOORS企業(yè)需求管理套件（DOORS/ERS）是僅有的面向管理者、開(kāi)發(fā)者與最終用戶及整個(gè)生命周期的綜合需求管理套件。不同于那些只能通過(guò)一種方式工作的解決方案，DOORS/ERS賦予你多種工具與方法對(duì)需求進(jìn)行管理，可以靈活地融合到公司的管理過(guò)程中。以世界著名的需求管理工具DOORS 為基礎(chǔ)，DOORS/ERS使得整個(gè)企業(yè)能夠有效地溝通從而減少失敗的風(fēng)險(xiǎn)。DOORS/ERS 通過(guò)統(tǒng)一的需求知識(shí)庫(kù)，提供對(duì)結(jié)果是否滿足需求的可視化驗(yàn)證，從而達(dá)到質(zhì)量目標(biāo)，并能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的協(xié)同作業(yè)使生產(chǎn)率得到提高3. Borland CaliberRM Borland CaliberRM是一個(gè)基于Web 和用于協(xié)作的需求定義和管理工具，可以幫助分布式的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)平滑協(xié)作，從而加速交付應(yīng)用系統(tǒng)。CaliberRM 輔助團(tuán)隊(duì)成員溝通，減少錯(cuò)誤和提升項(xiàng)目質(zhì)量。CaliberRM 有助于更好地理解和控制項(xiàng)目，是Borland 生命周期管理技術(shù)暨Borland Suite 中用于定義和設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵內(nèi)容，能夠幫助團(tuán)隊(duì)領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。CaliberRM 提供集中的存儲(chǔ)庫(kù)，能夠幫助團(tuán)隊(duì)在早期及時(shí)澄清項(xiàng)目的需求，當(dāng)全體成員都能夠保持同步，工作的內(nèi)容很容易具有明確的重點(diǎn)。此外，CaliberRM 和領(lǐng)先的對(duì)象建模工具、軟件配置管理工具、項(xiàng)目規(guī)劃工具、分析設(shè)計(jì)工具以及測(cè)試管理工具良好地集成。這種有效的集成有助于更好地理解需求變更對(duì)項(xiàng)目規(guī)模、預(yù)算和進(jìn)度的影響。3. 數(shù)據(jù)挖掘3.1. 數(shù)據(jù)分析模型1. 絕對(duì)模型（Categorical Model）：依據(jù)預(yù)定義路徑尋找原因，如查詢(xún)2. 解釋模型（Exegetical Model）：依據(jù)多層次路徑尋找原因，如多維分析3. 思考模型（Contemplative Model）：參數(shù)化路徑，如場(chǎng)景分析4. 公式模型（Formulaic Model）：模型化路徑，如數(shù)據(jù)挖掘3.2. 數(shù)據(jù)挖掘概念數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識(shí)的過(guò)程。數(shù)據(jù)挖掘是一種新的商業(yè)信息處理技術(shù)，其主要特點(diǎn)是對(duì)商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、分析和其他模型化處理，從中提取輔助商業(yè)決策的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)挖掘可以描述為：按企業(yè)既定業(yè)務(wù)目標(biāo)，對(duì)大量的企業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行探索和分析，揭示隱藏的、未知的或驗(yàn)證已知的規(guī)律性，并進(jìn)一步將其模型化的先進(jìn)有效的方法。圖4.1數(shù)據(jù)挖掘從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中得出3.3. 數(shù)據(jù)挖掘方法論1. 以SPSS，NCR等公司為代表的CRISP-DM方法論CRISP-DM是跨行業(yè)數(shù)據(jù)挖掘標(biāo)準(zhǔn)流程（Cross-Industry Standard Process for Data Mining）的縮寫(xiě)。強(qiáng)調(diào)以業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建模、評(píng)價(jià)、發(fā)布為核心環(huán)節(jié)，將數(shù)據(jù)挖掘目標(biāo)和商務(wù)目標(biāo)有機(jī)地聯(lián)系在一起。2. 以SAS公司為代表的SEMMA方法論，以抽樣（Sample） 、探索（Explore） 、修改（Modify） 、建模（Model） 、評(píng)估（Assess） 為核心環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程是這5個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)循環(huán)。3.4. 數(shù)據(jù)挖掘模型數(shù)據(jù)挖掘通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)及行為，做出前攝的、基于知識(shí)的決策。數(shù)據(jù)挖掘的目標(biāo)是從數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)隱含的、有意義的知識(shí)，主要有以下五類(lèi)功能。1. 自動(dòng)預(yù)測(cè)趨勢(shì)和行為