第02章 系統(tǒng)工程

軟件工程第2章系統(tǒng)工程1復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程內(nèi)容摘要基于計算機的系統(tǒng)系統(tǒng)工程的任務(wù)可行性分析2復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇內(nèi)容摘要基于計算機的系統(tǒng)系統(tǒng)工程的任務(wù)可行性分析3復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇

某些元素的一個集合或排列這些元素被組織起來以實現(xiàn)某種方法，過程或借助處理信息進行控制?；谟嬎銠C的系統(tǒng)4復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇基于計算機系統(tǒng)的系統(tǒng)元素5復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇系統(tǒng)元素軟件—計算機程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、相關(guān)文檔硬件—電子計算設(shè)備（如CPU，存儲器）和外部機電設(shè)備（如傳感器、馬達等）人員—硬件和軟件的用戶6復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇數(shù)據(jù)庫—一個大型的有組織的信息集合文檔—手冊、表格和其它用以描述系統(tǒng)使用和操作的信息規(guī)程（procedures）—定義每一種系統(tǒng)元素的特定使用步驟，或系統(tǒng)駐留的過程性環(huán)境7復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)基于計算機的系統(tǒng)本身可以成為一個更大的基于計算機系統(tǒng)中的一個元素，并稱為那個更大系統(tǒng)的宏元素。8復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇工廠自動化

系統(tǒng)9復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇內(nèi)容摘要基于計算機的系統(tǒng)系統(tǒng)工程的任務(wù)可行性分析10復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇硬件工程過程的三個階段1．計劃和定義階段；⑴硬件研制計劃；⑵硬件需求分析。11復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇硬件工程過程的三個階段2．設(shè)計和樣機實現(xiàn)階段；⑴分析需求并設(shè)計一個初步的硬件配置方案；⑵建立樣機和測試；12復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇硬件工程過程的三個階段3．生產(chǎn)、銷售和售后服務(wù)階段。⑴建立質(zhì)量保證的方法，建立產(chǎn)品銷售機構(gòu)⑵產(chǎn)品的維護和修理，庫存中的儲備備件，建立售后服務(wù)機構(gòu)13復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇軟件和軟件工程一個基于計算機的系統(tǒng)可以用輸入-處理-輸出（IPO）模型來表示。軟件工程是一門有關(guān)開發(fā)高質(zhì)量的基于計算機系統(tǒng)的軟件學(xué)科。14復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇軟件工程過程的三個階段1．定義階段；

15復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇軟件工程過程的三個階段2．開發(fā)階段；

16復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇軟件工程過程的三個階段3．運行維護階段：

17復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇計算機系統(tǒng)工程計算機系統(tǒng)工程是一個問題求解的活動，其目的是分析基于計算機的系統(tǒng)的功能、性能等要求，并把它們分配到基于計算機系統(tǒng)的各個系統(tǒng)元素中，確定它們的約束條件和接口。

18復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇系統(tǒng)工程的任務(wù)識別用戶的要求標(biāo)識系統(tǒng)的功能和性能范圍，確定系統(tǒng)的功能、性能、約束和接口。19復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇系統(tǒng)建模和模擬通常可考慮建立如下模型：硬件系統(tǒng)模型：描述基于計算機系統(tǒng)中的硬件（包括計算機、受系統(tǒng)控制的其它硬件設(shè)備等）配置、通信協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、以及確保基于計算機系統(tǒng)的安全性、可靠性、性能等要求的措施。軟件系統(tǒng)模型：描述各軟件子系統(tǒng)的功能、性能等要求，它們在硬件系統(tǒng)中的部署情況，以及軟件子系統(tǒng)之間的交互。人機接口模型：描述人如何與基于計算機的系統(tǒng)進行交互，包括用戶環(huán)境、用戶的活動、人機交互的語法和語義等。數(shù)據(jù)模型：描述基于計算機的系統(tǒng)使用了哪些數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如果使用多個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，還應(yīng)描述它們之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，必要時可給出主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。20復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇系統(tǒng)模型通?？捎脠D形描述，并加以相應(yīng)的文字說明。必要時，在系統(tǒng)建模后可構(gòu)造原型，進行系統(tǒng)模擬，以分析所建的模型能否滿足整個基于計算機的系統(tǒng)的要求。21復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本估算及進度安排對將開發(fā)的基于計算機的系統(tǒng)進行成本估算，并作出進度安排。可行性分析從經(jīng)濟、技術(shù)、法律等方面分析所給出的解決方案是否可行，通常只有當(dāng)解決方案可行并有一定的經(jīng)濟效益和/或社會效益時才開始真正的基于計算機的系統(tǒng)的開發(fā)。生成系統(tǒng)規(guī)格說明22復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇系統(tǒng)分析的任務(wù)識別希望的功能和性能范圍確定系統(tǒng)的功能、性能、約束和接口將功能賦予一個或多個系統(tǒng)元素（即軟件、硬件、人等）提出一些候選方案并做評價23復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇

項目考慮商業(yè)考慮技術(shù)分析生產(chǎn)評估對同一功能，可以分配不同的系統(tǒng)元素為選取最有效的分配方案，使用一組權(quán)衡準(zhǔn)則進行評價人員問題環(huán)境界面法律考慮24復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇1、項目考慮在預(yù)估的成本與進度范圍內(nèi)所選的系統(tǒng)配置能否實現(xiàn)？與成本與進度估算相關(guān)的風(fēng)險有哪些？25復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇2、商業(yè)考慮所選的系統(tǒng)配置是最可能有效益的解決方案嗎？能否成功地占領(lǐng)市場？最終的報償是否能表明所冒的開發(fā)風(fēng)險是值得的？26復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇3、技術(shù)分析是否具備開發(fā)所有系統(tǒng)元素的技術(shù)實力？能否確保功能和性能得到滿足？能否對這種系統(tǒng)配置進行充分的維護？是否具備技術(shù)資源？與技術(shù)相關(guān)的風(fēng)險有哪些？27復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇4、生產(chǎn)評估生產(chǎn)工具與設(shè)備是否有效？必需的過程是否短缺？是否充分地實施了質(zhì)量保證？28復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇5、人員問題開發(fā)人員是否得到培訓(xùn)？是否存在政治問題？用戶是否了解這個系統(tǒng)將要做什么？29復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇6、環(huán)境界面所提交的系統(tǒng)配置與系統(tǒng)的外部環(huán)境的接口是否合適？機器與機器、人與機器之間的通信是否以智能方式處理？

30復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇7、法律考慮這種配置是否會引入違法的責(zé)任風(fēng)險？對責(zé)任問題是否給予了足夠的保護？是否存在潛在的破壞問題？31復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇內(nèi)容摘要基于計算機的系統(tǒng)系統(tǒng)工程的任務(wù)可行性分析32復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇可行性分析開發(fā)一個基于計算機的系統(tǒng)通常都受到資源（人力、財力、設(shè)備等）和時間上的限制，可行性分析主要從經(jīng)濟、技術(shù)、法律等方面分析所給出的解決方案是否可行，能否在規(guī)定的資源和時間的約束下完成。33復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇經(jīng)濟可行性分析經(jīng)濟可行性主要進行成本效益分析，從經(jīng)濟角度，確定系統(tǒng)是否值得開發(fā)。基于計算機的系統(tǒng)的成本主要包括：購置硬件、軟件（如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、第三方開發(fā)的構(gòu)件等）和設(shè)備（如傳感器等）的費用系統(tǒng)的開發(fā)費用系統(tǒng)安裝、運行和維護費用人員培訓(xùn)費用34復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇效益經(jīng)濟效益包括使用基于計算機的系統(tǒng)后可增加的收入和可節(jié)省的運行費用（如操作人員數(shù)、工作時間、消耗的物資等）。在進行成本效益分析時通常只統(tǒng)計五年內(nèi)的經(jīng)濟效益。社會效益指使用基于計算機的系統(tǒng)后對社會產(chǎn)生的影響（如提高了辦事效益，使用戶滿意等），通常社會效益只能定性地估計。經(jīng)濟效益通?？捎秘泿诺臅r間價值、投資回收期和純收入來度量。35復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇貨幣的時間價值設(shè)：當(dāng)前金額為P，年利率為i，n年后的金額為F，則計算時，累計經(jīng)濟效益應(yīng)折合成當(dāng)前金額例如，一個基于計算機的系統(tǒng)使用后，每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為10萬，如果年利率為5%，那么，五年內(nèi)該系統(tǒng)的累計經(jīng)濟效益是43．2948萬，而不是50萬。36復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇投資回收期：累計的經(jīng)濟效益正好等于投資數(shù)（成本）所需的時間。純收入：累計經(jīng)濟效益–投資數(shù)當(dāng)純收入大于零時，該工程值得投資開發(fā)當(dāng)純收入小于零時，該工程不值得投資（除非它有明顯的社會效益）當(dāng)純收入等于零時，通常也不值得投資顯然，純收入越大越好。37復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本估計軟件開發(fā)成本主要表現(xiàn)為人力消耗（乘以平均工資則得到開發(fā)費用）。成本估計不是精確的科學(xué)，因此應(yīng)該使用幾種不同的估計技術(shù)以便相互校驗。下面簡單介紹三種估算技術(shù)。⒈代碼行技術(shù)代碼行技術(shù)是比較簡單的定量估算方法，它把開發(fā)每個軟件功能的成本和實現(xiàn)這個功能需要用的源代碼行數(shù)聯(lián)系起來。通常根據(jù)經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)估計實現(xiàn)一個功能需要的源程序行數(shù)。當(dāng)有以往開發(fā)類似工程的歷史數(shù)據(jù)可供參考時，這個方法是非常有效的。一旦估計出源代碼行數(shù)以后，用每行代碼的平均成本乘以行數(shù)就可以確定軟件的成本。每行代碼的平均成本主要取決于軟件的復(fù)雜程度和工資水平。38復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本估計⒉任務(wù)分解技術(shù)任務(wù)人力（％）可行性5需求分析10設(shè)計25編碼和單元測試20綜合測試40總計100表

典型環(huán)境下各個開發(fā)階段需要使用的人力的百分比39復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本估計⒊自動估計成本技術(shù)采用自動估計成本的軟件工具可以減輕人的勞動，并且使得估計的結(jié)果更客觀。但是，采用這種技術(shù)必須有長期搜集的大量歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并且需要有良好的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持。40復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本／效益分析的方法⒈貨幣的時間價值通常用利率的形式表示貨幣的時間價值。假設(shè)年利率為i，如果現(xiàn)在存入P元，則n年后可以得到的錢數(shù)為：

F＝P(1+i)n

這也就是P元錢在M年后的價值。反之，如果n年后能收入F元錢，那么這些錢的現(xiàn)在價值是

P＝F／(1+i)n41復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本／效益分析的方法例如，修改一個已有的庫存清單系統(tǒng)，使它能在每天送給采購員一份定貨報表。修改已有的庫存清單程序并且編寫產(chǎn)生報表的程序，估計共需5000元；系統(tǒng)修改后能及時定貨將消除零件短缺問題，估計因此每年可以節(jié)省2500元，五年共可節(jié)省12500元。但是，不能簡單地把5000元和12500元相比較，因為前者是現(xiàn)在投資的錢，后者是若干年以后節(jié)省的錢。假定年利率為12％，利用上面計算貨幣現(xiàn)在價值的公式可以算出修改庫存清單系統(tǒng)后每年預(yù)計節(jié)省的錢的現(xiàn)在價值，如表2.3所示。42復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本／效益分析的方法

表

將來的收入折算成現(xiàn)在值年現(xiàn)在值(元)(1+i)n將來值(元)累計的現(xiàn)在值(元)125001.122232.142232.14225001.251992.984225.12325001.401779.456004.57425001.571588.807593.37525001.761418.579011.9443復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本／效益分析的方法⒉投資回收期通常用投資回收期衡量一項開發(fā)工程的價值。所謂投資回收期就是使累計的經(jīng)濟效益等于最初投資所需要的時間。顯然，投資回收期越短就能越快獲得利潤，因此這項工程也就越值得投資。例如，修改庫存清單系統(tǒng)兩年以后可以節(jié)省4225.12元，比最初的投資（5000元）還少774.88元，第三年以后將再節(jié)省1779.45元。774.88／1779.45＝0.44，因此，投資回收期是2.44年。投資回收期僅僅是一項經(jīng)濟指標(biāo)，為了衡量一項開發(fā)工程的價值，還應(yīng)該考慮其他經(jīng)濟指標(biāo)。44復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇成本／效益分析的方法

⒊純收入衡量工程價值的另一項經(jīng)濟指標(biāo)是工程的純收入，也就是在整個生命周期之內(nèi)系統(tǒng)的累計經(jīng)濟效益（折合成現(xiàn)在值）與投資之差。這相當(dāng)于比較投資開發(fā)一個軟件系統(tǒng)和把錢存在銀行中（或貸給其他企業(yè)）這兩種方案的優(yōu)劣。如果純收入為零，則工程的預(yù)期效益可能是不值得投資的。如果純收入小于零，那么這項工程顯然不值得投資。45復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇⒋投資回收率把資金存入銀行或貸給其他企業(yè)能夠獲得利息，通常用年利率衡量利息多少。類似地可以計算投資回收率，用它衡量投資效益的大小，并且可以把它和年利率相比較，在衡量工程的經(jīng)濟效益時，它是最重要的參考數(shù)據(jù)。根據(jù)上述條件不難列出下面的方程式：

P＝F1／(1+j)+F2／(1+j)2+…+Fn／(1+j)n其中

P是現(xiàn)在的投資額；是第i年年底的效益（i＝1，2，…，n）；

n是系統(tǒng)的使用壽命；j是投資回收率。解出這個高階代數(shù)方程即可求出投資回收率（假設(shè)系統(tǒng)壽命n＝5）。46復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇技術(shù)可行性分析技術(shù)可行性主要根據(jù)系統(tǒng)的功能、性能、約束條件等，分析在現(xiàn)有資源和技術(shù)條件下系統(tǒng)能否實現(xiàn)。技術(shù)可行性分析通常包括風(fēng)險分析、資源分析和技術(shù)分析。47復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇風(fēng)險分析：分析在給定的約束條件下設(shè)計和實現(xiàn)系統(tǒng)的風(fēng)險。采用不成熟的技術(shù)可能造成技術(shù)風(fēng)險人員流動可能給項目帶來風(fēng)險成本和人員估算不合理造成的預(yù)算風(fēng)險風(fēng)險分析的目的是找出風(fēng)險，評價風(fēng)險的大小，并有效地控制和緩解風(fēng)險。48復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇資源分析：論證是否具備系統(tǒng)開發(fā)所需的各類人員、軟件、硬件等資源和相應(yīng)的工作環(huán)境。例如，有一支開發(fā)過類似項目的開發(fā)和管理的團隊，或者開發(fā)人員比較熟悉系統(tǒng)所處的領(lǐng)域，并有足夠的人員保證，所需的硬件和支撐軟件能通過合法的手段獲取，那么從技術(shù)角度看，可以認(rèn)為具備設(shè)計和實現(xiàn)系統(tǒng)的條件。49復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)與工程系軟件工程課程

胡航宇技術(shù)分析：分析當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)是否支持系統(tǒng)開發(fā)的各項活動。在技術(shù)分析過程中，分析員收集系統(tǒng)的性能