姚 剛 郭天杰

(海軍航空工程學(xué)院 煙臺 264001)

1 引言

在軟件開發(fā)過程中,需求分析是最開始的工作,是整個軟件開發(fā)的基礎(chǔ),對軟件的質(zhì)量起決定作用。需求分析如果做得不夠詳細或者是偏離用戶需求的話,往往會給項目帶來滅絕性的災(zāi)難。眾所周知,越到開發(fā)的后期,為糾正或彌補錯誤所付出的代價就越大,而且這個遞增不是線性的,是呈幾何級數(shù)增長的。因此必須在開發(fā)初期就對需求分析的中間產(chǎn)品進行評價。通過評價將問題發(fā)現(xiàn)并杜絕在軟件開發(fā)的早期,將大大減少由于錯誤或不合理因素而導(dǎo)致的花費,節(jié)省軟件開發(fā)和維護耗費,避免或減少可能的問題或風(fēng)險。在需求分析階段,開發(fā)組織產(chǎn)生的中間產(chǎn)品是需求文檔,需求文檔的好壞直接決定了需求的質(zhì)量,有必要建立一個需求文檔評價方法,定量的評價需求,從而更好地指導(dǎo)對需求文檔的改進。

2 需求文檔質(zhì)量屬性

需求分析的主要目的是對軟件需求定義進行分析,解決其中存在的二義性和不一致性,并以一種系統(tǒng)化的形式準(zhǔn)確地表達用戶的需求,形成所謂的需求分析中間產(chǎn)品,即軟件需求規(guī)格說明書。需求規(guī)格說明書是用戶和開發(fā)人員之間交流的橋梁,是設(shè)計和編碼的基礎(chǔ),同時也是測試和驗收的依據(jù)。需求規(guī)格說明書精確地闡述一個軟件系統(tǒng)必須提供的功能和性能以及它所要考慮的限制條件,應(yīng)該盡可能完整地描述系統(tǒng)預(yù)期的外部行為和用戶可視化行為,除了設(shè)計和實現(xiàn)上的限制,還應(yīng)該包括設(shè)計、構(gòu)造、測試或工程管理的細節(jié)。本文所述軟件需求文檔的質(zhì)量屬性來源于兩個方面:

?GB 9385-88[1]計算機軟件需求說明編制指南規(guī)定的需求規(guī)格說明書應(yīng)具有的特性(標(biāo)準(zhǔn)屬性)。

?依據(jù)開發(fā)者經(jīng)驗積累的對需求文檔質(zhì)量有重要影響的因素(經(jīng)驗屬性)。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)屬性

計算機軟件需求說明編制指南為軟件需求的實踐提供了一個規(guī)范化的方法,主要描述了軟件需求說明必需的內(nèi)容和質(zhì)量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),需求文檔的重要質(zhì)量屬性包括:無歧義性、完整性、可驗證性、一致性、可修改性、可追蹤性、運行和維護階段的可使用性。

2.1.1 無歧義性

目前大多數(shù)的需求分析采用的仍然是自然語言,自然語言對需求分析最大的弊病就是它的二義性。無歧義性是指,當(dāng)且僅當(dāng)軟件需求說明書對每一個需求只有一種解釋。包括以下兩點:

1)要求最終產(chǎn)品的每一個特性用某一術(shù)語描述;

2)若某一術(shù)語在某一特殊的行文中使用時具有多種歧義,那么對該術(shù)語的每種含義做出解釋并指出其適用場合。

2.1.2 完整性

每一項需求都必須將所要實現(xiàn)的功能描述清楚,以使開發(fā)人員獲得設(shè)計和實現(xiàn)這些功能所需的所有必要信息,它主要包括以下幾點:

1)軟件需求說明包括全部有意義的要求,無論是關(guān)系到功能、性能、設(shè)計約束,還是關(guān)系到屬性或外部接口方面的需求;

2)對所有可能出現(xiàn)的輸入數(shù)據(jù)的響應(yīng)予以定義,要對合法和非合法輸入值的響應(yīng)做出規(guī)定;

3)需求分析中沒有任何內(nèi)容被標(biāo)為“待定”。

2.1.3 可驗證性

當(dāng)且僅當(dāng)SRS中描述的每一個需求都是可以驗證的,該SRS才是可以驗證的;當(dāng)且僅當(dāng)在某一性能價格比可取的有限處理過程,人或機器能通過該過程檢查軟件產(chǎn)品能否滿足需求時,才稱這個需求是可以驗證的。

2.1.4 一致性

需求分析中陳述的需求沒有與其它軟件需求或高層(系統(tǒng)業(yè)務(wù))需求發(fā)生沖突,而且需求分析中陳述的各個需求之間不發(fā)生沖突。

2.1.5 可修改性

如果一個軟件需求說明的結(jié)構(gòu)和風(fēng)格在需求有必要改變時是易于實現(xiàn)的、完整的、一致的,那么這個軟件需求說明就是可以修改的?？尚薷男砸笃渚邆湟韵聴l件:

1)具有一個有條不紊的易于使用的內(nèi)容組織,具有目錄表、索引和明確的交叉引用表;

2)避免冗余,即同一需求不能在軟件需求說明書中出現(xiàn)多次。如果同一需求出現(xiàn)多次,在修改時只修改了一處,則軟件需求說明書會變的不一致。

2.1.6 可追蹤性

如果每一個需求的源流是清晰的,在產(chǎn)生和改變文檔時,可以方便地引證每一個需求,則該軟件需求說明是可追蹤的。

2.1.7 運行和維護階段的可使用性

需求文檔對運行和維護的過程起重要作用。維護常常是由與原來無聯(lián)系的人來進行,需求文檔是理解原先開發(fā)者意圖的最好的材料,只有需求文檔對于運行和維護階段可使用,才能使維護工作容易進行。

2.2 經(jīng)驗屬性

隨著軟件工程的發(fā)展,軟件開發(fā)人員總結(jié)了關(guān)于文檔質(zhì)量的重要因素:文檔的依從性和及時性。需求文檔要遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,并且及時的分發(fā)給相關(guān)的人員,才能更好地發(fā)揮需求文檔的重要作用。

2.2.1 需求規(guī)格說明書的依從性

需求規(guī)格說明書的編寫要遵循國家軟件工程標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)的規(guī)范,開發(fā)方可以根據(jù)項目特點進行適當(dāng)?shù)馗摹Ｐ枨笠?guī)格說明書的規(guī)范性為記錄功能需求和各種其它與需求相關(guān)的重要信息提供了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu),便于各類讀者的使用和查閱。

2.2.2 及時性

在軟件開發(fā)過程中形成的各種文檔都有其作用時效,因此文檔如果不及時的編制完成,其將失去其存在的意義。有些文檔應(yīng)在系統(tǒng)某個階段進行之前完成,有些文檔必須在系統(tǒng)某個階段開始后進行。開發(fā)文檔必須與系統(tǒng)生產(chǎn)、使用、維護同步進行。需求分析階段的需求規(guī)格說明要在概要設(shè)計之前完成,是概要設(shè)計的依據(jù)文檔,如果分析規(guī)格說明產(chǎn)生是在概要設(shè)計階段及以后,則需求規(guī)格說明書就失去其存在的意義。

3 模糊評價方法的應(yīng)用

3.1 模糊綜合評價概念和基本思想

模糊綜合評價[3]是基于模糊集合理論的一種具體應(yīng)用方法,是對具有多種屬性的事物,或總體優(yōu)劣受多種因素影響的事物做出一個綜合這些屬性或因素的合理的總體評價。

模糊綜合評價的基本思想是利用模糊線性變換原理和最大隸屬度原則。模糊評價中每一個評價因素由低一層次的若干因素決定,每一因素的評價是低一層次的多因素綜合評判。這樣由低到高逐層確定權(quán)重并根據(jù)該級別的綜合評判,將所得結(jié)果構(gòu)造出上一層次的模糊矩陣,進行上一層次的綜合評判,考慮與被評價事物相關(guān)的各個因素,最終得出對評價對象的綜合評價結(jié)果。在模糊綜合評判方法中,模糊綜合評價的一般步驟如下:1)建立因素集;2)建立評價集;3)確定權(quán)重集;4)確定隸屬度函數(shù);5)模糊綜合評價;6)評價結(jié)果分析。

3.2 模糊評價方法應(yīng)用分析

由于需求文檔的復(fù)雜,評價者對需求文檔質(zhì)量的認識不完全,而評價結(jié)果依賴于評價者的個人知識、經(jīng)驗和感覺,因此具有一定的非客觀性,故運用模糊理論對軟件質(zhì)量進行評價分析是合適的。為了綜合考慮各種質(zhì)量屬性對需求文檔評價的影響,利用上述所列的質(zhì)量屬性對需求文檔質(zhì)量的評價進行評價,將模糊評價方法應(yīng)用于需求文檔的評價中,使需求文檔質(zhì)量評價的結(jié)論更加客觀和可信。模糊評價模型建立的具體步驟如下:

1)建立因素集

將上面所述的質(zhì)量屬性,作為模糊評價方法的因素集。評價因素集可以確定為U={U1,U2},評價因素集各評價指標(biāo)的關(guān)系如圖1所示。

圖1 評價因素關(guān)系

2)建立評價集

在需求文檔評價中,將評價效果的好壞分為四個等級,即優(yōu) 、良 、合格和不合格 ,分別用 v1、v2、v3、v4表示,這樣評價集為:V={v1,v2,v3,v4};

3)權(quán)重集的確定

在模糊綜合評價中,因素重要程度模糊集 A的確定是否恰當(dāng)直接影響評價的結(jié)果,因此選擇合適的權(quán)重集是非常重要的。權(quán)重集的確定方法主要有關(guān)鍵特征調(diào)查法、Delphi法、層次分析法、統(tǒng)計加權(quán)法等。其中Delphi法是利用專家集體智慧來確定各因素在評價問題或決策問題中的重要程度系統(tǒng)的有效方法之一,也是確定權(quán)重常用方法之一。本文采用Delphi法依次確定一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的權(quán)重,得 A={0.65,0.35},A1={0.17,0.17,0.13,0.13,0.14,0.15,0.11},A2={0.45,0.55}。

4)確定隸屬度函數(shù)

本文采用指派法確定隸屬度函數(shù),結(jié)合實踐經(jīng)驗最終確認其模糊分布為梯形分布。函數(shù)的具體表示如下:

5)需求文檔的模糊評價

在需求文檔各指標(biāo)評價完成后,根據(jù)以上各指標(biāo)的隸屬度函數(shù)可以求出評價指標(biāo)U對評價集V中各元素的隸屬度,將各因素評價集的隸屬度先進行一級評價,各評價矩陣分別為:

依據(jù)模糊線性變換的公式得一級模糊評價結(jié)果:

得R=A?R=(b1,b2,b3,b4),B即為模糊評價結(jié)果。

6)評價結(jié)果分析

從上所述的模糊評判法可知,模糊綜合評判的最終結(jié)果是一個數(shù)值向量,還需要對這個數(shù)值向量進行評價判斷和分析,才能得到定性的結(jié)論。在分析,本文采用的方法是在評價時經(jīng)常使用的最大隸屬度法。

4 實例分析

應(yīng)用上述所述的模糊評價模型,對某教務(wù)信息管理系統(tǒng)的需求文檔進行評價,經(jīng)專家評審討論,需求文檔各項指標(biāo)的分值如下:

U11 U12 U13 U14 U15 U16 U17 U21 U22 90 80 75 83 90 70 80 92 86

將各評價指標(biāo)值代入相應(yīng)的隸屬度函數(shù)求出各評價指標(biāo)相對于評價集的隸屬度,得到模糊關(guān)系矩陣如下:

根據(jù)上述所求的權(quán)重和模糊關(guān)系矩陣進行一級模糊評價得:

利用最大隸屬度原則,該需求文檔的評價結(jié)果為:良。從指標(biāo)得分表中可知除一致性和可追蹤性指標(biāo)的得分稍低外,其他各項指標(biāo)的得分普遍較高,模糊評價結(jié)論很好地反映了需求文檔的質(zhì)量狀況。

5 結(jié)語

本文建立了一個評價需求文檔質(zhì)量的評價指標(biāo)體系,然后將模糊評價方法運用到文檔的評價中。通過實例分析,可以得到模糊評價方法,可以很好地反映需求文檔的質(zhì)量,對于今后需求文檔質(zhì)量的評價工作起到一定的指導(dǎo)規(guī)范作用。

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