中科院需求工程8D講)多視點(diǎn)需求工程與矛盾需求處理

1、12 理解系統(tǒng)的需求，需要理解： 系統(tǒng)提供的服務(wù) 系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 系統(tǒng)將處于的環(huán)境 影響系統(tǒng)的組織問題 等等 因此，需求工程過(guò)程涉及： 捕獲、分析和決定各種意見3 視點(diǎn)： 出自一個(gè)特定角度的，關(guān)于系統(tǒng)或相關(guān)問題、環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域的一組信息 角度： 系統(tǒng)的最終用戶 其它的系統(tǒng) 涉及系統(tǒng)開發(fā)的工程師 任何系統(tǒng)相關(guān)者4 假設(shè)： 針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，每個(gè)視點(diǎn)都是不完整的 整個(gè)系統(tǒng)的需求將通過(guò)集成各個(gè)視點(diǎn)信息得到 由于一般而言視點(diǎn)之間會(huì)包含不同的需求，因此特別地要涉及矛盾的歸結(jié)過(guò)程5 “火車自動(dòng)控制系統(tǒng)”中的可能視點(diǎn)和需求來(lái)源： 司機(jī)：來(lái)自火車司機(jī)的需求，可能大部分是涉及可用性的非功能性需求 軌道設(shè)備：來(lái)自

2、軌道設(shè)備的需求，這些軌道設(shè)備將與系統(tǒng)發(fā)生交互 已有的其它系統(tǒng)：來(lái)自已經(jīng)存在的其它系統(tǒng)的兼容性需求 安全工程師：來(lái)自于鐵路安全工程師的系統(tǒng)安全性需求 火車制動(dòng)裝置的特征：從火車制動(dòng)裝置的特性中導(dǎo)出的需求6：，顯式區(qū)別不同的需求來(lái)源 視點(diǎn)是分離關(guān)注點(diǎn)的一種方法，讓參與者僅僅關(guān)注他們感興趣的問題，忽略與他們無(wú)關(guān)的問題 提供組織和結(jié)構(gòu)化這些不同信息的機(jī)制 提供手段，讓需求源或需求相關(guān)者標(biāo)識(shí)和檢查他們對(duì)需求的貢獻(xiàn)7結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)技術(shù)（SADT）控制需求表達(dá)（CORE）面向視點(diǎn)的系統(tǒng)工程（VOSE）面向視點(diǎn)的需求定義（VORD）面向視點(diǎn)的需求驗(yàn)證“問題”需求的處理框架8910 沒有顯式的視點(diǎn)定義，是其建

3、模技術(shù)的直觀推廣 由它的數(shù)據(jù)和來(lái)源和去向決定視點(diǎn)1112 視點(diǎn)只是一種直覺,而沒有明確的表示 沒有關(guān)注視點(diǎn)定義的專門步驟 視點(diǎn)只出現(xiàn)在上下文層 沒有超出只將視點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的來(lái)源和出處的視點(diǎn)分析1314 英國(guó)宇航局，七十年代末期 關(guān)注功能分解（與SADT相同），但不同的是，它顯式地以視點(diǎn)為基礎(chǔ) 用于歐洲宇航工業(yè)界，著名的項(xiàng)目包括： 八十年代中旬的實(shí)驗(yàn)飛行器計(jì)劃，CORE用于系統(tǒng)和軟件定義 最近的歐洲戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃，CORE作為標(biāo)準(zhǔn)的需求分析方法15 分兩層考慮視點(diǎn) 第一層次：識(shí)別與目標(biāo)系統(tǒng)交互的或者影響目標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)體 CORE提供識(shí)別功能性和非功能性視點(diǎn)的指南 第二層次：區(qū)別定義視點(diǎn)和邊界視點(diǎn) 定義視

4、點(diǎn)：系統(tǒng)的子過(guò)程，采用自頂向下的方式 限界視點(diǎn)：間接地與目標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生交互的實(shí)體16 迭代式過(guò)程 視點(diǎn)識(shí)別 視點(diǎn)結(jié)構(gòu)化 表表示的采集 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 單視點(diǎn)建模 組合視點(diǎn)建模 約束分析17 第一步：識(shí)別視點(diǎn)（頭腦風(fēng)暴，識(shí)別可能實(shí)體）18 第一步：識(shí)別視點(diǎn)（區(qū)分定義視點(diǎn)和限界視點(diǎn)）19 第二步：視點(diǎn)結(jié)構(gòu)化 功能子系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，自頂向下分解 限界視點(diǎn)在相同的層次上20 第三步：表表示法 采集視點(diǎn)信息的一種機(jī)制 包括：執(zhí)行的行為、這些行為要使用的數(shù)據(jù)、導(dǎo)出的輸出數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的來(lái)源、數(shù)據(jù)的目的地 主要側(cè)重在信息流建模，便于視點(diǎn)間數(shù)據(jù)流沖突的檢測(cè)，包括數(shù)據(jù)來(lái)源和目的地的一致性等2122 第四步，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化：將數(shù)

5、據(jù)項(xiàng)分解為其組成部分，創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典 第五步和第六步，單視點(diǎn)建模和多視點(diǎn)組合建模：采用活動(dòng)圖為視點(diǎn)活動(dòng)建模，類似于SADT，說(shuō)明活動(dòng)的過(guò)程，以及關(guān)聯(lián)到的表集 第七步，約束分析：將系統(tǒng)看作一個(gè)整體進(jìn)行分析23 任何實(shí)體都可以是視點(diǎn)，對(duì)什么是視點(diǎn)缺少明確的界定 定義視點(diǎn)和限界視點(diǎn)使視點(diǎn)的識(shí)別更加復(fù)雜 限界視點(diǎn)是將與目標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生信息交互的外部實(shí)體 定義視點(diǎn)是目標(biāo)系統(tǒng)的子過(guò)程 分析比較薄弱，僅關(guān)注于內(nèi)部視點(diǎn)（定義視點(diǎn)），對(duì)限界視點(diǎn)不進(jìn)行分析，它們只是作為與系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)來(lái)源和目的地2425 九十年代早期，Imperial College London 基本原理： 軟件開發(fā)涉及許多專家的參與 這些專家關(guān)注

6、于軟件開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同方面 每個(gè)專家都只負(fù)責(zé)或關(guān)注他所關(guān)心的方面26 使用視點(diǎn)來(lái)捕獲上述不同的方面，劃分和分布參與者的活動(dòng)和知識(shí) 捕獲參與者在軟件開發(fā)特定階段的角色和職責(zé) 通過(guò)參與者的角色來(lái)識(shí)別視點(diǎn) 不同角色的知識(shí)封裝在一個(gè)視點(diǎn)內(nèi)，VOSE提供了視點(diǎn)的表示風(fēng)格27 松耦合、局部管理、分布的對(duì)象，它封裝了關(guān)于系統(tǒng)及其領(lǐng)域的：部分表示知識(shí)開發(fā)過(guò)程知識(shí)規(guī)格說(shuō)明知識(shí)28描述該視點(diǎn)使用的表示格式描述該視點(diǎn)的開發(fā)行為，過(guò)程和策略標(biāo)識(shí)相對(duì)于要開發(fā)的整個(gè)系統(tǒng)而言該視點(diǎn)的關(guān)注點(diǎn)按style槽規(guī)定的，采用work plan槽中描述的策略開發(fā)的表示法描述視點(diǎn)維護(hù)視點(diǎn)規(guī)格說(shuō)明的開發(fā)狀態(tài)，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)需求的可追蹤

7、性，記錄一些形式的開發(fā)理念。29 一個(gè)視點(diǎn)框架就是一個(gè)視點(diǎn)類型，它只包含 風(fēng)格（style）槽 工作計(jì)劃（work plan）槽 按照工作計(jì)劃槽中定義的行為開發(fā)視點(diǎn)，得到視點(diǎn)類型的一個(gè)實(shí)例30 視點(diǎn)的表示 視點(diǎn)內(nèi)部的交互 視點(diǎn)之間的交互 沖突消解31 視點(diǎn)框架是可重用的描述，可以多次實(shí)例化，得到多個(gè)視點(diǎn) 框架的一次實(shí)例化過(guò)程就是一個(gè)視點(diǎn)的開發(fā)過(guò)程 框架不僅刻畫視點(diǎn)要表示的需求,還表達(dá)了視點(diǎn)的開發(fā)方法和開發(fā)過(guò)程 視點(diǎn)擁有者：負(fù)責(zé)制定該視點(diǎn)的過(guò)程模型的人或者智能工具32 兩部分： Object ：Object.Attribute Relation： Relation(Object1,Object2

8、).Attribute Relation(Object1,Object2).Object1.Attribute 例子 Process.Name State.Name.On Transition(On, Off).Name.Button-press33 組裝活動(dòng) 視點(diǎn)內(nèi)檢查 視點(diǎn)間檢查 視點(diǎn)觸發(fā)活動(dòng)34 用來(lái)采集（構(gòu)造）該表示框架的規(guī)格說(shuō)明的基本活動(dòng) 實(shí)際上是一組基本的編輯活動(dòng)35 檢查視點(diǎn)規(guī)格說(shuō)明語(yǔ)法上的局部一致性 這些檢查規(guī)則實(shí)際上部分定義了視點(diǎn)表示的語(yǔ)義 是方法設(shè)計(jì)者確定良定規(guī)格說(shuō)明的依據(jù)36 檢查不同視點(diǎn)規(guī)格說(shuō)明間的一致性 視點(diǎn)間一致性規(guī)則規(guī)定在什么情況下出現(xiàn)不一致37 為了創(chuàng)建新視點(diǎn)(

9、實(shí)例化視點(diǎn)框架)而必須執(zhí)行的活動(dòng) 一般作為一個(gè)其它開發(fā)活動(dòng)的結(jié)果，比如： 在agent層次中增加一個(gè)agent觸發(fā)為這個(gè)agent創(chuàng)建一個(gè)新的視點(diǎn) 在功能分解層次中增加一個(gè)子過(guò)程，觸發(fā)創(chuàng)建一個(gè)表集視點(diǎn)3839 Agent結(jié)構(gòu)視點(diǎn) 表集視點(diǎn)404142434445 識(shí)別信息處理實(shí)體，作為Agent，用Agent層次結(jié)構(gòu)將它們組合起來(lái)4647 針對(duì)每個(gè)葉子agent，構(gòu)造刻畫信息處理過(guò)程的表結(jié)構(gòu)4849 檢查源和目的地的存在性，針對(duì)agent的層次結(jié)構(gòu)而言 如果出錯(cuò)，隱含： 增加新agent 重命名不一致的源和目的地5051 表集合圖中的每個(gè)源必須是agent層次中的一個(gè)命名agentSource

10、.Name=VP(AS,Dd):Agent.Name 表集合圖中的每個(gè)目的地必須是agent層次中的一個(gè)命名agentDestination.Name= VP(AS,Dd):Agent.Name52 來(lái)自表集合圖的每個(gè)輸出必須是另一個(gè)agent的表集合圖的一個(gè)輸入Connected-to(Output, Destination).Output.Name=VP(TC,Destination.Name): Connected-to(Ds,Input).Input.Name 來(lái)自表集合圖中一個(gè)源的每個(gè)輸入必須由該源agent的表集合圖產(chǎn)生Connected-to(Source, Input).Inp

11、ut.Name=VP(TC,Source.Name): Connected-to(Output, Ds).Output.Name5354 Agent層次上的每個(gè)agent必須有一個(gè)表集合圖與它關(guān)聯(lián)（蘊(yùn)涵每個(gè)agent都是一個(gè)信息處理實(shí)體） AgentVP(TC,Agent.Name) 總之，視點(diǎn)間關(guān)系定義視點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)約束55 在創(chuàng)建包含該規(guī)則的視點(diǎn)類的實(shí)例（源視點(diǎn)）時(shí)，聲明： 至少要有一個(gè)目的視點(diǎn)，使得它將與源視點(diǎn)維護(hù)這個(gè)關(guān)系 可以觸發(fā)目的視點(diǎn)的創(chuàng)建VPsVPd such that VPs VPd5657 檢查模式：？ 失敗導(dǎo)致不一致性處理 變換模式：f(, VPs, VPd) 將一個(gè)視點(diǎn)中

12、的對(duì)象或關(guān)系一對(duì)一映射到另一個(gè)視點(diǎn)的對(duì)應(yīng)對(duì)象或關(guān)系上（滿足關(guān)系 ）58596061(a) Template in CORE(b) Hierarchy of Agents(c) Action table of Agent Borrower(d) Action table of Agent Clerk(e) Action table of Agent Librarian62利用封閉世界假設(shè)，可以推出矛盾：63 基本觀點(diǎn)： 在處理概念建模問題時(shí)，建立多個(gè)代表不同視角的片段模型，比試圖構(gòu)造單個(gè)模型要好 分離地為不同涉眾建模，然后再組合起來(lái)，會(huì)導(dǎo)致對(duì)領(lǐng)域的更豐富的理解64 得到涉眾的認(rèn)可：分離地獲取不同

13、涉眾的視點(diǎn)，他們可以看到自己的貢獻(xiàn) 結(jié)構(gòu)化過(guò)程：需求制品的并行開發(fā)，不受一致性的局限，建模過(guò)程可以分派給不同的開發(fā)小組 延遲承諾：容許問題的不同表示，對(duì)哪些需求更重要的問題，他們應(yīng)該如何建模等，分析員可以推遲做出選擇，直到對(duì)涉眾的視角有更好的理解65 視點(diǎn)建模改進(jìn)可追蹤性：因?yàn)楸容^和合并是顯式地進(jìn)行的，過(guò)程可以記錄下來(lái) 視點(diǎn)建模改進(jìn)結(jié)果模型的可讀性：原始涉眾對(duì)模型的理解能力 視點(diǎn)建模改進(jìn)捕獲不同觀點(diǎn)和微弱觀點(diǎn)的能力：沒有視點(diǎn)，有些不符合特定建模原則的事實(shí)會(huì)被忽略 視點(diǎn)建模使小組的建模更容易，因?yàn)榉纸饬私Ｈ蝿?wù)66 如何識(shí)別視點(diǎn)之間的關(guān)系？ 如何發(fā)現(xiàn)和處理不一致性？67 多倫多大學(xué) 問題：Kid

14、s Help Phone 基本表示框架：I*68全局建模組開發(fā)包含所有事務(wù)的單個(gè)I*模型 視點(diǎn)開發(fā)組為每個(gè)被面談的涉眾開發(fā)個(gè)體模型，然后合并它們獲得整個(gè)模型，合并過(guò)程由整個(gè)開發(fā)組共同完成 69 輸入：14個(gè)事務(wù) 概念獲取：約950個(gè)意圖元素，約120個(gè)潛在的Actors和Roles SR模型：9個(gè)分離的SR模型 結(jié)果檢查：交叉檢查、裁剪過(guò)合并元素 推斷9個(gè)SR模型之間的策略依賴關(guān)系，得出一個(gè)完整的組織SD模型70 視點(diǎn)劃分：14個(gè)事務(wù)分成3組 分別開發(fā)： 每個(gè)模型僅包含本組事務(wù)中的信息，排除其它事務(wù)的信息 模型采用與涉眾相同的詞匯 視點(diǎn)合并 選擇一個(gè)看起來(lái)被所有視點(diǎn)共享的元素作為開始點(diǎn) 構(gòu)造一

15、個(gè)合并模型，使它包含能與所有視點(diǎn)匹配的元素和只出現(xiàn)在一個(gè)視點(diǎn)中出現(xiàn)的元素 如果元素表示的詳細(xì)程度不同，則使用最詳細(xì)的版本 如果同一個(gè)術(shù)語(yǔ)被用來(lái)表示不同的概念，改變其中的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，使能夠區(qū)別這個(gè)不同 如果同一個(gè)概念在不同的視點(diǎn)中采用了不同方式來(lái)表示，就比較麻煩，常常需要開發(fā)一個(gè)新的結(jié)構(gòu)71 兩個(gè)組都覺得從文本中抽取模型元素比較困難 對(duì)更大的模型，唯一實(shí)際的方法是將它劃分成許多分離的視圖（注意不是視點(diǎn)）72 模型規(guī)模是全局開發(fā)組的難題 從事務(wù)中抽取的意圖元素太多不好管理，也無(wú)法檢查相似項(xiàng) 難以決定如何將一個(gè)大的模型劃分為小的視圖 不得不將大的actor分割成小的roles，否則依賴關(guān)系太多 模型太

16、大導(dǎo)致圖形布局問題，可讀性受到影響，檢查和驗(yàn)證幾乎不可能 視點(diǎn)開發(fā)組可以克服這些問題7374 后向可追蹤性 視點(diǎn)開發(fā)組比較容易做到 全局開發(fā)組比較難，在整個(gè)開發(fā)過(guò)程，他們只查閱了原始事務(wù)描述5次 它們的模型離原始事務(wù)比較遠(yuǎn)， 在建模過(guò)程中引入了許多原始事務(wù)中沒有的概念， 意圖元素的列表是原始事務(wù)和模型之間的中間表示 意圖元素的列表對(duì)選擇建模問題的初始分解起到重要作用75 視點(diǎn)合并是視點(diǎn)開發(fā)組的主要難題，這個(gè)組不得不針對(duì)所有不同點(diǎn)提出解決方案，經(jīng)常要回到原始事務(wù)描述中，識(shí)別某個(gè)概念的真正含義，需要所有的建模人員參加 不同詳細(xì)程度 不同建模風(fēng)格 不同形式化程度 建模過(guò)于自由 不同術(shù)語(yǔ)76 模型分析

17、，不同小組開發(fā)的模型，采用不同的模型分析技術(shù)： 全局開發(fā)組的模型用目標(biāo)評(píng)估過(guò)程 視點(diǎn)開發(fā)組的模型讓涉眾檢查分析，理解涉眾之間觀點(diǎn)的不同7778798081828384 無(wú)合取：A和B不能推出AB 無(wú)真值關(guān)系：A的真值與A的真值無(wú)關(guān) 多值系統(tǒng)：3值或4值邏輯 相干邏輯：使用不同的蘊(yùn)涵操作子 弱化證明：限制證明的形式（如QC-LOGIC）85 不利用封閉世界假設(shè)86 擴(kuò)展可滿足性關(guān)系：強(qiáng)可滿足+弱可滿足878889 帶注釋的謂詞演算（Annotated Predicate Calculus，APC） 每一個(gè)經(jīng)典的原子公式（e.g. l）都伴隨有一個(gè)來(lái)自于信任半格（belief semilattice，BSL）的值（e.g. r）作為注釋。 例： Reserve(User, Book): tBorrow(User, Book): tp 90 非規(guī)范軟件需求統(tǒng)一管理框架需求規(guī)格說(shuō)明應(yīng)用場(chǎng)景輸入I,期望響應(yīng)E自然語(yǔ)言描