一种集成目标和问题分析的需求知识建模方法研究与实现

论文摘要

在长期的软件开发实践过程中,项目经理、系统分析师和设计专家积累了相当多的需求知识。近期,一些软件工程师和相关领域的研究人员开始将他们拥有的这部分知识,总结提炼成一种新的形式——需求模式。这些模式致力于帮助软件工程师从粗线条的问题环境描述中获取完整的、一致的、可实现的需求规格说明。但遗憾的是,大部分的需求模式都是以自然语言的形式来描述的,这给软件开发的新手们灵活高效的使用这些模式带来了一些困难。因此,我们十分需要一种具有结构化的建模方法来描述这些需求模式,从而在更大程度上推动需求获取和需求分析的自动化。在现有的诸多需求建模方法中,基于意图的需求分析框架(i*框架)和问题框架方法(PF)都具有着各自独特的优势。从建模思路上来看,i*框架进行由整体到局部的意图分析,而PF方法可以将局部的子问题整合成全局的原始问题,两种方法的这种互补特性使得它们的结合成为可能。从建模内容上来看,i*框架针对系统设计的上层意图分析和PF方法对系统运行态的实时描述很好的覆盖了需求知识中的基本内容。因此我们提出一种由i*框架和PF方法相结合的建模方法iPF,并对需求知识进行建模实践。通过应用iPF建模,需求模式成为了需求知识模型;通过意图依赖关系分析,不同需求模式之间的结构关系被重新组织和梳理;通过由i*模型向PF模型过渡,需求模式内容中的不同设计方案也与具体的系统行为衔接了起来;通过全局问题分析,需求模式中关于系统局部功能点的不同实现方案被放到了整个系统范围内来讨论。通过这样的建模过程,我们先后使用自顶向下和自底向上的方法对需求模式“扫描”了两次,大部分的需求知识以模型的形式得到了表达。基于我们提出的需求知识建模方法iPF,我们选用了领域专家Stephen Withall的37个需求模式作为知识源,对每个需求模式进行解析,再对获得的模型碎片进行分步整合,取得了良好的建模效果。另外我们还对现有的目标建模工具OME3进行了PF框架的插件开发,以满足iPF建模实践的需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 背景与意义
• 1.1.1 问题的出现
• 1.1.2 论文工作的目的和意义
• 1.2 相关工作概述
• 1.2.1 基于意图的需求建模分析模型——i*框架
• 1.2.2 基于问题的需求建模分析方法——PF 方法
• 1.2.3 i*和PF 的结合
• 1.2.4 模式与需求模式
• 1.3 论文工作及内容安排
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术难点
• 1.3.3 本文的主要贡献
• 1.3.4 各章内容简介
• 第2章 一种集成目标和问题分析的需求知识建模方法
• 2.1 i*和PF 建模方法思想的互补性
• 2.1.1 i*和PF 的元模型分析
• 2.1.2 i*和PF 的二次元模型分析
• 2.1.3 由本体到元模型的分析
• 2.1.4 小结
• 2.2 一种集成目标与问题分析的需求知识建模方法概述——iPF
• 2.2.1 整合方法的形式
• 2.2.2 知识源的选择
• 2.2.3 解析
• 2.2.4 模型整合方法
• 2.2.5 小结
• 第3章 案例应用——用iPF 方法建模需求模式
• 3.1 不同模式库的筛选
• 3.2 模式解析
• 3.3 模型整合
• 3.3.1 全局视图——SD 模型
• 3.3.2 局部视图——SR 模型
• 3.3.3 子任务问题分析——PF 模型
• 3.3.4 全局问题分析
• 3.4 建模效果
• 3.5 iPF 方法的一般应用
• 3.6 小结
• 第4章 建模工具的设计与实现
• 4.1 选择OME 做扩展的原因
• 4.2 定义PF 框架
• 4.3 定义PF 框架中的基本元素
• 4.4 定义PF 框架中的连接
• 4.5 定义PF 插件
• 4.6 用OME 画问题图
• 4.7 小结
• 第5章 总结与讨论
• 5.1 现有工作的意义
• 5.2 未来工作
• 参考文献
• 致谢
• 附录A
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果