《系统工程原理》PPT课件.ppt
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1、系统工程原理(2060120023)3-14周:周四 5-8节,研教楼-201室,荣 莉 莉大连理工大学 管理与经济学部 管理科学与工程学院 系统工程研究所84708073(o),第5章系统需求分析和系统建构,第1节 问题的确定第2节 需求的开发问题第3节 需求的调查第4节 需求的分析与系统需求的定义第5节 系统需求的管理第6节 系统的建构问题第7节 系统建构工作的特点与原则第8节 系统建构工作的步骤第9节 系统建构工作的实施第10节 系统建构工作的方法,5.1 问题的确定,系统工程过程一般是以需求的确定开始的,需求定义的正确与否,关系到整个系统工程过程能否朝着预定的目标顺利地进行。需求由问题
2、决定,系统生命周期模型的第一步所谓明确问题或者说辨识问题,乃是确定需求的前提。无论是面临难题还是为了抓住机遇需要采取行动,或者是为了建立一个新系统,改进一个原有的系统,都是为了解决问题,所以确定问题是第一步。,做正确的事比正确地做事更重要,正确提问题是非常重要的。著名的系统科学家R.Ackoff指出:我们由于解决错误的问题而造成的失误,要比错误地解决正确的问题所造成的失误多得多。对问题的确定不仅是系统分析人员的工作,而且需要有关方面的领导和专家参加意见,因此最好是有一个临时的(正式或非正式的)小组来承担这项工作。参加的人员不但要有专业知识和系统工程知识,而且需要有广泛的社会经济知识,这是对系统
3、环境的了解所必需的。,确定问题的方法,确定问题有时可以依靠逻辑方法,但更多地是靠人类的直觉。人们还很难总结出一套通用的确定问题的方法和步骤,多半是凭经验。前面介绍的两种方法可以使用。一种方法是把与问题有关的信息片断逐个记录在卡片或纸条上全面进行审视把有关联的形成单元和其它类似单元聚类建立它们之间的关联。另一种方法是通过写书面报告来清理思想,明确问题。例如可以在阶段的开始时撰写问题剖析报告,结束时撰写阶段结果报告。,问题剖析报告,问题剖析报告包括问题性质和问题条件两部分。问题性质涉及问题的结构、过程,是通过大量调查研究以及与决策者或利益攸关的人员进行对话的基础上明确的。一般提出的问题有:你认为存
4、在什么问题?为什么这成为问题?问题是怎样出现的?什么原因引起的?解决这个问题的重要性何在?对这问题进行系统分析会得出什么结沦?可能解决问题的方式是什么?这个问题和哪些问题相牵连,它是哪一个更大问题中的一个部分?等等。,对问题的条件部分的了解,则主要是为了调查解决问题所需的各种资源。这也要通过调研与对话提问,提的问题有:解决问题涉及哪些资源(人力、物力、财力、技术、时间)?谁分配这些资源?分配者的职权如何?怎样监督和控制资源的使用?等等。报告写成后两方面集中起来检查一下看是否匹配,如果不匹配则可以从两方面加以调整,直到大体相对应。,阶段结果报告,问题剖析报告完成后,由小组进一步收集数据资料,逐步
5、形成观点,着手撰写阶段结果,报告主要内容有:问题的由来和背景,重要性与意义;可能采取行动的组织和个人;利益攸关的组织和个人;目标;评价指标;约束条件;方案概述;建议。,头脑风暴法,问题常常是在集体讨论过程中逐步明确的。这可以采取一种叫做集思广益畅谈会的,也有人称之为头脑风暴法,是从国外的名称Brain Storming直译而来的,这一名词原来指的是一种病态,患者滔滔不绝地说话,这里用来形容讨论之热烈。这种方法的特点是让大家畅所欲言,各抒己见,不允许对别人的想法一上来就进行批评,想法愈多愈好。鼓励人们以别人的想法为启发来构成自己的新想法,领导人要及时总结,加以引导,这样常可以得到对问题深入的见解
6、。,5.2 需求的开发问题,5.2.1 什么是需求的开发1、系统的需求所谓系统的需求,简单地说就是希望系统干什么。当委托者或者用户提出一个系统工程项目时,他们有可能对这个系统已经形成了概念,这种概念可能是极其粗浅的。但也可能他们只是有一种系统的直觉,还没有形成概念,需求分析过程必须使他们把直觉转化为概念。而需求发现的过程就是这种转化的过程。,怎样得到合理的需求,合理的需求不单来源于委托者(用户),而是通过委托者与开发人员之间有效的交流与合作而形成的。值得注意的是应该在一开始就弄清楚:需求的提出是从谁的利益出发的,现在的社会存在着多个利益主体,它们从自己的利益出发提出需求是可以理解的。但是从整体
7、和全局出发,就会发现有的提出是合理的,有的是不够合理甚至是不合理的。例如需求是在市中心建设一个易燃易爆产品的生产场所,就是不合理的。一般可以让委托者先提出,在提出后加以分析取舍。,培养正确的需求意识是委托者、系统分析与开发人员都需要努力去做的,而系统分析与开发人员在这个阶段应该发挥更加积极主动的作用。在参与具体的项目时,分析人员应该主动学习一些项目所涉及的具体应用领域的基本知识,以更好地理解用户的需求。由于不可能一次就完全了解用户的需求,而且在系统开发过程中还需要不断地请用户参与,因此与用户的沟通是需要贯穿始终的。需求分析人员需要对用户解释一些做法的必要性和合理性,以得到用户最大的支持与合作。
8、,2、需求的分类,功能需求:系统为了达到它的目标,需要具备一定的功能。例如一个运输系统就需要具备运送旅客或者货物的功能,一个信息系统需要有采集、存储、处理和提供信息的功能。所谓功能需求,就是这种要求。非功能需求:这种要求不是直接关系到系统目标,但还是属于必需的要求。例如在下列几方面的要求:可靠性/可用性/可维护性/效率/节能性/无污染/适应性,等等。,需要考虑环境对系统的需求或者说对系统的约束。环境有项目环境与宏观环境之分。项目环境指的是与项目有关的环境条件,而宏观环境指的是范围更大的社会、经济、资源、法律乃至于人文环境。在我国颁布试行的工程项目管理导则中,列举出外部的约束包括下列几方面:发展
9、规划引导和约束。产业政策引导和约束。技术政策引导和约束。自然资源条件约束。生态环境条件约束。土地条件约束。水资源条件约束。能源条件约束。社会条件约束。,需求的分类-2,需求又可以分为:必须满足的需求。希望满足、但不是必定要满足的需求。可满足可不满足的需求。第一类是必须保证的。第二类是在条件许可时应该尽量满足的,这就决定于付出的代价是否值得了。第三类则是在不需要付出(或极少付出)而能满足就更好的。,需求的分类-3,还有的把需求分成:操作需求:这是系统为完成其功能所要进行的操作所提出的需求。维护与支持需求:这是对操作需求的保证。,3、需求的发现/开发,与需求分析有关的活动可以分成两大类:一类可以称
10、作需求的发现或者称为需求的开发,包括:需求调查;需求分析;需求定义。另一类可以称作需求的管理。,5.2.2 需求的调查,需求调查是需求开发的重要阶段。需求调查的目的在于通过各种途径来获取用户的需求信息。调查的主要内容有:系统用在什么地方?系统需要完成什么使命?与系统有关的利益主体都有哪几方面?完成使命时关键性的系统参数是什么?系统有(或者需要)哪些组成部分?系统完成使命需要达到怎样的效率和效能?系统将要使用多少时间?系统的环境是怎样的,系统希望在怎样的环境下生存?这些内容在问题的确定阶段已经得到了一些,但不会很完整,因此需要进行调查。,有待构建的系统如果是一个实物系统,例如生产加工系统、计算机
11、信息系统乃至于软件系统,上述问题比较好回答。如果是构建一个组织机构,或者规划一个地区的社会经济发展,首先得和委托者或用户进行探讨,看怎样把这个组织机构或者地区看成是一个系统,系统的边界在什么地方,先在观念上达成共识。,有时用户认识到了需求分析的重要性,可能仍然不知道从何处入手来表达自己的需求。这时可以从他们所熟悉的业务需求入手。例如对一个企业来说,无论是领导还是一般员工,对自己的经营运作目标应该是比较清楚的。这种对经营背景的表述不仅让用户有话可说,也让开发者逐渐找到调查的线索。需求分析不可能完全与它所处的社会背景相脱离,只有把系统真正放在它的社会和组织环境中,它的需求才能清晰地反映出来。用户和
12、需求分析人员才能逐渐清楚地了解:为什么要从事该项目;该项目最终能为业务和客户提供哪些价值;该项目有哪些使用者;数据来源和目的是什么;等等,从而使项目的功能也逐步清晰起来。,需求调查的方式,软系统方法论中开始的几步,以及综合集成方法中的最初几步,也都是在进行调查。需求调查的方法有:面谈法问卷法“用例”方法 文档分析法观察法,面谈法,面谈是最常使用的方法。进行系统需求分析的人员和项目委托者和用户的面谈,可以通过个别约谈、即一对一交谈的方式,也可以为了节省时间而采取小型座谈会的方式。面谈需要有所准备。没有准备的面谈不但得不到所需要的信息,而且白白浪费双方的时间。邀谈的对象应该包括各个层面的人士,这样
13、既能听到高层的意见,也能听到基层的意见。一般是从一两位高层人士开始的,这样能够首先得到一些带有战略性的观点和意见。然后通过中层和基层人员了解一些专业细节。,面谈有封闭式与开放式两类。封闭式面谈是调查者事先准备好一组要在面谈中得出结论的问题,而开放式面谈则没有事先准备好严格的问题,而是围绕着所需要了解的问题以开放的形式交谈。在实际执行上多半是二者的混合方式,既要准备一些问题期望得到答案,又会随着谈话的展开,以开放的方式进行探讨。即使是开放的方式,调查者事先也得有所准备。一般开始时可以用开放的方式引入问题,然后逐渐聚焦到一些核心的问题。面谈的一个优点在于通过谈话不仅可以获得显性知识,而且通过发言者
14、的用语和情绪,获得一些隐性知识,如对项目的内心期望和前景的乐观或悲观估计等等。,问卷法,这是一种从多个需求提供者中间收集信息的常用方法。一般是将设计好的问卷发给被调查者,请他们填写,然后收集起来进行分析或统计。这种方法比起面谈法来,在时间限制上比较宽裕,给被调查者以更大的灵活性。过去的问卷时以纸面形式发放和填写的,现在就可以通过电子文件形式发放和回收。使用问卷法的第一步是选择发放问卷的对象。一般是要选择与本项目有关的有代表性的人物。同样也应该包括有关的各个层次的人物。,问卷同样有封闭式与开放式两类。封闭式的只能被动地回答所提的问题,甚至被动地选择候选的答案,而开放式则可由被调查者写出自己的看法
15、,不限于所提的问题和答案。问卷中的问题设计要注意下列几个方面:应该把问题按照逻辑顺序排列;重要的问题应该尽量放在前面;尽量不要使用带有倾向性或者暗示性的语句;使用匿名制。,使用问卷法的优点是可以用比较简便的方法得到较多的信息。它的一个缺点是不能保证百分之百地回收问卷。另外比起面谈法来,获得的信息量要少一些。正如我国古代的典籍易传所指出的:“书不尽言,言不尽意”,面对面还能够从言辞和表情上间接获得一些无法说出来的意见,而问卷则没有这样的可能性。通过一些情景(例如一同进行调查或观看一些录像)的启发,获得被调查者的看法也是一种有效的方法。这一类方法的进一步发展就是下面的“用例”方法。,“用例”法,这
16、是通过用户的使用场景来获取需求的技术。用例提供一个或多个场景,场景说明系统与用户之间怎样相互作用,使用户获悉什么人能用系统做什么事情。通过用例的展示,用户的认识逐步具体化,从而提出对需求的意见。这在采用一些新技术或者新的工作流程的情况下是非常必要的。现在由于信息技术极为发达,这种场景完全可以通过虚拟现实或者增强现实技术通过计算机来实现。,文档分析法,这种方法比较简单,就是系统分析人员设法找到有关的文档,进行阅读,获取有关的信息和知识,必要时再找有关的人员进行谈话询问。文档有的是相关组织内部的文件资料,有的是组织以外的相关地域、行业以及其他技术的资料。在进行需求分析时,一般总是要阅读一些文档,但
17、是常常会感到文档的不足或者缺乏针对性。,观察法,这种方法就是实地观察与系统有关的场所、设施、组织与人员的活动,还包括对系统环境(如地形地貌、交通设施、供水和供电情况等等)的实地观察。这种观察可以得到第一手材料,也可以作为对面谈和问卷所得到的信息的验证。在观察过程中,不要打扰原来工作的正常进行。特别是观察到人的工作情况时,当被观察者觉察到他是在被观察时,他的行为有时候就和平常不一样而使观察者得到的是一种假象。,5.2.3 需求的分析,需求分析首先是对收集的需求信息加以研究:看是否有不全面、不完整、不清晰的地方,如有必要再进行信息的收集,然后反复进行研究讨论;还要看是否有冲突和矛盾的地方,如果有矛
18、盾还需要进行协商。需求分析也可以建立一些模型,特别是概念模型,理清各种因素之间的关系。通过这样的分析,逐步形成对系统需求的较完整的概念。然后就可以进行需求定义了。,需求分析的步骤,需求分析可以通过下面四项活动来进行:运用分析(或称要求分析)。分析待开发的系统预定的目标,这可以从系统实现后对目前现状或已有的系统有什么进步来分析,以明确系统的价值。最好能对目标加以量化。功能分析(或称功能定义)。将运行的目标转化为必须执行的功能。可行性的确定(物理确定)。确定其能否实现。需求的证实。在一定的准则下确定需求是否现实。,在进行需求分析的过程中,委托者和系统分析人员的发言权是不对等的,常常是谁在这一方面的
19、知识和经验多,谁的发言权就多一些。例如对有关系统中的业务活动来说,委托方的发言权就多一些,而谈到有关系统功能和结构等问题时,系统分析人员的发言权就多一些。在进行过程中,发言权也是在不断转移之中。在这个过程中,双方的知识与经验应该是互补的。要营造一种气氛,让大家都能畅所欲言,而在经过讨论之后,能够理性地达成共识。,一般说来,开始时委托者对于待建立的系统还不够了解,需要系统分析人员进行解释和启发。等到有了一些理解,往往对系统期望过高,认为可以解决当前存在的所有问题,因此会提出过多的功能需求,并且希望在很短的时间内看到成效。但是,由于技术、人力等资源的限制,并不一定能够在设定的时间期限内满足用户所有
20、的期望,因此在需求分析中,也包括系统的可行性研究部分内容在内。在当前工程建设实践中,通常要进行可行性分析。,可行性分析的重要性,从项目管理的视角来看,系统可行性研究是立项的基础,因为立项要有充分的根据,这些根据就是在需求分析阶段明确了委托者的需要之后,再根据资源等条件和对风险的估计,确定所提出的需求能否满足。在项目管理中,可行性研究是必须的一步。如果能够满足,则可以立项,转入下一阶段,如果有些方面满足有困难,则应研究需求能否调整,实在不能满足,则宣布系统是不可行的。过去认为系统可行性研究的结果总应该是可行的,实际上有的项目就是不可行的,这时放弃这一项目是明智的,因为可以避免日后进退两难而造成损
21、失。,5.2.4 需求的定义,良好的开始就是成功的一半。因此做好系统工程开始的一项工作:需求定义,对于项目的成败关系是极为重大的。需求定义是在需求调查和需求分析的基础上,根据调查和分析的结果,准确地定义系统的需求。需求的定义是把需求形式化和格式化。系统需求要用正式的文档系统需求说明书来表述,对一些工程系统(如产品或软件开发)则还要有系统需求规格说明书。有了这样的文件,后面的工作就有了依据。应该强调指出的是:这些说明书主要说明的是“做什么”,而不是“怎样做”。,系统需求说明书的编写,系统需求说明书的编写应该满足下列要求:明确而无歧义;前后一致而无矛盾;需求与资源(包括人力、物力、资金、信息等)能
22、够对应;能够用定量指标的尽可能使用。系统需求说明书的编制完成,标志着整个系统需求已经从一些散乱的想法整理成为有明确内容而且有条理性的需求说明了。,需求定义中存在的问题,1、无论是委托者还是系统的开发者,都会产生不重视这个重要阶段的问题。特别是从开发者一方看来,会认为需求应该是由委托者提出的,开发者只要按照他们提出的需求去进行以后的工作就行了。其实需求的定义还得靠开发者对用户进行深入细致的调查,必要时还得加以启发,才能获得用户真正的需求信息。有时候开发者能够发掘出委托者原来没有想到的需求,而使系统的功能得到进一步的提高。也有可能是开发者通过调查发现某些需求是不必要的或者根本不可能实现的,及早向委
23、托者提出,以免日后产生矛盾。,2、委托者或用户自己常常是对需求也不明确。有的是不具体,有的是不全面,有的是需求自相矛盾。还有就是委托者心里明白,但说不清楚。这就需要双方通过多次讨论交谈,使得用户对需求的认识得以逐步明确、具体、全面、深入。3、人们容易重视主要需求,忽视次要需求;重视本单位、本部门的需求,忽视其他方面的需求。4、委托者或用户的需求经常需要变更也是困难问题之一,因为这涉及到返工以及对进度、经费的影响。5、有时候会遇到委托方催促尽快进行而忽视对需求的深入研究,这时如果为了赶进度而草率从事,会产生很大的风险,使得日后难以弥补。,6、国外在需求定义阶段十分重视文档的编写,每一阶段都要形成
24、文档。在系统工程方法运用的初期,他们也是不重视把双方的共识用文档记录下来,结果一遇变动,就无法肯定当初是怎样安排的,引起许多混乱。我国在管理工作中,双方的许多协议仅凭口头制定,缺乏用书面形式固定下来的习惯,形成日后的许多纠纷。我们长期以来不善于编制文档,常常是嫌麻烦、怕困难而放松这方面的要求,领导也听之任之。,对需求定义工作的困难和长期性必须有足够的认识,特别是这项工作不仅是涉及技术问题,而且涉及复杂的认知和心理活动以及人际关系,必须做好充分准备,才能立于不败之地;在某些工程项目中,需求的定义已经成为一个重要的独立的任务;在某些领域中(例如软件业)甚至出现了需求工程这样的专门领域,对需求问题作
25、了很细致的研究,其中某些方面值得一般系统工程的需求分析借鉴。,5.2.5 需求的管理,有了需求定义,后面的工作可以开展,在过去就认为有关需求的工作就已经完成了。后来发现有关需求的工作并不是一劳永逸的,怎样使得后续工作能够符合需求的要求,在委托者与开发者之间应该围绕着需求建立经常的联系,因此就有了需求管理的要求。需求管理包括需求的确认需求的跟踪需求变更的管理,需求的确认是双方共同对需求文档进行评审,达成共识之后作出书面的承诺,形成法律文件。这一工作形成的文档是需求评审报告。需求的跟踪是把后续工作的进展和成果和需求文档进行对比,使后面的工作能够根据需求文档进行。这项工作形成的文档是需求跟踪报告。需
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