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軟件工程項目管理需求分析論文
在軟件工程中，需求分析是一個(gè)重要的部分，它是軟件工程和項目管理的基礎，是聯(lián)系客戶(hù)與開(kāi)發(fā)者的紐帶。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：
科研機構、高校承擔的大型科研工程越來(lái)越多，軟件在工程項目中扮演著(zhù)重要角色。結合科研領(lǐng)域軟件開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，介紹軟件開(kāi)發(fā)流程管理及質(zhì)量保障措施等，可為科研軟件的質(zhì)量提高及創(chuàng )新提供一定借鑒。
關(guān)鍵詞：
科研軟件;需求分析;開(kāi)發(fā)模型;質(zhì)量保障
引言
1.隨著(zhù)科研機構、高校承擔的國家大型科學(xué)工程項目越來(lái)越多，在這些大型科學(xué)工程中，軟件起到不可或缺的作用。如中國科學(xué)院高能物理研究所承擔的硬X射線(xiàn)調制望遠鏡項目[1]、BESIII項目[2]中的數據采集軟件、探測器和數據監測軟件是獲得物理成果的基礎，而模擬軟件和分析軟件則直接關(guān)系到物理成果的處理和精度。這類(lèi)軟件項目有較深的物理學(xué)背景，需要使用一些物理分析和設計方法，實(shí)現手段必須符合領(lǐng)域特點(diǎn)。
2.例如，數據存儲在粒子物理實(shí)驗和空間天體物理實(shí)驗中的要求不同，前者主要采用ROOT[3]格式，而后者則以FITS[4]格式為主，開(kāi)發(fā)所用的常見(jiàn)庫和工具也因數據存取格式不同而不同。此外，該類(lèi)軟件應用面較窄，僅限于某一科研領(lǐng)域，其開(kāi)發(fā)很難由軟件公司承擔，因為軟件公司必須投入大量的學(xué)習成本，而產(chǎn)品應用又受局限。因此，這類(lèi)軟件的開(kāi)發(fā)一般由科研院所、高校自行承擔。
3.然而，目前我國軟件整體實(shí)力與創(chuàng )新性還不強，人才結構也需要改善[5]，一些從事基礎研究的機構，軟件人才緊缺，且缺乏軟件開(kāi)發(fā)管理經(jīng)驗，造成軟件質(zhì)量不高�？蒲袡C構從事軟件開(kāi)發(fā)的科研人員學(xué)習能力強，熱衷于追求新技術(shù)，如果在方法上給予指導，可幫助其開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的軟件。依托大型工程培養所需的軟件人才，不僅有利于大型工程項目的實(shí)施，而且還能為國家培養大批軟件人才。本文結合該類(lèi)軟件項目的特點(diǎn)和科研機構現狀，探討其軟件開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，并提出流程管理和質(zhì)量保障措施。
一、科研領(lǐng)域軟件開(kāi)發(fā)及其特點(diǎn)
1.1軟件項目特點(diǎn)
(1)軟件提出者。一般是項目科學(xué)家、顧問(wèn)，他們具有較強的科學(xué)洞察力，也能較好地把握軟件開(kāi)發(fā)方向，但他們大多只關(guān)注宏觀(guān)問(wèn)題，而非技術(shù)細節，對軟件不是很了解，不能用計算機語(yǔ)言和思維描述項目，也無(wú)法很好地理解和描述實(shí)現流程、細節，因此不能準確估計軟件開(kāi)發(fā)難度和工作量。
(2)軟件開(kāi)發(fā)者。一般為青年職工和學(xué)生，他們熟悉軟件開(kāi)發(fā)，但往往不能完全理解項目目標，也不能深刻理解其物理過(guò)程，理解過(guò)程中往往思維局限性大，缺乏方向。
(3)軟件測試者。多數情況下單元測試由開(kāi)發(fā)者承擔，集成或系統測試由其他人員完成，部分由用戶(hù)完成。與開(kāi)發(fā)人員相比，測試人員往往物理基礎較好，掌握基本測試方法，但是沒(méi)有建立起完整的測試體系，而且將軟件測試當作“副業(yè)”，測試以功能實(shí)現為主，對軟件細節不了解。
(4)用戶(hù)。用戶(hù)一般是物理工作者，他們熟悉研究領(lǐng)域的物理要求，但不能用計算機語(yǔ)言描述需求，往往需求不實(shí)際或不夠明確。他們對軟件要求較高，要求通過(guò)物理測試對軟件性能和輸出結果精度進(jìn)行測試。如通過(guò)運行大數據量檢查軟件內存和時(shí)間消耗，以促進(jìn)開(kāi)發(fā)者進(jìn)行算法優(yōu)化等。
1.2軟件項目開(kāi)發(fā)特點(diǎn)
(1)軟件需求不夠明確�？蒲蓄I(lǐng)域軟件項目一般都涉及到探測器和數據，涉及領(lǐng)域較廣，而且需求不斷變化。無(wú)論是軟件提出者還是用戶(hù)，往往難以用計算機思維或語(yǔ)言清楚描述問(wèn)題;軟件開(kāi)發(fā)者對項目物理目標，特別是物理過(guò)程缺乏深刻理解，不能很好地理解軟件功能細節及需求。比如，對于一些數據分析軟件，提出者或用戶(hù)難以描述出軟件需要完成的功能，而開(kāi)發(fā)者對數據處理流程中進(jìn)行的數據轉換、修正、數據結構重組也缺乏深刻理解。
(2)人員結構較為單一。軟件開(kāi)發(fā)中通常一人需要承擔多種角色，包括軟件需求分析員、設計者和開(kāi)發(fā)者，甚至測試者。這樣的職位設定，人員分工不明確，難以深入把握某一領(lǐng)域(比如測試)的特點(diǎn)和方法，從而影響了整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。
(3)軟件實(shí)現細節難以把握。此類(lèi)軟件一般涉及復雜的物理過(guò)程，需要用一定的物理方法解決，但方法并不唯一，不同方法會(huì )對結果帶來(lái)一定影響，而且不同類(lèi)型數據所依賴(lài)的方法也不同。軟件開(kāi)發(fā)中還有些研究性課題，只能以接口形式存在于軟件中，但預留接口時(shí)往往設計較為簡(jiǎn)單，考慮的情況過(guò)于理想，難以滿(mǎn)足實(shí)際需求。然而，如果設計時(shí)考慮得比較復雜，接口較多，又往往缺乏必要的軟件技術(shù)和經(jīng)驗，不能有效把握細節。
(4)硬件頻繁改動(dòng)增加軟件開(kāi)發(fā)風(fēng)險。軟件依賴(lài)于硬件，設計初期軟件是在理想的硬件設計狀態(tài)下運行，但如果硬件發(fā)生變更或者運行影響因素增加，軟件也隨之變動(dòng)，從而加大開(kāi)發(fā)風(fēng)險。
(5)軟件測試及評估缺乏專(zhuān)業(yè)水平。由于開(kāi)發(fā)者、測試者與用戶(hù)的專(zhuān)業(yè)測試能力都比較欠缺，難以涉及到核心質(zhì)量問(wèn)題，往往無(wú)法全面對軟件作出專(zhuān)業(yè)評估。
(6)人員管理難度大�？蒲袡C構、高校一般熱衷于科學(xué)研究而不是工程項目本身，因此難以兼顧兩方面工作。軟件提出者和管理人員往往對軟件工程缺乏深入了解，難以對開(kāi)發(fā)工作作出客觀(guān)評價(jià)，因此對軟件開(kāi)發(fā)的進(jìn)度和質(zhì)量帶來(lái)一定影響。
(7)軟件不確定性因素多。隨著(zhù)工程實(shí)施，軟件提出者、用戶(hù)會(huì )不斷改變、增加需求，加上開(kāi)發(fā)者及測試者缺乏相關(guān)經(jīng)驗，代碼開(kāi)發(fā)不規范、開(kāi)發(fā)人員流動(dòng)性強等增加了軟件開(kāi)發(fā)的不穩定性。另外，為降低開(kāi)發(fā)成本和難度，開(kāi)發(fā)人員通常會(huì )引入現成的工具，這可能給軟件開(kāi)發(fā)帶來(lái)隱患。然而，面向某一科研領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)項目也有自身的優(yōu)勢。如和大型專(zhuān)業(yè)軟件相比，所需的項目功能不是特別多，部分開(kāi)發(fā)平臺具有可移植性，開(kāi)發(fā)人員綜合素質(zhì)較高，學(xué)習能力強，英語(yǔ)基礎較好。此外，很多工程與國外合作開(kāi)發(fā)，可參考國外成熟軟件，并方便引進(jìn)一些免費的軟件框架和平臺，如Gaudi[6]框架、天文分析工具庫Ftool[7]等。
二、軟件開(kāi)發(fā)流程管理
2.1確定軟件開(kāi)發(fā)模型
科研機構，尤其是一些缺少經(jīng)驗的團隊，習慣采用瀑布模型進(jìn)行開(kāi)發(fā)，主要由于該模型分階段，且各階段間存在因果關(guān)系，比較符合思維模式。但它會(huì )產(chǎn)生大量文檔，到開(kāi)發(fā)后期會(huì )凸顯軟件開(kāi)發(fā)缺陷。適合科研領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)模型有迭代式模型[8-9](需求變更驅動(dòng)型)、增量模型(功能驅動(dòng)型)及快速原型開(kāi)發(fā)[10]等。對于科研軟件而言，模型選擇需綜合考慮軟件框架穩定性和開(kāi)放性、構件獨立性以及項目組開(kāi)發(fā)經(jīng)驗等。比如對于需求不明確、流程不清晰、算法不確定的項目(如數據處理軟件、分析軟件和標定軟件等)采用迭代模型或者快速原型開(kāi)發(fā)較好。此外，采用一種模型為主，其它模型為輔，也會(huì )得到很好的效果。
2.2加強開(kāi)發(fā)流程控制
無(wú)論采用何種開(kāi)發(fā)模型，開(kāi)發(fā)人員必須在每一次開(kāi)發(fā)或迭代中完整實(shí)現需求分析、設計、編碼和測試等步驟。各階段的評審或項目報告尤為重要，項目前期要確保軟件開(kāi)發(fā)人員準確理解項目需求以及軟硬件環(huán)境;中期階段要確保開(kāi)發(fā)流程和方法可靠;后期要通過(guò)測試確保軟件運行符合要求。
2.3需求分析中注重物理分析
科研軟件中一般涉及大量數據操作，而且過(guò)程比較復雜，一些原始數據要經(jīng)過(guò)轉換、重建、標定及修正等步驟，而且處理不一定是線(xiàn)性的，即相鄰數據之間可能有關(guān)聯(lián)。這些功能和性能需求不容易明確，需要著(zhù)重把握。軟件中還可能涉及一些物理算法(比如圖像修正、頻率分解等)，因此在需求分析中需要著(zhù)重進(jìn)行物理分析，包括流程梳理、特殊方法和條件選擇等。
2.4采用串行開(kāi)發(fā)方式
科研機構人員結構比較單一，往往多項工作并行執行，給軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)量提升及人才培養帶來(lái)不利影響，可將相關(guān)性比較強的軟件以串行方式開(kāi)發(fā)，數據產(chǎn)品生成軟件和數據分析軟件可以依次開(kāi)發(fā)。
2.5提高開(kāi)發(fā)人員的主觀(guān)能動(dòng)性
軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，保障軟件項目負責人在經(jīng)費使用及績(jì)效考核中的話(huà)語(yǔ)權，組建凝聚力強的研發(fā)團隊，對軟件開(kāi)發(fā)的進(jìn)度、質(zhì)量進(jìn)行考核。
三、軟件質(zhì)量保障措施
(1)加強開(kāi)發(fā)過(guò)程中的溝通�？蒲许椖康牟淮_定性帶來(lái)軟件開(kāi)發(fā)需求的變動(dòng)，用戶(hù)往往只注重項目需求功能滿(mǎn)足，而不關(guān)心軟件的實(shí)現細節，所提出的功能或接口可能不切實(shí)際，因此需要加強與用戶(hù)的溝通，明確軟件開(kāi)發(fā)目標。
(2)充分調動(dòng)開(kāi)發(fā)人員積極性�？蒲袡C構軟件開(kāi)發(fā)人員往往是科研項目的幕后工作者，其工作成果容易被科研項目成果所掩蓋，所以充分調動(dòng)軟件開(kāi)發(fā)人員的工作積極性尤為必要。一方面，為其提供成果展示平臺，尤其是展示創(chuàng )新性成果，如將開(kāi)發(fā)中的文檔整理成冊等;另一方面，在基金申請、職稱(chēng)評定等方面提供支持�？蒲袡C構職稱(chēng)評定主要依據取得的科研成果，由于工作內容不同，如采取同樣的評審條件，軟件開(kāi)發(fā)人員與其他研究人員在同一層次上競爭將缺乏競爭力�？赡軐е虏糠秩藛T不愿意從事軟件開(kāi)發(fā)工作，或者開(kāi)發(fā)軟件的同時(shí)還從事其它研究，從而影響軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)度和質(zhì)量。因此，需要根據軟件開(kāi)發(fā)人員工作的特殊性，通過(guò)有效的激勵措施調動(dòng)其積極性。
(3)培養既懂管理又懂技術(shù)的項目負責人。優(yōu)秀的軟件工程項目負責人不僅是一個(gè)好的軟件設計師，對軟件實(shí)現細節能夠很好的掌控，還是一名優(yōu)秀的管理者，能科學(xué)配置資源。
四、結語(yǔ)
面向科研領(lǐng)域的軟件具有較深的行業(yè)背景，其設計方法、實(shí)現手段有很強的領(lǐng)域依賴(lài)性。本文從科研領(lǐng)域特點(diǎn)及軟件提出者、開(kāi)發(fā)者、測試者、用戶(hù)的角度出發(fā)，探討了其需求難以明確、人員結構較單一且管理難度大的特點(diǎn)。在軟件開(kāi)發(fā)管理過(guò)程中，需要采用合適的軟件開(kāi)發(fā)模型，注重流程管理，充分調動(dòng)開(kāi)發(fā)人員的工作積極性。
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