摘  要： 針對(duì)當(dāng)前流行排序算法中只基于某種算法對(duì)需求進(jìn)行排序而沒有考慮項(xiàng)目實(shí)際規(guī)模的情況，提出了定性和定量分析確定需求優(yōu)先級(jí)的兩種思路。定性分析中研究了基于KANO模型確定優(yōu)先級(jí)的方法，定量分析中以AHP算法為基礎(chǔ)，將價(jià)值、費(fèi)用、風(fēng)險(xiǎn)等多種屬性的影響量化到需求優(yōu)先級(jí)排序中。結(jié)合某船廠信息管理系統(tǒng)利用AHP方法確定需求優(yōu)先級(jí)的案例討論，驗(yàn)證了該需求優(yōu)先級(jí)排序方法的可行性，解決了在資源有限的情況下如何確定需求優(yōu)先級(jí)并分步實(shí)施的問題。

　　關(guān)鍵詞： 需求管理；優(yōu)先級(jí)；KANO層次分析

0 引言

　　目前，軟件規(guī)模隨著軟件應(yīng)用領(lǐng)域的拓展也在不斷擴(kuò)大。而各種資源的限制不可能對(duì)所有功能都完整實(shí)現(xiàn)，這就要求分清開發(fā)的主次順序，使資源的利用率最優(yōu)，防止項(xiàng)目失控。這就是需求優(yōu)先級(jí)的確定過程。準(zhǔn)確的需求已經(jīng)成為軟件開發(fā)項(xiàng)目能否成功的關(guān)鍵因素[1]。

　　現(xiàn)有需求優(yōu)先級(jí)的劃分方法很多，而這些方法并不通用。參考文獻(xiàn)中關(guān)于需求優(yōu)先級(jí)的排序都是基于某種特定方法，并不考慮項(xiàng)目本身特定屬性和開發(fā)中的實(shí)際情況，考慮并不全面，存在一定弊端。本文考慮了項(xiàng)目的實(shí)際情況，基于軟件規(guī)模大小的不同，討論了兩種確定需求優(yōu)先級(jí)的方法，指出了在軟件開發(fā)中確定需求優(yōu)先級(jí)時(shí)存在的問題，并提出了相應(yīng)算法及改進(jìn)算法，同時(shí)考慮其他因素影響程度，提高需求優(yōu)先級(jí)的準(zhǔn)確性。

1 需求優(yōu)先級(jí)

　　需求優(yōu)先級(jí)是指軟件在開發(fā)過程中需求交付的先后順序。在實(shí)際軟件開發(fā)過程中，項(xiàng)目管理可能會(huì)遇到以下問題[2]：新系統(tǒng)在開發(fā)過程中，用戶有新的需求產(chǎn)生，而同時(shí)項(xiàng)目的費(fèi)用和時(shí)間又固定不變；已經(jīng)正式運(yùn)行并處于維護(hù)中的系統(tǒng)，用戶會(huì)針對(duì)系統(tǒng)中存在的問題，提出新的想法和要求，這些需求甚至可能要修改系統(tǒng)的整體架構(gòu)[3]。這就要求項(xiàng)目經(jīng)理在短時(shí)間內(nèi)做正確的決定，首先判斷該系統(tǒng)是否可以滿足和實(shí)施這些需求[4]。其次，要權(quán)衡各種客觀的約束條件，比如，能否保證項(xiàng)目進(jìn)度，能否滿足費(fèi)用預(yù)算，能否合理安排人員。而在滿足新需求的過程中，可能又會(huì)有新的需求。如何滿足用戶接踵而至的要求，既保證項(xiàng)目進(jìn)度，又讓客戶滿意就成了一個(gè)讓需求管理者頭疼的問題。這就需要項(xiàng)目經(jīng)理將需求的優(yōu)先級(jí)排序，根據(jù)排序結(jié)果依次滿足[5]。

　　對(duì)于一個(gè)新的項(xiàng)目，首先要估算軟件規(guī)模的大小，這是項(xiàng)目計(jì)劃和控制的核心要素，也是使用哪種方法確定需求優(yōu)先級(jí)的重要依據(jù)。軟件規(guī)模估算方法有功能點(diǎn)分析法、標(biāo)準(zhǔn)組件法、模糊邏輯法、類比法、專家估算法等[6]。當(dāng)前最流行的是功能點(diǎn)分析法，它從邏輯角度分析，依據(jù)用戶需求度量軟件規(guī)模，適合對(duì)需求明確的項(xiàng)目。對(duì)軟件規(guī)模的大小做出評(píng)估后，依據(jù)軟件規(guī)模大小，判斷使用哪種需求優(yōu)先級(jí)的排序方法，進(jìn)而做出有效的選擇。

2 基于KANO模型的需求優(yōu)先級(jí)排序

　　在小規(guī)模項(xiàng)目下，可以使用定性的分析方法，該方法由項(xiàng)目干系人通過比較和溝通，依據(jù)某些既有原則即可確定，該方法較簡(jiǎn)便，額外成本低，更加迅捷。

　　KANO（如圖1所示）是日本專家卡諾（Kano）博士提出的，是一個(gè)與產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的用戶滿意度模型。該模型是一個(gè)典型的定性分析模型，給出了用戶需求重要性的三個(gè)層面，即基本型、期望型和興奮型。常用于對(duì)需求指標(biāo)進(jìn)行分類。

　　基本型需求在金字塔的底層，是必需有的要素，一旦缺失用戶就使用不了產(chǎn)品，金字塔就不能平穩(wěn)矗立，是最重要的。期望型需求是指用戶希望能有的需求，此類需求的滿足程度與顧客滿意度是線性相關(guān)的，滿足的越多顧客就越滿意。興奮型需求是超出用戶預(yù)期的需求，此類需求可以極大地提高顧客的滿意度，滿足此類需求可以給產(chǎn)品加分，不滿足也無大礙，其需求的重要程度遠(yuǎn)低于期望型需求。但是隨著市場(chǎng)和時(shí)間的變化，對(duì)于用戶來講，需求的層次也是一種動(dòng)態(tài)變化的過程，需要及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整。

　　基于上述原則，實(shí)際開發(fā)過程中要全力以赴地滿足顧客的基本需求。然后，盡量滿足顧客的期望型需求，提供客戶最喜歡的額外服務(wù)或功能，使其產(chǎn)品既優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手又有差異。盡最大能力滿足用戶的興奮型需求，為公司創(chuàng)建忠誠度較高的用戶群。

　　這種方法的缺點(diǎn)是不夠精確，受限于項(xiàng)目干系人各自所負(fù)責(zé)的模塊的側(cè)重點(diǎn)不同等客觀因素。要求每個(gè)人在每種類別的含義理解上達(dá)成一致較為困難，無法按照上述原則對(duì)需求確定優(yōu)先級(jí)。此方法只適用于小規(guī)模的項(xiàng)目。對(duì)于大規(guī)模復(fù)雜的系統(tǒng)，則需要一種結(jié)構(gòu)化的方法來定量確定優(yōu)先級(jí)。

3 基于AHP的需求優(yōu)先級(jí)排序

　　目前涉及需求排序的算法很少提及層次性，將層次性引入需求排序，AHP（Analytical Hierarchy Process）是美國著名運(yùn)籌學(xué)家SATTYA.L在上世紀(jì)70年代提出的[7]。把復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行層次化，將定性和定量的因素有效地結(jié)合起來，通過建立矩陣，排序計(jì)算后得出的結(jié)果具有較強(qiáng)說服力，與前種方法對(duì)比，具有明顯的優(yōu)越性。AHP法可以將一些主觀因素以量化的形式表達(dá)出來，可以避免人的主觀性因素與計(jì)算出的結(jié)果相矛盾，使得用戶的需求更加清晰和條理化，讓決策更加有效。AHP方法大致可以歸納為以下幾步[8]：（1）分析各個(gè)關(guān)鍵因素之間的聯(lián)系，創(chuàng)建清晰的遞階層次結(jié)構(gòu)；（2）兩兩比較同一層次較上一層次中某個(gè)準(zhǔn)則的重要程度，建立矩陣；（3）通過矩陣計(jì)算各元素之間的相對(duì)權(quán)重；（4）計(jì)算每個(gè)元素相對(duì)于整體目標(biāo)的合成權(quán)重，得到先后次序。

　　3.1 層次結(jié)構(gòu)模型建立

　　AHP算法中很重要的步驟是將顧客的需求進(jìn)行分解，建立遞階層次結(jié)構(gòu)。根據(jù)屬性的差別，這些元素被分為幾個(gè)組，構(gòu)成不同層次，然后作為準(zhǔn)則，支配下一層的元素，而它也支配上層元素，這些被分解的要素從上到下形成一個(gè)遞階層次。最上面的被稱為目標(biāo)層，即理想結(jié)果或預(yù)定目標(biāo)；中間層包含了為到達(dá)最上層目標(biāo)所要考慮的中間環(huán)節(jié)，由幾個(gè)層次構(gòu)成，一般為準(zhǔn)則或子準(zhǔn)則；最下面一層是采取的方案等。如圖2所示。

　　3.2 確定相對(duì)重要性矩陣并計(jì)算各自權(quán)重

　　相對(duì)彼此的重要性建立起準(zhǔn)則的矩陣，兩兩比較各個(gè)準(zhǔn)則，得到每個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則之間的相對(duì)重要性。如果比較矩陣記作E，E=（eij），矩陣E中的元素eij反映元素Ei相對(duì)于Ej的重要程度。矩陣E是一個(gè)互反矩陣，eij（其中i=1，2，…，n；j=1，2，…，n）有如下性質(zhì)：eij>0，eij=1（當(dāng)i=j），eij×eji=1（當(dāng)i≠j）。一般采用9級(jí)標(biāo)度法確定矩陣元素eij的數(shù)值，即eij的取值范圍是1，2，…，9，其互反數(shù)的取值范圍是1，1/2，…，1/9。在9級(jí)標(biāo)度法中eij值與被比較元素的相對(duì)重要程度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

　　（1）Ei與Ej同等重要，則有eij=1，eji=1；

　　（2）Ei比Ej略微重要，則有eij=3，eji=1/3；

　　（3）Ei比Ej明顯重要，則有eij=5，eji=1/5；

　　（4）Ei比Ej十分重要，則有eij=7，eji=1/7；

　　（5）Ei比Ej極其重要，則有eij=9，eji=1/9。

　　如果兩個(gè)對(duì)比元素之間的相對(duì)重要性在上述判斷之間，eij可以取2、4、6或8。對(duì)于權(quán)重的計(jì)算可以用特征根法，對(duì)于每個(gè)矩陣E，能夠?qū)?yīng)一個(gè)特征方程EW=λmaxW，求解特征方程的最大特征根λmax和對(duì)應(yīng)的特征向量W，然后將特征向量W歸一化后就可作為權(quán)重向量。WE即為權(quán)向量。

　　為了避免出現(xiàn)A比B重要、B比C重要、而C又比A重要這種循環(huán)情況，需要進(jìn)行一致性指標(biāo)計(jì)算YC.I[9]（Consistency Index）：

　　YC.I=（λmax-n）/（n-1）

　　根據(jù)表1，查找相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)YR.I。

　　計(jì)算一致性比例：YC.R=YC.I/YR.I，只有當(dāng)YC.R<0.1時(shí)通過一致性檢驗(yàn)。

　　將通過檢驗(yàn)的權(quán)重比較后根據(jù)WE順序排列，需求優(yōu)先級(jí)即量化地展示在開發(fā)者面前。

　　3.3 應(yīng)用舉例

　　本文結(jié)合青島某船廠信息管理系統(tǒng)來驗(yàn)證該AHP方法確定需求優(yōu)先級(jí)算法的可行性。因項(xiàng)目時(shí)間和人員等客觀因素，無法短時(shí)間內(nèi)全部滿足，利用AHP方法計(jì)算出各個(gè)模塊的優(yōu)先級(jí)，分步完成該系統(tǒng)。該信息化系統(tǒng)主要包含以下幾個(gè)需求：（A）財(cái)務(wù)管理，包括付款管理、財(cái)務(wù)審核、賬務(wù)管理等；（B）人力資源管理，包括員工管理、薪資管理、社保管理、培訓(xùn)管理等；（C）采購管理，包括物料管理、備件管理等；（D）基礎(chǔ)信息管理，包括船舶基礎(chǔ)信息管理、物料基礎(chǔ)信息管理、供應(yīng)商基礎(chǔ)信息管理等；（E）報(bào)表管理，包括各類詳細(xì)數(shù)據(jù)的查詢、計(jì)算、導(dǎo)出和預(yù)估；（F）后臺(tái)管理，包括用戶角色管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)設(shè)置等。

　　根據(jù)以上需求[10]首先建立層次結(jié)構(gòu)模型。目標(biāo)層，就是完成一個(gè)功能完善的管理系統(tǒng)；準(zhǔn)則層，將價(jià)值V，費(fèi)用C，風(fēng)險(xiǎn)R這三項(xiàng)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；方案層，就是需求分析出來的各個(gè)功能單元。通過兩兩比較的方法導(dǎo)出低階層次結(jié)構(gòu)模型中各層次元素的權(quán)重，得到各種需求的優(yōu)先級(jí)。從用戶那里得到針對(duì)某層中的兩個(gè)元素，對(duì)于上層元素哪個(gè)更重要，按1~9的比例賦值。兩兩比較判斷矩陣。準(zhǔn)則層判斷矩陣：

　　根據(jù)上述方法進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算得出：YC.R=YC.I/YR.I=0.003 7/（2×0.58）=0.003<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

　　構(gòu)造方案層中相對(duì)于三個(gè)準(zhǔn)則的判斷矩陣并計(jì)算出相應(yīng)權(quán)向量，如表2~表4所示。

　　YC.R=0.036<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

　　YC.R=0.091<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

　　YC.R=0.046<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

　　由上面三個(gè)矩陣的特征向量WV，Wc，Wr以及WE可以得到6種需求的權(quán)重：

　　W=（WV，Wc，Wr）WE

　　=（0.132 5，0.202 4，0.103 0 ，0.148 8，0.073 5，

　　0.339 8）T

　　6種需求的順序通過公式計(jì)算出來，即：采購管理>報(bào)表管理>財(cái)務(wù)管理>人力資源管理>基礎(chǔ)信息管理>后臺(tái)管理。該項(xiàng)目的前期需求確定及后期的開發(fā)中，由于正確規(guī)劃了項(xiàng)目的需求優(yōu)先級(jí)順序，在人力和時(shí)間都很緊張的情況下，還是按照客戶要求交付了項(xiàng)目，這都取決于前期需求的準(zhǔn)確獲取及與客戶的充分溝通，以及運(yùn)用科學(xué)的方法，否則項(xiàng)目很容易失敗。

　　3.4 AHP改進(jìn)算法

　　使用AHP也有它的局限性。假如把全部需求不經(jīng)任何甄別都放在同一層上進(jìn)行權(quán)重比較，顯然是不合適的。如果這種需求過多，使用該方法會(huì)非常糟糕。如果有21個(gè)需求需要在同一層次比較，用戶要進(jìn)行210次的兩兩比較，這樣很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤和不一致。所以在排序需求優(yōu)先級(jí)時(shí)，考慮將需求分層是十分重要的。這時(shí)可以引入解釋結(jié)構(gòu)模型技術(shù)（ISM）。ISM用于明確問題的層次和結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)的要素分在不同的層次上，避免過多的要素出現(xiàn)在同一層次上。其原理就是抽取問題的組成要素，利用有向圖、矩陣等工具，對(duì)要素及相互關(guān)系進(jìn)行處理，明確問題的層次和整理結(jié)構(gòu)。將大量需求進(jìn)行分層后就可以繼續(xù)使用AHP進(jìn)行需求優(yōu)先級(jí)排序。

　　3.5 其他影響因子

　　通常需求優(yōu)先級(jí)排序方法都是基于功能和價(jià)值來進(jìn)行考慮的，不可否認(rèn)需求的價(jià)值是優(yōu)先級(jí)排序的重要依據(jù)，但是，需求優(yōu)先級(jí)排序不應(yīng)只考慮它的效益型屬性，還應(yīng)考慮它的成本型屬性，包括開發(fā)時(shí)間、成本和風(fēng)險(xiǎn)等。下面簡(jiǎn)要介紹如何量化這些因素。

　　（1）時(shí)間，主要是根據(jù)程序開發(fā)、測(cè)試等人員對(duì)提交的工作完成時(shí)間的承諾，考慮開發(fā)的復(fù)雜性，結(jié)合歷史相似規(guī)模項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)綜合考慮各需求所需時(shí)間。

　　（2）開發(fā)成本，運(yùn)用E=A×sizeB×M來計(jì)算。E為工作量，A是一個(gè)常數(shù)，反應(yīng)實(shí)際開發(fā)軟件類型，Size為估算的代碼行數(shù)，B反映與工作量不成比例的因素，一般取1~1.5，M反映了不同過程及開發(fā)特征的混合因素，如產(chǎn)品復(fù)雜性、可靠性等。

　　（3）風(fēng)險(xiǎn)，引用一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)影響水平定義[11]：RE=P×C，其中P是風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性，C是風(fēng)險(xiǎn)會(huì)帶來的損失。從需求的變動(dòng)、溝通的障礙、是否準(zhǔn)確估算系統(tǒng)規(guī)模、軟件的有效使用周期等幾種風(fēng)險(xiǎn)分別估算P值和C值，按照RE=P×C來計(jì)算RE。

　　綜合考慮了需求的成本型屬性和效益型屬性后，可以定義各個(gè)屬性因素所占的權(quán)重，最后可以得出更加全面的需求優(yōu)先級(jí)排序。

4 結(jié)束語

　　需求優(yōu)先級(jí)的確定是軟件開發(fā)中的一個(gè)較為重要的基本問題，本文依據(jù)軟件規(guī)模的大小，確定需求優(yōu)先級(jí)排序的最優(yōu)方法，并綜合項(xiàng)目的多重屬性進(jìn)而求得最準(zhǔn)確的排序結(jié)果，解決了在需求優(yōu)先級(jí)排序過程中千篇一律地套用某一種方法，從而使效率低下，而且結(jié)果有偏差的問題。需求優(yōu)先級(jí)確定過程中要充分依靠需求調(diào)查的原始資料，這樣確定的需求才能更加符合顧客要求，做出的軟件產(chǎn)品更加讓顧客滿意。

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