摘  要： 針對目前常用的需求分析方法存在的弊端，提出了一種基于UML的信息系統需求分析模型，該模型提供了一個基于UML信息系統需求分析框架及其應用過程。實踐表明，該模型對信息系統開發具有較好的適應性。
關鍵詞： 需求分析； 統一建模語言； 管理信息系統； 用例圖

    需求分析是軟件開發的關鍵環節，需求分析結果的好壞直接決定軟件開發的成敗[1]，如何選擇一種高效的需求分析方法，直接影響待開發軟件的質量。本文在簡要介紹UML的基礎上，針對常用需求分析算法存在的不足，提出了一種基于UML的信息系統需求分析模型，實踐表明，該模型能有效提高軟件開發的效率和待開發軟件的質量。
1 UML概述
    UML是一種編制系統藍圖的標準化語言，可以實現大型復雜系統各種成分描述的可視化，說明并構造系統模型并建立各種所需的文檔，是一種定義良好、易于表達、功能強大且普遍適用的建模語言[2]。
    UML對軟件工程的發展做出了杰出的貢獻[3]。UML支持從需求分析開始的軟件開發的全過程。UML通過三類圖形建立系統模型：用例(Use Case)圖、靜態結構圖(對象類圖、對象圖、組件圖、配置圖)和動態行為圖(順序圖、協同圖、狀態圖、活動圖)，這些圖可以從不同的抽象角度實現系統的可視化[4]。　
    UML采用一整套成熟的建模技術，廣泛地適用于各個應用領域。它的各個模型可以幫助開發人員更好地理解業務流程，建立更可靠、更完善的系統模型。從而使用戶和開發人員對問題的描述達到相同的理解，以減少語義差異，保障分析的正確性。
2 常用需求分析方法及其不足
    信息系統實質上是實際業務系統的一種計算機模型，因此，信息系統的開發實質上就是要建立業務模型與計算機模型系統之間的映射關系[5]。一個綜合性的信息系統要支持組織內各級多個部門的管理，結構復雜、規模龐大。因此，要想開發出一套高效的系統，首先要進行系統的需求分析，根據需求過程中工作性質的不同，信息系統需求分析可分為問題識別、分析與綜合、編制需求分析文檔、需求評審四個階段。     
    但是，在實際需求分析過程中，由于信息系統所涉及的信息量非常龐大，以致在需求定義中常常忽略某個環節或環節間的必要聯系，從而出現產品質量低下、開發周期漫長或遺漏關鍵功能等問題[6]。
    目前比較常用的需求分析方法主要有數據流分析法、原型分析法和基于用例的分析法三種。
    (1)數據流分析法(DFA)
    數據流分析是建立系統模型的一種主要需求分析方法，它采用分解的策略，將軟件系統抽象為一系列的邏輯加工單元，單元接收輸入數據流，加工后使之變換成輸出數據流，從而表示出軟件系統的處理內容和任務。但是隨著信息技術的發展和企業業務過程的日益龐大復雜，信息系統復雜多變，易出錯，難維護。
    (2)原型分析法
    原型法是指在系統尚不完善時就呈現給用戶，不斷修改改善，在完善過程中逐漸了解需求，但原型法也存在如下缺陷[7]：①原型的設計和修改工作量大,增加了系統的開發成本；②由于用戶不關心或不理解原型的概念和實現，而且存在較大期望，使得與實際系統差別較大的原型增加了需求分析人員與用戶交流的難度[3]。
    (3)基于用例(Use Case)的需求分析法
    用例本質上是用戶與系統之間為達到某個目的而進行的某種形式的交互的描述。但是，以用例為中心，從用例開始的需求分析存在如下缺陷：①對于劃分Use Case的粒度大小、Use Case的分類、Use Case的提取還沒有一個特定的標準和較好的方法，完全由需求分析人員憑經驗來掌握，這樣很容易造成系統分析的失誤；②對于大規模信息系統，Use Case的定義、分析、審查需要花費大量成本，而且不恰當地選擇Use Case往往給識別系統中的對象帶來困難，導致系統的對象結構設計不合理，影響系統功能。
3 基于UML的信息系統需求分析模型
    針對上述常用需求分析方法存在的不足，UML作為一種強大的圖形化建模語言，是理想的需求描述和建模分析工具，它對信息系統的大規模、復雜、不斷變化的用戶需求有很強的控制力，為解決人員交流和通信障礙提供了有力的工具[8]。
    基于UML的信息系統需求分析模型，不從用例開始進行需求分析，而從業務流程分析開始，從靜態和動態兩個方面對系統的需求建模，該模型如圖1所示。

    (1)相關人員培訓：該模型涉及三類人員：領域專家、用戶代表、需求分析員。通常情況下，領域專家和用戶代表缺少計算機方面的知識，不精通需求分析及建模技術；需求分析員又缺少用戶的業務知識，不熟悉其業務流程，因此，在需求分析前，對領域專家和用戶代表進行UML知識的培訓，使其了解各種視圖的含義；對需求分析員進行業務知識的培訓，使其對該領域中的一些基本知識和常用術語等有所了解[9]。
    (2)初始需求的捕獲：通過調研和建立聯合分析小組等方式，了解用戶的業務流程，進而獲取用戶對系統的最初需求，并用UML活動圖對以用戶業務流程為核心的初始用戶需求進行描述[10]。
    (3)用例模型的創建：分析步驟(2)所得活動圖中每個活動的參與者，找出該活動中與之相對應的動作，二者形成一個用例。通過確定系統邊界和分析活動的轉移，刪除多余的用例，合并相同的用例，填補遺漏的用例；采用活動圖的泳道技術對用例進行集成，形成一個完整的用例模型。
    (4)動態模型、靜態模型的創建：分析步驟(2)所得活動圖中每個活動所涉及到的對象及對象之間的關系，根據活動的改變而引起對象狀態的變化和對象的交互，創建相應的對象圖、狀態圖和交互圖(順序圖、協作圖)；應用順序圖對步驟(2)所得活動圖中的每個活動進行分析，發掘新的需求，完善描述初始用戶需求的活動圖；通過順序圖對步驟(3)所得用例模型中的每個用例進行處理，創建相應的類圖。
4 基于UML的信息系統需求分析模型的應用
    基于UML的信息系統需求分析模型對MIS系統的開發具有較好的適應性，結合具體實踐，本節以運動會信息管理系統的開發為例，說明該模型在MIS系統開發中的應用[11]。
    (1)捕獲初始需求：通過大量調研，給出該系統的初始需求描述：運動會信息管理系統要實現運動員報名、各類人數統計、競賽日程設定、初秩序冊生成、檢錄和成績處理、新秩序冊生成、團體分統計、破紀錄人數統計等功能。該系統的活動圖模型如圖2所示。

    (2)創建用例模型：通過對圖2中每個活動的參與者的分析，所獲得運動會信息管理系統的完整用例模型如圖3所示。

    (3)創建動態模型、靜態模型：通過對圖2中“比賽成績處理”活動所涉及到的對象、對象之間的關系分析，獲取的比賽成績處理順序圖如圖4所示，其他活動順序圖的獲取與此類似。

    基于UML的需求分析模型以簡單的圖形建模語言UML為基礎，為人員交流提供了統一的平臺，消除了語言理解分歧；該模型涵蓋了領域知識學習、建模方法培訓、系統需求分析構造等環節，并從實施的角度考慮了角色構成及其職責分配，使各類人員能夠更好地交流與合作，為得到完善的需求分析打下了堅實的基礎。通過MIS的開發實踐表明，該模型不但能縮短軟件開發的周期，而且減少了軟件開發的風險，有效提高了開發軟件的質量。
參考文獻
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