軟件系統(tǒng)的目的是為了解決問題，因此在建模之初最重要的步驟是對(duì)問題的分析與定義，并在此基礎(chǔ)上歸結(jié)模型，這樣才能夠獲得切實(shí)有效的模型。定義問題的過程包括：理解真實(shí)世界中的問題和用戶的需要，并提出滿足這些需要的解決方案的過程。

1 問題分析

問題分析的目標(biāo)就是在開發(fā)之前對(duì)要解決的問題有一個(gè)更透徹的理解。為了達(dá)到這一目標(biāo)，通常需要經(jīng)過在問題定義上達(dá)成共識(shí)，理解問題的本質(zhì)，確定項(xiàng)目干系人和用戶，定義系統(tǒng)的邊界和確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的約束這五個(gè)步驟。

1.1 在問題定義上達(dá)成共識(shí)

要檢驗(yàn)大家是否在問題的定義上達(dá)成了共識(shí)，最簡(jiǎn)單的方法就是把問題寫出來(lái)，看看是否能夠獲得大家的認(rèn)可。而要使得這個(gè)過程更加有效，應(yīng)該將問題用標(biāo)準(zhǔn)化的格式寫出來(lái)，根據(jù) UP 的建議，應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面的要素。

• 問題概述：用簡(jiǎn)短的幾句話，將所理解的問題本質(zhì)描述出來(lái)；
• 影響：說明該問題將會(huì)對(duì)哪些項(xiàng)目干系人（Stakeholder，風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者）產(chǎn)生影響；
• 結(jié)果：確定問題對(duì)項(xiàng)目干系人和商業(yè)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響；
• 優(yōu)點(diǎn)：概要性地提出解決方案，并列舉出該解決方案的主要優(yōu)點(diǎn)。
• 在問題定義上達(dá)成共識(shí)，就能夠有效地將開發(fā)團(tuán)隊(duì)的理解與用戶的需求達(dá)成一致，這樣就能夠使得整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)沿著合理的方向發(fā)展。

1.2 理解問題的本質(zhì)

每一句描述都會(huì)夾雜著敘述者的個(gè)人理解和判斷，因此透過表面深入本質(zhì)，理解問題背后的問題，是問題分析階段一個(gè)十分關(guān)鍵的任務(wù)。其中一種技術(shù)是 “ 根本原因 ” 分析，這是一種提示問題或其表象的根本原因的系統(tǒng)化方法。在實(shí)際的應(yīng)用中，常使用因果魚骨圖和帕累托圖兩種方法。

（1）因果魚骨圖

因果魚骨圖是一種有效的探尋問題根源的技術(shù)，它通過直觀的圖形找出問題或現(xiàn)象的所有潛在原因，從而追蹤出問題的根源。它能夠幫助人們將問題的原因放在首位，提供了一種運(yùn)用集體智慧解決問題的方法。在使用時(shí)，通常按照以下步驟進(jìn)行。

1. 將問題簡(jiǎn)明扼要地寫在右邊的方框里；
2. 確定問題潛在原因的主要類別，將它們連到魚的脊骨上；
3. 用頭腦風(fēng)暴法尋找原因并歸類。

圖 1 是魚骨圖的一個(gè)示例。

（2）帕累托圖

帕累托圖是采用直方圖的形式，根據(jù)問題的相對(duì)頻率或大小從高往低降序排列，幫助設(shè)計(jì)師將精力集中在重要的問題上。它為 80% 的問題找到關(guān)鍵的 20% 的原因，它可以一目了然地顯示出各個(gè)問題的相對(duì)重要程度，有助于預(yù)防在解決了一些問題后，卻使另外一些問題變得更糟的現(xiàn)象發(fā)生。在使用時(shí)，通常按照以下步驟進(jìn)行。

1. 明確問題：也就是前面達(dá)成共識(shí)的問題定義；
2. 找出問題的各種可能原因：通?？梢岳妙^腦風(fēng)暴來(lái)收集意見，并通過參考以往積累的資料和運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)來(lái)綜合分析；
3. 選擇評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和考察期限：最常用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括頻率（占總原因的百分比）和費(fèi)用（產(chǎn)生的影響），而考察的期限則應(yīng)具有相應(yīng)問題的代表性，并不是越長(zhǎng)越好；
4. 收集各種原因發(fā)生的頻率及費(fèi)用數(shù)據(jù)；
5. 將原因按照發(fā)生的頻率或費(fèi)用從大到小排列起來(lái)；
6. 將原因排在橫軸上，頻率或費(fèi)用排列在縱軸上，形成如圖 2 所示的結(jié)果。

這樣就能夠?qū)⒃斐蓡栴}的關(guān)鍵原因捕獲出來(lái)，以便指導(dǎo)設(shè)計(jì)出更符合需要 、 更能夠解決問題的解決方案。

1.3 確定項(xiàng)目干系人和用戶

要想有效地解決問題，必須了解用戶和其他相關(guān)的項(xiàng)目干系人（任何將從新系統(tǒng)或應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)中受到實(shí)質(zhì)性影響的人）的需要。不同的項(xiàng)目干系人通常對(duì)問題有不同的看法和不同的需要，這些在解決問題時(shí)必須加以考慮。事實(shí)上，許多項(xiàng)目干系人就是系統(tǒng)的用戶，這一部分通常是易于識(shí)別的；但還有一部分項(xiàng)目干系人是系統(tǒng)的間接用戶，甚至只是受系統(tǒng)影響的商業(yè)結(jié)果，這一部分不易識(shí)別，但十分重要。

在尋找項(xiàng)目干系人時(shí)，可以思考：系統(tǒng)的用戶是誰(shuí)？系統(tǒng)的客戶（購(gòu)買者）是誰(shuí)？還有哪些人會(huì)受到系統(tǒng)輸出的影響？系統(tǒng)完成并投入使用后，有誰(shuí)會(huì)對(duì)它進(jìn)行評(píng)估？還有沒有其他系統(tǒng)內(nèi)部或外部的客戶，他們的需要有沒有必要去考慮？系統(tǒng)將來(lái)由誰(shuí)來(lái)維護(hù)？

1.4 定義系統(tǒng)的邊界

系統(tǒng)的邊界是指解決方案系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)世界之間的邊界。在系統(tǒng)邊界中，信息以輸入和輸出的形式流入系統(tǒng)并由系統(tǒng)流向系統(tǒng)外的用戶，所有和系統(tǒng)的交互都是通過系統(tǒng)和外界的接口進(jìn)行的。在定義系統(tǒng)的邊界時(shí)，將世界分為兩個(gè)部分：系統(tǒng)及與系統(tǒng)進(jìn)行交互的事物。要描述系統(tǒng)的邊界有兩種方法：一種是結(jié)構(gòu)化分析中的 “ 上下文范圍圖 ” ，另一種則是面向?qū)ο蠓治鲋械?“ 用例模型 ” 。

（1）上下文范圍圖

也就是數(shù)據(jù)流圖中的頂層圖，它是一個(gè)反映領(lǐng)域信息的模型，能夠清晰地顯示出系統(tǒng)的工作職責(zé)和相鄰系統(tǒng)的職責(zé)起止之處，從而讓我們能夠從宏觀的層面去了解系統(tǒng)。圖 3 就是一個(gè)描述 “ 證券經(jīng)紀(jì)人系統(tǒng) ” 的上下文范圍圖。

（2）用例模型

用例模型則通過引入?yún)⑴c者來(lái)描述 “ 和系統(tǒng)進(jìn)行交互的事物 ” ，只要識(shí)別了參與者，自然而然系統(tǒng)的界限就確定下來(lái)了。在尋找參與者時(shí)，可以思考以下問題：誰(shuí)會(huì)對(duì)系統(tǒng)提供信息？誰(shuí)會(huì)在系統(tǒng)中使用信息？誰(shuí)會(huì)從系統(tǒng)中刪除信息？誰(shuí)將操作系統(tǒng)？系統(tǒng)將會(huì)在哪里被使用？系統(tǒng)從哪里得到信息？哪些外部系統(tǒng)要和系統(tǒng)進(jìn)行交互？

然后，再根據(jù)每個(gè)參與者的功能需求，識(shí)別出代表系統(tǒng)功能的用例，從而界定系統(tǒng)的邊界。

1.5 確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的約束

由于各種因素的存在，會(huì)對(duì)解決方案的選擇造成一定的限制，稱這種限制為約束。每條約束都將影響到最后的解決方案的形成，甚至?xí)绊懯欠衲軌蛱岢鼋鉀Q方案。

在考慮約束時(shí)，首先應(yīng)該考察到不同的約束源，其中包括進(jìn)度 、 投資收益 、 人員 、 設(shè)備預(yù)算 、 環(huán)境 、 操作系統(tǒng) 、 數(shù)據(jù)庫(kù) 、 主機(jī)和客戶機(jī)系統(tǒng) 、 技術(shù)問題 、 行政問題 、 已有軟件 、 公司總體戰(zhàn)略和程序 、 工具和語(yǔ)言的選擇 、 人員及其他資源限制等。

2 問題定義

通過對(duì)問題進(jìn)行細(xì)致周密的分析，就可以對(duì)其進(jìn)行綜合的定義。對(duì)于一個(gè)問題的完整定義，通常應(yīng)包括目標(biāo) 、 功能需求和非功能需求三個(gè)方面。

2.1 目標(biāo)

目標(biāo)是指構(gòu)建系統(tǒng)的原因，它是最高層次的用戶需求，是業(yè)務(wù)上的需要，而功能 、 性能需求則必須是以某種形式對(duì)該目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。在描述目標(biāo)時(shí)，應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面。

1. 優(yōu)勢(shì)：目標(biāo)應(yīng)該不僅僅是解決問題，還要提供業(yè)務(wù)上的優(yōu)勢(shì)；
2. 度量：不僅要說明業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)，而且還必須提供度量這種優(yōu)勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)；
3. 合理性：要確保完成解決方案所需的工作量少于所獲得的業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)，這才是合理的解決方案；
4. 可行性：要探尋能夠滿足度量標(biāo)準(zhǔn)的解決方案；
5. 可達(dá)成性：對(duì)于組織而言，是否具備獲取該系統(tǒng)的技能，構(gòu)建完成后是否能夠操作它。

2.2 功能需求

功能需求是用來(lái)指明系統(tǒng)必須做的事情，只有這些行為的存在，才有系統(tǒng)存在的價(jià)值。功能需求應(yīng)該源于業(yè)務(wù)需求，它只與問題域相關(guān)，與解決方案域無(wú)關(guān)。也就是說，功能需求是在與用戶或某個(gè)業(yè)務(wù)人員交談時(shí)，他們所描述的內(nèi)容是為了完成他們某部分的工作而必須做的事情。

而在設(shè)計(jì)解決方案時(shí)，會(huì)遇到一些限制條件，這些東西也是 “ 系統(tǒng)需求 ” 的一部分，不過應(yīng)該是設(shè)計(jì)約束或非功能需求形式指定。在規(guī)定功能需求時(shí)要注意其詳細(xì)程度。由于這些需求是業(yè)務(wù)需求，因此應(yīng)該由業(yè)務(wù)人員來(lái)驗(yàn)證。也就是說，用戶應(yīng)該能夠指明系統(tǒng)要達(dá)到有用的程度，功能是否已經(jīng)足夠；考慮到工作的成果，它的功能是否正確。另外，在描述功能需求時(shí)，應(yīng)該注意需求的二義性。而二義性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）同名異義的詞：在自然語(yǔ)言中存在許多同名但異義的詞語(yǔ)，應(yīng)該謹(jǐn)慎地排除它們帶來(lái)的影響。
（2）代詞：在需求描述中，代詞經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生指代不明的現(xiàn)象，應(yīng)該盡量避免使用，而是換成主語(yǔ)及賓語(yǔ)。

在檢查功能需求的二義性時(shí)，一種有效的方法是大聲地朗讀出來(lái)，大家一起邊聽邊進(jìn)行討論，這樣可以不斷地優(yōu)化。

2.3 非功能需求

非功能需求是系統(tǒng)必須具備的屬性，這些屬性可以看作是一些使產(chǎn)品具有吸引力 、 易用 、 快速或可靠的特征或?qū)傩?。非功能需求并不改變產(chǎn)品的功能，它是為工作賦予特征的。

在識(shí)別功能需求和非功能需求時(shí)，有一種十分有用的思維模式：功能需求是以動(dòng)詞為特征的，而非功能性需求則是以副詞為特征的。非功能需求主要包括以下幾種。

（1）觀感需求：即產(chǎn)品外觀的精神實(shí)質(zhì)，也就是與用戶界面的觀感相關(guān)的一組屬性；
（2）易用性需求：也就是產(chǎn)品的易用性程度，以及特殊的可用性考慮，通常包括用戶的接受率 、 因?yàn)橐朐摦a(chǎn)品而提高的生產(chǎn)效率 、 錯(cuò)誤率 、 特殊人群的可用性等指標(biāo)；
（3）性能需求：也就是關(guān)于功能實(shí)現(xiàn)要求有多快 、 多可靠 、 多少處理量及多精確的約束。例如：速度 、 精度 、 安全性 、 容量 、 值范圍 、 吞吐量 、 資源使用效率 、 可靠性（平均無(wú)故障時(shí)間） 、 可用性（不停機(jī)時(shí)間） 、 可擴(kuò)展性等；
（4）可操作性需求：衡量產(chǎn)品的操作環(huán)境，以及對(duì)該操作環(huán)境必須考慮的問題；
（5）可維護(hù)性和可移植性需求：期望的改變，以及完成改變?cè)试S的時(shí)間；
（6）安全性需求：產(chǎn)品的安全保密性，通常體現(xiàn)為保密性 、 完整性和可獲得性；
（7）文化和政策需求：由產(chǎn)品的開發(fā)者和使用者所帶來(lái)的特別需求；
（8）法律需求：哪些法律和標(biāo)準(zhǔn)適用于本產(chǎn)品。