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软件工程案例 1 结构化分析实例 工资支付问题定义 一天 学校的财务科长把小王找去 请他研究用学校自己的微型计算机生成工资明细表和各种财务报表的可能性 2 显然 需要考虑的具体技术问题很多 但是在这样的早期阶段就考虑这么具体的技术问题 却很可能会使我们迷失前进的方向 会计部门 用户 并没有要求小王在学校自己的计算机上实现工资支付系统 仅仅要求他研究这种可能性 后者是一个非常重要的然而和前者又很不相同的问题 它实际上是问 在自己的计算机上实现工资支付系统 预期将获得的经济效益能超过开发这个系统的成本吗 换句话说 这项工作值得做吗 1 定义问题的过程 3 优秀的系统分析员还应该进一步考虑 我们所面临的问题究竟是什么 财务科长为什么要求他研究在自己的计算机上实现工资支付系统的可能性呢 4 虽然知道了目前用人工计算工资所需的成本 但是在这样的早期阶段 小王对新系统的运行费用和开发成本却只能猜测 但是 规定未来系统的规模却仍然是可能的 目前 每个月需要由两名会计花费半个月的时间来计算工资和编制报表 一名会计每个月的工资和岗位津贴共约2000元 因此 每年为此项工作花费的人工费约2 4万元 显然 任何新系统的运行费用也不可能减少到小于零 因此 新系统每年最多可能获得的经济效益是2 4万元 5 为了每年节省2 4万元 投资多少钱是可以接受的呢 绝大多数单位都希望在三年内收回投资 因此 对于这个项目来说 7 2万元开发成本可能是一个合理的上限值 虽然这是一个很粗略的数字 但是它确实能使得用户对项目规模有一些了解 如果这项工作不能在7 2万元之内完成 那么它可能是不值得做的 6 2 关于系统规模和目标的报告书 现在小王对需要解决的问题和新系统的规模都有了一些认识 是否会计们心中也是这样想的呢 小王会不会误解了问题的某些方面呢 肯定会有误解的地方 对错误问题的解答即使再圆满又有什么价值呢 如果小王对问题的认识与会计或校长的认识不一致 那么他无论怎样努力也开发不出能解决实际问题的系统 一个系统 甚至一个 好 系统 如果不能解决实际问题 那么它就是一文不值的 只不过是白白浪费开发资源和经费 因此 在系统生命周期的这个早期阶段 小王清晰地表达出他对问题的认识并请用户和领导审查 纠正他的认识 是极其重要的 典型地 用一个简单的书面备忘录表达分析员对问题的认识 这份文档称为 关于系统规模和目标的报告书 7 关于工资支付系统规模和目标的报告书 关于系统规模和目标的报告书2002 12 26项目名称 工资支付 问题 目前计算工资和编制报表的费用太高 项目目标 研究开发费用较低的新工资支付系统的可能性 项目规模 开发成本应该不超过7 2万元 50 初步设想 用学校自己的计算机系统生成工资明细表和财务报表 可行性研究 为了全面地研究工资支付项目的可能性 建议进行大约历时两周的可行性研究 这个研究的成本不超过4000元 8 关于系统规模和目标的报告书并没有标准格式 它的具体格式往往随项目而异 书写这份文档的基本原则是 分析员应该尽可能简明清晰地叙述他对问题的理解 9 1 澄清系统规模和目标 在问题定义阶段确定的系统规模和目标准确到什么程度呢 校长和财务科实际需要什么样的系统呢 分析员在进行可行性研究时首先应该进一步澄清问题定义 为此需要进行一系列调查访问 最后 小王应该做一些必要的准备工作 需要他研究解决的是工资支付问题 工资支付有它自己的专门术语和专门知识 分析员在分析一个问题之前 必须学习了解一些这个应用领域的基本知识 学习的目的不是要变成一个工资支付问题专家 只是要获得对这个应用领域的基本了解 10 2 研究现有的系统 了解任何应用领域最快速有效的方法 可能都是研究现有的系统 但是 分析员应该记住 研究现有系统的目的只是了解它 用它作为开发新系统的借鉴 千万不要被实现现有系统的技术细节迷住而花费过多时间和精力 首先应该访问关键人员 怎样知道谁是关键人员呢 以前访问财务科长时曾了解到两名具体处理工资事务的会计的姓名 因此可以从访问这两个人入手 经过询问 小王知道了处理工资事务的大致过程 在现阶段小王把学校的工资支付系统还看作一个黑盒子 他用图2 19描绘了处理工资支付事务的大致过程 11 处理工资事务的大致过程 12 小王的目标是了解图2 19中这个黑盒子 工资支付系统 的内容 怎样达到这个目标呢 通常 从黑盒子的边缘开始了解 由表及里逐步深入 谁接收课时表和任务表 谁分发工资明细表 对这些问题的回答能使小王知道一些处在黑盒子内部的人员 显然这些人比小王对工资支付系统了解得更多 通过他们可以了解到更多情况 上述做法虽然简单但却比较有效 概括地说 就是从你已经知道的事物开始 访问处在你所知道的事物边缘的人 通过他们了解边缘功能 并请他们建议下一步应了解的事物 这样逐步做下去 将使得你对现有系统了解得越来越多 13 通过向财务人员多次询问 小王了解到现有的人工系统计算工资和编制报表的流程 现在 小王已经用一张系统流程图 图2 20 描绘了现有的工资支付系统 但是 这张图对现有系统的描绘准确吗 小王已经把工资支付系统的所有关键功能都划分出来了吗 小王应该请有关人员仔细审查这张系统流程图 有错误就应该改正 有遗漏就应该补充 和现有的物理系统相联系的一个问题是 常常很难区分 做什么 和 怎样做 这两类不同范畴的知识 因此 下一步应该导出工资支付系统的高层逻辑模型 14 现有的工资支付系统 15 3 导出高层逻辑模型 系统流程图是描绘物理系统的好方法 然而有时可能因为图中符号表达的含义过分具体反而不符合需要 例如 图2 20中梯形框代表人工完成的数据处理功能 但是 我们的目标并不是一成不变地复制现有的人工系统 而是开发一个用计算机完成同样功能的新系统 因此 小王希望用另一种方式总结从现有系统中获得的知识 不是准确地描绘具体的实现方法 而是着重描绘系统的逻辑功能 数据流图是实现这个目标的极好工具 怎样得出系统的数据流图呢 首先应该找出构成数据流图的四种基本元素 数据流的源点或终点 处理 数据流 数据存储 第二步是把找出的四种基本元素组合成数据流图 16 17 根据表2 7中列出的基本元素 可以画出工资支付系统的数据流图 图2 21工资支付系统的数据流图 接口 18 注意 从 加工事务数据 处理框流出的 报表 进入另一个处理框 更新分类账 对分类账的处理是另一个系统的任务 但是 工资支付系统至少必须和这个系统通信 因此搞清楚它们之间的接口要点是很重要的 最后 分析员应该在数据流图上直接注明关键的定时假设 在以后的系统设计过程中这些假设将起重要作用 清楚地注明这些假设也可以增加及时发现并纠正误解的机会 数据流图代表系统的逻辑模型 分析员可以借助数据流图向用户和管理人员讲解他对系统的认识 并请他们补充和纠正他的认识 在设计新系统的过程中 这个逻辑模型也很有用 19 4 进一步确定系统规模和目标 可行性研究的上述4个步骤可以看作是一个循环 分析员定义问题 分析这个问题 导出试探性的逻辑模型 在此基础上再次定义问题 重复这个循环直至得出准确的逻辑模型为止 然后分析员可以开始考虑实现这个系统的方案 20 5 导出供选择的解法 现在小王对用户的问题已经有了比较深入的理解 但是 问题能够解决吗 有行得通的解决办法吗 回答这些问题的惟一方法是 导出一些供选择的解决办法 并且分析这些解法的可行性 怎样导出供选择的解法呢 一个常用的简单方法是从数据流图 见图2 21 出发 假设几种划分自动化边界的模式 并且为每种模式设想一个系统 例如 可以把 收集数据 和 审核数据 两个处理放在同一个边界内 从而意味着一个数据收集程序 对事务数据的处理放在另外的边界内 因此代表另一个程序 或者考虑把 审核数据 和 加工事务数据 放在同一个自动化边界内 这可能意味着一个批处理程序 它首先校核数据然后加工数据 总之 每当分析员选取一组不同的自动化边界时 就可能意味着一种不同的解法 21 在上述设想供选择的解法的过程中 分析员首先考虑的是技术上的可行性 不能在现有硬件上实现的或与这个应用有定时冲突的方案都不需要考虑 显然 技术上不可能实现的方案是没有意义的 但是 技术可行性只是必须考虑的一个方面 还必须能同时通过其他检验 一种解决方案才可以说是可行的 另一个必须考虑的关键问题是操作可行性 最后 必须考虑经济可行性问题 即 效益大于成本吗 22 分析员至少应该提出三种类型的解法供他们选择 低成本的系统 能较好地完成任务的中等成本的系统 包含所有可能需要的功能的高成本系统 此外分析员还应该考虑现有的系统 它是一个正在工作着的系统 没有风险也不需要重新投资 当然 它的运行费用看来太高了 但是 如果没有其他问题 这个费用正是评价其他代替它的方案的标准 这个中等成本的解决方案看来是现实的 因此小王完成了完整的成本 效益分析 分析结果列在表2 8中 当然 对于每个认真考虑过的解决办法 都应该完成类似的分析 据估计 开发中等成本的工资支付系统大约需要一个人用4个月时间才能完成 按每人每月的成本8000元计算 4个月共需3 2万元 此外 购买硬件约需1万元 因此总成本是4 2万元 23 中等成本方案的成本 效益分析 24 25 为了回收上述投资 新系统必须能够节省开支 小王估计新系统每月的使用费用是250元 即每年的使用费用大约是3000元 此外 估计每年还需要维护费用1000元 因此总计每年的运行费用是4000元 现有系统每年的运行费用是2 4万元 因此每年可以节省2 0万元 表2 8总结了从这些基本数字出发进行的一些经济分析的结果 分析结果告诉我们 3年内 实际是2 28年 可以收回全部投资 3年中纯收入约为12471元 看来中等成本的解决方案是很合理的 经济上是可行的 最后 小王考虑一种成本更高的方案 26 6 推荐最佳方案7 草拟开发计划小王下一步应该做的工作 是为所推荐的方案草拟一份开发计划 在这样非常早期的开发阶段 很难准确估计分析 设计和实行的工资支付系统需要用的时间 人力和经费 但是根据系统生命周期还是能够作出相对合理的估计的 下面分别考虑生命周期的每个阶段 27 28 8 写出文档提交审查 29 需求分析 需求分析在可行性研究的基础上进行 前一阶段产生的文档 特别是数据流图 见图2 21 是这个阶段工作的出发点 在需求分析阶段系统分析员将设计出更精确的数据流图 此外还将写出数据字典 及一系列简明的算法描述 这些文档是软件需求规格说明书的重要组成部分 而完整 正确的规格说明书是需求分析阶段结束的标准 它总结了分析员对目标系统的理解 经过用户和使用单位领导的审查批准之后 将用来帮助设计实际的物理系统 需求分析阶段的主要任务是更详尽地定义系统应该完成的每一个逻辑功能 分析员怎样完成这个任务呢 30 任何数据处理系统的基本功能 都是把输入数据转变成需要的输出信息 数据决定了处理和算法 看来数据应该是分析工作的出发点 在可行性研究阶段 由于不需要了解太多细节 因此忽略了大部分实际的数据元素 现在是定义这些数据元素的时候了 必须经过计算才能得到的数据元素引出了必要的算法 算法反过来又引出了更多的数据元素 对数据的描述记录在数据字典中 对算法的描述记录在一组初步的IPO表中 需要说明的是 在需求分析阶段描述算法的目的是为了准确地定义处理数据的功能 因此 这个阶段描述的是原理性的算法 而不是实现数据处理功能的具体算法 具体算法将在详细设计阶段设计出来 31 根据对系统的更新 更深入的认识 可以进一步细化数据流图 在细化数据流图的过程中 又会进一步加深对系统的认识 这样一步一步地分析 将更详尽地定义出所需要的逻辑系统 32 1 沿数据流图回溯2 写出文档初稿 33 小王为工资支付系统中几个数据元素填写的数据字典卡片显示在图2 23中 图2 23工资支付系统的数据字典卡片 34 图2 24是小王做出的描述工资总额初步算法的IPO表 图2 24描述工资总额初步算法的IPO表 35 目前 小王写出的文档还仅仅是初稿 写出文档初稿的目的 一方面是记录已经知道的信息 另一方面是让用户审查 随着需求分析工作的深入 这些文档还将进一步修改完善 36 3 定义逻辑系统 现在小王已经划分出许多必须在工资支付系统中流动的数据元素 并且把它们记在了初步的数据字典中 此外 还把某些算法以黑盒子形式记录在IPO表中 下一步做什么呢 可以肯定还会存在不少问题 数据字典准确吗 完整吗 算法描述准确完整吗 某些数据元素 例如 基本工资 生活补贴 书报费 交通费 洗理费 是从哪里来的呢 小王必须设法得到这些问题的答案 以前已经多次讲过 关于工资支付系统的详细信息只能来源于直接工作在这个系统上的人 用户 因此 小王再次访问财务科长和具体处理工资事务的两位会计 数据流图 见图2 21 是使讨论时焦点集中的极好工具 访问时从数据流图的源点开始 沿着数据流循序讨论 37 最后 小王把新发现的数据源点 处理和数据存储补充到数据流图中 得到新数据流图 见图2 25 读者应该注意 在上述分析过程中分析员是怎样认真仔细而又有条不紊地工作的 这种结构化分析方法是开发一个好系统的重要途径 38 4 细化数据流图现在小王对工资支付系统已经比以前了解得更深入 更具体了 原来的数据流图已经不能充分表达