1、本栏目责任编辑：谢媛媛软件技术Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)E-mail：http：/Tel：+86-551-65690963 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.18,No.35，December2022基于统一建模语言的软件需求分析应用研究邹楠，厉志成（中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300）摘要：需求是软件产品开发的重要输入,好的需求分析可以有效规避后期开发风险。
2、软件领域提出了许多需求分析方法，然而随着软件的规模和复杂程度与日俱增，传统需求分析方法的局限性日益凸显。基于统一建模语言的软件需求分析方法通过对现实问题做抽象映射，将需求以模型语言的方式进行可视化表达，可以有效解决传统需求分析方法中存在的不足，使开发人员可以很好地理解用户需求，从而提升产品开发效率和质量。关键词：统一建模语言；软件需求；需求分析中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2022)35-0022-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：1 概述随着软件工程技术的不断发展，软件开发关注的重点已经逐渐从后端的编码向前端的需求分析转移，需求分析的好坏对软件成
3、功与否至关重要1。据权威部门统计，目前软件的成功率约为25%，75%的软件是失败的。在这75%的失败中，约有50%以上的软件是在需求分析阶段存在问题2。为了能够有效地进行分析和设计活动，需要相应的技术和工具支持。软件行业经过多年的发展，目前有许多需求分析的方法，对于普通软件而言，用户需求相对简单，传统的分析方法可以应对，然而对于大型复杂系统如ERP等，其规模和设计都比较复杂，传统的需求分析方法已经不能满足要求，存在开发人员不能识别业务需求书、需求反复确认等问题，影响开发效率3。因此，需要研究应用一种新的需求分析方法，促进业务人员与软件开发人员之间一致且高效地交流，帮助开发人员深入理解用户需求，
4、从而实现系统设计的可读性、可理解性和通用性。2 传统结构化需求分析传统需求分析主要以结构化分析方法为主，是面向过程的以功能为驱动的分析方法。其主要是根据用户需求，确定大致业务框架以及系统的功能范围，采用非开发人员也易于理解的图形符号结合文字等形式来描述每个功能的处理逻辑和业务规则，并适当辅助一些功能分解图和数据流图等4。这种分析方法适用于一些简单场景，可以快速灵活地定义需求，但在复杂的业务场景下，其以功能为驱动的逻辑导致该方法对需求变化的适应能力比较弱，尤其是在易变化的场景下，其面临的问题较多，程序的可重用性和可维护性较低5。此外，开发人员可能无法准确识别业务需求语言，在设计阶段需要重新去做分
5、析，导致开发效率低下。3 统一建模语言与传统结构化方法不同，面向对象的需求分析方法注重于现实问题的底层逻辑，将实际问题抽象化以此来解决问题，其从类与对象的关系上出发，具备更强的通用性，可以有效支持变动的业务需求。同时，面向对象的需求分析全流程是以对象作为分析与设计的目标，在最终编码中也都是对象，可以有效保证从需求到分析、从分析到设计、从设计到编码的一致性。统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）作为面向对象需求分析方法的建模工具，具有规则统一、易于表达、功能强大的优势，适用于各类软件系统的需求建模，从一般的信息管理系统到大型复杂工程系统都可以用UML来描述、构
6、建需求分析模型6。UML是一种可视化的建模语言而非程序设计语言，目的在于对系统进行抽象化并构建可视化分析模型，包括对象模型、动态模型以及功能模型，如表1所示。功能模型是从用户的视角来描述系统的功能，最常用的是用例图；对象模型用来分析识别系统的对象与类，以及它们之间的静态关系，主要用到类图和对象图；动态模型用来展现系统的内部行为、时序关系及状态变化，包括活动图、时序图和状态图7。收稿日期：2022-08-20作者简介：邹楠（1988），男，山东威海人，中级工程师，硕士，主要研究方向为软件工程；厉志成，中级工程师，硕士。22DOI:10.14004/ki.ckt.2022.2148软件技术本栏目责
7、任编辑：谢媛媛Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)表1 UML图说明模型类别功能模型对象模型动态模型UML图用例图类图对象图活动图时序图状态图功能从用户和外部系统的角度，分析和考查系统的行为及各种功能之间的关系。用于建立类、类的内部结构（属性和方法）以及类与类之间的各种关系模型。用于建立在某个特定时间点上相关联对象的状态模型。用于描述可以引发对象状态变化的条件和动作。用于捕获系统运行中对象之间有顺序的交互。用于描述对象可能处于的各种不同状态以及这些状态之间的转移。组成参与者、用例
8、、关系类、关系、约束对象、链活动、动作、活动边、活动节点生命线、消息状态、迁移4 统一建模语言在软件需求分析中的应用软件需求通常分为功能性需求和非功能性需求（如可靠性、可支持性等）。在这些需求中，功能性需求是需求定义的重点。本文以某企业仓库管理系统为例，利用统一建模语言进行功能性需求分析，分为用例建模和用例分析两大阶段。4.1 用例建模用例建模需要用到用例图，用例图为组织需求模型提供了有效手段，它通过将功能抽象为用例，进而为系统构建合适的用例模型。通过用例模型完成对需求的开发和管理，同时为后续用例分析提供输入。本节详细介绍构建用例模型的四个步骤：获取原始需求、识别参与者、识别用例、绘制用例图。
9、4.1.1 需求获取企业仓库管理系统主要是解决如何合规化、精益化的管理企业库存的问题。系统功能涵盖出库、入库及库存管理等，用户涉及生产、销售、仓储、采购、财务等多个部门。通过对系统进行调研，将业务需求、痛点问题整理到调研表中，为接下来的UML建模分析做准备，如表2所示。表2 需求调研表需求调研部门/人员12生产部门销售部门原始需求需求（业务目标）提高物品的出入库效 率，简 化 流 程环节。说明（痛点、期望.）R 痛点：出入库耗时长，填报烦琐；R 期望：出入库信息在线填报，自动化关联。对策交流对策（方案.）R 出入库在线申请，系统信息自动关联、校验。优先级高3456仓储部门采购部门财务部门.库存
10、信息实时关联变动、自动统计校验及预警分析采购计划提前把控方便核对库存账目.R 痛点：库存信息统计耗时、人工关联容易出错；R 期望：库存数字化管理、可视化展示，自动预警。R 痛点：采购人员缺少库存信息，经常临时采购；R 期望：库存自动预警并提示补货。R 痛点：数据孤岛，信息没有互通，对账工作烦琐；R 期望：系统间数据关联，方便财务统计核对。.R 库存信息实时关联变动，形成数据看板，自动发出预警提醒。R 系统自动发出低库存预警并提醒及时补货。R 系统展示收发存 汇 总 数 据 信息，与财务系统关联。.很高高中.4.1.2 识别参与者参与者是指在系统之外，通过系统边界与系统进行交互的任何事物。识别模
11、型中的参与者可以更好地去识别用例。对于仓库管理系统而言，识别参与者过程如表3所示，参与者包括生产人员、销售人员、仓库管理员、采购人员、财务人员、系统管理员，如图1所示。表3 识别参与者系统涉及用户从事生产作业的员工从事产品销售的员工从事仓库管理工作的员工从事货品采购的员工从事财务工作的员工从事IT管理的员工日常主要工作领用原材料，加工成产成品，存入仓库销售产品，出库发货及退货入库货品入库、出库管理，库存调拨、盘点，库存监控预警货品采购入库货品库存财务信息核对基础信息维护参与者生产人员销售人员仓库管理员采购人员财务人员系统管理员典型代表具体用户代表具体用户代表图1“仓库管理系统”参与者视图4.1
12、.3 识别用例用例是参与者可以感受到的系统服务或功能单元，它从用户的角度定义了系统要实现的一个目标8。用例不是功能分解，一个用例可能需要多个功能来实现，一个功能也可能被用于多个用例，所以将系统需求表示成用例的过程并不等同于传统方法中对系统进行功能分解的过程。将获取到的需求进行总结提炼、分类，通过参与者与系统交互需求说明，明确业务活动，进而识别业23本栏目责任编辑：谢媛媛软件技术Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)务用例，如表4所示。表4 识别用例参与者生产人员销售人员仓库管理员采
13、购人员财务人员系统管理员其他辅助用例是否与系统交互是是是是是是是是是是是是与系统交互需求生产入库（退料入库）领料出库销售退货入库销售出库库存调拨、库存盘点核对入库单完成入库核对出库单完成出库库存查询、库存预警分析采购入库查看收发存汇总数据信息人员角色权限设置、仓库、货品、供应商、客户基础信息维护系统需要区分不同用户身份，并提供不同功能用例入库管理出库管理入库管理出库管理库存管理入库管理出库管理报表统计管理入库管理报表统计管理基础设置登录4.1.4 绘制用例图识别系统的参与者和用例后，就可以采用用例图表示，如图2所示。通过用例图可以清晰地构建需求模型。图2“仓库管理系统”用例图4.2 用例分析在
14、用例建模阶段，得到初步的需求模型。接下来的用例分析阶段则需要采用另一种建模方案对用例进行精确化的描述，将以用户视角描述的需求模型转换为以开发团队视角描述的分析模型，从而保证设计开发的准确性9。4.2.1 识别分析类在对象系统中，系统的所有功能都是通过相应的类来实现。因此，首先需要从用例模型中抽象出这些可用的类，再将系统行为分配到这些类中。为了识别分析类，UML扩展出三种不同的分析类：1）边界类，比如UI界面；2）控制类，即控制业务流程的类，如销售出库业务类；3）实体类。即问题空间中的业务对象的集合，比如出库信息类。由于边界类和控制类比较容易确定，因此，对实体类的识别才是整个分析阶段的重点。以出
15、库管理业务为例，抽象出的实体类包括系统用户类、出库信息类、货品信息类、销售信息类和生产信息类，通过确定类之间的关系创建实体类图，如图3所示。图3 出库管理业务实体类图4.2.2 分析交互图4 销售出库业务时序图目前，所识别的类都是静态的描述，而为了确认（下转第31页）24软件技术本栏目责任编辑：谢媛媛Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)医院自助出入院成功上线后，极大方便了患者办理出入院手续，在此基础之上，医院后续可以考虑开展预住院择期手术相关业务。对于一些住院就确定要做手术的患者
16、，可以在正式入院前提前预约术前的检验检查项目，节省患者的时间，提高医护人员的工作效率。其次，医院的自助出院对医保患者来说，自助出院的结算工作还是在收费处专窗专人处理，下一步重点考虑患者在手机移动端直接上传患者费用明细，接受医保结算后返回的结果，这样收费处也无须专人参与，但这样存在一定的风险，医院方要如何去监管这些患者的结算，确保结算正确无误，而且患者费用明细较多时，受网络影响，可能会导致自助出院上传费用速度较慢，这是一个循序渐进的过程。参考文献：1 单杰,郭三兰.基于电子发票的自助出院结算流程优化研究J.中国数字医学,2021,16(9):60-63.2 王永芝,王嘉颖,施琼娴,等.公立医院出院自助结账流程研究J.卫生经济研究,2020,37(6):49-50.3 许冠吾,傅春瑜,夏培勇.患者自助办理出入院的探索与实践J.中国总会计师,2020(6):148-150.4 孙淼,彭明毅,左秀然.移动一站式自助入出院服务流程实践J.中国数字医学,2019,14(5):23-26.5 徐玲红.基于信息系统的住院流程优化J.信息系统工程,2015(10):119,121.【通联编辑：光文玲】（