基于非线性动力系统的需求演化模型研究

摘要

随着软件在各行各业应用的深化，软件的规模越来越大，系统结构也越来越复杂。在大型复杂软件系统的开发和应用过程中，早期需求的不确定性和后期需求的易变性一直是影响软件生命周期，困扰软件开发效率和开发质量的重要因素。需求是软件系统的生命之源，需求分析是软件生命周期中最重要的阶段。需求的不确定性不仅影响软件开发的组织和管理，而且严重影响软件的结构，甚至可能导致软件系统的失败。
　　 在软件系统的生命周期中，需求演化是不可避免的。需求分析的不足不仅可以导致软件系统早期需求的不确定，还会引起软件后期的不断变化；同时，初始需求的轻微变化可能造成软件系统后期巨大的变化，甚至导致软件的开发失败。目前，需求工程中更多的是依赖经验知识，利用经验模型来指导软件开发人员进行需求分析。需求变化对后期开发影响有多大，这种影响能否避免或减少，这都需要理论模型来给予回答。如何构建描述需求演化过程的理论模型，从理论上解决减少需求变化对软件开发的影响，这一直是软件工作者们关注的热点问题。
　　 本文从系统动力学角度，主要对软件的需求演化过程进行了研究和探讨，在分析研究动力系统理论的基础上，得出需求演化过程是一个非线性动力系统。同时，本文构建了一个非线性动力系统方程来描述需求演化过程，通过分析说明了该方程具有混沌特性可以将它看成是一个混沌系统。此外，本文基于非线性动力系统理论提出了一种理论模型，该模型可以对需求演化过程进行指导，以及评价演化过程的程度和质量。研究表明，只要需求演化过程的变化图和模型的轨迹图一致，那么需求的演化过程就可以看成是正常的，并通过仿真，模拟和分析需求演化过程的规律以及影响需求演化过程的主要因素，找出了影响需求演化过程的主要参数。
　　 在理论研究的基础上，本文通过对具体实例及仿真结果的分析，进一步说明了本文提出的理论模型在指导和评价需求演化过程上是有效可行的。