第02章 系统工程

软件工程第2章系统工程1复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程内容摘要基于计算机的系统系统工程的任务可行性分析2复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇内容摘要基于计算机的系统系统工程的任务可行性分析3复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇

某些元素的一个集合或排列这些元素被组织起来以实现某种方法，过程或借助处理信息进行控制。基于计算机的系统4复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇基于计算机系统的系统元素5复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇系统元素软件—计算机程序、数据结构、相关文档硬件—电子计算设备（如CPU，存储器）和外部机电设备（如传感器、马达等）人员—硬件和软件的用户6复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇数据库—一个大型的有组织的信息集合文档—手册、表格和其它用以描述系统使用和操作的信息规程（procedures）—定义每一种系统元素的特定使用步骤，或系统驻留的过程性环境7复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇系统的层次结构基于计算机的系统本身可以成为一个更大的基于计算机系统中的一个元素，并称为那个更大系统的宏元素。8复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇工厂自动化

系统9复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇内容摘要基于计算机的系统系统工程的任务可行性分析10复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇硬件工程过程的三个阶段1．计划和定义阶段；⑴硬件研制计划；⑵硬件需求分析。11复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇硬件工程过程的三个阶段2．设计和样机实现阶段；⑴分析需求并设计一个初步的硬件配置方案；⑵建立样机和测试；12复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇硬件工程过程的三个阶段3．生产、销售和售后服务阶段。⑴建立质量保证的方法，建立产品销售机构⑵产品的维护和修理，库存中的储备备件，建立售后服务机构13复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇软件和软件工程一个基于计算机的系统可以用输入-处理-输出（IPO）模型来表示。软件工程是一门有关开发高质量的基于计算机系统的软件学科。14复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇软件工程过程的三个阶段1．定义阶段；

15复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇软件工程过程的三个阶段2．开发阶段；

16复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇软件工程过程的三个阶段3．运行维护阶段：

17复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇计算机系统工程计算机系统工程是一个问题求解的活动，其目的是分析基于计算机的系统的功能、性能等要求，并把它们分配到基于计算机系统的各个系统元素中，确定它们的约束条件和接口。

18复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇系统工程的任务识别用户的要求标识系统的功能和性能范围，确定系统的功能、性能、约束和接口。19复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇系统建模和模拟通常可考虑建立如下模型：硬件系统模型：描述基于计算机系统中的硬件（包括计算机、受系统控制的其它硬件设备等）配置、通信协议、拓扑结构、以及确保基于计算机系统的安全性、可靠性、性能等要求的措施。软件系统模型：描述各软件子系统的功能、性能等要求，它们在硬件系统中的部署情况，以及软件子系统之间的交互。人机接口模型：描述人如何与基于计算机的系统进行交互，包括用户环境、用户的活动、人机交互的语法和语义等。数据模型：描述基于计算机的系统使用了哪些数据库管理系统，如果使用多个数据库管理系统，还应描述它们之间的数据转换方式，必要时可给出主要的数据结构。20复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇系统模型通常可用图形描述，并加以相应的文字说明。必要时，在系统建模后可构造原型，进行系统模拟，以分析所建的模型能否满足整个基于计算机的系统的要求。21复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本估算及进度安排对将开发的基于计算机的系统进行成本估算，并作出进度安排。可行性分析从经济、技术、法律等方面分析所给出的解决方案是否可行，通常只有当解决方案可行并有一定的经济效益和/或社会效益时才开始真正的基于计算机的系统的开发。生成系统规格说明22复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇系统分析的任务识别希望的功能和性能范围确定系统的功能、性能、约束和接口将功能赋予一个或多个系统元素（即软件、硬件、人等）提出一些候选方案并做评价23复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇

项目考虑商业考虑技术分析生产评估对同一功能，可以分配不同的系统元素为选取最有效的分配方案，使用一组权衡准则进行评价人员问题环境界面法律考虑24复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇1、项目考虑在预估的成本与进度范围内所选的系统配置能否实现？与成本与进度估算相关的风险有哪些？25复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇2、商业考虑所选的系统配置是最可能有效益的解决方案吗？能否成功地占领市场？最终的报偿是否能表明所冒的开发风险是值得的？26复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇3、技术分析是否具备开发所有系统元素的技术实力？能否确保功能和性能得到满足？能否对这种系统配置进行充分的维护？是否具备技术资源？与技术相关的风险有哪些？27复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇4、生产评估生产工具与设备是否有效？必需的过程是否短缺？是否充分地实施了质量保证？28复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇5、人员问题开发人员是否得到培训？是否存在政治问题？用户是否了解这个系统将要做什么？29复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇6、环境界面所提交的系统配置与系统的外部环境的接口是否合适？机器与机器、人与机器之间的通信是否以智能方式处理？

30复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇7、法律考虑这种配置是否会引入违法的责任风险？对责任问题是否给予了足够的保护？是否存在潜在的破坏问题？31复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇内容摘要基于计算机的系统系统工程的任务可行性分析32复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇可行性分析开发一个基于计算机的系统通常都受到资源（人力、财力、设备等）和时间上的限制，可行性分析主要从经济、技术、法律等方面分析所给出的解决方案是否可行，能否在规定的资源和时间的约束下完成。33复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇经济可行性分析经济可行性主要进行成本效益分析，从经济角度，确定系统是否值得开发。基于计算机的系统的成本主要包括：购置硬件、软件（如数据库管理系统、第三方开发的构件等）和设备（如传感器等）的费用系统的开发费用系统安装、运行和维护费用人员培训费用34复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇效益经济效益包括使用基于计算机的系统后可增加的收入和可节省的运行费用（如操作人员数、工作时间、消耗的物资等）。在进行成本效益分析时通常只统计五年内的经济效益。社会效益指使用基于计算机的系统后对社会产生的影响（如提高了办事效益，使用户满意等），通常社会效益只能定性地估计。经济效益通常可用货币的时间价值、投资回收期和纯收入来度量。35复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇货币的时间价值设：当前金额为P，年利率为i，n年后的金额为F，则计算时，累计经济效益应折合成当前金额例如，一个基于计算机的系统使用后，每年产生的经济效益为10万，如果年利率为5%，那么，五年内该系统的累计经济效益是43．2948万，而不是50万。36复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇投资回收期：累计的经济效益正好等于投资数（成本）所需的时间。纯收入：累计经济效益–投资数当纯收入大于零时，该工程值得投资开发当纯收入小于零时，该工程不值得投资（除非它有明显的社会效益）当纯收入等于零时，通常也不值得投资显然，纯收入越大越好。37复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本估计软件开发成本主要表现为人力消耗（乘以平均工资则得到开发费用）。成本估计不是精确的科学，因此应该使用几种不同的估计技术以便相互校验。下面简单介绍三种估算技术。⒈代码行技术代码行技术是比较简单的定量估算方法，它把开发每个软件功能的成本和实现这个功能需要用的源代码行数联系起来。通常根据经验和历史数据估计实现一个功能需要的源程序行数。当有以往开发类似工程的历史数据可供参考时，这个方法是非常有效的。一旦估计出源代码行数以后，用每行代码的平均成本乘以行数就可以确定软件的成本。每行代码的平均成本主要取决于软件的复杂程度和工资水平。38复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本估计⒉任务分解技术任务人力（％）可行性5需求分析10设计25编码和单元测试20综合测试40总计100表

典型环境下各个开发阶段需要使用的人力的百分比39复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本估计⒊自动估计成本技术采用自动估计成本的软件工具可以减轻人的劳动，并且使得估计的结果更客观。但是，采用这种技术必须有长期搜集的大量历史数据为基础，并且需要有良好的数据库系统支持。40复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本／效益分析的方法⒈货币的时间价值通常用利率的形式表示货币的时间价值。假设年利率为i，如果现在存入P元，则n年后可以得到的钱数为：

F＝P(1+i)n

这也就是P元钱在M年后的价值。反之，如果n年后能收入F元钱，那么这些钱的现在价值是

P＝F／(1+i)n41复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本／效益分析的方法例如，修改一个已有的库存清单系统，使它能在每天送给采购员一份定货报表。修改已有的库存清单程序并且编写产生报表的程序，估计共需5000元；系统修改后能及时定货将消除零件短缺问题，估计因此每年可以节省2500元，五年共可节省12500元。但是，不能简单地把5000元和12500元相比较，因为前者是现在投资的钱，后者是若干年以后节省的钱。假定年利率为12％，利用上面计算货币现在价值的公式可以算出修改库存清单系统后每年预计节省的钱的现在价值，如表2.3所示。42复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本／效益分析的方法

表

将来的收入折算成现在值年现在值(元)(1+i)n将来值(元)累计的现在值(元)125001.122232.142232.14225001.251992.984225.12325001.401779.456004.57425001.571588.807593.37525001.761418.579011.9443复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本／效益分析的方法⒉投资回收期通常用投资回收期衡量一项开发工程的价值。所谓投资回收期就是使累计的经济效益等于最初投资所需要的时间。显然，投资回收期越短就能越快获得利润，因此这项工程也就越值得投资。例如，修改库存清单系统两年以后可以节省4225.12元，比最初的投资（5000元）还少774.88元，第三年以后将再节省1779.45元。774.88／1779.45＝0.44，因此，投资回收期是2.44年。投资回收期仅仅是一项经济指标，为了衡量一项开发工程的价值，还应该考虑其他经济指标。44复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇成本／效益分析的方法

⒊纯收入衡量工程价值的另一项经济指标是工程的纯收入，也就是在整个生命周期之内系统的累计经济效益（折合成现在值）与投资之差。这相当于比较投资开发一个软件系统和把钱存在银行中（或贷给其他企业）这两种方案的优劣。如果纯收入为零，则工程的预期效益可能是不值得投资的。如果纯收入小于零，那么这项工程显然不值得投资。45复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇⒋投资回收率把资金存入银行或贷给其他企业能够获得利息，通常用年利率衡量利息多少。类似地可以计算投资回收率，用它衡量投资效益的大小，并且可以把它和年利率相比较，在衡量工程的经济效益时，它是最重要的参考数据。根据上述条件不难列出下面的方程式：

P＝F1／(1+j)+F2／(1+j)2+…+Fn／(1+j)n其中

P是现在的投资额；是第i年年底的效益（i＝1，2，…，n）；

n是系统的使用寿命；j是投资回收率。解出这个高阶代数方程即可求出投资回收率（假设系统寿命n＝5）。46复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇技术可行性分析技术可行性主要根据系统的功能、性能、约束条件等，分析在现有资源和技术条件下系统能否实现。技术可行性分析通常包括风险分析、资源分析和技术分析。47复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇风险分析：分析在给定的约束条件下设计和实现系统的风险。采用不成熟的技术可能造成技术风险人员流动可能给项目带来风险成本和人员估算不合理造成的预算风险风险分析的目的是找出风险，评价风险的大小，并有效地控制和缓解风险。48复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇资源分析：论证是否具备系统开发所需的各类人员、软件、硬件等资源和相应的工作环境。例如，有一支开发过类似项目的开发和管理的团队，或者开发人员比较熟悉系统所处的领域，并有足够的人员保证，所需的硬件和支撑软件能通过合法的手段获取，那么从技术角度看，可以认为具备设计和实现系统的条件。49复旦大学计算机科学与工程系软件工程课程

胡航宇技术分析：分析当前的科学技术是否支持系统开发的各项活动。在技术分析过程中，分析员收集系统的性能