近年来,随着计算机科学技术的快速发展,以及物联网、云计算、大数据的普及,一些新型的应用系统随之产生。同时软件系统的规模也在增大,复杂程度不断提高,进而加大了系统开发的难度,项目的失败率也随之提高,从而导致了软件项目返工、失败以及不能按时完成的例子屡见不鲜。对于重大的软件开发项目,特别是一些医疗设备、航空航天系统、道路交通系统、国家政府信息安全系统等,一旦失败或者是需要返工,则会造成巨大的影响,首先是会影响到人的生命安全,国家的信息遭到泄密等,其次还会造成高额的返工代价,并影响所有项目参与人员的积极性。美国权威组织Standish Group每年对大量实际软件项目的调查研究结果表明,导致IT项目失败的最主要以及最关键的因素都是需求,由此可见需求在系统开发各阶段的重要性,因此对需求分析技术的研究,特别是对不同需求建模技术的研究和集成具有重要的理论和现实意义。目前人们对需求工程一直保持着研究热情和兴趣,并提出了一些需求建模和分析方法,主要有基于用例方法、场景方法、目标方法、多视点方法、本体方法及问题框架方法等。本文的工作主要是采用问题框架方法和目标方法相结合的思路进行研究的,旨在汲取这两种方法在需求建模中的优势,并相互补充各自在获取需求的过程中存在的局限性。问题框架方法注重对软件系统现实环境及相关的问题领域的考虑,在需求建模的过程中充分考虑到了系统的上下文并采用问题图的形式提供一种结构化的需求模型,使得需求的获取具有一定的客观性、准确性和可量度性,但是该方法具有一定的抽象性并缺乏对复杂系统中各需求之间的关系进行精确表达。基于目标方法的建模理念则是把收集到的目标作为获取需求的来源,这种建模方式符合人的常规思路和思考方式,有助于对需求文档的理解,而且它可以采用形式化方法表达需求及其相互之间的关系,这样有利于追踪和验证需求,但此方法获取目标的方式比较零散、开放,导致目标来源可能存在主观因素。鉴于以上的分析,这两种方法在需求建模上都拥有自身独特的优势并且有良好的互补性,因此本文把问题框架和目标相结合具有一定的研究价值。本文首先在第1章介绍研究背景、意义和国内外研究现状,在第2章介绍需求工程,接着在第3章介绍有关问题框架和目标的基础知识,为后面的研究作好理论铺垫。第4章介绍了一种将问题框架和目标相结合的方法,并在第5章运用一了个案例去展示应用本方法的过程和可行性。第6章讨论并展望将来的工作。本文工作的主要贡献,可以从三个方面总结如下：(1)本文针对面向目标方法KAOS的局限性,即对上下文分析和描述不充分的缺陷提出了一种结合问题框架的方法来克服该局限性。实现了将问题框架方法中的问题图与系统目标相匹配,通过对需求本身及相互间关系进行精确的形式化表达来协助提高需求分析过程的完备性和严谨性。(2)问题框架方法和基于目标的方法在需求建模分析过程中,通常都是演示静态的建模过程。本文从动态的角度进行分析和研究,即在两种方法的背景下通过引入了消息序列图(MSC)来进行动态建模,并描述和表征需求行为和现实世界交互的过程,使得需求建模和分析过程更具可操作性、可理解性及可跟踪性。(3)本文在基于问题框架方法上,运用一种从用户需求模型半自动地转换成为软件规约设计模型的变换方法和技术,称之为问题变换[1]。变换的结果是使得需求直接和机器领域相连接,从而使需求只涉及和约束机器领域。同时在实现变换之后通过在需求中连接可满足的目标,并通过进一步细化目标,最终使得机器领域直接与细化之后的目标关联和匹配,这样可以更加精化对于机器领域的要求。另外,本文利用问题框架在非功需求建模上的独特思想-将它们看作约束整个系统全局的质量需求(quality requirements),并将它们涉及到的相关应用领域看作子问题,进而采用问题渐变技术实现系统的可靠性的分析和推理,最后通过一个实际案例来具体展示本文的思路过程。