介绍
非功能性需求 (NFR) 对于软件开发至关重要，决定了系统在基本功能之外的表现。功能性需求指定 什么 系统应该做什么，NFR 定义 多好 它应该发挥作用。这些要求涵盖了性能、安全性、可用性和可扩展性等关键方面，影响系统的可靠性、用户体验和长期成功。
在本文中，我们将探讨不同类型的非功能性需求、实际示例以及有效实施和管理它们的最佳方法。无论您是想提高系统性能还是确保强大的安全性，了解 NFR 都是构建满足高标准并超出用户期望的软件的关键。
什么是非功能性需求？
非功能性需求（NFR）指定了系统有效运行所必须满足的标准和质量，重点关注 形成一种 系统运行而不是 什么 是的。虽然功能需求定义了软件系统的特定任务或行为，但 NFR 概述了速度、可靠性和安全性等决定系统性能、可用性和弹性的品质。
在软件开发中，NFR 发挥着至关重要的作用，为系统质量和用户体验提供了基准。如果没有它们，即使是功能丰富的软件，如果缺乏速度、可扩展性或易用性，也可能无法满足预期。NFR 还会影响架构和设计，确保系统能够满足峰值性能或严格安全性等要求。通过尽早彻底解决 NFR，开发团队不仅可以提高系统的稳定性和效率，还可以提高用户的满意度和信心。
为什么非功能性需求很重要？
非功能性需求 (NFR) 对于提供无缝的用户体验、强大的系统稳定性和可扩展的软件至关重要。通过为性能、安全性、可用性和其他关键因素设定基准，NFR 可确保系统不仅能够正常运行，而且在实际条件下表现出色。
非功能性需求对用户体验、稳定性和可扩展性的影响
NFR 决定了用户对系统的看法。例如，响应式界面（性能要求）和直观导航（可用性要求）可大大提高用户满意度。稳定性相关的 NFR（如可靠性和容错性）可减少停机时间并防止令人沮丧的崩溃。可扩展性要求可确保系统能够处理增加的负载而不会降低性能，这对于面向增长的应用程序至关重要。
非功能性需求对系统架构、资源规划和项目成功的影响
NFR 通常决定架构和技术选择，指导开发人员选择框架、优化数据库和配置服务器。围绕 NFR 规划资源有助于分配预算和人员，以有效满足高性能或安全标准，从而避免后期昂贵的重新设计或改造。因此，NFR 是实现项目目标和时间表不可或缺的一部分。
忽视非功能性需求的现实后果
忽视 NFR 可能导致代价高昂的失败。例如，如果电子商务平台缺乏可扩展性要求，它可能会在高流量事件期间崩溃，从而导致销售损失和品牌声誉受损。同样，较差的安全性要求会使系统容易受到数据泄露的影响，从而危及敏感信息。在每种情况下，未能优先考虑 NFR 不仅会影响用户信任，还会影响企业的底线和长期生存能力。
非功能性需求的类型
非功能性需求 (NFR) 包含各种质量属性，这些属性决定了软件系统在不同条件下的性能。下面介绍主要的 NFR 类型、其重要性以及示例。
1. 性能要求
定义和意义：性能要求定义了系统的响应能力和有效处理负载的能力。它们对于保持速度和效率至关重要，尤其是在高需求的情况下。
示例和基准：响应时间（例如，页面加载时间小于 2 秒）、吞吐量（每秒请求数）和资源利用率（CPU、内存）等指标很常见。例如，银行应用程序可能会设定基准，在 3 秒内处理交易，以确保用户满意度。
2.可用性要求
概述：可用性要求侧重于使系统易于学习、使用和导航。它们涵盖可访问性、直观性和易学性等方面，以创造流畅的用户体验。
示例和方法：指标包括任务完成时间、错误率和用户满意度分数。例如，无障碍网站可能需要满足 WCAG（Web 内容无障碍指南），以确保残障人士的可用性。
3.可靠性要求
重要性：可靠性要求对于保证系统稳定性、减少运行过程中的错误、增强用户对系统的信任至关重要。
示例和指标：平均故障间隔时间 (MTBF) 和平均恢复时间 (MTTR) 等指标很常见。例如，医疗应用程序的 MTBF 可能为 99.99% 的正常运行时间，以确保生命攸关的任务持续可用。
4. 安全要求
关键方面：安全要求涉及保护系统免受未经授权的访问并确保数据完整性。这包括数据保护、加密和身份验证。
示例和标准：实践包括实施多因素身份验证、数据加密（例如 AES-256）以及遵守 GDPR 或 HIPAA 等敏感数据保护标准。
5.可维护性要求
角色：可维护性要求确保系统易于更新、调试和修改，有利于长期适应变化。
示例和目标：目标包括模块化、代码文档和使用干净的代码实践。例如，模块化架构允许系统的各个部分独立更新，从而减少维护时间和成本。
6.可扩展性要求
定义和影响：可扩展性要求定义了系统扩展和适应不断增长的需求而不降低性能的能力。
例子：示例包括水平扩展（添加更多服务器）或垂直扩展（升级服务器能力）以满足不断增长的需求。社交媒体平台可能会实施可扩展性要求，以支持高峰时段的用户增长。
7. 可移植性要求
需要适应性：可移植性要求注重系统跨各种环境或平台运行的能力，从而实现部署的灵活性。
示例和配置：指标包括将系统转移到不同操作系统环境或硬件的难易程度。例如，跨平台移动应用可能需要兼容 iOS 和 Android。
每种类型的 NFR 都有助于形成全面、高质量的软件解决方案，以满足用户需求、适应变化并经得起时间的考验。
现实场景中的非功能性需求示例
非功能性需求 (NFR) 对各个行业都至关重要，可确保软件系统不仅能按预期运行，还能在各种条件下高效、安全、可靠地运行。以下是现实世界中的例子，说明了 NFR 在不同行业的影响：
1。 医疗设备
EventXtra XNUMX大解决方案：用于医院监测生命体征的医疗设备必须满足严格的 NFR，特别是在可靠性和安全性方面。
NFR 示例:
可靠性：该设备的正常运行时间应达到 99.999%，并且发生故障的可能性极小。
安全性：该设备必须遵守 HIPAA 合规标准，以确保数据加密和患者隐私。
失败的后果：关键医疗设备未能满足可靠性标准可能导致读数不正确或设备故障，从而可能导致严重的健康并发症甚至死亡。
2. 金融（银行应用）
EventXtra XNUMX大解决方案：网上银行应用程序需要为数百万用户确保高性能和安全性。
NFR 示例:
性能：交易必须在2秒内处理。
安全性：对所有数据交换实施多因素身份验证 (MFA) 和端到端加密。
失败的后果：未能达到性能目标可能会导致用户失望、放弃交易并降低客户保留率。安全性不足可能会导致数据泄露，从而造成财务损失和声誉受损。
3. 航空航天（飞行控制系统）
EventXtra XNUMX大解决方案：飞机的飞行控制系统需要满足可靠性、性能和可扩展性的高标准，以确保安全性和运行效率。
NFR 示例:
可靠性：系统运行每百万小时的故障率必须小于 1 次。
可扩展性：系统必须扩展以处理机队中不断增加的飞机数量，同时尽量减少性能下降。
失败的后果：可靠性故障可能导致系统在关键飞行时刻崩溃或发生故障，从而造成灾难性后果。可扩展性差可能会限制航空公司的发展或增加运营成本。
4. 汽车（自动驾驶汽车）
EventXtra XNUMX大解决方案：自动驾驶汽车中的自动驾驶软件必须满足性能、安全性和可用性的 NFR，以确保安全和用户满意度。
NFR 示例:
性能：该系统应处理来自传感器的实时数据并在 100 毫秒内做出决策，以确保安全驾驶。
可用性：界面应直观，为乘客提供有关车辆状态的清晰反馈。
失败的后果：如果系统未能满足性能标准，则可能导致反应延迟，从而引发事故。可用性差可能会导致用户感到沮丧或不信任，从而影响采用率。
5. 网络安全（企业软件）
EventXtra XNUMX大解决方案：企业网络安全系统必须提供强大的保护以抵御外部威胁，同时为用户维持系统性能。
NFR 示例:
安全性：系统应实施实时威胁检测，对未经授权的访问尝试零容忍。
性能：安全系统不应使网络或应用程序的性能降低到超出可接受的限度。
失败的后果：未能满足安全要求可能会导致数据泄露、财务损失和严重的声誉损害。如果性能受到影响，可能会扰乱业务运营，减慢工作流程并降低生产力。
定义和记录非功能性需求的常用方法
定义和记录非功能性需求 (NFR) 对于确保软件系统满足所需的质量标准至关重要。在整个开发过程中，有几种方法可以有效地捕获、传达和管理 NFR。以下是一些常用方法：
1. 使用标准框架满足非功能性需求
ISO / IEC 25010：该标准定义了一组软件产品质量特性，包括性能效率、安全性、可维护性和可用性。它提供了一个全面的框架来对 NFR 进行分类和评估，确保系统符合公认的质量基准。这种方法有助于使开发与行业标准保持一致，促进利益相关者之间的更好沟通。
IEEE 830：IEEE 830 主要侧重于功能性需求，但也包括记录非功能性需求的指导。它建议采用结构化的格式来指定 NFR，使开发人员和利益相关者更容易理解和验证它们。该标准有助于确保记录系统功能性和非功能性方面的完整性和一致性。
2. 质量属性研讨会（QAW）
描述：质量属性研讨会 (QAW) 是涉及主要利益相关者（包括开发人员、产品所有者和用户）的协作会议，旨在确定非功能性需求并确定其优先级。研讨会的重点是确定系统最关键的质量属性，例如性能、安全性和可扩展性。
如何运作的？：QAW 围绕理解系统的背景、用例和预期工作量而构建。利益相关者讨论权衡、明确优先事项并定义各种质量属性的可接受阈值。此方法可确保 NFR 与用户需求和系统约束保持一致。
3.基于场景的方法
质量属性场景 (QAS)：基于场景的方法是定义 NFR 的有效方法，它通过描述系统在特定条件下的行为方式来定义 NFR。质量属性场景 (QAS) 为了解各种场景下的系统性能和可靠性提供了详细的背景。
说明：例如，性能 QAS 可能会指出：“系统应每秒处理 1000 个事务，在高峰流量期间响应时间少于 2 秒。”这种方法可帮助利益相关者在现实环境中直观地了解系统行为，并且有助于设定切合实际的期望和衡量系统成功。
4. 建模与仿真
它如何帮助：建模和仿真工具使开发人员能够在实施 NFR 之前对其进行测试和评估。通过创建系统的虚拟模型，这些工具可以模拟系统在各种条件下的性能、可靠性和可扩展性。
优点：模拟有助于在设计阶段早期识别潜在的瓶颈、安全漏洞或可扩展性问题。例如，性能建模工具可以模拟负载测试，帮助确保系统能够应对未来的增长或高需求时期而不会出现故障。
5.基准测试和性能测试
测试的重要性：基准测试和性能测试对于确保系统满足规划阶段定义的 NFR 至关重要。性能测试评估系统处理压力、并发性以及影响响应能力和可扩展性的其他因素的能力。
服务流程：负载测试、压力测试和耐久性测试等工具用于根据定义的基准评估系统性能。例如，一个 Web 应用程序可能被基准化为处理 10,000 个并发用户，延迟时间少于 3 秒。这些测试验证了系统在实际条件下满足预期性能水平的能力。
6.需求管理工具中的可追溯性
优点：需求管理工具有助于在整个开发生命周期中跟踪非功能性需求的可追溯性。这可确保从设计到测试和维护始终满足 NFR。
如何帮助：通过使用工具来跟踪 NFR，团队可以确保系统的所有非功能方面都得到解决和验证。例如，可追溯性功能允许开发人员将性能和安全要求直接链接到测试用例，确保在部署之前验证所有定义的阈值。此过程提供可见性，提高问责制，并确保在项目进展过程中不会忽视 NFR。
实施和管理非功能性需求的最佳实践
有效地实施和管理非功能性需求 (NFR) 对于交付符合用户期望且运行可靠的高质量系统至关重要。以下是在整个软件开发生命周期中处理 NFR 的最佳实践：
1. 设定现实且可实现的非功能性需求目标
了解利益相关者的需求：收集利益相关者的意见，以确保 NFR 符合用户和业务需求。
使用 SMART 标准：定义具体、可衡量、可实现、相关且有时限的目标（例如，“在峰值负载期间在 3 秒内处理交易”）。
平衡资源和权衡：在资源限制内设定目标，并根据项目目标对关键 NFR 进行优先排序。
2.持续测试、监控和验证
自动化测试：将 NFR 测试（性能、安全性）纳入开发流程。
持续集成（CI）：将 NFR 验证集成到 CI 中以便尽早发现问题。
生产监控：使用监控工具实时跟踪性能和安全性等 NFR。
用户反馈：收集反馈以确保满足 NFR 并根据需要进行调整。
3. 根据目标和约束确定非功能性需求的优先级
与业务目标保持一致：优先考虑支持关键业务目标的 NFR（例如，金融应用程序的安全性、电子商务的可用性）。
基于风险的优先级排序：关注风险较高的 NFR，例如安全漏洞或性能瓶颈。
成本与效益：评估满足 NFR 的成本与其对系统的影响之间的权衡。
灵活的要求：根据项目阶段和资源可用性，根据需要调整 NFR。
通过设定清晰、可实现的 NFR 目标、持续测试和监控以及根据业务需求和风险确定优先级，团队可以确保软件系统满足功能和非功能期望。这可以实现更可靠、更成功的产品交付。
非功能性需求（NFR）管理面临哪些挑战？如何克服？
1. 模糊的非功能性需求定义
挑战：NFR 通常定义不清，导致利益相关者之间的混淆和不一致。
解决方案：使用具体、可衡量的标准确保清晰度（例如，响应时间少于 2 秒，正常运行时间为 99.9%）。采用 ISO/IEC 25010 等标准框架来帮助一致地定义和分类 NFR。尽早与利益相关者合作，以明确期望并确保一致性。
2. 资源有限
挑战：满足所有 NFR，尤其是与性能、安全性和可扩展性相关的 NFR，通常需要大量资源，但这些资源可能无法获得。
解决方案：根据风险评估、业务目标和资源可用性对 NFR 进行优先排序。考虑分阶段实施，从关键 NFR 开始，并随着时间的推移逐步扩展。利用云解决方案和自动化测试工具优化现有资源，以减少开销。
3. 改变项目范围
挑战：随着项目需求的发展，NFR 也可能会发生变化，从而造成混乱或优先级冲突。
解决方案：使用敏捷方法在每次迭代中重新审视和调整 NFR，从而保持灵活性。保持 NFR 可追溯并记录在需求管理系统中，以确保正确跟踪更新。定期与利益相关者合作，根据不断变化的需求重新评估和调整优先事项。
4. 缺乏利益相关者的协调
挑战：不同的利益相关者可能对NFR的重要性和范围存在矛盾的看法，从而导致不一致。
解决方案：通过研讨会或协作会议让所有相关利益相关者尽早参与流程。使用基于场景的方法或质量属性研讨会 (QAW) 来识别和协调关键质量属性。定期与利益相关者一起审查 NFR，以确保达成共识并根据需要进行调整。
5. 测试和验证困难
挑战：非功能性需求（例如安全性和可扩展性）可能难以彻底测试，尤其是在现实条件下。
解决方案：实施持续测试实践，包括性能、负载和安全测试。使用模拟工具和自动化测试在开发早期验证 NFR。在生产中，实时监控系统性能，以确保持续满足 NFR。
管理非功能性需求面临诸多挑战，例如定义模糊、资源有限以及项目范围不断演变。然而，通过设定清晰、可衡量的目标，根据风险和资源确定优先级，保持利益相关者的一致性，并利用持续测试和敏捷方法，可以有效缓解这些挑战，确保非功能性需求 (NFR) 的成功实施。
依靠 Visure Requirements ALM 平台管理非功能性需求
这个 视觉要求 ALM 平台 提供强大的解决方案来管理非功能性需求 (NFR)，确保软件系统满足性能、安全性、可扩展性和可用性等关键质量属性。Visure 可以帮助您简化 NFR 的管理，具体方法如下：
1. 集中文档和可追溯性
组织 NFR 文档：Visure 支持集中记录功能性和非功能性需求，从而轻松对 NFR 进行分类、定义和维护。用户可以将性能基准或安全措施等特定属性以结构化格式记录下来，方便参考。
可追溯分析仪：Visure 确保整个开发生命周期的可追溯性。NFR 可以链接到其相关的功能需求、设计元素和测试用例，确保系统的每个方面都符合定义的 NFR。
2. 合作与利益相关方协调
协作工具：Visure 允许团队通过共享需求文档进行高效协作。利益相关者可以轻松提供反馈，确保在可用性、安全性或可扩展性等关键 NFR 方面保持一致。
版本控制：随着 NFR 在整个项目中不断发展，Visure 的版本控制功能可确保跟踪更改，并且每个人都按照最新要求工作，从而防止误解和错位。
3. 优先级和风险管理
基于风险的优先级排序：借助 Visure，团队可以根据 NFR 对项目的重要性和风险确定其优先级。这样，团队可以优先关注最重要的 NFR，例如金融系统的安全性或实时应用程序的性能。
影响分析：该平台的影响分析工具有助于直观地了解一个 NFR 的变化如何影响其他 NFR，从而更容易识别和减轻风险。
4.自动化测试和持续验证
测试用例管理：Visure 促进与测试工具的无缝集成，确保在整个生命周期内持续验证性能、可扩展性和可靠性等 NFR。测试用例可以直接链接到 NFR，从而清晰地了解测试进度和结果。
自动验证：自动化测试功能可以帮助验证 NFR，例如开发期间的负载处理或正常运行时间，确保在部署之前始终满足性能基准。
5. 实时监控和报告
可定制的仪表板：Visure 提供实时监控和报告功能，使团队能够跟踪 NFR 的进度并确保在项目的每个阶段都满足这些要求。可自定义的仪表板显示关键指标，例如系统正常运行时间、响应时间或安全合规性，以便快速查看。
报告仪表板：借助强大的报告工具，利益相关者可以快速生成有关 NFR 的报告，确保满足性能、可扩展性和其他质量属性。这也有助于审计和合规性审查。
6. 对非功能性需求的敏捷支持
敏捷方法集成：Visure 支持敏捷开发实践，允许团队随着项目的发展调整 NFR。NFR 可以作为每个冲刺的一部分不断进行审查、更新和测试，确保它们与项目的目标和优先级保持一致。
迭代和反馈循环：该平台可以轻松收集来自利益相关者的有关 NFR 的反馈，并将更改纳入未来的迭代中，从而保持开发过程的灵活性。
这个 视觉要求 ALM 平台 提供高效且集中的解决方案来管理非功能性需求，确保这些需求定义清晰、可追溯且与业务目标保持一致。借助强大的协作、优先级排序、测试和持续验证工具，Visure 使团队能够有效地满足 NFR，从而确保系统质量和项目成功。
结语
管理非功能性需求 (NFR) 对于交付满足用户期望并在各种条件下可靠运行的高质量软件至关重要。性能、安全性、可扩展性和可用性等 NFR 在确保系统稳定性、用户满意度和长期成功方面发挥着关键作用。然而，如果没有合适的工具和流程，有效地管理这些需求可能会很困难。
这个 视觉要求 ALM 平台 提供全面的解决方案，简化 NFR 管理。从清晰的文档和可追溯性到与测试工具的无缝集成和实时监控，Visure 使团队能够在整个开发生命周期中定义、确定优先级并验证 NFR。通过利用 Visure，团队可以确保他们的系统符合最高质量标准，从而实现更成功、更可靠的项目。
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