基于问题框架的需求和领域模型的变换及验证

As an important branch of software engineering, software requirements engineering plays an essential role in large-scale software development projects. It is widely accepted, among customers, developers and software engineering researchers, that analyzing and transforming requirements models into correct software specifications is one of the key contributing factors to project success. Problem frames are one of the major approaches in requirements engineering, and they have been gaining popularity among pactitioners and researchers. However, how to systematically transform and validate problem frame models and the derived specifications remains a difficult problem. In this project, we plan to carry out research on mining and capturing relevant domain knowledge and problem patterns from software enviroment, and then support the reasoning, transformation and validation of problem frame models by using formal techniques and model-driven architecture (MDA). We also plan to develop a software prototype for tool support, which will be applied in several case studies of software development.

)：作为软件工程学科的一个重要分支，软件需求工程在软件开发项目中起着至关重要的作用。大型软件项目的客户、开发人员以及软件工程的研究人员普遍认为，在项目中恰当地对需求进行建模和分析并将其转换为正确的软件规格说明是导致软件开发项目成功的关键因素。问题框架是需求工程的主要方法之一，它已得到需求工程界的广泛重视和研究。但如何系统地变换问题框架模型并导出和验证所得出的软件设计规格，是该方法目前有待解决的一个难题。本课题在问题框架的建模基础上研究如何从与软件交互的应用领域中挖掘并获取相关需求和领域知识及问题模式，在形式化的基础上采用模型驱动架构（MDA）为问题框架模型的推理、变换和验证提供有效技术支持。本课题还将开发出问题框架模型变换与验证支持工具原型，并结合某些实际应用问题进行案例研究。

软件需求工程在软件开发项目中起着至关重要的作用，软件行业及软件工程研究人员普遍认为，在项目中恰当地对需求进行建模和分析并将其转换为正确的软件规格说明是导致软件开发项目成功的关键因素。问题框架是需求工程的主流研究方法，它已得到需求工程界的广泛重视和研究。本课题首先为问题框架模型定义了形式化语义，并采用Hoare的通信顺序进程（Communicating Sequential Processes）语言刻画和支持该模型的形式化变换，导出的软件规格是具有高抽象粒度的程序代码模型（发表在《软件学报》, 24(5), 2013）；为把以上理论研究成果推向实际应用，我们采用图论中的图文法技术（graph grammars）半形式化地给出了基于规则的问题图模型变换方法（发表在CCF推荐B类期刊《Requirements Engineering》, 19(4), 2014）并开发了相配套的计算机辅助需求工程支持工具原型（发表在CCF推荐的C类期刊IJSEKE上，且所开发软件获得2014年由CCF主办的全国软件及应用学术会议软件原型竞赛决赛3等奖）。总之，本课题完成了项目任务书上所有计划指标，包括发表论文11篇（其中SCI/EI论文4篇，包括软件学报1篇、中国计算机学会CCF推荐B期刊1篇、C类期刊1篇、C类会议论文1篇），申请并获得软件著作权5项（1项已经转让）。本项目研究成果不仅推动了问题框架的科学理论进一步向前发展，而且所研发的计算机辅助需求工程工具对促使问题框架方法从理论走向实际应用具有重要的促进作用。..。