요구공학

Requirements Engineering

사용자의 요구가 반영된 시스템을 개발하기 위하여 사용자 요구사항에 대한
도출, 분석, 명세, 확인 및 검증하는 구조화된 활동이다.

절차와 체계가 있기 때문에 공학이라고 함!

1. 목적

• 이해관계자 사이에 효과적인 의사소통 수단 제공

• 시스템 개발의 요구사항에 대한 공통된 이해 설정

• 요구사항 누락 방지 및 이해 오류로 인한 불필요한 비용 절감

• 요구사항 변경 추적 가능

2. 요구사항의 분류

2-1. 기능적 요구사항

• 시스템이 제공하는 기능, 서비스에 대한 요구사항
  • 특정 입력에 대해 시스템이 어떻게 반응해야 하는지에 대한 기술
  • 특정 상황에 대해 시스템이 어덯게 동작해야 하는지에 대한 기술

• 특성: 기능성, 완전성, 일관성

2-2. 비기능적 요구사항

• 시스템이 수행하는 기능 이외의 사항, 시스템 구축에 대한 제약사항에 관한 요구사항
  • 품질 속성에 관련하여 시스템이 갖춰야 할 사항에 관한 기술
  • 시스템이 준수해야 할 제한 조건에 관한 기술

• 특성: 신뢰성, 사용성, 효율성, 유지보수성, 이식성, 보안성 및 품질 관련 요구사항, 제약사항

3. 요구공학 프로세스

요구공학 프로세스는 요구사항 개발 단계와 요구사항 관리 단계로 구성된다.

CMM

소프트웨어 개발 능력 성숙도 평가 및 프로세스 개선 활동을 하는 국제표준 모델

3-1. 요구사항 개발 단계 (CMM Level 3 프로세스 영역)

도출 > 분석 > 명세 > 확인 및 검증

요구사항을 파악하고 정제해서 확정하는 단계

1) 도출

• 소프트웨어가 해결해야 할 문제를 이해

• 고객으로부터 제시되는 추상적 요구에 대해 관련 정보를 식별

• 수집 방법 결정

• 수집된 요구사항을 구체적으로 표현

• 이해관계자가 식별

• 개발팀과 고객 사이의 관계 형성

• 주요 활동: 고객 분석, 조직 환경 분석, 후보 요구사항 분류, 후보 요구사항 정제, 요구사항 소스 관리

1-1) 도출 단계 주요 기법

• 인터뷰: 이해관계자와 직접 대화를 통해 정보를 구하는 공식적, 비공식적 정보 수집

• 브레인스토밍: 말을 꺼내기 쉬운 분위기로 만들어 회의 참석자들이 내놓은 아이디어를 비판 없이 수용하는 회의

• 델파이 기법: 전문가의 경험적 지식을 통한 문제 해결 및 미래예측

• 롤플레잉: 현실에 일어나는 장면을 설정하고 여러 사람이 각자가 맡은 역을 연기

• 워크숍: 단기간의 집중적인 노력을 통해 다양하고 전문적인 정보를 획득하고 공유, 프로젝트에 참여하는 모든 핵심 인물의 참여 필요, 참석자들은 해당 전문 영역별로 팀 협력이 필요하며 사전 준비가 요구

• 설문조사: 설문지 또는 여론조사를 이용해 간접적으로 정보 수집, 사용자가 다수일 때 용이

2) 분석

• 도출된 요구사항에 대해 충돌, 중복, 누락 등의 분석을 통해 완전성과 일관성 확보

• 요구사항 상충 해결

• 소프트웨어 범위 파악

• 소프트웨어가 환경과 어떻게 상호작용하는지 이해

• 주요 활동: 시스템 요구사항을 정제하여 소프트웨어 요구사항 분류, 후보 요구사항 모델링, 요구사항의 우선순위 부여, 해당 릴리즈에 수행할 요구사항 선정, 요구사항 협의

• 요구사항 분석활동으로 비용과 일정에 대한 제약설정, 타당성 조사, 요구사항 정의 문서화 수행

2-1) 분석 단계 절차

(1) 요구사항 분류

• 요구사항이 기능인지 비기능인지 확인
• 요구사항이 소프트웨어에 미치는 영향의 범위 파악
• 요구사항이 소프트웨어 생명주기 동안 변경이 발생하는지 확인
• 하나 이상의 상위 요구사항에서 유도된 것인지 또는 이해관계자나 다른 원천으로부터 직접 발생한 것인지 분류

(2) 개념 모델링 생성 및 분석

• 요구사항을 더 쉽게 이해할 수 있도록 현실 세계의 상황을 단순화, 개념적으로 표현한 것을 모델이라고 하며, 모델링은 이러한 모델을 만드는 활동
• 개념 모델은 문제 도메인의 엔터티들과 개별 관계 및 종속성을 반영
• 유스케이스 다이어그램, 데이터 흐름 모델, 상태 모델, 목표 기반 모델, 사용자 인터랙션, 객체 모델, 데이터 모델 등과 같은 다양한 개념 모델 작성 가능
• 모델링 표기는 주로 UML을 사용

(3) 요구사항 할당

• 요구사항을 만족시키기 위한 아키텍처 구성요소를 식별
• 다른 구성요소와 어떻게 상호작용하는지 분석을 통해 추가적인 요구사항 발견 가능

(4) 요구사항 협상

• 두 명의 이해관계자가 서로 상충되는 내용을 요구하는 경우, 어느 한쪽을 지지하기보다는 적절한 지점에서 합의하기 위한 활동
• 요구사항이 서로 충돌되는 경우에 각각에 우선순위를 부여하면 무엇이 더 중요한지 인식할 수 있기 때문에 문제 해결에 도움이 됨

(5) 정형 분석

• 형식적으로 정의된 의미를 지닌 언어로 요구사항을 표현
• 구문(Syntax)과 의미(Semantics)를 갖는 정형화된 언어를 사용하여 수학적 기호로 표현
• 요구사항 분석의 마지막 단계에 이루어짐

2-2) 분석 단계 기법

• 자료 흐름 지향 분석: 데이터 흐름도 및 자료 사전으로부터 소프트웨어 구조를 유도하는 방법
• 객체 지향 분석: 시스템의 기능과 데이터를 함께 분석, UML로 표준화

데이터 흐름도 (DFD; Data Flow Diagram)

데이터가 각 프로세스를 따라 흐르면서 변환되는 모습을 나타낸 그림으로, 시스템 분석과 설계에서 매우 유용하게 사용되는 다이어그램

자료 사전 (DD; Data Dictionary)

자료 요소, 자료 요소들의 집합, 자료의 흐름, 자료 저장소의 의미와 그들 간의 관계, 관계 값, 범위, 단위들을 구체적으로 명시하는 사전

UML (Unified Modeling Language)

객체 지향 소프트웨어 개발 과정에서 산출물을 명세화, 시각화, 문서화할 시 사용되는 모델링 기술과 방법론을 통합해 만든 표준화된 범용 모델링 언어

2-3) 분석 기술

청취 기술, 인터뷰와 질문 기술, 분석 기술, 중재 기술, 관찰 기술, 작성 기술, 조직 기술, 모델 작성 기술

3) 명세

• 체계적으로 검토, 평가, 승인될 수 있는 문서 작성

• 동의한 요구사항을 하나 이상의 형태로 저장하여 정형화된 요구사항 생성

• 주요 활동: 요구사항 명세 기준 정의, 요구사항 명세서 작성, 요구사항 추적 관련 정보 저장

3-1) 명세 단계 주요 기법

(1) 비정형 명세 기법

• 사용자의 요구를 표현할 때 자연어를 기반으로 서술하는 기법
• 사용자와 개발자의 이해가 용이
• 명확성 및 검증에 문제

(2) 정형 명세 기법

• 사용자의 요구를 표현할 때 수학적인 원리와 표기법으로 서술하는 기법
• 정형 명세 언어인 Z-스키마, Petri Nets, 상태 차트 활용
• 표현이 간결, 명확성 및 검증이 용이
• 기법의 이해가 어려움

3-2) 명세 단계 산출물

• 요구사항 명세서 (Requirement Specification; 요구사항 정의서)
  소프트웨어 개발 프로세스의 시작인 소프트웨어의 요구사항을 분석하고 정의하는 단계에서 작성되는 최종 산출물

3-3) 명세 원리 및 검증 항목

• 명확성: 각각의 요구사항 명세 내용은 하나의 의미만 부여해야 한다.
• 완전성: 기능, 성능, 속성, 인터페이스, 설계 제약 등에 관한 모든 시스템 요구사항이 포함되어야 한다.
• 검증 가능성: 요구사항 내용의 충족 여부와 달성 정도에 대한 확인이 가능해야 한다.
• 일관성: 요구사항의 내용 간 상호 모순이 없어야 한다.
• 수정 용이성: 요구사항 변경 시 쉽게 수정이 가능해야 한다.
• 추적 가능성: 각 요구사항 근거에 대한 추적과 상호참조가 가능해야 한다.
• 개발 후 이용성: 시스템 개발 후 운영 및 유지보수에 효과적인 이용이 가능해야 한다.

4) 확인 및 검증

• 분석가가 요구사항을 이해했는지 확인

• 요구사항 문서가 회사의 표준에 적합하고 이해 가능하며, 일관성 있고, 완전한지 검증

• 요구사항 명세서 검토, 요구사항 용어 검증, 요구사항 베이스라인 수립

• 이해관계자들이 요구사항 문서 검토 및 요구사항 관리 툴을 이용하여 요구사항 정의 문서들에 대한 형상 관리 수행

• 리소스가 요구사항에 할당되기 전에 문제를 파악하기 위하여 검증 수행

4-1) 확인 및 검증 절차

(1) 요구사항 목록 확인

• 요구사항 목록에서 업무 기능에 대한 요구사항 반영 여부 확인

(2) 요구사항 정의서 작성 여부 확인

• 요구사항 목록 중 수용인 경우, 요구사항 정의서(유스케이스 명세서)가 작성되었는지 확인
• 요구사항 정의서(유스케이스 명세서)에서 시스템의 동작 방식을 명확하고 구체적으로 기술하고 있는지 검토

(3) 비기능적 요구사항의 확인

• 시스템 특성, 품질, 제약사항 등 비기능적 요구사항이 명확하게 도출되었는지 검토
• 성능, 가용성, 사용 용이성, 유지보수 용이성, 안전성, 보안성 등에 대한 요구사항의 문서화 여부 확인

(4) 타 시스템 연계 및 인터페이스 요구사항 확인

• 타 시스템 또는 하위 시스템 등과의 모든 인터페이스 요구사항이 정의되어 있는지 확인
• 인터페이스 구분(내부/외부), 주기, 방법, 제공자, 요청자 등이 명확하게 정의되어 있는지 확인

4-2) 확인 및 검증 단계의 주요 기법/산출물

(1) 요구사항 검토

• 여러 검토자들이 에러, 잘못된 가정, 불명확성, 표준과의 차이 검토
• 고객 중심 프로젝트에서는 검토자 그룹에 고객 포함
• 시스템 정의서, 시스템 사양서, 소프트웨어 요구사항 명세서를 완성한 시점에서 검토

(2) 정형 기술 검토 활용 (FTR; Formal Technical Review)

• 동료 검토(Peer Review)

  • 2~3명이 진행하는 리뷰의 형태
  • 요구사항 명세서 작성자가 요구사항 명세서를 설명하고, 이해관계자들이 설명을 들으면서 결함을 발견하는 형태

• 워크 스루(Walk Through)

  • 오류를 조기에 검출하는 데 목적
  • 검토 자료를 회의 전에 배포해서 사전검토한 후 짧은 시간 동안 회의를 진행하는 형태로 리뷰를 통해 오류를 검출하고 문서화
  • 비형식적, 비공식

• 인스펙션(Inspection)

  • 소프트웨어 요구, 설계, 원시 코드 등의 저작자 외의 다른 전문가 또는 팀이 검사하여 오류를 찾아내는 형식적, 공식적 검토 방법

• 상세 정형 기술 검토 기법
  • 관리 리뷰, 기술 리뷰, 인스펙션, 워크스루, 감사
  • 동료검토를 인스펙션이라고 부르기도 한다.

(3) 프로토타이핑 활용

• 개발할 시스템에 대한 주요 기능이나 일부분을 개발하여 최종 사용자나 고객을 대상으로 시연하면서 시스템이 작동하는 모습을 경험할 수 있게 하여 요구사항을 확인
• 요구사항이 잘못된 경우 유용한 피드백 제공
• 사용자 인터페이스의 동적인 행위에 대한 이해가 문서나 그래픽 모델보다 용이

(4) 모델 검증

• 분석 단계에서 개발된 모델의 품질 검증 필요
• 객체 모델의 경우 객체들 사이의 의사소통 경로를 검증하기 위한 정적 분석 수행에 유용

(5) 테스트 케이스 및 테스트를 통한 확인

• 요구사항의 중요한 속성은 최종 제품이 요구사항을 만족시키는지 확인 가능해야 함
• 각각의 요구사항을 어떻게 확인할 것인지에 대한 계획을 수립하고 테스트 케이스 작성
• 테스트 케이스를 생성한 후에는 단계별 테스트 및 인수 테스트에서 활용
• 인수 테스트에는 알파 테스트와 베타 테스트가 있음

(6) CASE 도구 활용 검증

• 구조화된 요구사항 명세서에 대해서는 자동화된 일관성 분석을 제공하는 CASE 도구 활용 가능
• 대규모 개발 프로젝트에서는 다양한 이해관계자들이 요구사항 명세서 검토가 필요하기 때문에, 요구사항 명세서에 대한 형상 관리 수행이 가능한 CASE 도구 이용

(7) 베이스라인(Baseline)을 통한 검증

• 요구사항 변경을 체계적으로 추적하고 통제하는 시점인 베이스라인을 통한 요구사항에 대한 지속적 검증 수행

(8) 요구사항 추적표(RTM; Requirement Traceability Matrix)를 통한 검증

• 요구사항 정의서를 기준으로 개발 단계별 최종 산출물이 어떻게 반영되고, 변경되었는지 확인이 가능한 문서
  

3-2. 요구사항 관리 단계 (CMM Level 2 프로세스 영역)

개발된 요구사항을 가지고 변경 관리, 추적 관리 하는 단계

프로젝트 진행 과정에서 발생하는 요구사항의 변경에 대해 일치성과 무결성을 제공하기 위해 변경제어와 추적 등 일련의 관리를 수행한다.

1) 협상

• 가용한 자원과 수용 가능한 위험 수준에서 구현 가능한 기능을 협상

2) 기준선 정의

• 공식적으로 검토되고 합의된 요구사항 명세서를 통해 기준선을 설정

3) 변경 관리

• 요구사항 기준선을 기반으로 모든 변경을 공식적으로 통제

4) 확인 및 검증

• 구축된 시스템이 이해관계자가 기대한 요구사항에 부합하는지 확인