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1、电子技术研发Electronics R & D基于TRIZ进化及复杂度对软件产品设计的研究吕桂志（菏泽学院 机电工程系）摘要：为了提高软件产品的质量、加快软件产品的开发速度以提高相关企业的竞争力，利用TRIZ(Theory of inventive problem solving)进化理论中的理想解、雷达图等问题分析工具和方法，对软件产品进行分析。阐述了TRIZ进化理论中的工具在软件产品设计中应用的方法，并提出在设计阶段对软件产品进 行分析以降低其复杂度。最后以Akiva软件为例，结合软件复杂度的度量，证实TRIZ进化理论可用以辅助软 件产品的开发。关键词：TRIZ进化理论；复杂度；软件产品；
2、雷达图The Research on the Software Product Design Based on TRIZ Evolution and ComplexityLu Guizhi(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Heze University)Abstract: In order to improve the quality of software products and accelerate the development speed of software products so as to enhanc
3、e the competitiveness, the problem analysis tools and methods such as Ideal Final Result (IFR), Radar Plot, problem analysis tools and methods of TRIZ evolution theory are used to analyze the software products. And the application method for software product design based on the tools in TRIZ evoluti
4、on theory is elaborated. A approach which analysis is carried out on software products in design stage software to reduce the complexity is proposed. Finally, Akiva software is taken as an example, combining the measure of thesoftware complexity，it was confirmed that TRIZ evolution theory can be use
5、d to support the development ofsoftware products.Key words: TRIZ evolution theory; complexity; software product; radar plot进化法则之一3。阐明理想解可在第一时间找到正确解决问题的方法。通过描述用户需要或问题产生 的根源，理想解可通过设想的解决方案寻找到解决 问题的方法。1.2 雷达图雷达图又称技术系统进化潜能图，雷达图结构 如图1所示，外周表示系统沿各条进化路线的进化 极限，阴影面积表示目前产品沿进化路线已完成的 进化，而进化极限与阴影面积之间的面积差就代表 该产品尚未开
6、发的进化潜能。进化潜能图可直观表 示给定技术系统的进化情况，为设计人员确定未来 技术开发方向提供了理论依据4。0 引言软件产品设计的过程即是对产品进行模块化， 然后进行模块设计的过程。模块是指能实现功能的 数据和程序说明、可执行程序的程序单元。模块的 独立性可以从耦合度和内聚度两个方面来度量1。 为了提高软件产品的设计研发速度及质量，引入 TRIZ进化理论中的理念，对其设计过程进行分析， 可得出高质量的软件产品设计方案。1 TRIZ进化理论TRIZ(theory of inventive problem solving)是通过 全面研究数百万的专利和其他发明获得的大量发明 经验方法总结归纳，以
7、分析并阐明问题可能的解决 方向。TRIZ认为，产品及其技术的发展总是遵循一 定的客观规律，而且同一条规律往往在不同产品领 域被反复应用。TRIZ的核心是技术系统进化原理， 它可以依据产品中技术系统的进化规律定性预测未 来产品的发展趋势，从而帮助企业开发出具有竞争 力的新产品2。1.1 理想解向增加理想化的方向进化是TRIZ理论技术系统图1 TRIZ进化理论中的雷达图子技术研发Electronics R & D2 对软件复杂度的分析2.1 软件的复杂度 在理想状态下，人们不希望解决方案的复杂性 问题本身的复杂性。文献5中曾把问题的复杂 义为问题的最佳解决方案所需要的资源数。解 案的复杂性被看成是
8、实现一个具体解决方案所 的资源。软件复杂性的提高会对软件设计的编 测试、维护以及软件的协同合作带来很大的负 响。尽管软件复杂度度量方法己经被广泛地研 各种度量方法都从不同角度量化了软件的一些，但却仍然未能形成统一的评估标准6。2.2 模块复杂度的分析 本文从编码复杂性及模块独立性的角度出发， 分析模块的内聚度和模块间的耦合度来测试软 复杂性。 首先将软件系统的复杂性归结为系统模块的表 力和模块间的相互关系。这相当于最小耦合度 大内聚度的设计方针，以此定义理想的软件系 系统具有完全独立的元素(模块)，完成单一功 每个模块是具有最小耦合度和最大内聚度的结 这是理想的系统体系结构。在这种理想的体系/
9、设计中，系统具有最小的复杂度。理想的模块 仅仅完成单一的功能。 再者，系统复杂性还定义了模块复杂性的两个，一个是描述模块本身的参数，另一个是描述 间相互关系的参数。模块所表达的功能越多， 别就越高。模块与系统间有两种相互依赖关系：2.4 雷达图在软件系统中的应用为了直观地表达软件系统的功能与软件模块之 间的关系，将TRIZ进化理论中的雷达图引入进来， 如图2所示。图中的射线用以表达软件系统的各个子 功能；射线上的位置用以表达实现软件系统该功能 所要涉及到的模块数；阴影部分表达软件当前的设 计状况；而靠近圆心的位置才为软件理想解所在的 位置。图2 雷达图在软件产品中的应用3 案例研究3.1 软件
10、功能分析Akiva是一个用以隐藏企事业单位数据库的数据 干扰工具。它被设计为“识别”私人或敏感数据， 在软件开发、启用、测试和外购等多种情况下用于 “确定识别”私人的和敏感的数据。它允许产品数 据库变相复制的创建，以及提供实际可行的和无折 衷隐私的全功能数据库，并且额外提供属于防火墙 和加密数据保护的功能。它的主要特点包括：数据 的一致性、能够选择任何数据元素的能力、数据安 全、辽阔的应用范围、数据的完整性、可靠性7。Akiva工具的主要功能包括：编码、综合混合、 选择混合、替换、清空、查找、社会安全号生成、 Luhn产生、模式生成。用J2EE框架发展起了网络基础应用。在甲骨文公 司的资料库中
11、使用PL/SQL程序执行隐藏的运算法则。3.2 基于理想解的分析现存的Akiva设计大约有8000行代码，18个模块 表达系统所有的54个功能；每个模块平均表达3个系 统功能。计算出系统总的复杂数是88.7。系统复杂有多少模块需要依靠整个系统才能表达其功能；系统有多少功能需要依靠该模块来表达。2.3 软件复杂度的计算耦合矩阵可用以描述模块软件系统中模块间的 关系。一旦获得了系统中每一个模块所要表达 能及其耦合矩阵，便可以构造出关于系统复杂分析矩阵了。也就是xij的每个元素可以利用下 计算：式中：xij是矩阵中的第i行第j列的模块；dij是表1中第i行第j列元素；Hi是模块j的非内聚力，相电子技
12、术研发Electronics R & D不能仅仅靠功能的数量来判断其质量，也不能仅仅靠模块的数量来判断其复杂度，设计应根据具体需 要使软件产品达到最优的性价比。图3 Akiva软件初始设计的雷达图3.3 理想化设计在保证系统有用功能及其功能数的前提下，增加 表达系统功能的模块数，可相应降低系统的复杂度。 在此设计中引入路由概念，可取得一个用36个 模块表达45个功能的设计，设计雷达图如图4所示， 平均每个模块表达1.3个功能。软件系统总体的复杂 数从最初设计的88.7减少到81。这是一个更加清晰且更容易维护的设计。4 结论利用TRIZ进化理论中的理想解分析方法对软件 产品进行分析，通过借鉴TR
13、IZ进化理论中的雷达图， 阐述了TRIZ理论在软件产品设计开发中的应用方法。 在软件设计中应用TRIZ理论作指导，可获得具有现 实意义的软件设计方案。参考文献：陈增荣.软件开发方法M. 上海:复旦大学出版社,1997. 吕桂志,任工昌,丁涛.基于TRIZ技术进化分析 点胶机的演进J.工程设计学报2008(10):387-390. 牛占文,徐燕申,林岳,等.发明创造的科学方法论-TRIZJ.中国机械工程,1999,10(1):84-89.Mann D L. Better technology forecasting using systematic innovation methodsJ.Tec
14、hnological Forecasting and Social Change, 2003,70(8): 779-795.Fenton N E, Pfleeger S L. 软件度量M.杨海燕,赵巍, 张力,等.译.北京:机械工业出版社,2004,4. 黄光燕,李晓维,宫云战.变量度量估计软件的复 杂度J.装甲兵工程学院学报2004(2):13-16. Bhushan N. Case Study: Use of TRIZ in SoftwareDesignJ.The Altshuller Institutes TRIZCON2008.http:/www.triz-1234图4 Akiva软件理想化后获得的雷达图根据这个设计，软件的代码行数从最初的7964 行减少到了3866，编码工作量减少超过了50%。表1 表达了原设计中的模块和理想化后设计模块中代码 行数的比较。567作者简介：吕桂志(1984)，男，山东省鄄城人，助教， 硕士，主要研究产品创新设计及理论表2总结了理想化设计前后系统的分析。软件并
