[논문 리뷰] Pre-Requirement Specification Traceability: Bridging the Complexity Gap through Capabilities

Ramya Ravichandar, James D. Arthur외 1명|ArXiv.org|2007. 03. 02.

Software Engineering Techniques and Practices참고 문헌 26인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 문제 공간(사용자 필요 사항)과 해결 공간(시스템 요구사항) 사이의 복잡성 격차를 해소하기 위해 전환 영역에서 기능적 추상화인 '기능'을 도입함으로써 사전 요구사항 사양 추적성(pre-RS traceability)을 자동으로, 저비용으로 가능하게 하는 '기능 엔지니어링(Capabilities Engineering)'을 제안한다. 이 방법은 필요 사항을 기능에 연결하고 기능을 요구사항에 매핑함으로써 추적성, 변화 내성, 유지보수성을 향상시킨다.

ABSTRACT

Pre-Requirement Specification traceability is the activity of capturing relations between requirements and their sources, in particular user needs. Requirements are formal technical specifications in the solution space; needs are natural language expressions codifying user expectations in the problem space. Current traceability techniques are challenged by the complexity gap that results from the disparity between the spaces, and thereby, often neglect traceability to and from requirements. We identify the existence of an intermediary region -- the transition space -- which structures the progression from needs to requirements. More specifically, our approach to developing change-tolerant systems, termed Capabilities Engineering, identifies highly cohesive, minimally coupled, optimized functional abstractions called Capabilities in the transition space. These Capabilities link the problem and solution spaces through directives (entities derived from user needs). Directives connect the problem and transition spaces; Capabilities link the transition and solution spaces. Furthermore, the process of Capabilities Engineering addresses specific traceability challenges. It supports the evolution of traces, provides semantic and structural information about dependencies, incorporates human factors, generates traceability relations with negligible overhead, and thereby, fosters pre-Requirement Specification traceability.

연구 동기 및 목표

• 시스템 성공에 있어 중요시되지만 종종 간과되는 사전 요구사항 사양 추적성의 핵심 과제를 해결한다.
• 비형식적인 사용자 필요 사항(문제 공간)과 형식적인 요구사항(해결 공간) 사이의 복잡성 격차를 극복함으로써 효과적인 추적성을 방해하는 요소를 제거한다.
• 필드 정보와 의미 관계를 유지하면서 필요 사항에서 요구사항으로의 전이 과정에서 체계적인 접근법을 개발한다.
• 개발 과정 전반에 추적성을 핵심 고려사항으로 통합하여 인간의 노력과 유지보수 비용을 줄인다.
• 기능 엔지니어링을 통해 아키텍처 추상화 단계부터 추적성을 통합함으로써 확장 가능하고 변화에 유연한 시스템을 구현한다.

제안 방법

• 문제 공간(사용자 필요 사항)과 해결 공간(요구사항) 사이의 중간 영역으로서 '전환 영역'을 도입한다.
• 사용자 필요 사항에서 파생된 엔티티인 '지침'을 정의하여 도메인 의미를 전환 영역으로 이식한다.
• 지침과 시스템 요구사항을 연결하는 전환 영역 내에서 고결합성, 저결합성을 갖춘 기능적 추상화인 '기능'을 정의한다.
• 지침과 기능 간의 관계를 모델링하기 위해 기능 분해(FD) 그래프를 사용하며, 추적성 링크를 그래프 간선으로 표현한다.
• 기능과 지침의 구조에 추적성 링크를 내재함으로써 개발 과정에 추적성을 통합하고 수동 작업을 최소화한다.
• 기능의 아키텍처적 특성인 고결합성과 저결합성을 활용하여 변화 영향을 국소화하고 확장 가능하고 유지보수 용이한 시스템을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비형식적인 사용자 필요 사항과 형식적인 요구사항 사이의 복잡성 격차를 효과적으로 해소하여 신뢰할 수 있는 사전 요구사항 사양 추적성을 달성할 수 있는가?
• RQ2 문제 공간에서 해결 공간으로의 전이 과정에서 의미적 및 구조적 관계를 유지할 수 있는 아키텍처 추상화는 무엇인가?
• RQ3 대규모 소프트웨어 개발 환경에서 추적성을 체계적이고 저비용, 확장 가능하게 구현할 수 있는가?
• RQ4 기능 엔지니어링은 시스템 진화 과정에서 변화 내성과 추적성에 어떤 방식으로 기여하는가?
• RQ5 추적성을 개발 과정에 자연스럽게 통합할 수 있는가? 이 경우 인간적 또는 계산적 부담이 크게 증가하지는 않는가?

주요 결과

• 전환 영역에 기능을 도입함으로써 사용자 필요 사항과 시스템 요구사항 간의 내재적, 저비용 추적성이 가능해져 수동 추적 유지의 의존도가 감소한다.
• 사용자 필요 사항에서 파생된 지침은 도메인 의미를 유지하며 문제 공간과 전환 영역 사이의 의미적 다리를 놓는다.
• 기능 기반 시스템은 고결합성과 저결합성 덕분에 변화에 대한 내성성이 향상되어 변화의 파급 효과가 국소화되고 강력한 추적성이 유지된다.
• FD 그래프 모델은 추적성 링크의 구조적 기반을 제공하며, 간선이 자연스럽게 지침, 기능, 요구사항 간의 추적 관계를 표현한다.
• 사전 요구사항 사양 추적성이 크게 향상되었는데, 이는 추적 링크가 개발 설계 과정의 부산물로 생성되기 때문이며, 후속 조치가 아닌 설계의 일부로 통합되기 때문이다.
• 추적성을 핵심 개발 과정에 통합함으로써 추적성 비용을 줄였으며, 이는 대규모 및 소규모 시스템 모두에 대해 확장 가능하고 지속 가능한 방식으로 구현된다.