Page 20 - 《软件学报》2021年第7期

1938 Journal of Software 软件学报 Vol.32, No.7, July 2021

4.4 研究问题4:复杂系统的不确定性相关文献关注在系统开发生命周期的哪些阶段?
为了调研复杂系统不确定性相关文献关注的系统开发生命周期的阶段,我们首先根据 ISO/IEC/IEEE [31] 的
标准将复杂系统的生命周期分为 14 个阶段:业务和任务分析(business or mission analysis)、利益相关者的要求
和需求定义(stakeholder needs and requirements definition)、系统需求定义(system requirements definition)、架构
定义(architecture definition)、设计定义(design definition)、系统分析(system analysis)、实现(implementation)、
集成(integration)、验证(verification)、迁移(transition)、确认(validation)、运行(operation)、维护(maintenance)
和处置(disposal).接着,我们对收集的相关文献按上述阶段进行分析.需要强调的是,一篇文献可能关注生命周
期的多个不同阶段.
从图 5 中可以看出,研究人员在研究复杂系统本身及其开发和运行中的不确定性时,重点关注系统开发过
程中的设计定义(87 次)、系统分析(25 次)、运行(21 次)、验证(17 次)、架构定义(17 次)、确认(13 次)等阶段,
而业务和任务分析、迁移、处置等阶段到目前为止没有被研究人员所关注.图 6 展示了研究人员关注的系统生
命周期不同阶段随时间的变化情况,横坐标表示系统生命周期的各个阶段,纵坐标表示不同的年份.横坐标和纵
坐标的交叉位置有对应的圆形图案,圆的大小表示系统开发生命周期不同阶段在对应的年份发表文献的数量.
从图中可以看出,对于设计定义阶段,从 2013 年开始,此研究领域开始吸引较多的研究人员关注,2016 年及以后
一直是研究人员关注的热点.这个增长趋势与复杂系统,如信息物理系统,与物联网在工业应用的增长趋势相一
致.工业 4.0 作为一项德国战略倡议于 2013 年正式提出 [32] ,此后,各种复杂系统开始在工业广泛应用,并出现了一
系列的不确定性问题,进而推动了该研究领域的发展.据我们推测,该阶段这一趋势与自适应系统有关 [33] ,其中
2013 年有 3 位研究者关注自适应系统的设计定义.对于架构定义阶段,2013 年就有研究人员开始关注,但是一直
处于波动的状态,直到 2018 年才趋于平缓.而系统分析和运行阶段整体上从 2013 年开始引起研究人员的关注,
直到 2017 年才被研究人员重点关注.对于验证和确认阶段,研究人员前期并未重点关注,分别到 2015 年、2017
年才引起研究人员的关注,并一直成为研究人员重点关注的阶段.我们认为这一趋势与复杂系统,诸如信息物理
系统和物联网近年来广泛在人们生产生活和工业中的应用,导致对验证和确认(如测试)需求的增加有关.

Fig.5 The distribution of the primary studies according to uncertainty along with
the various stages of the system development life cycle
图 5 相关论文关注的复杂系统生命周期的不同阶段的分布情况

调研结果表明:设计定义阶段是研究人员关注最多的阶段,自 2013 年以后,复杂系统设计定义阶段的不确
定性研究出现了明显的增长趋势.对于架构定义阶段,2013 年就有研究人员开始关注,但是一直处于波动状态,
直到 2018 年才趋于平缓.而系统分析和运行阶段整体上从 2013 年引起研究人员的关注,直到 2017 年才被研究