非功能性需求全解析：10大类别+15项最佳实践，附行业示例与管理工具
本文来源perforce.com，由Perforce中国授权合作伙伴——龙智翻译整理。
开发高质量的产品，离不开对功能性需求和非功能性需求（NFR）的明确定义与持续跟踪。但究竟什么是非功能性需求？如何进行有效管理？
本文将通过实际示例，帮助您了解功能性需求与非功能性需求的区别以及编写的最佳实践，并介绍如何跟踪和管理非功能性需求，以提升开发效率。
什么是非功能性需求？
非功能性需求规定的是评估系统如何执行功能的标准，而不是功能本身。功能性需求描述的是具体的系统功能，而非功能性需求定义的是性能、安全性、可用性、可靠性和可扩展性等方面的特性。
换言之，功能性需求回答“系统能做什么”，而非功能性需求则回答的是“系统表现如何”。需要注意的是，即使未完全满足非功能性需求，系统仍然可以正常运行，但很可能会无法达到用户、利益相关方或业务的实际期望。
产品的价格实惠、易于使用和访问等属性大多来自非功能性需求。如上例所示，它们通常作为功能性需求的约束条件或质量目标。通过将“性能”定义为非功能性需求，实际上是在限制某些功能特性的复杂程度，以确保整体系统达到预期的性能标准。
图示：功能性需求与非功能性需求之间的关系
为什么非功能性需求至关重要？
尽管在需求优先级排序中，功能性需求（系统“做什么”）往往更受关注，但非功能性需求（系统“做得如何”）的重要性正日益凸显。忽视非功能性需求，可能会导致：
系统在高负载下崩溃
因响应缓慢导致用户满意度下降
安全漏洞频发
长期维护困难
开发清单：10类非功能性需求
提前明确非功能性需求的类型，并列出关键问题与对应的解决方案，有助于形成一份实用的检查清单，确保需求的定义清晰，且不会遗漏重要问题。以下是每个开发团队都应考虑的10类非功能性需求：
1. 安全性
问题：产品是否存储或传输敏感信息？IT部门是否要求符合特定标准？行业内的安全最佳实践有哪些？
解决方案：制定针对数据保护、威胁防御、安全协议和加密机制的需求。
2. 容量
问题：当前和未来系统的存储需求是什么？系统如何扩展以满足日益增长的容量需求？
解决方案：明确内存与处理能力的要求。
3. 兼容性
问题：最低的硬件配置要求是什么？需要支持哪些操作系统及其版本？
解决方案：清晰说明用户使用产品所需的硬件和操作系统，并考虑系统更新对功能的影响。
4. 可靠性与可用性
问题：在正常使用时，系统可容忍的故障时间是多少？用户是否需要全天候访问？
解决方案：设定系统的可用性与容错能力，确保其长期稳定运行。
5. 可维护性与可管理性
问题：修复组件需要多长时间？管理员能否轻松管理系统？
解决方案：评估系统打补丁、升级和修复的难易程度。
6. 可扩展性
问题：“黑色星期五测试”：在多大的最高工作负载下，系统仍能达到预期性能？
解决方案：为系统增长和适应制定指南，使其能够在不降低性能的情况下处理增加的使用量。
7. 可用性
问题：产品是否易于使用？如何定义产品的使用体验？
解决方案：确定用户界面的标准，使其易于使用，便于广大用户访问。
8. 性能
问题：系统对用户操作的响应速度如何？用户需要等待多久才能完成某项特定操作？
解决方案：明确定义响应速度、响应时间和资源占用等参数，确保性能符合用户期望。
9. 合规性
问题：行业是否有特定的合规要求？未来法规是否可能会影响产品？
解决方案：研究并应对法律或监管标准问题，确保系统符合当前和未来的行业法规和标准。
10. 环境
问题：系统将在哪些环境中运行？
解决方案：分析不同物理环境（如温度、湿度、振动等）对系统性能的影响，并制定相应规范。
非功能性需求示例
了解了非功能性需求的类型后，我们来看一些实际场景中的具体示例：
这些非功能性需求为对应的功能性需求增加了具体的限制或执行标准。功能性需求定义“做什么”，而非功能性需求则定义“如何做”。
面向未来的持续改进
除了精心管理需求积压之外，团队还必须关注未来的技术趋势和市场变化。面向未来的软件要求对非功能性需求采取积极主动的姿态，以应对技术的演进和不断变化的用户期望。采用敏捷方法并持续改进，有助于确保系统长期保持稳健、安全且具有竞争力。
面向未来的策略包括：
迭代审查：在整个产品/软件生命周期中定期审查非功能性需求，及时应对新技术、新威胁和新法规。
自动监控：利用管理工具实时监控系统性能、安全性和合规性。
模块化架构：在设计时注重系统的模块化与可扩展性，以便快速适应变化。
利益相关方的协作：促进开发人员、安全专家、合规人员和可持续发展领导者之间的持续协作，确保非功能性需求与组织目标保持一致。
定义非功能性需求的15个最佳实践
以下是一些适用于非功能性需求的编写技巧和最佳实践。
定义非功能性需求的15个最佳实践
保持一致性：术语和格式应统一规范。
设定可衡量、可测试的标准：始终以量化的方式定义非功能性需求。例如，避免采用“系统应足够快”之类的模糊表述，而应明确说明“系统应在2秒内响应用户输入”，以便对需求进行客观的测试与验证。
复用性设计：若需求需要重复使用，则应该以通用的方式来表述。例如，采用“支持支付”，而不是“支持Apple Pay支付”。
尽早整合：在项目初期，与功能性需求一起同步定义非功能性需求。
跨职能协作：邀请安全、合规、运维和可持续发展团队参与非功能性需求的制定与评审。
对齐业务目标：确保非功能性需求符合客户期望与产品战略重点。
自动化测试与监控：采用自动化工具，持续测试和监控性能、安全性、能耗等指标，以便在开发早期发现并解决问题。
在类生产环境中测试：测试环境应在数据量、网络配置和基础设施方面尽可能贴近生产环境，以提升测试结果的可靠性，降低部署风险。
建立可追溯性：确保非功能性需求、设计决策与测试用例之间具备清晰的追溯关系，便于问责与审计。
持续获取反馈：通过遥测数据和用户反馈不断优化非功能性需求，确保系统满足真实场景的需求。
完善文档与培训：清晰记录非功能性需求，并提供培训，确保团队成员理解其重要性和实施情况。
分类与优先级排序：按照性能、安全性、可用性等类别对非功能性需求进行分类，并根据业务目标、用户需求和技术限制进行优先级排序。
对标行业标准：将自身的非功能性需求与同类产品或行业标准进行对比，找出差距，并设定切实可行的且具有竞争力的目标。
纳入“完成定义”：将“通过非功能测试”作为任务完成的必要条件，而不是可选项。这有助于将质量纳入开发流程，避免临近交付时出现意外。
透明地权衡取舍：某些非功能性需求可能存在冲突（如安全性与可用性）。因此应公开决策过程，记录取舍依据，并让相关方参与到这一过程中。
通过采用这些最佳实践，组织可以确保自身的软件不仅能满足当前的用户期望，还能在快速变化的技术与监管环境中持续保持竞争力。同时，还能显著减少需求变更带来的成本增加、质量下降和项目延期等风险。
各行业如何应用非功能性需求
各行各业都依赖于清晰定义的非功能性需求，以确保产品满足用户需求。以下是几个典型示例：
1、医疗健康
重点：安全性、可靠性、合规性
示例：电子病历（EHR）系统必须对敏感的患者数据进行安全加密，以符合HIPAA法规，同时保障医护人员的必要访问权限。
2、电子商务
重点：性能、安全性、可用性
示例：销售类应用需要具备快速加载、安全支付处理和简洁的用户导航，以避免订单流失。
3、金融
重点：可靠性与性能
示例：投资平台必须快速处理大量交易，同时确保数据安全。
4、游戏
重点：性能、可扩展性、可靠性
示例：多人在线游戏必须在高峰时段支持大规模并发，并实现跨平台兼容，以提供流畅的游戏体验。
5、汽车与嵌入式系统
重点：合规性、可靠性、环境适应性、性能
示例：车载系统必须在100毫秒内响应，并能在-40°C至185°C的极端温度下稳定运行。
6、电信
重点：合规性、可靠性、可维护性、可扩展性
示例：使用零停机时间软件补丁，确保 99.999% 的网络正常运行时间。
挑战：如何管理非功能性需求？
许多小型组织最初使用文本文档或电子表格来跟踪需求，因为这类工具容易获取，且易于操作。
然而，使用电子表格和文档跟踪需求并不能支持日益复杂的产品开发。这些方法维护起来费时费力，缺乏可追溯性，且容易出现人为错误，从而导致项目延误，甚至引发合规风险。
发展到一定阶段，团队需要引入专业的需求管理工具。
使用Perforce ALM管理各种类型的需求
Perforce ALM（原Helix ALM）为开发团队提供了一个统一的需求与测试管理平台。作为一款全面且直观的需求管理工具，它支持贯穿整个产品开发生命周期的端到端可追溯性。该工具具备高度的可扩展性，能够应对最复杂的项目需求，同时支持将功能性与非功能性需求与测试用例、源代码等关联起来，以便全面掌控产品质量。
Perforce ALM是一个模块化工具，团队可以先从需求管理模块起步，后续根据需要添加测试用例管理、问题跟踪等功能模块。Perforce ALM通过以下方式帮助简化需求管理：
- 支持自动化的端到端可追溯性
- 工作流程易于配置（甚至可满足动态、多层次的需求）
- 测试用例可自动关联至对应的需求
- 内置FMEA、ASIL、危害分析等风险追踪功能
- 符合ISO 26262标准
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