关于软件原型方法若干问题的讨论
1 引子
太多了！终于签下合同-->得到了“正式”的客户提供的“需求书”的几片纸-->凭借自己的理解立即投入开发-->“木已成舟”，生米终于熬成粥-->用户拒绝接受？-->艰难地修改，反复修改，开发人员厌倦了，而用户对系统用之无味，弃之可惜，遂成鸡肋。-->由此后期收款遥遥无期，软件公司不再和用户保持沟通-->互相埋怨，扯皮由此而生。或者，一个项目拆成为多期，从而收取一部分款项，而很多的开发都作废。这样的案例真是何其多也！
究其主要原因，与其说是没有搞定关键客户，或者项目管理不当，不如说是没有帮助客户解决其问题，对客户真正的需求研究不够。实际上，原型方法是解决此类问题、确保项目成功的最佳途径。
我在写此文的同时，也试图寻找资料，不知道是本就没有，还是自己所不幸而未找到。看来原型并没有明确的标准，而目前不同软件公司的理解和做法各不相同也就不奇怪了。但从软件过程的角度来考察，原型法仍有着通用的优化的做法。本文试图从作者的实践经验出发，对原型方法进行思考与探讨。
另外，本文是发散型的，在研究原型的同时，也讨论了原型相关的内容。原型本质上有些象是抛砖引玉，而本文也旨在抛砖引玉，但无意于一概地论定什么。
2 什么是原型
2.1 原型的定义
原型(prototype)即把系统主要功能和接口通过快速开发制作为“软件样机”，以可视化的形式展现给用户，及时征求用户意见，从而明确无误地确定用户需求。同时，原型也可用于征求内部意见，作为分析和设计的接口之一，可方便于沟通。
2.2 原型的主要价值
原型法主要价值是可视化，强化沟通，降低风险，节省后期变更成本，提高项目成功率。一般来说，采用原型法后可以改进需求质量；虽然投入了较多先期的时间，但可以显著减少后期变更的时间；原型投入的人力成本代价并不大，但可以节省后期成本；对于较大型的软件来说，原型系统可以成为开发团队的蓝图；另外，原型通过充分和客户交流，还可以提高客户满意度。
2.3 基本要求
对原型的基本要求包括：
* 体现主要的功能；
* 提供基本的界面风格；
* 展示比较模糊的部分，以便于确认或进一步明确，防患于未然。
* 原型最好是可运行的，至少在各主要功能模块之间能够建立相互连接。
2.4 处理方法
原型的处理方法基本上有2种不同类型，即抛弃型和演化型（不同的软件工程书籍称发不同，实质意义则类似）。可以抛弃原型，在取得的明确需求基础上重新开始设计与开发；也可在原型的基础上继续开发。一般小项目不采用抛弃型原型，否则成本和代价似乎会偏高。
2.5 表达工具
原型的表达工具可以有很多，如果是演化型的原型，当然优先选用软件本身的开发工具。否则还可以应用各种快速显示的工具，例如，HTML，Powerpoint等等，只要能够充分而形象地表达就可以了。
根据笔者的经验，在原型系统中，可以采用一些与常规不同的做法，例如，可以在界面上比较显著的地方写明当前模块或界面的主要目的，由哪些角色操作，能解决其什么问题。这么做可以使得用户或开发团队成员一开始就有非常清楚的概念；又如，对于决策分析，你可以直接把一些分析结果画成图，并且配上一些文字说明，这样可以避免输入大量初始数据，等等。
3 原型在软件过程的地位
软件的根本目的是实现用户的需求，提供用户日常使用，解决用户工作中有所不便的问题，提高其工作效率，改进质量，加强管理控制，最终直接或间接地提高其效益。因此软件开发本质上就是需求的处理和实现，而软件原型对需求确定来说具有非常重要的意义。原型方法包括2个基本过程，即原型制作和原型评价。
如果从需求角度看软件过程，我们不妨可以把软件过程这样划分：
3.1 需求收集和分析
搜集需求得到需求说明书，了解软件要做什么，做成什么样，解决用户什么问题。
这时候软件公司以书面文档方式提出，例如需求问询表等。
3.2 提供原型并进行评价
制定原型开发计划，根据用户需求及不确定的高风险部分进行原型开发，在内部进行原型评价，请客户进行原型评价，以保证确实反映了用户的真正想法。
3.3 实现需求
当前的软件开发过程常常采用迭代方式进行开发，逐步求精，以降低风险和成本。对迭代的次数，每次迭代的里程碑，要实现的目标，及可提交的成果必须有可验证的清晰的计划。项目管理是一种艺术，迭代规划及里程碑定义都是一种挑战、一种艺术，但项目管理不在本文讨论范围。
3.4 需求变更
需求变更是正常的，也是难免的，应允许用户和开发团队自身对需求进行变更。变更处理的关键在于跟踪和控制，如何使产生的影响应得到控制，这属于配置管理的内容，也不在本文讨论范围。
原型在软件过程中的定位如下图所示：
图1 软件原型的定位
实际上我们可以把原型看得更为广义一些。任何用户或者内部演示的材料，都可以看作为原型。例如，如果你的产品是某种通用的或者行业解决方案，虽然你其实还没有产品，但先做出一个原型，再加一个漂亮的白皮书，就可以在市场上进行预销售了。
对于抛弃型和演化型原型来说，也不是绝对的。演化型原型中必然会不断抛弃一些内容，而抛弃型原型，尽管在完成历史使命后不再使用，但很多思想以及部分设计还是可以继承的。
4 原型方法的一般过程
基于原型方法在整个需求过程中的地位，我们需要把原型法和需求处理放在一起进行讨论。采用原型法的一般过程如下图所示：
图2：原型法的处理过程
在上图中已经清楚地描述了原型的处理过程，值得一提的是，原型不仅用于给用户或者最终用户进行评议，同时完全可以在公司内部组织评议，看看我们周围吧，多数程序员对技术的兴趣远远高于对需求的兴趣，因此其对系统的理解并不会比市场人员或者项目经理理解的深多少。这里的公司内部人员角色可以包括很多，系统分析员/程序员自身、项目经理、部门经理、用户代表、领域专家、测试人员等等，不同的角色往往会在其不同立场对系统提出中肯的意见来。
另外值得注意的是界面设计的引入。我们认为将界面风格在原型阶段即进行基本确定是一种优化的做法，因为软件前期对界面的确定可以避免后期开发时对界面进行统一调整所带来的不必要的成本花费，良好的界面也可以使客户增加对系统的好感，当然，但愿用户不要只是欣赏界面而忽略了他们对系统功能的思考。要知道，如果仅仅是让用户看到美观的界面，那么整个原型几乎是白做了。
5 使用原型方法的相关问题探讨
5.1 为什么要采用原型法？
原型对一个项目取得成功具有重要的意义。俗话说：隔行如隔山，实际上软件公司很难保证其制作的软件正好就是用户所需要的，用户也很难一次性把其真实的要求完全提交，开始阶段提出的往往只是对系统的期望，和比较模糊的设想而已。而原型系统为用户提供了一个靶子，看着原型系统，用户往往就能进一步提出他们的真正想法。显然软件公司明确用户需求的最佳方式就是为用户提供原型并由用户进行评价。
也许，跳过原型可以节省时间和前期成本，但你应该注意到，跳过原型的话，后期变更的成本会明显增加。
5.2 为什么在需求说明书之外需要原型？
1）眼见为实，文字具有歧义性，不同的人理解都不相同；
2）最终用户往往在看到一套可运行的系统的基础上，才可能提出其真实的意见，如果到最终提交时才看到 这样的系统就为时太晚。这也是以前无数软件开发留下的教训；
3）便于发现问题，及时纠正；
4）便于进一步展开，并取得用户的细节需求；
5）体现原型的其它功能：便于公司内部如经理、市场部等对软件提出意见，便于开发人员对整个产品达成统一认识，等等。对内部人员来说，同样地，一套形象的原型也远胜过一堆专业术语文字；也就是说，原型对软件公司内部也十分重要。这些评价工作无形之中改进了项目质量。
5.3 原型方法有什么风险？
任何方法都是有利有弊，在我们可以探讨一下原型方法可能存在的风险。以下是一般软件公司所担心的风险：需要付出前期进度和人力成本；由于程序员对问题的不了解而效率低下，受客户牵制而在原型上反复修改；因为仓促设计而做不利于进一步在其基础上继续开发；由于过早展示原型给客户，使得客户可能提高其期望值，并提出更多离谱的要求，等等。
值得一提的是原型方法的主要价值之一就是尽早揭示软件中可能存在的风险及不确定因素，尤其是关于用户需求一致性方面的风险。
5.4 原型方法和其它方法或过程的关系如何，是否一致？
生命周期法中并不包括原型，或者说没有明确提供原型的概念和定义。原型可以认为是需求分析中的一个子部分。另外，应该说原型方法是对生命周期法的有益补充和完善。
RUP中是最优化的统一软件过程，但RUP中似乎没有提到原型，RUP的核心过程是在迭代中精化。我个人的见解是，原型非常类似于第一次迭代的过程和结果。实际上，如果把原型看作为第一轮交付的成果，那么原型的很多不利之处，诸如花费前期成本等等，这些担心都将变得不复存在。
XP方法对原型非常推崇，这是因为XP方法非常强调需求的重要性，甚至要求客户参与开发过程。但原型方法和XP也有区别。XP是分批交付，先做一个几个功能点的版本，完成后再每个开发周期往上面加其它功能点，而原型法一般要求做出比较完整，能覆盖主要功能点的粗略的版本。XP方法仁者见仁，智者见智，不一而举。
5.5 如何避免项目团队做原型的时候出现部分人员闲置？
在项目管理中，对人力资源的调配应和项目进展相匹配。实际上在用户接触到原型制作的同时，可以进行项目计划、架构设计、技术培训以及技术难点攻关等等。
如果从广义上理解原型的话，架构设计者甚至可以设计出一种用户开发团队使用的所谓框架原型，包含了主要的设计成分、模板和示例。
比较理想的结果是，当原型完成后，需求分析、架构设计和界面风格设计都趋于完成，从这一点可以看到，原型方法可以作为快速软件开发的重要手段。
5.6 如果避免项目在原型上停滞不前？
应使用有经验的开发人员，避免因为程序员不熟悉业务而延误进度；不要在界面设计上犹豫不决而占据时间；如果用户对原型提出了很多意见，其中部分比较明确的意见可以在开发过程中进行实现；和客户的交流应该简洁明了，而不是似是而非；另外，原型方法在项目过程中占据的时间应该在项目计划中保留出来，而不仅仅是隐含在需求调研与分析的一个部分。
5.7 如何避免用户看了原型后漫无边际地提要求？
首先，应该充分尊重客户，想想其它行业的服务质量吧。有没有听说过这样的说法，项目管理也是客户满意度的管理；软件是一种对客户的关怀，等等。确实，客户提出的思路可能和你已经形成的思路不同，一下子打乱了你的思路，也许项目经理并不介意，但这确是让设计者特别心烦的事情。如果确有把握，或者你可以不做到原型中去。有时候，即使原型很完美，用户也会额外地提出一些意见，这也是人之常情。但不管怎样，你不能认为用户根本不懂软件，让他们到时用就行了，抱这样想法的多半会付出代价。
其次应该进行坦诚协商，多数用户其实都是通情达理的。如果你在签订合同时答应满足任何要求，而此时又无法忍受用户的要求，那么孰是孰非应是题外之意了。一般来说，比较合理的做法可以通过增加费用、延长进度或者把需求实现分阶段来提交，以保持工作的延续性。对有些软件，尤其是信息管理系统来说，客户的实施时间其实并不是主要的，客户最需要的不是及时，而是合用。
其实，客户有着很多种类型，确实，个别客户会参考同类产品来提要求，极个别用户并不真正懂得计算机技术而对技术路线、技术手段等提出其意见，等等。但我们为什么还可以反过来想一下，如果是等到软件全部提交的时候，这部分用户仍有会提出同样的意见。提早暴露并解决分歧，对双方睹是有利的。如果软件公司明知可能存在矛盾，仍然先做好，然后等到用户提出反对后，再提出补充收费，如果喜欢，也无话可说。
总之，原型应本着对软件需求的基本理解来做，这样才能预防不一致性的发生。尤其应该针对不清楚的地方制作原型，从而尽量暴露问题，引发用户的联想，不能回避问题，掩盖问题（以免用户提出太多的想法），很多问题虽然一时掩盖了，但最终还是要发生的。
5.8 如何避免在原型基础上继续开发时的可维护性降低？
问题是这样的，制作原型时常希望快速提供原型，往往不及对软件结构或者数据库进行细致设计。所以在此基础上继续设计和开发的话，有必要在开发前先进行调整。同时，在设计原型前就有必要确定，该原型是要抛弃的，还是要演化要继承的。对于要演化的原型，其设计不能过于粗略，显然这直接影响到今后的开发成本。
6 小结
原型方法是可视化的方法，已成为快速软件开发常用的手段。软件公司或部门一旦得到了原型方法的回报，就会坚持使用。原型不是绝对必要，但非常有意义。
