📚 课程目录第4章需求建模与导入

4. 需求建模与导入

在Arcadia方法中，需求建模（Requirements Modeling）是连接“利益相关者期望”与“系统架构设计”的桥梁。Capella并不把需求当作孤立的文本条目，而是将其作为模型中的一等公民：需求可以拥有属性、可以相互引用、可以与任意架构元素建立追溯关系，并且能够通过表格视图批量管理。本节围绕三个核心动作展开：创建需求包与需求、定义需求属性、建立需求与架构元素之间的追溯关系，最后演示从外部需求文件导入的完整操作。

一、需求包与需求的组织结构

在Capella的模型浏览器中，需求被组织在Requirements视角下。需求包（Requirements Package）是需求的容器，通常按照来源或主题划分，例如“利益相关者需求包”“系统需求包”“安全需求包”。需求包可以嵌套，形成层次结构，便于按项目阶段或子系统分类管理。

创建需求包的操作路径为：在模型浏览器中右键目标父级（通常是项目根节点或已有需求包），选择 New > Requirements Package，输入名称后确认。随后在该包内右键选择 New > Requirement 即可创建单条需求。每条需求至少包含名称（Name）和描述（Description）两个基本字段，名称用于快速识别，描述承载需求的完整语义。

需求在Capella中具有唯一标识符（ID），该标识符由模型自动生成，也可通过属性视图手动指定。ID是后续追溯、变更影响分析和需求覆盖度统计的关键索引，建议在项目初期就约定ID命名规则，例如 REQ-SYS-001、REQ-SAF-012。

二、定义需求属性

Capella允许为需求定义自定义属性（User Defined Properties），以承载优先级、来源、验证方法、状态、版本等管理信息。属性定义在模型层面完成，一旦定义，所有需求都可以填写该属性。

定义属性的操作路径为：在模型浏览器中右键项目根节点，选择 New > User Defined Property，设置属性名称、类型（String、Integer、Boolean、Enumeration等）和适用范围（Requirement）。例如，可以定义以下属性：

Priority：枚举类型，取值 High / Medium / Low；
Verification Method：枚举类型，取值 Test / Analysis / Inspection / Demonstration；
Source：字符串类型，记录需求来源文档或利益相关者；
Status：枚举类型，取值 Draft / Reviewed / Approved / Implemented。

定义完成后，在需求属性视图（Properties View）中即可看到这些字段并逐条填写。属性不仅用于管理，还可以在需求表格视图中作为列显示，支持排序和筛选，从而快速定位高优先级或未验证的需求。

三、建立需求与架构元素的追溯关系

追溯关系（Traceability）是需求建模的核心价值所在。在Capella中，需求可以与任意模型元素建立追溯链接，包括功能（Function）、组件（Component）、接口（Interface）、数据（Data）等。追溯关系分为两类：满足关系（satisfy）表示架构元素满足某条需求；派生关系（derive）表示需求之间的分解或细化。

建立追溯的常用方式有两种。第一种是在需求属性视图的 Traceability 区域点击 Add，选择目标架构元素；第二种是在架构图中选中某个组件或功能，右键选择 Add Traceability > Requirement，再选择对应需求。无论哪种方式，追溯关系都会在模型数据库中持久化，并可在需求追溯矩阵（Traceability Matrix）中查看。

追溯矩阵是验证需求覆盖度的重要工具。在Capella中打开 Requirements > Traceability Matrix，行显示需求，列显示架构元素，交叉单元格中的标记表示存在追溯关系。通过矩阵可以快速发现“未被任何架构元素满足的需求”和“没有对应需求的架构元素”，前者意味着设计遗漏，后者意味着可能存在过度设计。

四、从外部需求文件导入的实战操作

实际项目中，需求往往先以Word、Excel或专业需求管理工具（如DOORS、Jama）中的形式存在。Capella支持通过CSV或ReqIF格式批量导入需求，避免逐条手工录入。

以CSV导入为例，首先准备符合Capella导入模板的CSV文件。模板通常包含以下列：Name、Description、ID、Priority、Verification Method。其中Name和Description为必填列，其余列对应已定义的自定义属性。示例CSV内容如下：

Name,Description,ID,Priority,Verification Method
双路电源冗余切换,系统应支持双路电源冗余切换,REQ-SYS-001,High,Test
切换时间限制,切换时间不超过50ms,REQ-SYS-002,Medium,Analysis
过流保护,电源模块应具备过流保护,REQ-SYS-003,High,Inspection

导入操作路径为：在模型浏览器中右键目标需求包，选择 Import > Requirements from CSV，在向导中选择CSV文件、指定分隔符（逗号或分号）、映射列与需求字段的对应关系，确认后执行导入。导入完成后，需求包内会出现对应的需求条目，自定义属性也会自动填充。

导入过程中需要重点检查三项内容：一是编码格式，CSV文件应保存为UTF-8，避免中文乱码；二是列映射，确保CSV列名与Capella字段一一对应，尤其是自定义属性的名称必须与模型中定义的属性名完全一致；三是重复ID处理，若导入文件中存在与模型中已有需求相同的ID，Capella会提示冲突，此时需要选择跳过、覆盖或重命名。

导入完成后，建议立即打开追溯矩阵检查需求覆盖情况。若发现某条需求未与任何架构元素建立追溯，应在架构图中补充对应功能或组件，并建立satisfy关系。这一“导入—检查—补追溯”的循环，是需求建模从文档走向模型的关键闭环。

五、需求追溯的维护与变更影响分析

需求不是一次性录入就结束的。当需求发生变更时，追溯关系可以帮助快速定位受影响的架构元素。在Capella中，选中某条需求，右键选择 Impact Analysis > Show Related Elements，即可查看所有与该需求存在追溯关系的功能、组件和接口。反之，选中某个组件，也可以查看它满足的所有需求。

为了保持模型健康，建议在项目里程碑节点执行以下检查：需求包中是否存在未填写Priority或Verification Method的需求；追溯矩阵中是否存在整行或整列为空的情况；导入的需求ID是否与外部需求文档保持同步。这些检查可以通过Capella的表格视图和筛选功能高效完成，而不需要逐条人工核对。

需求建模的最终目标，是让每一条需求都能在架构中找到“归宿”，让每一个架构决策都能回溯到“理由”。创建需求包、定义属性、建立追溯、批量导入，这四个动作构成了Capella需求工程的基本工作流，也是后续功能分析与逻辑架构设计的输入基础。