UML диаграммы: средство представления проектных решений

Ранее мы писали, что совместное использование BPMN и UML диаграмм это наиболее рациональный подход к визуальному моделированию в процессе проектирования сложных информационных систем различного назначения. В этой статье более подробно рассмотрим UML диаграммы и их использование для построения различного класса и назначения артефактов(моделей) проектируемых информационных систем.

Примечание. Что касается построения BPMN диаграмм с помощью специализированных программ, то об этом можно посмотреть в статье «Программы создания BPMN диаграмм«.

Хорошо известно, что в процессе проектирования современных информационных систем объектно-ориентированным методом для наглядного представления артефактов анализа, проектирования и проекта в целом, к которым относятся модели, а также различного рода документация, широко используются специальные графические нотации моделирования, среди которых UML диаграммы занимают ведущее место для представления моделей анализа и проектирования.

Примечание. Текущей версией языка UML является версия 2.5, принятая консорциумом OMG в июне 2015 г., в которой была значительно уточнена и расширена семантика языка для поддержки методологии Model Driven Development(MDD). Однако версия UML 2.0, официально принятая в июле 2005, является более распространенной и широко используемой.

UML диаграммы это не заменимое средство визуального представления проектных решений при создании информационных систем объектно ориентированным методом.

Унифицированный язык моделирования UML является стандартным языком для определения, визуализации, конструирования и документирования артефактов информационных и программных систем. Его применение упрощает сложный процесс проектирования информационных систем и их программного обеспечения, дополняя «проект» их построения визуальными представлениями артефактов, в качестве которых выступают модели и диаграммы.

Хорошо известно, что в общем случае в процессе проектирования информационных систем широкое применение нашел способ организации и управления архитектурой проектируемой системы Model Driven Architecture (MDA). Этот подход поддерживается современными методологиями проектирования информационных систем и реализуется автоматизированными инструментальными средствами разработки(CASE — средствами) информационных систем для построения моделей, а также для облегчения преобразований между различными типами моделей.

При создании моделей и диаграмм в рамках MDA широко используются представления их с помощью диаграмм на унифицированном языке моделирования UML. Для этого можно применять различные программы для построения UML диаграмм.

Однако в данной статье рассматривается только применение UML диаграмм при курсовом и дипломном проектировании, а не при полной разработке всех проектных решений, предусмотренных ГОСТ. В курсовом и дипломном проектировании достаточно разработать функционально — алгоритмическую структуру информационной системы, которая в соответствие с принципами объектно-ориентированного проектирования представляется как совокупность взаимодействующих объектов, созданных на основе предопределенных классов.

Поэтому для построения моделей проектируемых информационных систем и их частей и программного обеспечения в рамках курсового и дипломного проектирования применяются следующие основные диаграммы на языке UML:

диаграмма деятельности для визуального моделирования предметной области и детализации вариантов использования проектируемой информационной системы;
диаграмма вариантов использования для наглядного представления функциональных требований к системе;
диаграмма классов для представления архитектуры проектируемой информационной системы в виде взаимодействующих объектов;
диаграмму последовательности для представления взаимодействия объектов во времени по линии жизни системы;
диаграмма компонентов для представления модулей(компонентов) программного обеспечения, из которых реализуется информационная система;
диаграмму развертывания для представления размещения компонентов проектируемой информационной системы по узлам вычислительной системы, на которой осуществляется ее физическая реализация.

Примечание. Для большей наглядности рекомендуется на этапе реализации информационной системы строить комбинированную диаграмму компонентов и развертывания.

UML диаграммы применяются на всех этапах разработки информационной системы, среди которых можно выделить:

выполнения предпроектного обследования предметной области,
технического(архитектурного) проектирования и
рабочего проектирования информационной системы.

На этапе предпроектного обследования предметной области при процессном подходе к проектированию с помощью UML диаграммы деятельности моделируются автоматизируемые информационной системой бизнес-процессы. Пример построения диаграммы деятельности в программе StarUML можно посмотреть в статье Как построить диаграмму деятельности в StarUML

На этом же этапе важнейшим является формулировка функциональных требований к проектируемой информационной системе. Визуальное представление функциональных требований с помощью UML диаграммы вариантов использования позволяет облегчить восприятие назначения проектируемой системы и ее составных элементов.

Техническое(архитектурное) проектирование предполагает разработку архитектуры проектируемой информационной системы на логическом уровне. На этом этапе визуальное моделирование осуществляется с использованием диаграммы классов, последовательности и компонентов. Пример построения диаграммы классов в программе StarUML можно посмотреть в статье Построение диаграммы классов в StarUML.

На физическом уровне проектирования системы при рабочем проектировании целесообразно применять диаграмму компонентов и развертывания. Эти диаграммы позволяют визуально представить не только состав программных модулей, реализующих информационную системы, но и их размещение по узлам вычислительной системы.

Построение UML диаграмм можно выполнять вручную на листе бумаги или на доске. Как это делать в графическом редакторе MS Visio на основных этапах проектирования информационных систем можно посмотреть в статье MS Visio и проектирование информационных систем. Здесь следует отметить, что построение диаграмм в Visio для наглядности представления артефактов(моделей) проектируемой информационной системы достаточно просто и практично, а также дешево. Это важно для студентов различных форм обучения по направлению подготовки Информационные системы и технологии.

а также с помощью специализированного программного обеспечения, так называемых CASE-средств, представляющих собой набор инструментов, предназначенный для автоматизации визуального моделирования, проектирования, документирования и генерации кода реализации на выбранном алгоритмическом языке.

К таким средствам относятся CASE-средства визуального моделирования и проектирования компании IBM Rational Software Corp — немного устаревшее, но широко используемое средство моделирования Rational Rose и современное высокоразвитое средство разработки Rational Software Architect, а также продукт проектирования и интеграции компании Borland – Together и другие.

Кроме специальных CASE-средств широко применяются и другие более простые и дешевые программы для построения UML диаграмм, к которым относятся StarUML, Lucidchart и другие.

Заключение

Применение специализированных средств представления проектных решений, среди которых ведущее место занимают UML диаграммы, упрощает сложный процесс проектирования информационных систем и их программного обеспечения, дополняя «проект» их построения визуальными представлениями артефактов проектирования.

Для профессионального использования диаграмм на языке UML в процессе проектирования информационных систем согласно требованиям ГОСТ целесообразно познакомиться с иерархической классификацией диаграмм UML 2.5, их назначением и составными элементами. Это можно сделать, прочитав статью Обзор диаграмм UML 2.5.