UMLとユースケース図

1.UMLの特長

UMLとは、Unified Modeling Languageの略です。直訳すると「統一された設計言語」となります。ソフトウェアをプログラミングする際には、いきなりプログラミングをすることは稀で、まずは、ソフトウェアの全体像を示す設計書を作成し、その設計内容に従ってプログラミングを行っていくことになります。

ソフトウェアの設計の記載方法としては、UML以外にはこれまでに説明を行ってきましたDFDやER図が該当します。これまでに説明を行ってきた内容の中で正規化というものがありましたが、正規化は設計書というより、どちらかというとテーブルを設計していく際に考えをまとめる手法となります。

つまり、データを正規化していき、それをまとめて表記したものがER図となります。

その他、フローチャートも設計書を記載する方法に該当するかと思います。

UML以外の設計書の作成方法であるDFD、ER図、フローチャートとUMLは何が異なるのでしょうか。

UMLの直訳として、「統一された設計言語」と記載をしましたが、統一されたという部分が大きく異なるのではないかと思います。

つまり、DFD、ER図、フローチャートの記載方法は人によってまちまちになります。また、そもそもソフトウェアの設計書をDFD、ER図、フローチャートのみで記載することは難しいので、その他の部分に関しては独自の記載方法によって記入していくことになります。

UMLとは、これまでは人によってまちまちであった設計書の記載方法を統一し、図1の通り9種類の表現方法でまとめたものです。

図1:UMLとは

参考文献: http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/top/local_support/pdf/cio_text_ps_2-1.pdf

そもそもシステム開発は大人数で行うことが大半ですから、それらの設計書を各自がまちまちで記載していては全体としてうまくまとめることができません。したがって、大人数で行う作業に関しては標準化を行う必要があります。

これまでの手法ですと、各社それぞれで設計書の標準化を行おうとしていました。ところが、UMLはすでに仕様が明確化されているため、独自で標準化を行っていく必要がありません。

UMLのもう一つの特長としては、オブジェクト指向分析や設計に利用できる点です。つまりは、オブジェクト型プログラミングとしてはjavaなどが有名ですが、最近のプログラム言語はほとんどがオブジェクト型指向言語となっています。

これらのオブジェクト型指向言語でシステム開発を行っていく時に、その設計段階でUMLを活用することができます。

UMLを使った業務モデリングでよく使われるのが、図1の赤枠で囲ったクラス図、ユースケース図、アクティビティ図になります。そこで、今回はクラス図、ユースケース図、アクティビティ図を中心に説明を行っていきます。

業務モデリングを行っていく際には、これら3つの図の中でまずは、ユースケース図から利用していくことになります。

2.ユースケース図

ユースケース図とは、ユースケース(システムに対する具体的な機能)とアクター(システムを利用するユーザーまたはシステム)との関係を表したものになります。システムの機能やシステム外部と内部の連携・関係を理解するために利用します。

アクターについてもう少し説明を行いますと、機能を利用するユーザー、システムが利用するハードウェア、外部システムなどがアクターとなります。要するにそのシステムに働きかける外部にあるものが該当します。

そもそもシステムとは、何かの入力情報があり、その情報に対して何かしらの処理を行い、処理を行った結果を出力するものです。つまりは、インプットの情報とアウトプットの情報を明確にすると求められる処理も明確になります。

図2は、ユースケース図です。赤枠で囲った部分でシステムの外部であるものがアクターを表し、人型の図で表現します。図の右側にはデータベースという箇所があります。データベースは人ではありませんが、そもそもアクターは下図の通り人型で表現しますので、このような記載となります。

図2:ユースケース図の例

出典:http://objectclub.jp/technicaldoc/uml/umlintro2#usecase

黒枠で囲った部分はシステムの中身であり、黒枠で囲った内部に黄色の背景色の出社、退社などが記載されている部分が機能に該当します。

図2に表現された機能を文書化すると次のようになるかと思います、社員は出社するとシステムの出社機能を使用します。出社機能内では、勤怠入力機能、社員認証機能を利用しています。また、勤怠入力機能や社員認証機能からは外部のデータベースを参照しています。

同様に社員が退社する際には、退社機能を利用します。退社機能では勤怠入力機能、社員認証機能を利用しています。

勤怠入力機能、社員認証機能は出社機能でも退社機能でも共通で利用できる機能です。

総務のスタッフは勤怠変更機能を利用します。勤怠変更機能内でも社員認証機能を利用しますし、データベースにも参照を行っています。

システム設計を行う際には、そもそも大きなシステムをいきなり細かいレベルに落とし込むには大変ですし、全体がとらえにくくなります。そのため、まずは大きなシステムを図2のように大枠でとらえ、その後、出勤機能に必要な機能は何かといったように機能を詳細な方向にブレイクダウンしていく訳です。

そのため、ユースケース図では、まずはシステムの全体像を捉えることが重要であり、あまり、細かいレベルまで機能を分割しすぎないのがポイントではないかと思います。

ユースケース図は、以前に説明をしておりましたDFDに該当するものであるとご理解をいただければ良いかと思います。

ちなみに、DFDとはデータの流れを処理順に沿って記載したものがDFDでした。図3の通り、業務モデリングでDFDを使用する場合には、図3の右上部(レベル0)の通り、まずはシステム全体のDFDを記載します。

図3:DFD図での展開

出典: http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/top/local_support/pdf/cio_text_ps_2-1.pdf

その後、図3の右中部(レベル1)の通り、レベル0で記載した一つの機能をブレイクダウンさせてレベル1を作成しています。

さらに、図3の右下部(レベル2)の通り、レベル1では1つの機能だったものをさらに機能分解していく訳です。

UMLの場合も同様でして、まずは図2のようにシステムの全体像をとらえて、図2上では1つの機能として記載した例えば、「出社」機能の内容を次に明確化していくことで設計を行っていく訳です。


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