ANFORDERUNGSANALYSE MIT UML

Transkript

1 Entwurf von Informationssystemen Teil 2: ANFORDERUNGSANALYSE MIT UML Dr. Ralf Banning 1

2 Anforderungsanalyse mit UML Abschnitt 1: Erhebung Was ist UML? Was ist Anforderungsanalyse? Was sind Anwendungsfälle? Wie findet man sie und stellt sie dar? Abschnitt 2: Strukturierung Wie gliedert man Anwendungsfälle? Wie detailliert man Anwendungsfälle? Resumee und Ausblick auf Teil Dr. Ralf Banning 2

3 Abschnitt 1 ERHEBUNG Dr. Ralf Banning 3

4 Was ist UML? UML Unified Language Modeling Dr. Ralf Banning 4

5 UML: Unified :43 5

6 UML: Unified eine kurze Geschichte UML besitzt drei Väter Die Booch Methode von Grady Booch Die OMT von James Rumbaugh Objectory von Ivar Jacobson ( OOSE) Erste Version 1994, seit 1997 akzeptiert durch die OMG und veröffentlicht als Version 1.1 Aktuell Version :43 6

7 UML: Unified eine kurze Geschichte UML besitzt drei Väter Die Booch Methode von Grady Booch Die OMT von James Rumbaugh Objectory von Ivar Jacobson ( OOSE) Erste Version 1994, seit 1997 akzeptiert durch die OMG und veröffentlicht als Version 1.1 Aktuell Version :43 7

8 UML: Modeling was ist ein Modell? Abbildung... Repräsentation natürlicher oder künstlicher Originale, die selbst wieder Modelle sein können. Verkürzung. Ein Modell erfasst nicht alle Attribute des Originals, sondern nur diejenigen, die... relevant erscheinen. Pragmatismus.... Ein Modell ist einem Original nicht von sich aus zugeordnet. Die Zuordnung wird durch die Fragen Für wen?, Warum? und Wozu? relativiert. Ein Modell wird... innerhalb einer bestimmten Zeitspanne und zu einem bestimmten Zweck für ein Original eingesetzt.... Aus: [4] Original F(x) Modell :43 8

9 UML: Modellierung was ist das? Modellierung = Modellerstellung, Abbildungsprozess In der IT Analyseprozess Designprozess Entwicklungsprozess Test UML kennt zwei Hauptziele der Modellierung Strukturierung von Problem und Lösung Definition des Verhaltens :43 9

10 UML: Diagramme UML Diagramme Struktur Verhalten Class Diagram Object Diagram Use Case Diagram Funktionelles Modell Package Diagram Dynamisches Modell Composite Structure Diagram Activity Diagram State Machine Diagram Sequence Diagram Component Diagram Deployment Diagram Interaction Diagram Communication Diagram Objektmodell Timing Diagram UML Diagramme sind Sichten auf die Realität :43 10

11 Anforderungen beschreiben Sicht des Anwenders auf ein System Welche Verarbeitungsleistungen bringt es? Welche Benutzerinteraktion findet statt? Welche Ergebnisse werden erwartet? *3 Also: Was leistet es? Nicht: Wie leistet es das? Dr. Ralf Banning 11

12 Beispiel: was und wie WAS leistet der Schachcomputer? Nicht WIE leistet er das Dr. Ralf Banning 12

13 Übung 2.1: Anforderungen lesen Beispiel einer Videothek Das Beispiel ist grundlegend für alle Übungen Sie finden es hier BSCW: eoverleihaufgabenstellung.pdf Die Aufgabenstellung für Übung 2.1 liegt hier: BSCW: frankfurt.de/edures/pub/bscw.cgi/d /ue- 2.1%20Anforderungen%20analysieren.pdf Dr. Ralf Banning 13

14 Anforderungen Anforderungen an ein neues Produkt sind ihrer Natur nach vage, verschwommen, unzusammenhängend, unvollständig, und widersprüchlich. Aufgabe des Definitionsprozesses ist es, aus diesen Anforderungen ein vollständiges, konsistentes und eindeutiges Produkt Modell zu erstellen Balzert, Helmut: Lehrbuch der Software-Technik. Bd. 1 Software-Entwicklung Dafür braucht es ein Wunder oder? Dr. Ralf Banning 14

15 Anforderungsanalyse: Werkzeuge Ziele: für Anwender nachvollziehbar ihre Anforderungen festhalten. das System für Softwareentwickler in einer brauchbaren Genauigkeit beschreiben. die Beschreibung muss als Grundlage für die Abnahme der Software taugen (Pflichtenheft). *4 Erforderlich sind Exaktheit Verständlichkeit Diese Forderungen widersprechen sich! Eine Lösung in UML: Anwendungsfälle (use cases) Dr. Ralf Banning 15

16 Anwendungsfall (Use Case) Beschreibt Interaktion zwischen Anwender und System. *5 stellt externes Systemverhalten aus Sicht des Anwenders dar: was das System leisten muss, nicht, wie es das tut. Nicht einzelne Operation, sondern Transaktion (Folge zusammenhängender Aktivitäten) Dr. Ralf Banning 16

17 Akteur (Actor) außerhalb des Systems liegende Einheit interagiert mit dem System Ist Anwender des Systems aber als Rolle, nicht als konkrete Person! * Dr. Ralf Banning 17

18 Anwendungsfalldiagramm Grafische Darstellung von Anwendungsfällen und beteiligten Akteuren Systemgrenze * Dr. Ralf Banning 18

19 Akteure erfragen und finden Wer wird das System benutzen? Wer bedient das System? Wer ist vom System betroffen? Name des Akteurs: Bezeichnung der Rolle, nicht Personennamen Beispiel Administrator statt Herr Meier Dr. Ralf Banning 19

20 Use Cases erfragen und finden Welche Funktionen werden erwartet? Welche Operationen ändern das System? Welche Ergebnisse werden erwartet? Name des Use Cases: Substantiv + aktives Verb Beispiel Nicht Überweisung vornehmen statt Geld überweisen Dr. Ralf Banning 20

21 Übung 2.2 Use Cases zeichnen Erstellen Sie aus den Kurz-Sätzen der Übung UE-2.1 ein Use Case Diagramm. Die Aufgabenstellung für Übung 2.2 liegt hier: BSCW: 2.2%20Anforderungen%20in%20Use%20Cases%20%c3%bcbersetzen.p df Dr. Ralf Banning 21

22 Basis Regeln für Anwendungsfälle Jeder Anwendungsfall hat einen fachlichen Auslöser. Jeder Anwendungsfall produziert ein für die Akteure relevantes fachliches Ergebnis. Ein Anwendungsfall enthält keine zeitliche Unterbrechung. V *10 Weitere Regeln und Informationen auch im BSCW: Dr. Ralf Banning 22

23 Checkliste Beschreibt der Anwendungsfall, was das System, aber nicht wie es dies leisten soll? Sind für jeden Anwendungsfall Name, Kurzbeschreibung, Akteure, Auslöser und Ergebnisse notiert worden? Beschreibt jeder Anwendungsfall einen zeitlich ununterbrochenen und funktional nicht zerlegten Ablauf? Ist es vermieden worden, mit dem Anwendungsfalldiagramm eine Ablaufreihenfolge festzulegen? [9, S. 101] * Dr. Ralf Banning 23

24 Abschnitt 2 STRUKTURIERUNG Dr. Ralf Banning 24

25 Use Cases: Das kann doch nicht alles sein Was wir erreicht haben ist Strukturierung der Anforderungen Beschreiben der Beziehungen Betonung des Wesentlichen Verloren haben wir scheinbar Inhaltliche Beschreibung der Anforderung Die prozesshaften Abläufe wirklich? Dr. Ralf Banning 25

26 Anwendungsfälle beschreiben Name Kurzbeschreibung Akteure Auslöser Vorbedingungen Ergebnisse Nachbedingungen Ablauf Kfz reservieren Für Kunden wird Kfz für definierten Zeitraum reserviert. Kunde, Call Center Agent Kunde möchte Kfz reservieren Spät. 2 Stunden vor Abholung Kfz ist reserviert, Reservierungsbestätigung Kfz. für Kunden ist reserviert. 1. Kunde identifizieren oder neu aufnehmen 2. Reservierungswunsch aufnehmen 3. Reservierungsmöglichkeit prüfen 4. Wenn nicht erfüllbar, andere Alternative vorschlagen 5. Kfz reservieren 6. Reservierung bestätigen Anfang und Ende des Anwendungsfalls Wann gilt er als erfolgreich abgeschlossen? Standardablauf (Normalfall) Tabellarische Beschreibung Dr. Ralf Banning 26

27 Beispiele Name Kurzbeschreibung Akteure Auslöser Ergebnisse Kfz reservieren Ein Kunde reserviert für einen definierten Zeitraum ein Kfz. Kunde, Call Center Agent Kunde möchte Kfz reservieren. Kfz ist reserviert, Reservierungsbestätigung *18 Name Kurzbeschreibung Akteure Auslöser Ergebnisse Kfz-Mietvertrag abschließen Einem Kunden wird ein reserviertes Kfz zur Nutzung übergeben Kunde, Niederlassungsmitarbeiter Kunde holt reserviertes Kfz. ab. Mietvertrag abgeschlossen. Kfz-Schlüssel übergeben Dr. Ralf Banning 27

28 Beispiele Auslöser Relevante Auslöser (Beispiele) Kunde möchte Vertrag schließen Kunde möchte eine Auskunft Marketingabteilung verlangt Auswertung *20 Keine relevanten Auslöser Kundennummer eingeben Vertrag speichern Dr. Ralf Banning 28

29 Beispiele Ergebnisse Relevante Ergebnisse Kfz-Reservierung Brief an Kunden statistische Auswertung gedruckt *20 Keine relevanten Ergebnisse Kunden gespeichert Vertrag gefunden Dr. Ralf Banning 29

30 Anwendungsfall: Vor- und Nachbedingung sind besondere Zusicherung, ohne die der Anwendungsfall nicht ausgelöst werden kann (Vorbedingung) Nicht normal beendet werden kann (Nachbedingung) Vorbedingungen werden im Anwendungsfall nicht mehr geprüft! Nachbedingungen können sicherstellen, dass die Ergebnisse für den Akteur auch wirklich nützlich sind Dr. Ralf Banning 30

31 Beispiele Vor- und Nachbedingung Auslöser / Ergebnis Auslöser: Kunde möchte Reservierung über das Internet vornehmen Vor- / Nachbedingung Vorbedingung: Kunde muss registriert sein Ergebnis: Kfz ist reserviert, Reservierungsbestätigung Nachbedingung: Eine Bestätigung darf nur erfolgen, wenn die Reservierung möglich war Dr. Ralf Banning 31

32 Ablauf: der Normalfall Standardablauf beschreibt den Gut-Fall (main scenario) Aus Sicht der Akteure. Keine Verzweigungen, keine Schleifen Beispiel: 1. Kunde identifizieren oder neu aufnehmen 2. Reservierungswunsch aufnehmen 3. Reservierungsmöglichkeit prüfen 4. Wenn nicht erfüllbar, andere Alternative vorschlagen 5. Kfz reservieren 6. Reservierung bestätigen Dr. Ralf Banning 32

33 Ablauf: Alternativen Beschreiben andere Wege zum gleichen Ziel oder Abzweige zur Ausnahmebehandlung Zu beschreiben (je Alternative): die Eintrittsbedingung den Start- und Rückkehrpunkt in der Normalverarbeitung Beispiel Kfz suche über Internet Sonderwünsche für Reservierung Kein Kfz verfügbar Dr. Ralf Banning 33 A A1

34 Beispiel Name Kurzbesc hreibung Ablauf Kfz reservieren Für Kunden wird Kfz für definierten Zeitraum reserviert. 1. Kunde identifizieren oder neu aufnehmen 2. Reservierungswunsch aufnehmen 3. Reservierungsmöglichkeit prüfen 4. Wenn nicht erfüllbar, andere Alternative vorschlagen Alternativ A1: Sonderwünsche für Reservierung Bedingung: keine Start: Ablauf Der Kunde kann die Farbe des Kfz angeben 2. Der Kunde kann eine anderen Rückgabeort angeben Weiter: Ablauf 3. Alternativ A2: Reservierung nicht möglich Bedingung: Der Kunde akzeptiert keine der vorgeschlagenen Alternativen Start: Ablauf Der Agent dokumentiert die Beratung Weiter: der Use Case endet Dr. Ralf Banning 34

35 Was hat man nun davon? Regeln Objekte und Daten Name Kurzbeschreibu ng Nachbedingung Ablauf Kfz reservieren Für Kunden wird Kfz für definierten Zeitraum reserviert. 1. Kunde identifizieren oder neu aufnehmen 2. Reservierungswunsch aufnehmen 3. Reservierungsmöglichkeit prüfen 4. Wenn nicht erfüllbar, andere Alternative vorschlagen (Geschäfts-) Prozess (Elemente) Dr. Ralf Banning 35

36 Reminder: Abläufe vs. Anordnung Das Hat keine Bedeutung! Name Kurzbeschreibung Ablauf Das ist ein Ablauf Zeitschschrift registireren Die Bibliothek registriert eine neue Ausgabe einer Zeitschrift in ihrem Katalog 1. Die Bibliothek erhält die Zeitschrift per Tagespost. 2. Die Bibliothek erfasst ISSN und Zeitschriftennummer. 3. Die Bibliothek stellt die Zeitschrift für die Auswerter bereit. Jeder einzelne Anwendungsfall beschreibt Abläufe von Interaktionen. Die Anordnung eines Use Case Diagramm stellt aber keine Reihenfolge, Abhängigkeit, Verzweigung u.s.w. von Use Cases dar Dr. Ralf Banning 36

37 Übung 2.3 Anwendungsfälle beschreiben Beschreiben Sie einen Ihrer Use Cases detailliert (tabellarisch) Die Aufgabenstellung für Übung 2.3 liegt hier: BSCW 2.3%20Anwendungsf%c3%a4lle%20beschreiben.pdf Verwenden Sie als Vorlage das Dokument EVIS Use Case Beschreibung.dotx Dr. Ralf Banning 37

38 Anwendungsfälle: und nun? Erst haben wir wesentliches zusammengefasst also Information reduziert Dann haben wir detailliert also wieder Information hinzugefügt Nun haben wir komplexe Anwendungsfälle müssen die so komplex bleiben? Dr. Ralf Banning 38

39 Anwendungsfälle gliedern Divide et impera Anwendungsfälle in mehrere aufteilen, wenn sie unterbrochen werden können oder deutlich trennbare Prozesse beschreiben, Aber nicht: funktionale Zerlegung! *21 Wiederverwendbare Teile ausgliedern Unterabläufe include Optionale Ablauferweiterungen extend (siehe auch *21 ff.) Dr. Ralf Banning 39

40 Beispiel Name Kurzbeschreibung Akteure Auslöser Vorbedingungen Ergebnisse Nachbedingungen Ablauf Kfz reservieren Für Kunden wird Kfz für definierten Zeitraum reserviert. Kunde, Call Center Agent Kunde möchte Kfz reservieren Kfz reserviert, Reservierungsbestätigung Kfz. für Kunden ist reserviert. 1. Kunde identifizieren oder neu aufnehmen 2. Reservierungswunsch aufnehmen 3. Kfz Verfügbarkeit prüfen 4. Kfz reservieren 5. Reservierung bestätigen * Dr. Ralf Banning 40

41 Wo verbesserbar? Aufnahme eines neuen Kunden ist als eigener Anwendungsfall ausgliederbar. Verfügbarkeit prüfen kann den Vorschlag von Alternativen umfassen. Kfz Verfügbarkeit kommt in vielen anderen Fällen auch vor. Ablauf 1. Kunde identifizieren 2. Reservierungswunsch aufnehmen 3. Kfz Verfügbarkeit prüfen 4. Kfz reservieren 5. Reservierung bestätigen * Dr. Ralf Banning 41

42 Anwendungsfälle: include <<include>>, <<verwendet>>, <<use>> *33 Bedeutet, dass innerhalb eines Anwendungsfalls ein anderer Anwendungsfall (immer!) vorkommt. Ausgliedern von Abschnitte, die in mehreren Anwendungsfällen vorkommen: vermeidet Redundanz Dr. Ralf Banning 42

43 Anwendungsfälle: extend <<extend>>, << erweitert>> *34 stellt dar, dass ein Anwendungsfall unter Umständen durch einen anderen erweitert wird. Damit lässt sich optionales Systemverhalten von Standardverhalten trennen. Bedingungen der Option können dokumentiert werden Dr. Ralf Banning 43

44 Anwendungsfall: gegliedert Name Kurzbeschr eibung Kfz reservieren Für Kunden wird Kfz für definierten Zeitraum reserviert. Name Neukunden aufnehmen Ablauf 1. Kunde identifizieren Extension Point: Neuer Kunde Bedingung: neuer Kunde 2. Reservierungswunsch aufnehmen 3. Include: Verfügbarkeit prüfen Extension Point: Alternative Buchungsmöglichkeiten. Bedingung: Buchungswunsch nicht erfüllbar. 4. Kfz reservieren 5. Reservierung bestätigen Hier entstehen (drei) neue Anwendungsfälle aus einem Name Kfz Verfügbarkeit prüfen Ergebnisse Verfügbarkeit bekannt Ablauf 1. Kfz Modell auswählen 2. Leihdauer erfassen 3. Name Alternative Buchung Ergebnisse Alternative Buchungsmöglichkeiten Ablauf Dr. Ralf Banning 44

45 Use Case Diagramm: gegliedert Im Power Designer sieht das dann so aus: * Dr. Ralf Banning 45

46 Use Case Diagramm: gegliedert Und in Magic Draw z.b. so (Akteure der Übersicht wegen weggelassen!) Dr. Ralf Banning 46

47 Beziehungen: sachdienliche Hinweise V Achten sie auf die Pfeilrichtung! <<include>> zeigt zum einzubettenden Use Case <<extend>> zeigt zum Extension Point Use Case In PowerDesigner Nach Zeichnen der Beziehung: Doppelklick und Stereotyp << >> auswählen! Dr. Ralf Banning 47

48 Übung 2.4 Anwendungsfälle gliedern Gliedern Sie einen Ihrer Use Cases durch Zerlegung, Include- oder Extend-Beziehungen Die Aufgabenstellung für Übung 2.4 liegt hier: BSCW 2.4%20Anwendungsf%c3%a4lle%20gliedern.pdf Dr. Ralf Banning 48

49 Resumee Use Cases sind gut für strukturierte (nicht bloß intuitive) Beschreibung Abgrenzung von einzelnen Leistungen des Systems. Geschäftsprozessmodell Auffinden von Objekten und Daten Man weiß, was vom System erwartet wird Rahmen und Einstiegspunkt aber nicht für funktionale Dekomposition Implementierungsdetails Andere Anforderungen (z.b. Performance, Benutzbarkeit) Ablauf und Datenfluss Detaillierte Definition einer Klassenstruktur Anwendungsfälle stellen keinen Entwurfsansatz dar. * *38 *10 *37 * Dr. Ralf Banning 49

50 Wie geht es weiter? Für die Implementierung: Genauer Beschreibung der Datensstruktur Wie Interaktionen der Akteure auf diesen Daten wirken ( operieren ) Wie genau die Interaktionen ablaufen Objektorientierter Systementwurf: Klassendiagramme Datenstruktur und Operationen Sequenz- / Kollaborationsdiagramme Interaktionen * Dr. Ralf Banning 50

51 Literatur und Quellen für Teil 2 [1] Balzert, Helmut: Lehrbuch der Software-Technik. Bd. 1 Software-Entwicklung, Spektrum, Akad. Verlag, Heidelberg, Berlin. ISBN [2] Hitz, M. et al.: UML@Work, Objektorientierte Modellierung mit UML 2, dpunkt.verlag, Heidelberg. ISBN [3] Pohl, Klaus und Rupp, Chris.: Basiswissen Requirements Engineering, dpunkt.verlag, Heidelberg. ISBN [4] (vis ) [5] (vis ) [6] Wirfs-Brock, Rebecka. und Schwartz, John, The Art of Writing Use Cases, , [7] Pilone, Dan, Pitman, Neil: UML 2.0 in a nutshell, A Deskzop Quick Reference, O Reilly, New York 2005 ISBN: [8] [9] Oestereich, Bernd : Objektorientierte Softwareentwicklung. 5. Auflage, Oldenbourg: München, Wien [10] Oestereich, Bernd: Analyse und Design mit UML 2. Objektorientierte Softwareentwicklung. Oldenbourg: München, 2006 ISBN Die mit * gekennzeichneten Folien sind entsprechen inhaltlich dem Script von Michael Unterstein: EinfUML, Systemanalyse und Softwareentwurf mit UML, Version g, Die Nummer hinter dem * gibt die Seitennummer im Script an Dr. Ralf Banning 51