ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Серия: Моделирование и проектирование информационных

комплексов

Е.Б. Степанова, А.В. Тимофеев

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ОПИСАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ НА ЯЗЫКЕ UML

Лабораторный практикум

Москва, 2007

УДК 004.4(075)

ББК 32.973.202я7

С 79

Cтепанова Е.Б., Тимофеев А.В. Объектно-ориентированное описание и моделирование систем на языке UML. Лабораторный практикум. - М.:МФТИ, 2007. - 99 с.

Лабораторный практикум знакомит студентов с задачей объектно-ориентированного моделирования систем на языке UML (Unified Modeling Language).

В теоретической части представлено описание средств объектно-ориентированного моделирования на языке UML, примеры построения моделей информационной системы.

Практическая часть содержит пять лабораторных работ. Разработка моделей представлена в инструментальной среде интегрированной системы IBM Rational Rose, используемой для разработки моделей на языке UML; и в среде системного описания ARIS (Architecture of Integrated Information Systems).

Предлагаются варианты учебных заданий. Приведены контрольные вопросы для проверки усвоения материала.

Предусмотрена возможность выполнения как полного объема практических заданий, так и краткого ознакомления с методами разработки моделей.

Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся по уровневой системе, и специализирующихся в области инноваций, высоких технологий и системного анализа.

Рецензент:

Рекомендовано ученым советом ФИВТ в качестве

учебно-методического пособия

ISBN © Степанова Е.Б., Тимофеев А.В. 2007

© Московский физико-технический институт (государственный университет), 2007

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................4

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1. МЕТОДОЛОГИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ....................................................................................7

1.1. Структура языка UML...........................................................................7

1.2. Моделирование классов и отношений...............................................15

1.3. Специальные элементы языка и интерфейсы....................................18

1.4. Диаграммы............................................................................................23

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ....................................................................41

2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

ПРОЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯЗЫКА UML.............................42

2.1. Комплекс программного обеспечения IBM Rational Rose ..............45

2.2. Применение среды ARIS…………......................................................61

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.....................................................................71

3. ПРИМЕР МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯЗЫКА UML........................................................71

3.1. Выбор типов моделей...........................................................................72

3.2. Общая модель работы технологического участка предприятия......72

3.3. Модели процессов выполнения технологических работ..................73

3.4. Разработка системы автоматизации участка на основании

результатов моделирования........................................................................80

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.....................................................................85

ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Работа 1. Ознакомление с методами построения моделей процессов средствами комплекса IBM Rational Rose .................................................86

Работа 2. Разработка диаграмм статического описания системы: классов, объектов, компонентов и развертывания средствами

комплекса IBM Rational Rose ....................................................................88

Работа 3. Разработка диаграмм динамического описания системы:

прецедентов, последовательностей, кооперации и видов

деятельности для технологического участка средствами комплекса

IBM Rational Rose ........................................................................................90

Работа 4. Ознакомление с инструментальной средой ARIS Toolset

в части разработки объектно-ориентированных моделей ……...............92

Работа 5. Разработка моделей технологического процесса в

среде ARIS ....................................................................................................94

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛЕЙ .......................95

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................98

ВВЕДЕНИЕ

При проектировании интегрированных информационных систем масштаба предприятия важно выделить структуру рабочих процессов, для поддержки которых выполняется проект автоматизации, а также определить контур информационной системы, охватывающий всю организации, ее отдельные подразделения, или конкретные производственные единицы.

Формулирование основной цели автоматизации, функциональное моделирование, описание потоков данных, организационной структуры предприятия, разработка других типов описаний в реальном проекте продолжается вплоть до стадии анализа деятельности каждого конкретного подразделения.

По существу эта задача представляет собой комплексирование различных методов описаний, и соответственно различных типов моделей.

В серии практикумов "Моделирование и проектирование информационных систем" представлены основы методологий, применяемых в проектах автоматизации деятельности предприятий и/или описания и анализа процессов.

Одной из целей подготовки сквозного материала серии является отражение подхода, направленного на разработку взаимосвязанного комплекта описаний и моделей, в котором состав и вид комплекта моделей зависит от уровня сложности и типа проекта.

Методология объектно-ориентированного проектирования применяется для моделирования структуры и поведения объектов на предприятии. В состав методологии входит набор стандартных методов, которые могут использоваться и дополняться при осуществлении рабочего проекта.

Рассмотрение особенностей использования методологии объектно-ориентированного проектирования для каждого из типов уровней организационных систем позволяет структурировать задачу информатизации организации.

Результаты разработки также актуальны при выполнении проектов внедрения системы в уже работающей организации (отдельная автоматизация участка, подразделения и др.), при котором особое внимает должно уделяться рассмотрению взаимосвязей со всеми процессами организации.

Статические характеристики системы определяют структурную составляющую собственно системы, а также структуру компонентов, связанных с данной системой.

Динамические характеристики задают модель поведения системы, ее реакции на временные изменения и внешние воздействия.

Язык UML применяется для объектно-ориентированного описания систем в различных информационных средах.

Материал пособия базируется на технической документации сред, анализе результатов разработки конкретных систем.

Для крупных проектов, когда количество процессов велико, и требуется одновременная генерация, поддержка, анализ большого количества видов моделей, применяется интегрированная среда с оригинальным графическим ядром, позволяющая осуществлять ряд функций управления, связи между модулями, поддержки маршрутизации.

Примером такой среды является ARIS (Architecture of Integrated Information Systems). ARIS – это методология системного проектирования и базирующееся на ней семейство программных продуктов для структурированного описания и анализа процессов предприятия, т.е. для задач проектирования и создания интегрированных информационных систем поддержки процессов.

Интегрированная инструментальная среда ARIS является сложной системой и состоит из набора взаимосвязанных и взаимодополняющих модулей, выполняющих различные функции.

Модели ARIS могут быть использованы для анализа и выработки различного рода решений по реорганизации деятельности предприятия, в том числе по внедрению информационной системы.

Комплексирование методов описаний достигается благодаря возможности одновременного использования различных методологий, в основном процессно- и объектно-ориентированных.

В лабораторном практикуме представлены теоретические сведения по данному направлению, и практический раздел, включающий пять лабораторных работ.

Уделено внимание проблеме выбора типов моделей, актуальных именно для конкретной ситуации описания деятельности предприятия. В качестве примера рассмотрена общая модель технологического участка предприятия, модели процессов выполнения технологических работ, и подходы к разработке системы автоматизации участка на основе результатов анализа моделей.

В целом данный лабораторный практикум направлен на формирование навыков:

• описания основных элементов языка UML;

• ознакомления с инструментальными средствами, поддерживающими разработку с использованием языка UML;

• разработки и анализа статических и динамических объектно-ориентированных моделей на языке UML с применением возможностей комплекса IBM Rational Rose;

• разработки объектно-ориентированных моделей с использованием инструментальной средой ARIS Toolset;

• анализа моделей на примере проекта автоматизации реальной системы;

• комплексирования описаний.

• выбора среды моделирования, соответствующей уровню сложности и типу проекта, и обеспечения комплексирования описаний в рамках одного проекта;

• системного проектирования информационных комплексов в условиях, близких к разработке реальных проектов.

Для сближения учебно-методической работы студентов и задач реального проектирования информационных систем в качестве примеров и вариантов заданий в данном пособии использованы результаты анализа систем в реально выполненных на предприятиях России проектах.

Основная часть материала серии «Моделирование и проектирование информационных систем» была отработана и опробована в электронном виде в поставленном впервые в практике государственных университетов России цикле учебных курсов для студентов различных форм обучения – дневной, экстернат-формы, а также для групп иностранных студентов.

Авторы благодарны: заведующему кафедрой информатики и процессов управления МИФИ Л.Д Модяеву. и Н.М.Леоновой за поддержку работы в ходе ее выполнения; заведующему кафедрой системного анализа МИФИ В.П.Румянцеву за неоценимую помощь в задаче сближения учебного материала с ситуацией реального проектирования; сотрудникам кафедры управляющих интеллектуальных систем МИФИ под руководством И.О. Атовмяна - Ю.Г.Древсу, В.В.Золотареву, М.Н. Петухову за стимулирующие дискуссии и помощь в разработке рукописей серии.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ