情報システム設計論(情報のモデリング)演習の手引き

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1 情報システム設計論 オブジェクト指向設計演習の手引き 2007 年度版 担当 : 岩井原 はじめに本演習では 情報システムの設計における仕様記述について取り上げる まず 開発しようとするシステムに どのような機能が求められているかやどのような使われ方をするかを把握するため ユースケースという記述方式で設計対象のシステムの振る舞いをテキストで記述する 次に UML というモデリング言語 ( 記法 ) を用いて特定の目的をもつソフトウェアシステムの設計を行う これによって UML という言語を習得すること またシステムの設計というものがどういうものかを理解することが目標である UML は 近年広くソフトウェアの設計や実装に用いられている概念であるオブジェクト指向に基づいていたモデリング言語である 標準的な規格として制定されているため UML によって設計図を記述することによって他者に正しく設計者の意図が伝わることが期待される UML は一種の共通言語であり 技術者間のコミュニケーションツールであるということができる UML はあくまで言語であり 方法論ではない UML は方法論にかかわらず利用可能な表現手段として用いることができる オブジェクト指向設計の方法論は様々なものがあるが 本演習では特定の方法論に厳密に沿った設計作業は行わない 演習の概要チーム構成 6~7 名のグループで作業を行う ただし 基本的な作業はすべて個人単位で行う グループ単位では主にディスカッションなどを行う TA 演習には大学院学生による TA(Teaching Assistant) によるサポートがある 分からないことなどがあった場合には教員や TA に質問すること 最終成果物演習の結果として 一人一本のレポートを作成し 提出する このレポートはシステムの仕様書であり 他の人がこのレポートを参照して実際にシステムの実装を行うことができるようなものになっていなければいけない 例えば 完成したレポートを他の学生と交換し その続きの作業 ( 実装 ) を行うことができる程度の内容でなければいけない 設計者の意図が正しく伝わり 設計レベルでの曖昧さが無いレポートの作成を心がけること 演習計画第一回 : 課題設定と要求分析第二回 : クラス図の作成第三回 : グループ内ディスカッション第四回 : 発表会

2 演習で使用する機材 道具学生は下記の機材 道具を用意しておくこと ただし第一回の演習ではノート PC は不要である なお ノート PC は作図およびレポート作成の目的にのみ用い プログラミング作業は行わない 紙と鉛筆 : 設計のラフスケッチなどに用いる ハサミ :CRC カードの切り離しに用いる ノート PC:UML 図の作成 レポート作成に用いる ノート PC を持たないものは貸し出しを検討するので教員まで相談すること 使用するソフトウェア UML の作図には下記のフリーソフトウェアの利用を推奨する Jude (Java and UML Developers' Environment) 梅日本の企業 ( 永和システムマネジメント ) によって作成された設計支援ツールである 図中の日本語入力も問題なくできる URL: ArgoUML University of California, Irvine の Ph. D コースの学生である Jason Robbins によって作成され 現在はオープンソースプロジェクトとして開発が続いている Java ベースの CASE ツール 完成度は高いが日本語入力ができないという問題がある URL: 上記のソフトはいずれも Java で実装されているので あらかじめ Java の実行環境 (JRE) もしくは開発環境 (SDK) をノート PC にインストールしておく必要がある 下記 URL から入手可能な SUN J2SE v 1.4 を推奨する URL: このほか 製品としては Microsoft Visio ( という作図ソフトウェアで UML の作図が可能である 参考書 UML モデリングのエッセンス マーチン ファウラー ケンドール スコット著 羽生田栄一監訳 ( アジソン ウェスレイ ) 演習の流れ 第一回 : 課題設定と要求分析まず初めに設計するシステムを決める どのようなシステムでも構わないが あまり複雑なものにしてしまうと設計が手に負えなくなってしまう 目的や機能を絞り込む必要があ

3 る システムの規模が適当なものかどうかの判断は難しいので ある程度案がまとまった時点で適宜グループ内のメンバーや教員 TA に相談するようにする また 設計を進めるうちにシステムの規模が大きすぎたことに気付くこともよくある このような場合は設計目標を修正し 機能などを削減することによって適切な規模になるようにする 課題の決め方としては 自分の専門分野に関係するものを考えるのが一つの方法だろう また 日常の生活の中で情報システムを作ると面白そうなものを見つけてくるという方法もある 以下は課題の例である ( あまり良くない例も含めている ) ジュースの自動販売機 ( 簡単すぎ ) 図書館やビデオレンタル店の貸し出し情報管理システム オークションシステム オンラインショッピングシステム 電子カルテ管理システム 就職情報管理システム 企業向け顧客管理システム ( あいまいすぎ ) おおまかな課題を決めたら 次にそのシステムの要求を文書にまとめる もちろんこの段階では分析等を行っていないため あいまいさの残る文書になる 細かい部分については気にせずに文書化すること 以下は文書の例である 図書館における図書貸し出し情報管理システム ある市立図書館における図書貸し出し情報管理システムを構築する このシステムは図書館のカウンターにおいて用いられるだけでなく WWW を通じて市民が自宅から利用可能なものである システムの利用者は図書の検索 図書の貸し出し情報の確認 これまでの貸し出しの履歴 ( 個人単位 図書単位 ) を参照することができる 実際の図書の貸し出し登録作業はカウンターにおいてのみ実行可能である また プライバシーの問題があるので一般市民がシステムを利用する場合は自身の情報のみが参照可能である 一方 司書は基本的にすべての情報を参照することが可能となる... 次に システムのユースケースを考える まず初めに システムの利用の主要なシナリオを短い文書で書く これはある一人の利用者の立場から見たシナリオとしてまとめると分かりやすい また 利用者の立場が複数存在し システムの利用方法に違いが出るような場合は それぞれの立場に応じたシナリオを作成する システムの主要な機能がすべて現れるようなシナリオを複数作成するよう心がけること 以下はその文書の一例である A さんは P 市に住んでいる 今日は P 市立図書館でドイツの工業デザインに関する本を借りるつもりである この図書館の利用は初めてだったので まず利用者登録をする必要があった... この時点で できた文書を他の人にレビューを行なってもらう わかりにくい点などが指

4 摘されたらそれにしたがって修正を加える まとまりのある複数のシナリオをユースケースとして名前を付ける 例外的なシナリオもユースケースに追加してゆく 最終的には完全形式のユースケース ( 講義資料参照 ) を作成する 第二回 : クラス図の作成第一回で作成したユースケースをもとに UML のユースケース図を作成し 続いてクラスの設計を行なう 各自のユースケースにおいて クラスの対象となりうる候補を 名詞抽出法 ( 講義資料参照 ) により列挙し これらの候補を絞り込む 次に CRC カードの作成に取り掛かる 必要なクラスすべてを書き出すことを目標とする カードに書くことができる情報量は限られているが これを超えてカードに書き込もうとしないこと 多くの場合それは悪い設計である クラスの分割や表現の詳細度を見直したほうが良い 続けて CRC カードによるモデリングの結果を UML のクラス図として表現する 第三回 : グループ内ディスカッションあらかじめ前回までの設計作業の結果をレポートのαバージョン ( 次節のレポート構成における 1~5 までに相当する内容 ) としてまとめ グループの人数 +1 の部数だけ印刷しておく 1 部は演習開始時に教員に提出する 一人あたり 20 分程度の時間を用いて グループ内で各個人の設計についてディスカッションする 用意した資料を用いて自分のシステムがどのようなものか説明した後 設計の良い点 悪い点 なぜそのように設計したかという設計理念などについて議論を行う 議論で出た内容はメモをとっておき あとで自分の考察を加えてレポートに記述する また 議論の結果設計に修正が必要となった場合は修正を行う シナリオやユースケースの追加があれば 適宜行なう 最後にグループの中から良いと思われる設計 特色のあるシステムの設計を一つ選ぶ その設計については次回の発表会で発表してもらう 第四回 : 発表会と相互作用図の設計各グループから一つずつ設計したシステムについて発表を行う 発表の内容には設計内容のユースケースとクラス図の説明 および前回の議論の内容を含める あらかじめ配付資料を演習クラスの人数分印刷しておくこと この資料は前回のレポートのαバージョンに修正を加えたものを用いる また 前回提出したレポートのαバージョンに修正すべき点がある場合は 教員からレポートが返却される 返却されたレポートのコメントに従って最終レポートを作成すること 最終レポートでは 相互作用図の設計も行うこと ユースケースのいくつかのシナリオを相互作用図 ( コラボレーション図またはシーケンス図 ) で表現してみること また パッケージ図やステートチャート図など 自分のシステムの設計上必要と考えられる図があれば作成する

5 レポート レポートのおおまかな構成は以下のようにすること 1. システムの概要第一回で作成したシステムの仕様を示す文書 2. 完全形式のユースケース第一回で作成したシステムのユースケース ( 文書 ) 3. ユースケース図第二回で作成したユースケース図 4. CRC カード第二回で作成した CRC カードの結果をまとめる 5. クラス図第二回で作成したクラス図 6. 相互作用図第四回で作成した相互作用図 ( シーケンス図 コラボレーション図 ) 7. その他の図そのほか システムの設計に必要と考えて作成した図があればここに入れる 8. 議論と考察第三回で議論した内容をまとめる 修正などがあった場合は何を修正したか どのように修正したか なぜ修正したかを簡潔にまとめる また 上記の議論の内容に基づいて行った自分の考察についてまとめる 9. まとめ演習に対する感想 参考文献 CRC card について K. Beck and W. Cunningham, A Laboratory For Teaching Object-Oriented Thinking, Proc. of the OOPSLA'89 Conference, Oct 1-6, 1989, New Orleans, Louisiana, and the special issue of SIGPLAN Notices, Vol. 24, No. 10, Oct URL:

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