Файл: Моделирование предметной области «Движение транспортных средств по городу» с помощью UML.pdf

Денежные потери и потери времени. Простой в транспортных заторах, приводит к потере времени трудоспособным населением, что также можно рассматривать как отрицательный экономический эффект влияющий не только на возможный заработок населения, но и на развитие экономики города в целом.

В работе предлагаются следующие мероприятия по решению поставленной задачи:

• сократить число водителей на дорогах путем использования транспортных средств, альтернативных собственному автомобилю;
• разработать условия, при которых человек откажется от использования собственного автомобиля;
• предоставить возможность выбора средства передвижения без ущерба времени и финансов.

Моделирование предложенных мероприятий позволит обосновано оценить эффект от их внедрения, проследить все этапы процесса, выявить причины пользования личным автомобилем, снизить их количество.

В процессе моделирования будут рассмотрены следующие ситуации:

• выбор варианта передвижения по городу;
• использование собственного транспортного средства;
• использование услуг такси.

Проектная часть

Выбор средства для моделирования предметной области решаемой задачи

Рассмотрим наиболее развитые, популярные CASE-средства.

• Rational Rose
• Silverrun;
• Vantage Team Builder;
• ERwin;
• BPwin;
• S-Designor;
• CASE.Аналитик;
• MS Visio.

Rational Rose является самым известным CASE-средством [3]. CASE-средство Rational Rose - продукт Американской фирмы Rational Software Corporation, который автоматизирует этапы проектирования и анализа программного обеспечения. В основе работы данного средства лежит синтез-методология объектно-ориентированного анализа и проектирования.

CASE-средство Silverrun разработано американской фирмой CSA (Сomputer Systems Advisers, Inc.) [2]. Silverrun ориентирован на спиральную(циклическую) модель жизненного цикла программного продукта. Предназначено для проектирования и анализа ИС бизнес-класса. Структура Silverrun модульная, где каждый модуль является самостоятельным продуктом , что позволяет использовать модули отдельно друг от друга. Данное CASE-средство состоит из 4 модулей:

BPM - Business Process Modeler - модуль построения моделей бизнес-процессов в форме диаграмм потоков данных;

ERX - Entity-Relationship eXpert - модуль концептуального моделирования данных;

RDM - Relational Data Modeler - модуль реляционного моделирования;

WRM - Workgroup Repository Manager - менеджер репозитория рабочей группы.

Достоинство данного CASE-средства в его высокой гибкости, в большом разнообразии изобразительных средств при построении моделей.

---

Главным недостатком данного CASE-средства является отсутствие жесткого взаимоконтроля компонентов различных моделей между собой.

Vantage Team Builder ориентирован на каскадную модель жизненного цикла программного продукта, а также на его поддержку [4].

У Vantage Team Builder существует несколько различных конфигураций. Конфигурация зависит от используемой СУБД (Informix, Sybase, ORACLE, Ingres), а также от средств разработки приложений (Uniface).

Проектирование ИС с помощью Vantage Team Builder состоит из последовательности 4 стадий (фаз) :

• анализ;
• архитектура;
• проектирование;
• реализация.

При таком проектировании результат каждой стадии передается частично или полностью в новую стадию. После переноса результата в новую фазу, связь с предыдущей фазой заканчивается.

CASE-средства ERwin, BPwin, S-Designor, CASE.Аналитик являются локальными .

ERwin [5] - CASE-средство, которое в качестве методологии использует IDEF1X. Также имеется возможность использовать методологию IE.

IDEF1X была разработана прежде всего для использования в армии США. Широко используется в государственных учреждениях США, в корпорациях финансовых и промышленных направленностей. Методологию IE (Information Engineering) разработали Мартин и Финкельштейн. Она используется большей частью в промышленности.

Выпуск ERwin осуществляется в нескольких конфигурациях, они ориентированны на распространенные средства разработки приложений 4GL.

BPwin - CASE-средство , реализующее в качестве методологии IDEF0. Данный продукт разработан компанией Itd. Logic Works. Довольно развитое средство: позволяет анализировать, документировать и улучшать бизнес процессы. В данном CASE-средстве поддерживается функциональное моделирование, что дает возможность проводить систематизированный анализ. В BPwin можно создавать как отдельные, так и смешанные модели.

S-Designor - CASE-средство фирмы Powersoft, реализующее стандартную методологию. Является средством проектирования реляционных баз данных . По функциональным возможностям близок к CASE-средству ERwin.

CASE.Аналитик - отечественное CASE-средство. На данный момент наиболее конкурентоспособно на российском рынке. База данных является открытой, реализована в СУБД Paradox. Имеется возможность создания отчетов разной направленности по проекту. Данное CASE-средство генерирует макеты документов по требованиям ГОСТ.

Visio - решение для построения диаграмм от Microsoft. Visio помогает преобразовать технические и бизнес-концепции в визуальную форму. "тот пакет из семейства Microsoft Office предназначен исключительно для рисования диаграмм. Visio имеет некоторые дополнительные возможности, но все жепо большей мере - это только средство для иллюстрирования документов MS Office.

---

Изобразительные же возможности Visio действительно весьма широки:

• Используя предопределенные фигуры Visio Professional , drag-and-drop и мастера, можно быстро и просто создавать понятные и информативные диаграммы.
• Возможности Visio можно легко расширять, используя новые шаблоны бизнес-диаграмм. Можно включать внешние источники данных, хранилища или коллекции хранимых шаблонов.
• В Visio можно прототипировать интерфейс приложений с помощью встроенных шаблонов пользовательского интерфейса Microsoft Windows XP, что позволяет создавать модель пользовательского интерфейса в стандартном Windows XP-стиле.
• Можно легко рисовать диаграммы сетевых ресурсов, иллюстрирующие развертывание нового ПО на существующие сетевые ресурсы.
• Visio Professional также тесно интегрируется с Microsoft Office Project, что позволяет, например, импортировать оттуда задачи для членов команды.
• С помощью шаблонов UML можно создавать UML-диаграммы статической структуры ПО или проводить обратное проектирование с помощью Visio 2003 Reverse Engineer Wizard.
• Visio 2003 может документировать структуру существующих веб-сайтов, помогая таким образом в разработке, реализации или интеграции веб-приложений.
• Можно также создавать отчеты, сохранять диаграммы как вебстраницы и еще многое-многое другое.

Visio - это не полноценное средство моделирования, а программа для создания иллюстраций, умеющая, кроме прочего, рисовать UML-диаграммы.

Внешне Visio похожа на другие программы семейства Microsoft Office, хотя и выглядит немного более архаично.

Есть несколько причин, чтобы использовать Visio:

• Проектирование, документирование и анализ бизнес-процессов, используя шаблоны и символы, поддерживающие управление бизнес-процессами (BPM), включая Six Sigma quality improvement и ISO 9000-документацию.
• Как и в других программах семейства MS Office, в Visio имеется средство рецензирования, которое можно использовать для отслеживания фигур и примечаний, оставленных другими членами команды.
• Сотрудничество по-новому - за этим рекламным лозунгом скрывается интеграция с Microsoft SharePoint и возможность экспорта диаграмм в SVG-формат или сохранения их как веб-страниц.
• Встроенная поддержка Tablet PC поможет просматривать, изменять и аннотировать диаграммы в пути или в других случаях. Используйте цифровые чернила для аннотирования ваших диаграмм, форматируйте, масштабируйте, вращайте их или ассоциируйте их с записями. В Visio можно конвертировать цифровые чернила в базовые фигуры или текст.
• Visio действительно можно использовать для генерации и структурирования идей во время сессий мозгового штурма. Потом диаграммы, полученные в результате мозгового штурма, можно экспортировать в Microsoft Word, Microsoft Excel или XML, положив таким образом хорошее начало созданию других бизнес-файлов.
• Календари Microsoft Outlook можно легко конвертировать в календари Visio, которые могут быть богато оформлены и форматированы и просто распространены между другими членами команды.
• В Visio можно создавать диаграммы баз данных, инженерные диаграммы, сетевые, диаграммы разработки ПО и веб-приложений.
• Visio включает многочисленные улучшения, помогающие повысить производительность. Вращение фигур без переключения в специальный режим вращения, выбор и вращение группы фигур, печать выбранной части диаграммы, функция поиска фигуры и многое другое.
• Visio доступна на 17 языках, включая улучшенную поддержку азиатских языков и двунаправленного текста.

---

В отличие от ранее рассмотренных программ, MS Visio существует в двух редакциях:

• Visio Standard,
• Visio Professional.

В данной работе в качестве инструмента моделирования используется MS Visio.

Моделирование предметной области решаемой задачи с использованием объектно-ориентированного подхода к проектированию

Диаграммы прецедентов используются для моделирования динамических аспектов ИС. Диаграммы этого типа позволяют достаточно четко описать и визуализировать поведение системы или ее части с точки зрения способа их использования. В результате, с одной стороны, пользователи системы понимают, как использовать некоторые элементы, а разработчики — как их реализовать. Диаграммы данного типа облегчают понимание системы и ее частей, представляя взгляд извне на то, как данные элементы могут быть использованы в соответствующем контексте. При этом достигается высокий уровень понимания функционирования всей системы в целом. Кроме того, такие диаграммы важны для организации эффективного тестирования систем в процессе прямого проектирования и для понимания их внутреннего устройства при обратном проектировании, когда создается модель уже работающей системы. Поэтому диаграммы прецедентов являются наиболее важным инструментом описания поведения.

Диаграмма прецедентов предметной области представлена на рисунке .

Рисунок 1 ‑ Диаграмма прецедентов выбора способа передвижения

Ежедневно житель города делает выбор одно из вариантов перемещения по тому или иному маршруту – он может пойти пешком, воспользоваться собственным автомобилем, вызвать такси или воспользоваться общественным транспортом.

Первый и второй варианты не предусматривают участия третьих лиц в планировании и осуществлении движения по маршруту.

Вариант вызова такси предусматривает получение диспетчером информации о маршруте клиента, расчет стоимости поездки, передачу информации о маршруте водителю такси. В данном случае процесс движения по маршруту сопровождается еще двумя действующими лицами.

Вариант использования общественного транспорта также подразумевает планирование диспетчером графика движения транспортных средств, выхода водителя на маршрут и, как следствие, процесс движения по маршруту.

Диаграмма последовательностей является наиболее распространенным видом диаграммы взаимодействия, которая фокусируется на обмене сообщениями между несколькими линиями жизнеобеспечения.

---

На диаграмме последовательности изображаются только те объекты, которые непосредственно участвуют во взаимодействии. Ключевым моментом для диаграмм последовательности является динамика взаимодействия объектов во времени.

Диаграмма последовательности является одной из разновидности диаграмм взаимодействия и предназначена для моделирования взаимодействия объектов Системы во времени, а также обмена сообщениями между ними.

Диаграмма последовательностей предметной области представлена на рисунке .

Рисунок ‑ Диаграмма последовательности вождения автомобиля

Для осуществления движения транспортного средства водителю необходимо выполнить определенную последовательность действий:

• повернуть ключ зажигания в замке зажигания для запуска двигателя транспортного средства;
• после запуска двигателя начинает работать приборная панель транспортного средства, которая отображает показания датчиков, расположенных в различных механизмах автомобиля;
• для начала движения водителю необходимо нажать на сцепление и переключить скорость на коробке передач – данные действия приводят к увеличению количества оборотов двигателя, т.е. автомобиль готов к началу движения;
• водитель выбирает нужное направление и нажимает педаль газа, что является катализатором начала движения;
• для прекращения движения водитель снова нажимает сцепление, выключает передачу, нажимает педаль тормоза.

Диаграмма состояний показывает, как объект переходит из одного состояния в другое. Диаграммы состояний служат для моделирования динамических аспектов системы. Данная диаграмма полезна при моделировании жизненного цикла объекта. От других диаграмм диаграмма состояний отличается тем, что описывает процесс изменения состояний только одного экземпляра определенного класса - одного объекта, причем объекта реактивного, то есть объекта, поведение которого характеризуется его реакцией на внешние события.

Диаграмма состояний предметной области представлена на рисунке .

Рисунок ‑ Диаграмма состояний выбора способа передвижения

Начальным состояние в данном случае является желание человека добраться до определенного места назначения, конечным состоянием – прибытие в пункт назначения.

Сначала человек делает выбор способа перемещения в зависимости от некоторых факторов. Например, на улице хорошая погода – человек пойдет пешком и прибудет в пункт назначения.

---