Моделирование информационных систем на платформе SOFTWARE IDEAS MODELER

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное 

государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный 

(Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

О.И. БЕДЕРДИНОВА
Л.В. КРЕМЛЕВА
С.В. ПРОТАСОВА

МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ 

СИСТЕМ НА ПЛАТФОРМЕ SOFTWARE 

IDEAS MODELER

Учебное пособие

Москва

ИНФРА-М

2019

УДК [004.4’2+004.421](075.8)
ББК 30.2-5-05:32.973я73

Б38

Рекомендовано учебно-методической комиссией института судостроения

и морской арктической техники (Севмашвтуз) филиала Северного (Арктического) федерального университета 

имени М.В. Ломоносова

Рецензенты: 

А.С. Афанасьев, кандидат технических наук, доцент Балтийского государственного 

технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова;

В.Н. 
Попов, 
доктор 
физико-математических
наук, 
профессор 
высшей 
школы 

информационных технологий и автоматизированных систем Северного (Арктического)
федерального университета имени М.В. Ломоносова

Бедердинова О.И.

Б38
Моделирование информационных систем на платформе SOFTWARE IDEAS MODELER : 

учеб. пособие / О.И. Бедердинова, Л.В. Кремлева, С.В. Протасова. — М. : ИНФРА-М, 2019. —
166 с.

ISBN 978-5-16-107692-7 (online)

В учебном пособии приведен теоретический материал, описывающий элементы нотации унифицированного 

языка моделирования UML 2.0 и основные UML-диаграммы проектирования информационных систем на стадиях 
формирования требований, анализа, проектирования и реализации жизненного цикла систем. Представлено
описание интерфейса инструментальной среды объектно-ориентированного проектирования Software Ideas Modeler, 
задания и рекомендации для выполнения лабораторного практикума на конкретном примере.

Соответствует требованиям федеральных
государственных образовательных
стандартов
высшего 

образования последнего поколения.

Рекомендовано для укрупненной группы направлений подготовки высшего образования бакалавриата 

09.00.00 «Информатика и вычислительная техника». Пособие может быть использовано магистрантами и 
аспирантами инженерно-технических направлений подготовки в области интеллектуальных систем автоматизации 
проектирования и управления жизненным циклом изделий.

УДК [004.4’2+004.421](075.8)

ББК 30.2-5-05:32.973я73

ISBN 978-5-16-107692-7 (online)
©
Бедердинова 
О.И., 
Кремлева 
Л.В.,

Протасова С.В., 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................5
1 УНИФИЦИРОВАННЫЙ ПРОЦЕСС МОДЕЛИРОВАНИЯ...........................6

1.1
Основные понятия и определения ............................................................6

1.2
Структура унифицированного языка моделирования ............................9

1.3 Модели и артефакты унифицированного процесса моделирования.....16
1.3
Контрольные вопросы для самоконтроля..............................................18

2
МОДЕЛЬ ВАРИАНТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ............................................20

2.1
Цели, задачи и этапы построения модели вариантов использования.20

2.2
Диаграмма вариантов использования.....................................................21

2.3
Диаграмма автоматов системы................................................................28

2.4
Контрольные вопросы для самоконтроля..............................................36

3 МОДЕЛЬ АНАЛИЗА.........................................................................................37

3.1
Цели, задачи и этапы построения модели анализа ...............................37

3.2
Диаграмма классов анализа системы......................................................38

3.3 Диаграммы взаимодействия ......................................................................46
3.4
Диаграммы пакетов ..................................................................................63

5.5
Контрольные вопросы для самоконтроля..............................................66

4 МОДЕЛЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ......................................................................67

4.1 Цели, задачи и этапы построения модели проектирования ...................67
4.2
Диаграмма классов системы....................................................................68

4.3
Диаграммы деятельности.........................................................................74

4.4
Контрольные вопросы для самоконтроля..............................................86

5
МОДЕЛЬ РЕАЛИЗАЦИИ..............................................................................87

5.1
Цели, задачи и этапы построения модели реализации .........................87

5.2
Диаграмма компонентов ..........................................................................88

5.3
Диаграмма развертывания .......................................................................93

5.4
Контрольные вопросы для самоконтроля............................................100

6
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ .............................................................102

6.1
Лабораторная работа № 1. Объектно-ориентированное 

проектирование. Разработка модели вариантов использования системы 102
6.2 Лабораторная работа № 2. Объектно-ориентированное 
проектирование.  Разработка модели анализа системы..............................118
6.3
Лабораторная работа № 3. Объектно-ориентированное 

проектирование. Разработка модели проектирования................................142
6.4
Лабораторная работа № 4. Объектно-ориентированное 

проектирование. Разработка модели реализации системы ........................148

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .........................................159

ПРИЛОЖЕНИЕ А...........................................................................................161
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 
СПРАВОЧНИКА УГРОЗ БЕЗОПАСНОСТИ ИНФОРМАЦИИ................161

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ...........................................................................................164
ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БАЗЫ ДАННЫХ ...............................................164
ПРИЛОЖЕНИЕ В...........................................................................................165
ШАБЛОНЫ СПЕЦИФИКАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРЕБОВАНИЙ 
СИСТЕМЫ.......................................................................................................165

ВВЕДЕНИЕ

Последовательность этапов проектирования, включающих создание 

функциональной, информационной и поведенческих моделей составляют 
основу унифицированного процесса (Unified Process, UP). В соответствии с 
основными стадиями жизненного цикла информационных систем разрабатываются модели вариантов использования, анализа, проектирования, реализации и тестирования. Модели представляют собой набор взаимосвязанных диаграмм, созданных с использованием унифицированного языка моделирования UML 2 и соответствующей документации.

Модель вариантов использования разрабатывается на стадии формиро
вания требований жизненного цикла системы и является абстрактной моделью концептуального уровня, управляющая всем процессом разработки 
информационной системы. На стадии анализа требований на основе систематизации и уточнений требований к системе создается модель анализа, 
которая представляет аналитическую модель системы. Для описания внутренней архитектуры и алгоритмов работы системы разрабатывается модель 
проектирования, которая описывает физическую реализацию вариантов 
использования и представляет собой физическую модель системы. Стадия 
реализации системы включает создание компонентов системы на основе 
результатов этапа проектирования и разработку модели реализации, которая является объектной моделью и определяет физическое размещение системы. На стадии тестирования для проверки результатов реализации информационной системы создается модель тестирования, включающая тестовые сценарии. Данная модель не имеет отображение на UMLдиаграммах.

В пособии в первых пяти разделах приведен теоретический материал, 

описывающий элементы нотации унифицированного языка моделирования 
UML
2 
и 
основные 
UML-диаграммы 
проектирования 
объектно
ориентированных систем на стадиях формирования требований, анализа, 
проектирования и реализации жизненного цикла систем. В шестом разделе 
представлено описание интерфейса инструментальной среды объектноориентированного проектирования Software Ideas Modeler, задания и рекомендации для выполнения практических заданий.

1
УНИФИЦИРОВАННЫЙ ПРОЦЕСС МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Унифицированный процесс (Unified Process, UP) - процесс разработки 

программного обеспечения, представляющий методологию, содержащую 
детальное описание работ по созданию и внедрению программного обеспечения [1, 6, 8, 18- 19].

Унифицированный процесс является процессом, управляемым варианта
ми использования, архитектурно-ориентированным, итеративным и инкрементным.

Архитектура представляет структуру системы в итерациях, в каждой из 

которых варианты использования определяют цели и последовательность 
работ [17].

Итеративный подход предполагает разбиение жизненного цикла проекта 

на последовательность итераций (мини-проектов), включающих все этапы 
жизненного цикла информационных систем для создания небольших фрагментов функциональности, по сравнению с проектом, в целом. 

Цель каждой итерации – получение работающей версии программного 

обеспечения, включающей функциональность всех предыдущих и текущей 
итерации. Результатом последней итерации является вся требуемая функциональность информационной системы. Таким образом, с завершением 
каждой итерации, система развивается инкрементно.

С точки зрения структуры жизненного цикла программного обеспечения 

такую модель называют итеративной (iterative). 

С точки зрения развития продукта (наращивания функциональности про
дукта) – инкрементной (incremental). 

Структура унифицированного процесса приведена на рисунке 1 [8].
В унифицированном процессе используется спиральная модель жизнен
ного цикла информационной системы [1].

Понятие модели унифицированного процесса моделирования.
В унифицированном процессе модели соответствуют основным процес
сам жизненного цикла информационной системы. Модели описывают проектируемую систему на разных уровнях представления с различных точек 
зрения. В разные модели одновременно могут входить одинаковые элементы (диаграммы или классы) с разной степенью детализации. 

Каждая модель соответствует процессу жизненного цикла информаци
онной системы и представляет собой набор взаимосвязанных диаграмм.

Система включает модели, все связи между элементами модели, ограни
чения и разграничения между элементами различных моделей. 

Рис. 1. Составляющие унифицированного процесса

Выделяют 5 моделей унифицированного процесса [1, 19]:
1. Модель вариантов использования.
2. Модель анализа.
3. Модель проектирования.
4. Модель реализации.
5. Модель тестирования.
Назначение моделей унифицированного процесса в зависимости от про
цесса жизненного цикла информационной системы12 приведена на рисунке 
2. Роли и функции исполнителей унифицированного процесса приведены 
на рисунке 3.

Унифицированный язык моделирования UML - язык визуального модели
рования для описания, визуализации, проектирования и документирования 
компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем [2-4, 10-11]. 

1 ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207–2010. Информационная технология. Системная и 

программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств 
[Текст]. – взамен ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207–99. - Введ. с 2012-03-01. М.: Стандартинформ, 2011. – 106 с.

2 ГОСТ Р ИСО/МЭК 15271–02. Руководство по применению ГОСТ Р ИСО/МЭК 

12207 (процессы жизненного цикла программных средств) [Текст]. – Введ. с 200307-01. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002. – 39 с.

Рис. 2. Назначение моделей унифицированного процесса

Рис. 3. Функции исполнителей унифицированного процесса

UML - язык графического описания для объектного моделирования 

функциональных процессов, системного проектирования и отображения 
организационных структур. 

UML - это открытый стандарт, использующий графические обозначения 

для создания абстрактной UML-модели системы. 

UML не является языком программирования, но на основании UML
моделей возможна генерация кода. 

UML - диаграммы позволяют визуализировать представления проекти
руемой системы с различных точек зрения.

Спецификация UML.
Гради Буч, Джеймс Рамбо, Ивар Якобсон и разработчики консорциума 

OMG (Object Management Group) разработали спецификацию UML 1.0 в 
1997 году [3-4, 19].

Формальная спецификация унифицированного языка версии UML 2.0 

опубликована в августе 2005 года. Семантика языка была значительно 
уточнена и расширена для поддержки методологии Model Driven Development (MDD). Последняя версия UML 2.5 опубликована в июне 2015 года1.

Версия UML 2.4.1 принята в качестве международного стандарта 

ISO/IEC 19505-1. Information technology -- Object Management Group Unified 
Modeling Language (OMG UML) -- Part 1: Infrastructure, 19505-2. Information 
technology -- Object Management Group Unified Modeling Language (OMG 
UML) -- Part 2: Superstructure.

Спецификация унифицированного языка UML 2.0 регламентируется 

Российским стандартом ISO/IEC 19505-1:2012. Информационные технологии. Унифицированный язык моделирования группы по управлению объектами (OMG UML). Часть 1. Инфраструктура и ISO/IEC 19505-2:2012. Часть 
2. Сверхструктура.

1.2
СТРУКТУРА УНИФИЦИРОВАННОГО ЯЗЫКА МОДЕЛИРОВАНИЯ

Структура унифицированного языка моделирования приведена на рисун
ке 4 [10 - 11].

Семантика – раздел языкознания, изучающий значение единиц языка, 

прежде всего его слов и словосочетаний [1].

Синтаксис – способы соединения слов и их форм в словосочетания и 

предложения, соединения предложений в сложные предложения, способы 
создания высказываний как части текста [1].

Семантика и синтаксис определяют стиль изложения (построения моде
лей), который объединяет естественный и формальный языки для представления базовых понятий (элементов модели) и механизмов их расширения.

1 UML спецификация [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.omg.com.

Рис. 4. Структура унифицированного языка моделирования

Элементы нотации UML подразделяются на три типа элементов (рис. 5):
1) структурные – абстракции, являющиеся отражением концептуальных или физических объектов;
2) группирующие – элементы, используемые для некоторого смыслового 
объединения элементов диаграммы;
3) поясняющие (аннотационные) – комментарии к элементам диаграммы.

Рис. 5. Элементы нотации UML

Структура нотации UML представлена на рисунке 6.

Рис. 6. Структура языка UML

Виды и определение отношений нотации UML приведены на рисунке 7.

Рис. 7. Отношения нотации UML

Виды и определение механизмов расширения нотации UML приведены 

на рисунке 8.

Рис. 8. Механизмы расширения нотации UML

Архитектура представления модели сложной системы включает 4 пред
ставления (рис. 9):

Рис. 9. Архитектура представления модели системы

1. Логическое представление (Logical View) показывает реализацию поведения системы, описанное в вариантах использования. Определяет составные части системы и описывает взаимодействие этих частей. 
Логическое представление включает:
1) диаграммы классов.