UML - LENGUAJE DE MODELADO UNIFICADO

EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO (UML)

En todas las disciplinas de la Ingeniería se hace evidente la importancia de los modelos ya que describen el aspecto y la conducta de "algo". Ese "algo" puede existir, estar en un estado de desarrollo o estar, todavía, en un estado de planeación. Es en este momento cuando los diseñadores del modelo deben investigar los requerimientos del producto terminado y dichos requerimientos pueden incluir áreas tales como funcionalidad, performance y confiabilidad. Además, a menudo, el modelo es dividido en un número de vistas, cada una de las cuales describe un aspecto específico del producto o sistema en construcción.

El modelado sirve no solamente para los grandes sistemas, aun en aplicaciones de pequeño tamaño se obtienen beneficios de modelado, sin embargo es un hecho que entre más grande y más complejo es el sistema, más importante es el papel de que juega el modelado por una simple razón: "El hombre hace modelos de sistemas complejos porque no puede entenderlos en su totalidad".

UML es una técnica para la especificación sistemas en todas sus fases. Nació en 1994 cubriendo los aspectos principales de todos los métodos de diseño antecesores y, precisamente, los padres de UML son Grady Booch, autor del método Booch; James Rumbaugh, autor del método OMT e Ivar Jacobson, autor de los métodos OOSE y Objectory. La versión 1.0 de UML fue liberada en Enero de 1997 y ha sido utilizado con éxito en sistemas construidos para toda clase de industrias alrededor del mundo: hospitales, bancos, comunicaciones, aeronáutica, finanzas, etc.

Los principales beneficios de UML son:

• Mejores tiempos totales de desarrollo (de 50 % o más).
• Modelar sistemas (y no sólo de software) utilizando conceptos orientados a objetos.
• Establecer conceptos y artefactos ejecutables.
• Encaminar el desarrollo del escalamiento en sistemas complejos de misión crítica.
• Crear un lenguaje de modelado utilizado tanto por humanos como por máquinas.
• Mejor soporte a la planeación y al control de proyectos.
• Alta reutilización y minimización de costos.

UML, ¿Método o Lenguaje de Modelado?

UML es un lenguaje para hacer modelos y es independiente de los métodos de análisis y diseño. Existen diferencias importantes entre un método y un lenguaje de modelado. Un método es una manera explícita de estructurar el pensamiento y las acciones de cada individuo. Además, el método le dice al usuario qué hacer, cómo hacerlo, cuándo hacerlo y por qué hacerlo; mientras que el lenguaje de modelado carece de estas instrucciones. Los métodos contienen modelos y esos modelos son utilizados para describir algo y comunicar los resultados del uso del método.

Un modelo es expresado en un lenguaje de modelado. Un lenguaje de modelado consiste de vistas, diagramas, elementos de modelo los símbolos utilizados en los modelos y un conjunto de mecanismos generales o reglas que indican cómo utilizar los elementos. Las reglas son sintácticas, semánticas y pragmáticas (figura 1).

 

figura 1

Vistas: Las vistas muestran diferentes aspectos del sistema modelado. Una vista no es una gráfica, pero sí una abstracción que consiste en un número de diagramas y todos esos diagramas juntos muestran una "fotografía" completa del sistema. Las vistas también ligan el lenguaje de modelado a los métodos o procesos elegidos para el desarrollo. Las diferentes vistas que UML tiene son:

• Vista Use-Case: Una vista que muestra la funcionalidad del sistema como la perciben los actores externos.

• Vista Lógica: Muestra cómo se diseña la funcionalidad dentro del sistema, en términos de la estructura estática y la conducta dinámica del sistema.

• Vista de Componentes: Muestra la organización de los componentes de código.

• Vista Concurrente: Muestra la concurrencia en el sistema, direccionando los problemas con la comunicación y sincronización que están presentes en un sistema concurrente.

• Vista de Distribución: muestra la distribución del sistema en la arquitectura física con computadoras y dispositivos llamados nodos.

Diagramas: Los diagramas son las gráficas que describen el contenido de una vista. UML tiene nueve tipos de diagramas que son utilizados en combinación para proveer todas las vistas de un sistema: diagramas de caso de uso, de clases, de objetos, de estados, de secuencia, de colaboración, de actividad, de componentes y de distribución.

Símbolos o Elementos de modelo: Los conceptos utilizados en los diagramas son los elementos de modelo que representan conceptos comunes orientados a objetos, tales como clases, objetos y mensajes, y las relaciones entre estos conceptos incluyendo la asociación, dependencia y generalización. Un elemento de modelo es utilizado en varios diagramas diferentes, pero siempre tiene el mismo significado y simbología.

Reglas o Mecanismos generales: Proveen comentarios extras, información o semántica acerca del elemento de modelo; además proveen mecanismos de extensión para adaptar o extender UML a un método o proceso específico, organización o usuario.

FASES DEL DESARROLLO DE UN SISTEMA

Las fases del desarrollo de sistemas que soporta UML son: Análisis de requerimientos, Análisis, Diseño, Programación y Pruebas.

Análisis de Requerimientos

UML tiene casos de uso (use-cases) para capturar los requerimientos del cliente. A través del modelado de casos de uso, los actores externos que tienen interés en el sistema son modelados con la funcionalidad que ellos requieren del sistema (los casos de uso). Los actores y los casos de uso son modelados con relaciones y tienen asociaciones entre ellos o éstas son divididas en jerarquías. Los actores y casos de uso son descritos en un diagrama use-case. Cada use-case es descrito en texto y especifica los requerimientos del cliente: lo que él (o ella) espera del sistema sin considerar la funcionalidad que se implementará. Un análisis de requerimientos puede ser realizado también para procesos de negocios, no solamente para sistemas de software.

Análisis

La fase de análisis abarca las abstracciones primarias (clases y objetos) y mecanismos que están presentes en el dominio del problema. Las clases que se modelan son identificadas, con sus relaciones y descritas en un diagrama de clases. Las colaboraciones entre las clases para ejecutar los casos de uso también se consideran en esta fase a través de los modelos dinámicos en UML. Es importante notar que sólo se consideran clases que están en el dominio del problema (conceptos del mundo real) y todavía no se consideran clases que definen detalles y soluciones en el sistema de software, tales como clases para interfaces de usuario, bases de datos, comunicaciones, concurrencia, etc.

Diseño

En la fase de diseño, el resultado del análisis es expandido a una solución técnica. Se agregan nuevas clases que proveen de la infraestructura técnica: interfaces de usuario, manejo de bases de datos para almacenar objetos en una base de datos, comunicaciones con otros sistemas, etc. Las clases de dominio del problema del análisis son agregadas en esta fase. El diseño resulta en especificaciones detalladas para la fase de programación.

Programación

En esta fase las clases del diseño son convertidas a código en un lenguaje de programación orientado a objetos. Cuando se crean los modelos de análisis y diseño en UML, lo más aconsejable es trasladar mentalmente esos modelos a código.

Pruebas

Normalmente, un sistema es tratado en pruebas de unidades, pruebas de integración, pruebas de sistema, pruebas de aceptación, etc. Las pruebas de unidades se realizan a clases individuales o a un grupo de clases y son típicamente ejecutadas por el programador. Las pruebas de integración integran componentes y clases en orden para verificar que se ejecutan como se especificó. Las pruebas de sistema ven al sistema como una "caja negra" y validan que el sistema tenga la funcionalidad final que le usuario final espera. Las pruebas de aceptación conducidas por el cliente verifican que el sistema satisface los requerimientos y son similares a las pruebas de sistema.

EJEMPLO DE UML

Terminal de Punto De Venta (TPDV)

Diagrama de casos de uso

Diagrama de clases

Descripción

·        Nuestro caso de uso es un sistema de

          terminal de punto de venta (TPDV).

·        Este terminal es un sistema computarizado

          con el que se registran las ventas y se

          realizan los pagos; normalmente se utiliza

          por las tiendas al detalle. Abarca

          componentes de hardware (una

          computadora y un lector de código de

          barras) y software para el sistema.

Requerimientos

·        Este proyecto tiene por objeto crear un sistema de

           terminal para el punto de venta que se utilizará en

           las ventas al minorista.

·        En términos generales, la meta es una mayor

           automatización del pago en las cajas registradoras,

           dar soporte a servicios rápidos, más baratos y

           mejores y a los procesos de negocios. Más

           concretamente, la meta incluye:

               􀁺 Pago rápido de clientes.

               􀁺 Análisis rápido y exacto de las ventas.

               􀁺 Control automático de inventario.

Funciones del sistema

·        Registra la venta en proceso (actual): los productos

          comprados.

·        Calcula el total de la venta actual; se incluyen el

          impuesto y los cálculos del recibo.

·        Captura la información sobre el objeto comprado usando

          su código de barras y un lector o usando una captura

          manual de un código del producto; código universal de

          producto (CUP).

·        Actualiza las cantidades del inventario cuando se realiza

          una venta.

·        Se registran las ventas efectuadas.

·        Ofrece un mecanismo de almacenamiento persistente.

·        Ofrece mecanismos de comunicación entre los procesos

          y entre los sistemas.

·        Muestra la descripción y el precio del producto registrado

Simplificaciones

·        Pagos en efectivo exclusivamente.

·        Sin mantenimiento de inventario.

·        Tienda independiente.

·         Captura manual del código universal de producto

           (CUP).

·         No se calculan los impuestos.

·        Sin cupones.

·        El cajero no tiene que registrar las ventas.

·        No se lleva un registro de los clientes individuales ni

          de sus hábitos de compra.

·        No se controla la caja de efectivo.

·         Las ventas se almacenan en un documento histórico.

Uso del sistema

Casos de uso y actores

ACTORES	ACCIONES
CAJERO	Registra productos Entrega el cambio
CLIENTE	Compra productos Paga productos
GERENTE	Inicia Cierra

Uso del sistema

Diagrama de casos de uso

Uso del sistema

Diagrama de casos de uso simplificado

Uso del sistema

Especificación de los casos de uso

·        Caso de uso: Inicia

·        Actores: Gerente (iniciador)

·        Propósito: Inicializar el sistema

·        Resumen: El gerente enciende el terminal

          de punto de venta e inicializa el sistema.

·        Curso normal de los eventos:

·         Este caso de uso comienza cuando el

           gerente llega a un TPDV y lo enciende

·         El software del punto de venta se ejecuta y

           queda iniciado el sistema.

·         Caso de uso: Comprar productos

·        Actores: Cliente (iniciador), Cajero

·        Propósito: Capturar una venta y su pago

           en efectivo.

·        Resumen: Un cliente llega a la caja con los

          productos que desea comprar. El cajero

          registra los productos comprados y recibe

          el pago en efectivo. Al terminar la

          transacción, el cliente se marcha con los

          productos.

·        Curso normal de los eventos:

1. Este caso de uso comienza cuando un cliente llega a

              una caja de TPDV con productos que desea comprar.

           2. El cajero registra el código universal de producto

              (CUP) en cada producto. Si el producto se repite, el

              cajero tambien puede introducir libremente la

              cantidad.

           3. El sistema determina el precio del producto y agrega

              la información correspondiente a la transacción

              actual. Presenta la descripción y el precio del

              producto en cuestión.

           4. Al terminar de introducir los productos, el cajero

              indica al TPDV que ya concluyó la captura.

Principales clases y relaciones

Identificación de las frases nominales

·        Curso normal de los eventos:

1.    El sistema calcula el total de la venta y se lo

           presenta al cliente.

2.    El cajero le indica al cliente el total.

3.    El cliente da un pago en efectivo (monto),

           posiblemente mayor que el total de la venta.

4.    El cajero registra el efectivo recibido.

5.    El sistema muestra al cliente la diferencia. Genera

          un recibo.

6.    El cajero deposita el efectivo recibido y extrae la

          diferencia. El cajero entrega el cambio y el recibo

          impreso.

7.    .El sistema registra la venta terminada.

8.    .El cliente se marcha con los productos comprados

Principales clases y relaciones

Identificación de las frases nominales

·        Lista de posibles clases:

·         TPDV

·        Producto

·        Tienda

·        Venta

·        Especificación de productos

·        Línea de productos vendidos

·        Cajero

·        Cliente

·        Gerente

·        Pago

·        Catálogo de productos

Principales clases y relaciones

Identificación de relaciones

CATEGORIA	EJEMPLOS
A es una parte física de B
A es una parte lógica de B	LineaDeProductoVendido-Venta
A está contenido físicamente en B	TPDV-Tienda Producto-Tienda
A está contenido lógicamente en B	EspecificaciónDeProducto- CatalogoDeProductos CatalogoDeProductos-Tienda
A es una descripción de B	EspecificaciónDeProducto-Producto
A es un elemento de línea en una transacción B	LineaDeProductoVendido-Venta
A se conoce / introduce / registra / presenta / captura en B	Ventas(Terminadas)-Tienda Venta(Actual)-TPDV

Principales clases y relaciones

Identificación de relaciones

CATEGORIA	EJEMPLOS
A es miembro de B	Cajero-Tienda
A es una subunidad organizacional de B
A usa o dirige B	Cajero-TPDV Gerente-TPDV
A se comunica con B	Cliente-Cajero
A se relaciona con una transacción B	Cliente-Pago Cajero-Pago
A es una transacción relacionada con otra transacción B	Pago-Venta
A está contiguo a B
A es una propiedad de B	TPDV-Tienda

Principales clases y relaciones

Identificación de relaciones

·        Relaciones que “deben conocerse”

·         TPDV captura venta: para conocer la venta

            actual genera un total, e imprime el recibo.

·         Venta pagada en efectivo: para saber si se

           pagó la venta, relaciona la cantidad ofrecida

           con el total de la venta e imprime un recibo.

·         Catalogo de productos registra

           especificación de productos: para

           recuperar una especificación de producto

           con un código universal de producto.

Principales clases y relaciones

Identificación de relaciones

Estudio de algunas relaciones

RELACION	EEEEEEEEXPLICACION
Venta capturada-por cajero	Los requerimientos no indican la necesidad de conocer ni de registrar al cajero actual. Además, es derivable si existe la asociación TPDV usado-por cajero.
TPDV usado-por cajero	Los requerimientos no indican la necesidad de registrar o conocer el cajero actual.
TPDV iniciado-por gerente	Los requerimientos no indican la necesidad de conocer ni registrar al gerente que inició un TPDV
Venta iniciada-por cliente	Los requerimientos no indican la necesidad de conocer ni registrar al cliente actual que inició una venta
Tienda almacena producto	Los requerimientos no indican la necesidad de conocer o mantener la información de inventario
Linea de producto vendido registra venta de producto	Los requerimientos no indican la necesidad de mantener la información de inventario

Principales clases y relaciones

Identificación de los atributos

·        Pago: importe.

·        Especificación de producto: descripción,

           CUP y precio.

·        Venta: fecha y hora.

·        Venta de línea de producto: cantidad.

·        Tienda: nombre y dirección.

Diagrama de clases