Объектно-ориентированный анализ и проектирование программного обеспечения для улучшения качества продуктов методом бенчмаркинга G3:ID

Одной диаграммы класса может оказаться недостаточно, для  того, чтобы показать весь статический вид. Поэтому могут встречаться составные диаграммы классов, основанные на логических ограничениях, например пакеты.

Классом (Class) называется описание совокупности объектов с общими атрибутами, операциями, отношениями и семантикой. Графически класс изображается в виде прямоугольника.

Классы используются для составления словаря разрабатываемой  системы. Это могут быть абстракции, являющиеся частью предметной области, либо классы, на которые опирается реализация. С их помощью описывают программные, аппаратные или чисто концептуальные сущности. Хорошо структурированные классы характеризуются четкими границами и помогают формировать сбалансированное распределение обязанностей в системе.

Существует три различные  точки зрения на построение диаграмм классов – концептуальная точка зрения, точка зрения спецификации и точка зрения реализации [3].

С концептуальной точки  зрения диаграммы классов служат для представления понятий изучаемой предметной области. Концептуальная модель может иметь слабое отношение к реализующему её программному обеспечению. Во втором случае рассматриваются интерфейсы программной системы, но не её реализация. С точки зрения реализации классы, представленные на диаграмме, являются классами уровня реализации.

Модель структуры системы, приведенная на рисунке 2, с точки зрения реализации представляет собой три класса, связанных отношением агрегирования. Отношение такого типа причислено к отношениям типа "имеет" (с учетом того, что объект-целое имеет несколько объектов-частей).

Рисунок 2 – Модель структуры системы

Агрегирование является частным случаем ассоциации и изображается в виде простой ассоциации с не закрашенным ромбом со стороны "целого", как показано на рисунке 2.

Агрегирование является простой концепцией с достаточно глубокой семантикой. Простое агрегирование - чисто концептуальное отношение, оно лишь позволяет отличить "целое" от "части", но не изменяет смысла навигации по ассоциации между целым и его частями и не накладывает никаких ограничений на соотношение времен жизни целого и частей [2].

Определены три класса – System, Features, Matrix. Первый класс описывает рассматриваемые системы, в нём задана операция расчета ИПЭ. Атрибутами класса являются название системы, ИПЭ, и характеристики. Последний атрибут имеет тип Features, т.е. является объектом класса Features. Второй класс содержит атрибуты: название, вес (рассчитывается функцией weight) и x – значение балла. Последний является абстракцией матриц, заполняемых экспертами для определения весов методом парного сравнения. В классе задана функция, с помощью которой система получает входные данные – оценки экспертов. Атрибутами класса являются массивы переменных, представляющих собой непосредственно экспертные оценки и суммы оценок по строкам матрицы.

В UML механизм группировки  классов в блоки более высокого уровня получил название пакет. На рисунке представлены два пакета. Пакет GUI (пользовательский интерфейс) имеет зависимости со всеми классами и с пакетом AWT (средство разработки графического интерфейса пользователя в языке Java).

2.4 Моделирование взаимодействия объектов системы улучшения продуктов методом бенчмаркинга G3:ID  

На диаграммах взаимодействий показывают связи, включающие множество объектов и отношений между ними, в том числе сообщения, которыми объекты обмениваются. При этом диаграмма последовательностей акцентирует внимание на временной упорядоченности сообщений, а диаграмма кооперации - на структурной организации посылающих и принимающих сообщения объектов.

Диаграммы взаимодействий используются для моделирования динамических аспектов системы. Сюда входит моделирование конкретных и прототипических экземпляров классов, интерфейсов, компонентов и узлов, а также сообщений, которыми они обмениваются, - и все это в контексте сценария, иллюстрирующего данное поведение. Диаграммы взаимодействий могут существовать автономно и служить для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования динамики конкретного сообщества объектов, а могут использоваться для моделирования отдельного потока управления в составе прецедента. Диаграммы взаимодействий важны не только для моделирования динамических аспектов системы, но и для создания исполняемых систем посредством прямого и обратного проектирования [5].

Диаграмма взаимодействий (Interaction diagram) описывает взаимодействия, состоящие из множества объектов и отношений между ними, включая сообщения, которыми они обмениваются. Диаграммой последовательностей (Sequence diagram) называется диаграмма взаимодействий, акцентирующая внимание на временной упорядоченности сообщений. Графически такая диаграмма представляет собой таблицу, объекты в которой располагаются вдоль оси X, а сообщения в порядке возрастания времени - вдоль оси Y. Диаграммой кооперации (Collaboration diagram) называется диаграмма взаимодействий, основное внимание в которой уделяется структурной организации объектов, принимающих и отправляющих сообщения. Графически такая диаграмма представляет собой граф из вершин и ребер [5].

На рисунке 3 представлена модель системы, где отображается порядок выполнения программой функций бенчмаркинга. Сообщения отображаются стрелками, а жизненный цикл объекта - вертикальной линией, указывающей момент создания объекта и продолжительность его существования [1].

Рисунок 3 – Взаимодействие объектов системы

После ввода пользователем  данных, программа подсчитывает количество характеристик, на основе которых сравниваются рассматриваемые системы, и количество систем. Полученные данные используются для построения исходной таблицы бенчмаркинга. Далее программа выдает диалоговое окно ввода оценок характеристик сравниваемых систем. Когда все оценки получены, программа выдает диалоговое окно заполнения матриц парных сравнений. Число характеристик задает размерность матрицы парных сравнений. Пользователь заполняет данные матрицы. Далее производится расчет весов, расчет ИПЭ с использованием полученных весов и определяется базовая система. Затем проводится сравнение характеристик базовой системы с остальными и выдается отчет, содержащий формулировку задачи по переносу выявленных свойств в базовую систему.

2.5 Моделирование внутреннего поведения модели системы улучшения продуктов методом бенчмаркинга G3:ID  

Диаграмма деятельности является частным случаем диаграммы  состояний, в котором все или большинство состояний - это состояния деятельности или состояния действия, и в котором все или большинство переходов инициируются завершением деятельности в исходных состояниях. Она используется для отражения перехода потока управления от одной деятельности к другой внутри системы, и, таким образом, для точного отображения последовательности выполняемых действий [6].

Диаграмма деятельности концентрирует внимание на потоке деятельности, вовлеченном в одиночный процесс. Диаграмма является важной, потому что она акцентирует поток управления между объектами. Диаграммы деятельности можно считать усовершенствованной версией блок-схем.

Процесс начинается с  фиктивного состояния, которое обозначено черным кружочком. В контексте рассматриваемой задачи целесообразно описание некоторых функций программы с помощью диаграмм деятельности. На рисунке 4 представлен алгоритм расчета весовых коэффициентов.

Рисунок 4 – Алгоритм расчета весовых коэффициентов

Переменная S[i][m] используется для расчета суммы оценок матриц парных сравнений по строкам. Первый цикл осуществляет данную функцию. Второй цикл организован для расчета суммы оценок по каждой строке матрицы. Поскольку предполагается заполнение двух матриц парного сравнения, третий цикл организует повторную последовательность действий для второй матрицы. С помощью четвертого цикла, согласно алгоритму определения весовых коэффициентов методом парного сравнения, определяются обобщенные оценки предпочтения альтернатив, и рассчитывается сумма всех оценок. Далее, рассчитываются весовые коэффициенты. Описанная функция возвращает вектор весовых коэффициентов.

На рисунке 5 представлен алгоритм поиска наибольшего интегрального показателя эффективности. Найденный наибольший интегральный показатель эффективности определяет базовую систему.

Рисунок 5 – Алгоритм поиска наибольшего ИПЭ

Поскольку возможны случаи совпадения интегральных показателей эффективности, алгоритм содержит цикл, предусматривающий такое развитие событий. Задан массив max, в случае совпадения интегральных показателей эффективности, в нём добавляется ещё одна позиция, в итоге функция выдаст два или более совпадающих максимальных ИПЭ и предоставит пользователю выбрать базовую систему самостоятельно.

Таким образом, алгоритм, изображенный на рисунке 5, осуществляет пересмотр интегральных показателей эффективности всех систем и поиск максимального, который используется для выбора базовой системы.

На рисунке 6 представлен алгоритм поиска параметров базовой системы, требующих улучшения.

Рисунок 6 – Алгоритм поиска параметров БС, требующих улучшения

Для поиска улучшаемых параметров реализован следующий алгоритм. Рассчитывается среднее арифметическое всех параметров базовой системы. Затем каждый параметр сравнивается со средним арифметическим. Если значение среднего арифметического превышает значение параметра, то параметр рассматривается в дальнейшем как предположительно требующий улучшения. Далее, программа выдает список характеристик, требующих улучшения для подтверждения пользователем. Поскольку поиск характеристик перебором и последовательным сравнением со средним арифметическим может давать неточные результаты в том случае, если значения ИПЭ относительно близки между собой, алгоритм может быть дополнен и усложнен. Возможен поиск улучшаемых характеристик исходя из заданных пользователем параметров. Алгоритм, изображенный на рисунке 6 является базой для дальнейшей разработки. На рисунке 7 представлен алгоритм поиска систем, имеющих максимальные значения улучшаемых параметров.

Рисунок 7 – Алгоритм поиска систем, имеющих максимальные значения улучшаемых параметров

Здесь также предусмотрена  возможность улучшения нескольких параметров и возможность совпадений систем по некоторым характеристикам. В таком случае выводятся несколько систем. В алгоритме организовано несколько циклов. Первый цикл определяет пересмотр и сравнение для всех характеристик, требующих улучшения. Второй цикл непосредственно осуществляет сравнение характеристик и выбор максимальной оценки рассматриваемой характеристики.

 

3. Системный анализ и моделирование процессов системы улучшения продуктов методом бенчмаркинга G3:ID  

3.1 Моделирование поведения системы улучшения продуктов методом бенчмаркинга G3:ID  

Диаграммы состояний  являются хорошо известным методом  описания поведения систем. Они изображают все возможные состояния, в которых может находиться конкретный объект, а также изменения состояния объекта, которые происходят в результате влияния некоторых событий на этот объект [7].

Диаграмма состояний  является графом специального вида, который  представляет некоторый автомат. Вершинами  графа являются возможные состояния автомата,  изображаемые соответствующими графическими символами, а дуги обозначают его переходы из состояния в состояние. Диаграммы состояний могут быть вложены друг в друга для более детального представления отдельных элементов модели.

Диаграммы состояний  чаще всего используются для описания поведения отдельных объектов, но также могут быть применены для спецификации функциональности других компонентов моделей, таких как варианты использования, актеры, подсистемы, операции и методы [3].

Состояние на диаграмме  изображается прямоугольником со скругленными вершинами. Прямоугольник может быть разделен на две секции горизонтальной линией. Если указана лишь одна секция, то в ней записывается только имя состояния. При наличии двух секций, в первой из них записывается имя состояния, а во второй список некоторых внутренних действий или переходов в данном состоянии. Под действием в языке UML понимают некоторую атомарную операцию, выполнение которой приводит к изменению состояния или возврату некоторого значения (например, «истина» или «ложь»).

Имя состояния представляет собой строку текста, которая раскрывает его содержательный смысл. Имя всегда записывается с заглавной буквы. Поскольку состояние системы является составной частью процесса ее функционирования, рекомендуется в качестве имени использовать глаголы в настоящем времени (звенит, печатает, ожидает) или соответствующие причастия (занят, свободен, передано, получено). Имя у состояния может отсутствовать и этом случае состояние является анонимным. Если на диаграмме анонимных состояний несколько, то они должны различаться между собой [5].

Список внутренних действий содержит перечень действий или деятельностей, которые выполняются во время нахождения моделируемого элемента в данном состоянии. Каждое из действий записывается в виде отдельной строки и имеет следующий формат: <метка действия '/' выражение действия>.

Метка действия указывает  на обстоятельства или условия, при  которых будет выполняться деятельность, определенная выражением действия. При этом выражение действия может использовать любые атрибуты и связи, которые принадлежат области имен или контексту моделируемого объекта. Если список выражений действия пустой, то разделитель в виде наклонной черты '/' может не указываться.

Перечень меток действия имеет фиксированные значения, которые не могут быть использованы в качестве имен событий. Эти значения следующие:

• entry - эта метка указывает на действие, специфицированное следующим за ней выражением действия, которое выполняется в момент входа в данное состояние (входное действие);
• exit - эта метка указывает на действие, специфицированное следующим за ней выражением действия, которое выполняется в момент выхода из данного состояния (выходное действие);
• do - эта метка специфицирует выполняющуюся деятельность («do activity»), которая выполняется в течение всего времени, пока объект находится в данном состоянии, или до тех пор, пока не закончится вычисление, специфицированное следующим за ней выражением действия. В этом случае при завершении события формируется соответствующий результат;
• include - эта метка используется для обращения к подавтомату, при этом следующее за ней выражение действия содержит имя этого подавтомата.