UMLにおけるユースケース図の包括的ガイド

ユースケース図は統一モデリング言語（UML）の重要な構成要素であり、ユーザー（アクター）とシステム間の相互作用を視覚的に表現します。このガイドでは、ユースケース図の主要な概念、構成要素、および用途について説明し、システムモデリングにおいてそれらを理解し効果的に活用するのに役立ちます。

ユースケース図の目的

ユースケース図は、システム、サブシステム、またはクラスの振る舞いをモデル化するために使用され、その環境におけるシステムが提供する外部から見えるサービスを示します。これらはシステムの機能要件を捉え、ユーザーがシステムとどのように相互作用するか、そして何を期待しているかを理解するのに役立ちます。ユースケース図は、システムなどの対象の機能を、対象と特定の視点から相互作用する外部のエージェント（アクター）によってどのように認識されるかを表します。

ユースケース

定義と特徴

ユースケースは、ユーザー（アクター）がシステムを使って達成したい機能単位または目標を表します。これは、アクターにとって価値のある観察可能な結果をもたらすためにシステムが実行する一連のアクションを記述します。主な特徴には以下が含まれます：

• 目的志向：各ユースケースは、あるユーザーがシステムに支援を求めて達成したい目的や目標を表します。
• 操作：ユースケースは、外部ユーザーによって呼び出される操作と見なすことができます。
• 行動モデル：ユースケースはシステムの行動モデルの一部であり、しばしばシステム上の操作と見なされます。
• シナリオ：ユースケースは、一連のシーケンスの記述と見なすことができ、各シーケンスはすべての変化を経る可能性のある1つのフローを表します。各シーケンスはシナリオと呼ばれます。
• 分類子：ユースケースは分類子であるため、クラスと同様に属性や操作を持つことができます。

例

電子商取引システムでは、ユースケースとして「注文を確定する」が挙げられ、これは顧客が注文を確定するために実行する一連のアクション、すなわち商品をカートに追加し、支払い情報を入力し、注文を確認するという流れを記述します。

アクター

定義と特徴

アクターは、システムと相互作用するユーザーまたは外部エージェント（別のシステムなど）を表します。アクターはユースケースを開始します。主な特徴には以下が含まれます：

• 外部エージェント：アクターはシステムそのものには含まれません。
• 役割：アクターは特定の個人や役職ではなく、役割を表します。
• 一般化：アクターは一般化または特殊化することができます。アクターが特殊化された場合、すべての特殊化されたアクターは、一般アクターと同じユースケースに参加できます。
• 種類：アクターは人、他のコンピュータシステム、またはプロセスであることができます。

例

図書館管理システムでは、アクターとして「図書館員」、「会員」、「外部システム」（例：書籍の仕入先）などが含まれる可能性がある。

主体

主体は、アクターにユースケースを提供する分類子である。通常はシステムまたはサブシステムである。ユースケースは複数の主体を持つことができる。主体は左上に名前とオプションのステレオタイプを含むボックスとして表示される。

例

銀行システムでは、主体として「銀行システム」が存在し、アクターである「顧客」や「銀行係」に「現金を引き出す」「現金を預ける」「資金を振替する」などのユースケースを提供する。

関係

ユースケースとアクターは、以下の関係によって接続される。

関連

関連は、アクターとユースケース間の通信経路を示す。アクターとユースケースの間の関連は、両者が相互に通信していることを示す。

一般化

一般化は、一般的なユースケースとより具体的なユースケースの関係を示す。クラスの一般化と同様に、実線と三角形の矢印頭で描かれる。

包含

包含は、複数のユースケースに共通する振る舞いを別個のユースケースに抽出するために使用される。包含関係は、キーワード「«include»」を含む破線の矢印で示される。矢印はベースとなるユースケースから包含されるユースケースへ向かう。

拡張

拡張は、ベースとなるユースケースにオプションまたは条件付きの振る舞いを追加するために使用される。拡張関係は、キーワード「«extend»」を含む破線の矢印で示され、拡張側からベース側へ向かう。

例

オンラインショッピングシステムでは、ユースケース「チェックアウト」が「支払いを検証する」を包含し、ユースケース「カートに追加」が「商品を閲覧する」を拡張する可能性がある。

表記法

ユースケース

ユースケースは、名前を内部または下方に含む楕円として表される。

アクター

アクターは、棒人形またはステレオタイプ付きのクラスボックスとして表される。

主体

主体は通常、長方形として表示される。

例

図のヘッダー

図のヘッダーの種類は通常「pkg」であるが、他の名前空間コンテナとして「class」や「component」も可能である。

ユースケースの簡略化

一般化、包含、拡張などの技術を用いて、複雑なユースケースを簡略化することができる。

命名規則

• 動詞句: ユースケース名は、アクターの目的を示す現在形の動詞句にするべきである。
• 名詞を避ける: 名詞や現在分詞の形を使用せず、完了した動作も避けるべきである。
• アクター用語: アクターの用語を使用し、専門用語や実装に関する概念を避ける。
• 簡単な用語: すべての人が理解できる、簡単で曖昧でない用語を使用する。
• 目的の記述: 目的の前に「O System、どうか私を助けてください…」という言葉を付けると便利である。

例

プロジェクト管理システムでは、ユースケースの名前として「タスク作成」ではなく「タスクを作成する」が使われる場合がある。

ユースケーステンプレート

資料には正式な「ユースケーステンプレート」が示されていないが、以下の項目はユースケースでよく記録される。

• 名前: アクターが達成したい目標を表す動詞句。
• アクター: ユースケースとやり取りするユーザーまたは外部エンティティ。
• 対象: 機能を提供するシステムまたはサブシステム。
• 説明: ユースケースのテキストによる説明。
• イベントの流れ: ユースケースがいつ、どのように開始・終了するか、何を行うか、アクターとどのようにやり取りするか、どのような情報がやり取りされるかの手順。
• シナリオ: ユースケースの具体的な例や変形。
• 関係: ユースケースが他のユースケースとどのように関係するか（含む、拡張、一般化）。
• 事前条件と事後条件：ユースケースの実行前後における状態を定義する。
• 拡張ポイント：基本ユースケース内で拡張が発生する可能性のある特定のポイント。

例

ユースケース：注文の作成

ユースケースインスタンス

ユースケースインスタンスは、アクターのインスタンスからのメッセージによって開始されるユースケースの実行です。ユースケースインスタンスは、拡張または包含関係によって関連する他のユースケースに従うことがあります。ユースケースインスタンスは、実行の進行状況やシステムへの影響を表すために属性や操作を持つことができます。

図の使用方法

ユースケース図は、通常、分析段階でシステムの機能要件を把握するために使用されます。システムの文脈をモデル化する場合や、システムの要件をモデル化する場合に使用できます。

他の図との関係

ユースケースは、シーケンス図、状態機械図、通信図などの他のUML図を用いて詳細化できます。シーケンス図、コラボレーション図、アクティビティ図は、ユースケースの動作やシステムとアクターとの相互作用を示すために使用できます。

前向きおよび逆方向の設計

ユースケース図はシステムの実装を指定しないため、直接的に前向きまたは逆方向の設計ができないものの、イベントの流れに基づいてテストスクリプトを生成することで、テストに利用できます。

パッケージ

ユースケースはしばしばパッケージに整理されます。各アクターごとにパッケージを作成し、関連するユースケースやクラスをそれぞれのパッケージ内に配置するよう推奨されます。また、システムのアーキテクチャに基づいて、パッケージをレイヤーごとに整理することもできます。

例

医療システムでは、パッケージとして「患者管理」「予約スケジューリング」「請求」などが含まれる場合があり、それぞれが関連するユースケースやクラスを含んでいます。

結論

ユースケース図は、ユーザーの視点からシステムの動作をモデル化し理解するための貴重なツールです。これらの要素や概念を活用することで、システム設計および開発の基盤となる包括的で効果的なユースケース図を作成できます。新しいシステムの設計、既存システムのドキュメント作成、ステークホルダーへの設計アイデアの伝達のいずれにおいても、ユースケース図は成功した結果を確保するために必要な明確さと詳細を提供します。

参考文献

1. ユースケース図とは何か？
   • この記事はユースケース図についての紹介を提供し、その目的と主要な構成要素を説明しています。説明された概念をわかりやすくするために、例を含んでいます。20.
2. ユースケース図のチュートリアル
   • ユースケース図の基礎を網羅した包括的なチュートリアルで、作成方法や使用タイミングについても説明しています。また、実用的なユースケース図作成のための例やヒントも提供しています。21.
3. ユースケース図のテンプレート
   • このリソースでは、無料のオンラインで利用可能なユースケース図のテンプレートと例を提供しています。直感的なオンライン図作成ソフトウェアを使って、プロフェッショナルなユースケース図を作成できます。22.
4. オンラインユースケース図ツール
   • Visual Paradigm Onlineは、カスタマイズ可能なユースケース図の豊富な例を備えた使いやすいオンラインUML図作成ツールを提供し、ユーザーが迅速に始められるようにサポートしています。23.
5. SysML：ユーザー要件をユースケース図で特定する
   • このガイドでは、SysMLのユースケース図をどのように使ってユーザー要件を特定し、文書化するかを説明しています。説明された概念をわかりやすくするために、例をいくつか紹介しています24.
6. 無料のユースケース図ツール
   • UML、ERD、組織図をサポートする無料のオンラインユースケース図ツールです。直感的なUML描画エディタを通じて、ユーザーが迅速にユースケース図を描画できます25.
7. ユースケース図の包括的チュートリアル – Cybermedian
   • このチュートリアルでは、Wheels自転車レンタルシステムを例に、ユースケース図の作成と理解について詳しいガイドを提供しています26.
8. ユースケース図、UML図の例：ビジネスユースケース図の例 – Visual Paradigm Community Circle
   • この記事では、ビジネスユースケース図の例を提示し、組織全体が提供する機能をどのように表現するかについて説明しています27.
9. ユースケース — 例で学ぶ – Cybermedian
   • このリソースでは、ユースケース図の例を提供し、ユースケース間の関係をどのように定義するか、およびソフトウェア分析における意思決定プロセスについて説明しています28.