Ein umfassender Leitfaden zur Use-Case-Modellierung

Was ist Use-Case-Modellierung?

Dies ist eine Technik, die in der Softwareentwicklung und Systemtechnik verwendet wird, um die funktionalen Anforderungen eines Systems zu beschreiben. Sie konzentriert sich darauf, zu verstehen und zu dokumentieren, wie ein System von der Perspektive der Endbenutzer funktionieren soll. Im Wesentlichen hilft sie dabei, die Frage zu beantworten: „Was sollte das System tun, um die Bedürfnisse und Ziele seiner Benutzer zu erfüllen?“

Wichtige Konzepte der Use-Case-Modellierung

Funktionale Anforderungen: Funktionale Anforderungen sind die Merkmale, Aktionen und Verhaltensweisen, die ein System haben muss, um seinen vorgesehenen Zweck zu erfüllen. Die Use-Case-Modellierung befasst sich hauptsächlich mit der Definition und Erfassung dieser Anforderungen in strukturierter Form.

Perspektive des Endbenutzers: Die Use-Case-Modellierung beginnt damit, das System aus der Sicht der Personen oder Entitäten (als „Aktoren“ bezeichnet) zu betrachten, die mit dem System interagieren werden. Es ist entscheidend, zu verstehen, wie diese Aktoren das System nutzen, um ihre Ziele zu erreichen oder ihre Aufgaben zu erfüllen.

Interaktionen: Die Use-Case-Modellierung legt Wert darauf, die Interaktionen zwischen diesen Endbenutzern (Aktoren) und dem System zu erfassen. Es geht nicht nur darum, was das System allein tut, sondern darum, wie es auf Benutzeraktionen oder Anfragen reagiert.

Die Grundlagen von Use Cases:

• Ein Use Case ist eine Beschreibung der Interaktion eines Systems mit einem oder mehreren externen Entitäten, die als Aktoren bezeichnet werden, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
• Ein Use Case kann je nach erforderlichem Detailgrad und Komplexitätsniveau in textueller oder diagrammatischer Form verfasst werden.
• Ein Use Case sollte die wesentlichen und relevanten Aspekte der Interaktion erfassen, wie Vorbedingungen, Nachbedingungen, Hauptablauf, alternative Abläufe und Ausnahmen.

Was ist ein Use-Case-Diagramm?

Ein Use-Case-Diagramm ist eine grafische Darstellung, die in der Use-Case-Modellierung verwendet wird, um diese Interaktionen und Beziehungen zu visualisieren und zu kommunizieren. In einem Use-Case-Diagramm werden Aktoren typischerweise als Strichmännchen dargestellt, und die Use Cases (spezifische Funktionalitäten oder Eigenschaften) als Ovale oder Rechtecke. Linien und Pfeile verbinden die Aktoren mit den Use Cases und zeigen, wie sie miteinander interagieren.

 

• • Aktoren: Dies sind die Entitäten oder Benutzer außerhalb des Systems, die mit ihm interagieren. Sie können Personen, andere Systeme oder sogar externe Hardwaregeräte sein. Jeder Aktor hat spezifische Rollen oder Verantwortlichkeiten innerhalb des Systems.
  • Use Cases: Use Cases stellen spezifische Funktionalitäten oder Prozesse dar, die das System erfüllen kann, um die Bedürfnisse der Aktoren zu erfüllen. Jeder Use Case hat typischerweise einen Namen und eine Beschreibung, die helfen, zu verstehen, was er bewirkt.
  • Beziehungen: Die Linien und Pfeile, die Aktoren und Use Cases im Diagramm verbinden, zeigen, wie die Aktoren über diese Use Cases mit dem System interagieren. Verschiedene Arten von Beziehungen, wie Assoziationen, Erweiterungsbeziehungen und Einbeziehungsbeziehungen, können verwendet werden, um die Art dieser Interaktionen zu spezifizieren.

Wie wird eine Use-Case-Modellierung durchgeführt?

1. Um einen Use Case zu verstehen, müssen Sie die beteiligten Aktoren und Use Cases im System identifizieren.
   Ein Aktor ist eine externe Entität, die eine Rolle bei der Interaktion mit dem System spielt. Ein Aktor kann eine Person, ein anderes System oder ein Zeitereignis sein.
2. Ein Use Case ist eine Reihe von Szenarien, die beschreiben, wie das System und der Aktor zusammenarbeiten, um ein gemeinsames Ziel zu erreichen1. Ein Szenario ist eine Abfolge von Schritten, die beschreiben, was in einer bestimmten Situation geschieht1.
   Aktoren in der Use-Case-Modellierung:
3. Aktoren werden in einem Use-Case-Diagramm als Strichmännchen dargestellt.
   Aktoren können Generalisierungsbeziehungen haben, die anzeigen, dass ein Aktor die Eigenschaften und Verhaltensweisen eines anderen Aktors erbt. Zum Beispiel kann ein Student-Aktor eine Generalisierung eines Undergraduate-Student-Aktors und eines Graduate-Student-Aktors sein.
4. Aktoren können auch Assoziationsbeziehungen haben, die anzeigen, dass ein Aktor an einem Use Case beteiligt ist. Zum Beispiel kann ein Instructor-Aktor mit einem Use Case zur Notenvergabe verbunden sein.

Beziehungen zwischen Akteuren und Use Cases:

• Use Cases können einschließenBeziehungen, die anzeigen, dass ein Use Case das Verhalten eines anderen Use Cases als Teil seiner normalen Ausführung integriert. Zum Beispiel kann ein Login-Use-Case von vielen anderen Use Cases eingeschlossen werden, die eine Authentifizierung erfordern.
  • Eine Einschließungsbeziehung ist eine Abhängigkeit zwischen zwei Use Cases, bei der ein Use Case (der Basis-Use-Case) das Verhalten eines anderen Use Cases (des eingeschlossenen Use Cases) als Teil seiner normalen Ausführung integriert.
  • Eine Einschließungsbeziehung wird durch einen gestrichelten Pfeil mit dem Stereotyp „einschließen“ vom Basis-Use-Case zum eingeschlossenen Use-Case dargestellt.
  • Eine Einschließungsbeziehung kann verwendet werden, um gemeinsame Funktionalität wiederzuverwenden, komplexe Use Cases zu vereinfachen oder niedrigstufige Details abzubilden

• Use Cases können auch erweiternBeziehungen, die anzeigen, dass ein Use Case unter bestimmten Bedingungen optional oder außergewöhnliches Verhalten zu einem anderen Use Case hinzufügt. Zum Beispiel kann ein Cancel Reservation-Use-Case einen Make Reservation-Use-Case erweitern, wenn der Benutzer entscheidet, seine Reservierung zu stornieren.
  • Eine Erweiterungsbeziehung ist eine Abhängigkeit zwischen zwei Use Cases, bei der ein Use Case (die Erweiterung) unter bestimmten Bedingungen zusätzliches optionales oder außergewöhnliches Verhalten zu einem anderen Use Case (dem Basis-Use-Case) hinzufügt.
  • Eine Erweiterungsbeziehung wird durch einen gestrichelten Pfeil mit dem Stereotyp „erweitern“ von der Erweiterung zum Basis-Use-Case dargestellt.
  • Eine Erweiterungsbeziehung kann einen Erweiterungspunkt haben, der eine Stelle im Basis-Use-Case ist, an der die Erweiterung eingefügt werden kann.
  • Ein Erweiterungspunkt kann mit einem Namen und einer Bedingung beschriftet werden

Erstellung wirksamer Use Cases:

• Identifizierung von Systemgrenzen:
  • Eine Systemgrenze ist ein Rechteck, das die Use Cases umschließt und den Umfang des Systems zeigt.
  • Eine Systemgrenze hilft dabei, zu unterscheiden, was innerhalb des Systems (die Use Cases) und was außerhalb des Systems (die Akteure) liegt.
  • Eine Systemgrenze sollte eindeutig mit dem Namen des Systems und seiner Version1 beschriftet sein.
• Definition von Use Case-Zielen und Szenarien:
  • Ein Use Case-Ziel ist eine Aussage, die zusammenfasst, was der Use Case für den Akteur erreicht.
  • Ein Use Case-Ziel sollte spezifisch, messbar, erreichbar, relevant und überprüfbar sein.
  • Ein Use Case-Szenario ist eine Folge von Schritten, die beschreibt, wie der Akteur und das System zusammenarbeiten, um das Ziel zu erreichen.
  • Ein Use Case-Szenario sollte vollständig, konsistent, realistisch und nachvollziehbar sein.
• Schreiben klarer und präziser Use Case-Beschreibungen:
  • Eine Use Case-Beschreibung ist ein textuelles Dokument, das weitere Details zum Use Case liefert, wie z. B. Vorbedingungen, Nachbedingungen, Hauptablauf, alternative Abläufe und Ausnahmen.
  • Eine Use Case-Beschreibung sollte klar und präzise sein, einfache und präzise Sprache verwenden, Fachausdrücke und Mehrdeutigkeiten vermeiden und ein konsistentes Format befolgen.
  • Eine Use Case-Beschreibung sollte außerdem kohärent und umfassend sein, alle möglichen Szenarien, Ergebnisse und Variationen abdecken und alle relevanten Anforderungen berücksichtigen.
• Vorlagen für Anwendungsfälle und Dokumentation:
  • Eine Vorlage für Anwendungsfälle ist ein standardisierter Format, das hilft, die Informationen zum Anwendungsfall konsistent und strukturiert zu organisieren und darzustellen.
  • Eine Vorlage für Anwendungsfälle kann verschiedene Abschnitte enthalten, wie den Namen des Anwendungsfalls, die ID, das Ziel, die Akteure, die Priorität, Annahmen, Voraussetzungen, Nachbedingungen, Hauptablauf, alternative Abläufe, Ausnahmen usw.
  • Eine Dokumentation zu Anwendungsfällen ist eine Sammlung von Anwendungsfällen, die die Funktionalität des Systems aus verschiedenen Perspektiven beschreibt.
  • Eine Dokumentation zu Anwendungsfällen kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, wie Kommunikation, Validierung, Verifikation, Testen, Wartung usw.

Best Practices für die Modellierung von Anwendungsfällen:

• Einige Best Practices für die Modellierung von Anwendungsfällen sind:
  • Identifizieren Sie die wichtigen Interessenten und ihre Ziele und beteiligen Sie sie am Prozess der Entwicklung der Anwendungsfälle
  • Verwenden Sie eine top-down Vorgehensweise, um die wichtigsten Anwendungsfälle zu identifizieren und zu priorisieren
  • Verwenden Sie eine Namenskonvention die konsistent, sinnvoll und beschreibend für die Anwendungsfälle und Akteure ist
  • Verwenden Sie Diagramme und textliche Beschreibungen sich gegenseitig zu ergänzen und unterschiedliche Detailstufen bereitzustellen
  • Verwenden Sie Beziehungen wie Erweiterung, Einbeziehung und Verallgemeinerung, um Abhängigkeiten und Gemeinsamkeiten zwischen Anwendungsfällen zu zeigen
  • Überprüfen und validieren die Anwendungsfälle mit den Interessenten und stellen Sie sicher, dass sie den Systemanforderungen entsprechen

Modellierung von Anwendungsfällen mit einer Vorlage für Anwendungsfälle

Problembeschreibung: Universitätsbibliothekssystem

Das Universitätsbibliothekssystem steht vor einer Reihe von betrieblichen Herausforderungen, die seine Effizienz und die Qualität des Dienstleistungsangebots für Studierende, Lehrkräfte und Mitarbeiter beeinträchtigen. Zu diesen Herausforderungen gehören:

1. Manuelle Ausleih- und Rückgabeprozesse: Die Bibliothek stützt sich auf papierbasierte Prozesse für das Ausleihen, Rückgeben und Verfolgen von Fälligkeitsdaten. Dieser manuelle Ansatz ist fehleranfällig und führt zu Ungenauigkeiten bei der Dokumentation sowie gelegentlichen Streitigkeiten zwischen Bibliotheksmitarbeitern und Nutzern.
2. Bestandsverwaltung: Das aktuelle System zur Verwaltung der umfangreichen Sammlung von Büchern und Materialien ist veraltet. Der Mangel an einem effizienten Bestandsverwaltungssystem macht es schwierig, bestimmte Artikel zu finden, was bei Bibliotheksbesuchern Frustration und unnötige Verzögerungen verursacht.
3. Verfolgung von Verspätungsgebühren: Die Verfolgung und Einziehung von Verspätungsgebühren für überfällige Bücher sind herausfordernde Aufgaben. Das Bibliothekspersonal verfügt über kein automatisiertes System, um Fälligkeitsdaten zu überwachen und Gebühren präzise zu erheben. Dies führt zu Einnahmeverlusten und Unannehmlichkeiten für Nutzer.
4. Benutzerkontoverwaltung: Benutzerkonten, einschließlich der Ausstellung und Verwaltung von Bibliotheksausweisen, beruhen auf manuellen Prozessen. Dies führt zu Verzögerungen bei der Bereitstellung von Zugang zu Bibliotheksressourcen für neue Studierende und Schwierigkeiten bei der Aktualisierung von Benutzerinformationen für bestehende Mitglieder.
5. Begrenzter Zugang: Das aktuelle Bibliothekssystem bietet Nutzern keinen Online-Zugang zum Suchen von Büchern, zum Platzieren von Reservierungen oder zum Verlängern ausgeliehener Artikel von außerhalb. Diese Beschränkung beeinträchtigt die Bequemlichkeit und Erreichbarkeit, die moderne Studierende und Lehrkräfte erwarten.
6. Ineffiziente Ressourcenallokation: Das Bibliothekspersonal steht oft vor Herausforderungen bei der Optimierung der Allokation von Ressourcen wie Büchern, Zeitschriften und Lernräumen. Der Mangel an Echtzeit-Daten und Analysen macht es schwierig, fundierte Entscheidungen über die Verteilung von Ressourcen zu treffen.
7. Kommunikationslücken: Es besteht eine Kommunikationslücke zwischen Bibliotheksmitarbeitern und Nutzern. Nutzer sind oft nicht über Bibliotheksrichtlinien, neue Ankünfte oder Änderungen in den Öffnungszeiten informiert, was zu Missverständnissen und Frustration führt.
8. Sicherheitsbedenken: Das Bibliothekssystem verfügt über unzureichende Sicherheitsmaßnahmen, um Benutzerdaten zu schützen und Diebstahl oder unbefugten Zugriff auf Bibliotheksressourcen zu verhindern.

Diese Herausforderungen tragen gemeinsam zu einer suboptimalen Bibliothekserfahrung sowohl für Bibliotheksmitarbeiter als auch für Nutzer bei. Die Behandlung dieser Probleme und die Modernisierung des Universitätsbibliothekssystems ist entscheidend, um effiziente Dienstleistungen anzubieten, die Benutzerzufriedenheit zu steigern und die gesamte akademische Erfahrung innerhalb der Universitätsgemeinschaft zu verbessern.

Use-Case-Vorlage:

Hier ist die Use-Case-Vorlage und ein Beispiel zum Ausleihen eines Buches aus einer Universitätsbibliothek in tabellarischer Form:

Use-Case-Name	Ein Buch ausleihen
Use-Case-ID	UC001
Primärer Akteur	Student
Sekundäre Akteure	Bibliothekar, Buchbestandsystem
Voraussetzungen	– Der Student verfügt über eine gültige Bibliothekskarte.
	– Das Buch ist im Bestand der Bibliothek verfügbar.
Nachbedingungen	– Das Buch ist im System als ausgeliehen markiert.
	– Der Student verfügt über das Buch in seiner Besitznahme.
Hauptablauf	1. Beschreibung: Der Student möchte ein
	Buch aus der Universitätsbibliothek ausleihen.
	2. Akteurhandlungen:
	– Der Student zeigt seine Bibliothekskarte vor
	dem Bibliothekar.
	– Der Bibliothekar scannet die Bibliothekskarte, um
	ihre Gültigkeit zu überprüfen.
	– Der Student gibt den Titel oder die ISBN des
	Buches an, das er ausleihen möchte.
	– Der Bibliothekar sucht im Bibliotheksverzeichnis
	nach dem Buch.
	– Der Bibliothekar bestätigt die Verfügbarkeit des Buches.
	– Der Bibliothekar entleiht das Buch dem
	Studenten.
	– Der Student nimmt das Buch und verlässt die
	Bibliothek.
	3. Systemaktionen:
	– Das System überprüft die Gültigkeit der Bibliothekskarte.
	– Das System aktualisiert den Status des Buches auf
	„ausgeliehen“.
	– Das System protokolliert das Rückgabedatum für die
	Ausleihe.
	– Das System erstellt eine Quittung für die
	Transaktion.
	4. Alternativpfade:
	– Wenn die Bibliothekskarte des Studenten ungültig ist, informiert der
	Bibliothekar den Studenten, und der Anwendungsfall endet.
	– Wenn das angeforderte Buch nicht verfügbar ist, informiert der
	Bibliothekar den Studenten, und der Anwendungsfall endet.
Erweiterungen	– Wenn der Student überfällige Bücher hat, wird eine Benachrichtigung
	wird an den Studenten gesendet.
	– Wenn der Student das Buch verlängern möchte, kann er
	eine Verlängerung über die Bibliotheks-Website beantragen.
Besondere Anforderungen	– Das System sollte eine sichere Datenbank von
	Bibliothekskarteninhabern besitzen.
	– Fälligkeitsdaten und Verspätungsgebühren sollten berechnet und
	vom System durchgesetzt werden.

Beispiel-Anwendungsfall: Ausleihen eines Buches aus der Universitätsbibliothek

Anwendungsfall-Name	Ein Buch ausleihen
Anwendungsfall-ID	UC001
Primärer Akteur	Student
Sekundäre Akteure	Bibliothekar, Buchbestandsystem
Voraussetzungen	– Der Student besitzt eine gültige Bibliothekskarte.
	– Das Buch ist im Bestand der Bibliothek verfügbar.
Nachbedingungen	– Das Buch ist im System als ausgeliehen markiert.
	– Der Student besitzt das Buch in seiner Gewalt.
Hauptablauf	1. Beschreibung: Der Student möchte ein Buch ausleihen
	aus der Universitätsbibliothek.
	2. Akteursaktionen:
	– Der Student zeigt seine Bibliothekskarte vor
	dem Bibliothekar.
	– Der Bibliothekar scanniert die Bibliothekskarte, um
	die Gültigkeit zu überprüfen.
	– Der Student gibt den Titel oder die ISBN des
	Buches an, das sie ausleihen möchten.
	– Der Bibliothekar sucht im Bibliotheksverzeichnis
	nach dem Buch.
	– Der Bibliothekar bestätigt die Verfügbarkeit des Buches.
	– Der Bibliothekar entleiht das Buch an den
	Studenten.
	– Der Student nimmt das Buch und verlässt die
	Bibliothek.
	3. Systemaktionen:
	– Das System überprüft die Gültigkeit der Bibliothekskarte.
	– Das System aktualisiert den Status des Buches auf
	„ausgeliehen“.
	– Das System protokolliert das Rückgabedatum für die Buchausleihe.
	Ausleihe.
	– Das System erstellt eine Quittung für die
	Transaktion.
	4. Alternativpfade:
	– Wenn die Bibliothekskarte des Studenten ungültig ist, informiert der
	Bibliothekar den Studenten, und der Anwendungsfall endet.
	Anwendungsfall endet.
	– Wenn das gewünschte Buch nicht verfügbar ist, informiert der
	Bibliothekar den Studenten, und der Anwendungsfall endet.
	Anwendungsfall endet.
Erweiterungen	– Wenn der Student ausstehende Bücher hat, wird eine Benachrichtigung
	an den Studenten gesendet.
	– Wenn der Student das Buch verlängern möchte, kann er
	eine Verlängerung über die Bibliotheks-Website beantragen.
Besondere Anforderungen	– Das System sollte eine sichere Datenbank von
	Bibliothekskarteninhabern besitzen.
	– Fälligkeitsdaten und Verspätungsgebühren sollten berechnet und
	vom System durchgesetzt werden.

Die obigen Tabellen präsentieren die Use-Case-Vorlage und das Beispiel auf strukturierte und organisierte Weise, was die Lesbarkeit und Verständlichkeit der wesentlichen Elemente des Use Cases erleichtert.

Granularität von Use Cases

Definition der Use-Case-Granularität: Die Use-Case-Granularität bezieht sich auf das Maß an Detail und Organisation innerhalb der Use-Case-Spezifikationen. Sie beschreibt im Wesentlichen, wie fein Sie die Funktionalität eines Systems aufteilen, wenn Sie Use Cases dokumentieren. Vereinfacht ausgedrückt geht es darum, wie viel oder wie wenig Sie einen Use Case in kleinere Teile oder Schritte aufteilen.

Bedeutung der Use-Case-Granularität:

1. Verbesserung der Kommunikation: Die Use-Case-Granularität spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Kommunikation zwischen den verschiedenen Beteiligten eines Softwareprojekts, wie z. B. Business Analysten, Entwicklern, Testern und Endnutzern. Wenn Use Cases gut definiert und angemessen granular sind, können alle Beteiligten die Funktionalität und Anforderungen des Systems besser verstehen.
2. Projektplanung: Das Maß an Granularität in Use Cases beeinflusst die Projektplanung. Kleinere, feiner granulierte Use Cases können die Schätzung der benötigten Zeit und Anstrengung für Entwicklungsaufgaben erleichtern. Dies unterstützt Projektmanager dabei, genauere Projekttermine und Ressourcenplanungen zu erstellen.
3. Klarheit und Präzision: Die Erreichung des richtigen Granularitätsniveaus stellt sicher, dass Use Cases klar und präzise sind. Wenn Use Cases zu hochgradig abstrakt sind, fehlen möglicherweise die notwendigen Details für eine effektive Entwicklung. Umgekehrt können übermäßig detaillierte Use Cases unübersichtlich und schwer zu verwalten werden.

Beispiel: Lassen Sie uns die Use-Case-Granularität anhand eines Beispiels im Zusammenhang mit der „Benutzerregistrierung“ in einer E-Commerce-Anwendung veranschaulichen:

• Hohe Granularität: Ein einzelner Use Case mit dem Titel „Benutzerregistrierung“ umfasst den gesamten Registrierungsprozess von Anfang bis Ende. Er beinhaltet jeden Schritt, wie das Eingeben persönlicher Daten, das Erstellen eines Passworts, die Bestätigung des Passworts und das Absenden des Registrierungsformulars.
• Mittlere Granularität: Use Cases werden in kleinere, fokussiertere Teile aufgeteilt. Zum Beispiel könnten „Persönliche Daten eingeben“, „Passwort erstellen“ und „Registrierung absenden“ separate Use Cases sein. Jeder dieser Fokus bezieht sich auf einen bestimmten Aspekt der Benutzerregistrierung.
• Niedrige Granularität: Das niedrigste Granularitätsniveau könnte die Aufteilung von Aktionen innerhalb eines einzelnen Schritts beinhalten. Zum Beispiel könnte „Persönliche Daten eingeben“ weiter in „Vornamen eingeben“, „Nachnamen eingeben“, „E-Mail-Adresse eingeben“ usw. aufgeteilt werden.

Das angemessene Maß an Granularität hängt von den Projektanforderungen und den spezifischen Bedürfnissen der Stakeholder ab. Die Suche nach dem richtigen Gleichgewicht ist entscheidend, um sicherzustellen, dass Anwendungsfälle verständlich, handhabbar und wirksam sind, um die Systemfunktionalität an alle Beteiligten weiterzugeben.

In seinem Buch „Writing Effective Use Cases“ bietet Alastair Cockburn eine einfache Analogie, um uns zu helfen, verschiedene Stufen der Zielverwirklichung zu visualisieren. Er schlägt vor, diese Stufen mithilfe der Analogie des Meeres zu betrachten

Referenzen:

1. Was ist ein Anwendungsfalldiagramm? (visual-paradigm.com)
2. Was ist eine Anwendungsfallspezifikation?