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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡禮文
研究生(外文):Tsai, Li-Wen
論文名稱:應用UML於物件導向系統分析之研究-以部隊運動計畫自動化為例
論文名稱(外文):A Study of Applying UML to Object-Oriented Analysis and Design : an example of troop-movement planning system
指導教授:劉中宇劉中宇引用關係
指導教授(外文):Liu, Chung-Yu
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學中正理工學院
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:166
中文關鍵詞:統一塑模語言統一流程物件導向分析與設計擴充機制領域模型分析樣式正逆向工程
外文關鍵詞:UML、UP、OOAD、Extensibility Mechanism、Domain Model、Analysis Patterns、Forward and Reverse Code EngineeringTroop-movemen
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戰時部隊運動為最核心之作戰準備行動之ㄧ,需要精確、迅速的完成部隊運動繁複的空間與時間計算作業,執行者才能夠藉以將戰力適時適切的投入,形成戰場有利態勢,資訊化就是有效的輔助工具之一。以往國軍雖在作戰資訊化方面不餘遺力,但因未能有一致的開發程序及紀錄文件,所開發系統在需求管理、後續維護以及重覆使用上產生問題。本研究是應用物件導向技術於軍事系統,輔以標準化的UML為記錄、建構文件的基礎,並從分析樣式中快速建立領域模型,重點在於結合統一塑模語言(UML)表示法、物件導向分析與設計(OOAD)、反覆開發程序的統一流程(UP)三種技術運用於開發部隊運動計畫自動化系統,以期應用資訊技術達到輔助完成機動作戰相關領域效能之提昇,並避免以往資訊化發展之缺失。
本論文首先提出了解UML必須從三大基本要素為中心,而非以UML圖形為中心;探討擴充機制的簡易使用與識別方式;UML2.0與UML1.X的比較。其次,在系統實作部分,首先分析部隊運動時間、位置、速度、限制條件等相關因素之關聯,以OOAD方法、系統開發採用UP流程、並以UML為系統建模的表示法,研究部隊運動計畫自動化系統中各子系統元件之組合,建立部隊運動計畫自動化系統的領域模型。最後,並於延伸性研究中,探討建立領域內分析樣式方法UML如何運用於正逆向工程。研究成果能提供未來國軍類似資訊化案參考,使軟體系統發展縮短開發時程、文件標準化、符合需求、易於維護、可重覆使用的方面有所助益。
During war time, the mobility of troops is the core activity to ready for fighting. It’s necessary to precisely and rapidly execute the computation of constrains on space and time of the troops movement. Then the war executor can deploy the armed force in time to dominate the fields. Information technology is such a supporting tool. Although the use of information technology for military operation is lasted for years, the problems of inconsistent development process and non-unified documentation exist as well. It still requires making some effort for require management, maintenance, and reuse ability. This work not only lies on the basis of the Object-Oriented technology in the military but also cooperates with Unified Modeling Language (UML) documentation. The domain models of troop mobility are built and the analysis pattern is derived. The proposed method is to integrate the three technologies including of Unified Modeling Language (UML), Analysis & Design (OOAD), and Unified Process (UP) to raise the performance of related domain in troop mobility and avoid the shortcoming from the developing experience.
This thesis addresses that the understanding of UML should focus on the three major element but not stresses on the UML diagram itself. We also discuss the easy use and identification method of Extensibility Mechanism, and making the comparison with UML2.0 and UML1.X. Next, this work implements a case study of the movement of troop including the related factors of time, position, velocity and constrain condition. Using the proposed method derived from OOAD, UP process, and UML, the subsystem, objects and their relationships from domain model are extracted and analyzed. We discuss the method of developing analysis pattern and the approach of converting UML for forward and reverse code engineering. The results make the contribution to the analogy military information project in terms of shorten the developing time, standard documentation, requirement management, easy maintain and reusable software.
誌謝...........ii
摘要...........iii
ABSTRACT...................iv
目次...................vi
表目錄...................ix
圖目錄...................xi
1. 前言...................1
1.1 研究動機與背景...................1
1.2 研究目的...................3
1.3 研究範圍與限制...................5
1.4 研究方法與流程...................6
1.5 論文組織...................7
2. 文獻探討...................9
2.1 統一塑模語言介紹...................9
2.1.1 UML的組成基本三大要素...................12
2.1.2 UML的圖型...................23
2.1.3 UML各組成元素之間的關係...................33
2.1.4 UML的擴充機制...................40
2.2 UML 2.0版...................44
2.2.1 UML從1.X 版到2.0版的改變...................45
2.2.2 類別圖修正部分...................47
2.2.3 循序圖修正部分...................48
2.2.4 狀態機圖修正部分...................49
2.2.5 活動圖修正部分...................50
2.2.6 元件圖修正部分...................53
2.2.7 通訊圖(Communication Diagram)...................53
2.2.8 互動概圖(Interaction Overview Diagram)...................54
2.2.9 時序圖(Timing Diagram)...................55
2.2.10 合成結構圖(Composite Structure Diagram)...................56
3. 物件導向分析及UP開發流程中運用UML...................58
3.1 UP反覆式開發方法中運用UML...................61
3.1.1 UP介紹...................62
3.1.2 初始階段...................66
3.1.3 詳述階段...................67
3.1.4 建構階段...................67
3.1.5 轉移階段...................68
3.2 分析與設計的初始階段...................68
3.2.1 初始階段...................69
3.2.2 了解需求...................71
3.2.3 描述各種情境下的需求...................73
3.2.4 找出其它需求...................78
3.3 分析與設計的詳述階段...................79
3.3.1 使用案例模型:系統循序圖...................82
3.3.2 領域模型:呈現概念...................84
3.3.3 領域模型:加入關聯...................86
4. 應用個案—部隊運動計畫自動化系統...................88
4.1 部隊運動計畫概述...................88
4.2 部隊運動之時空因素...................90
4.3 部隊運動計畫自動化之分析...................93
4.3.1 初始階段—使用案例...................93
4.3.2 初始階段—其它需求...................110
4.3.3 詳述階段—系統循序圖...................115
4.3.4 詳述階段—建立領域模型...................118
4.3.5 領域模型:找出概念性類別...................118
4.3.6 領域模型:加入關聯...................122
4.4 延伸性探討—找出領域模型內可用的設計樣式...................125
4.4.1 將已知領域模型進一步抽象化...................125
4.4.2 用UML表示簡化的領域模型...................131
4.4.3 對於Planning Patterns的探討...................133
4.4.4 定義Planning Pattern...................139
4.4.5 找尋分析樣式的步驟...................140
4.5 延伸性探討—UML與程式語言的相關性...................140
4.5.1 活動圖與程式碼的轉換...................141
4.5.2 類別圖與程式碼的轉換...................157
4.5.3 狀態圖與程式碼的轉換...................158
5. 結論與未來研究方向...................161
5.1 結論與貢獻...................161
5.2 未來研究方向...................162
參考文獻...................163
自傳...................167

表2.1 UML擴充機制的一覽表...................44
表2.2 UML 2.0版修正圖形一覽...................45
表2.3 常用的互動框運算子...................49
表3.1 開發案例(S-Start;R-Refine)...................60
表3.2 初始階段中所需工作成果...................71
表3.3 正式格式的使用案例...................75
表3.4 條列式使用案例完整格式...................75
表3.5 使用案例的目標等級與精細度區分...................77
表3.6 輔助規格書...................78
表3.7 字彙表...................79
表3.8 詳述階段開始製作的工作成果(不含初始階段成果)...................82
表3.9 概念性分類表清單...................85
表3.10 常見關連清單...................87
表4.1 行軍計畫表圖例...................89
表4.2 梯隊長徑、時長簡易公式轉換表...................92
表4.3 白雲級使用案例...................93
表4.4 風箏級使用案例...................96
表4.5 海面級使用案例...................102
表4.6 參與者—目標清單...................105
表4.7 處理新計畫使用案例—正式格式...................106
表4.8 部隊運動計畫自動化系統輔助規格書(SS)...................110
表4.9 部隊運動計畫自動化系統字彙表...................113
表4.10 處理新計畫的概念性類別候選清單...................119
表4.11 處理新計畫的關連候選清單...................123

圖1.1 1980年代美國國防軟體專案的命運...................4
圖1.2 研究流程...................7
圖2.1 UML 1.5的概念性模型...................13
圖2.2 類別...................14
圖2.3 介面...................15
圖2.4 合作...................15
圖2.5 使用案例...................16
圖2.6 主動類別...................16
圖2.7 元件...................17
圖2.8 節點...................17
圖2.9 訊息的表示...................18
圖2.10 狀態機的表示...................18
圖2.11 套件的表示...................19
圖2.12 註解的表示...................19
圖2.13 圖形基本分類...................20
圖2.14 添加標記...................22
圖2.15 類別與物件...................23
圖2.16 類別圖...................25
圖2.17 物件圖...................25
圖2.18a 使用者案例圖...................26
圖2.18b 階層式使用案例圖...................26
圖2.19 順序圖...................27
圖2.20 合作圖...................28
圖2.21 狀態圖...................29
圖2.22 活動圖...................30
圖2.23 元件圖標準表示...................31
圖2.24 元件圖與介面表示...................32
圖2.25 圖像造型之元件圖(自訂造型)...................32
圖2.26 部署圖...................33
圖2.27 UML表示法的四種主要關係...................34
圖2.28 一般化的類型...................35
圖2.29 相依性關的實例...................36
圖2.30 常見的實現關係...................37
圖2.31 關連關係的航向...................37
圖2.32 聚集關係圖示...................38
圖2.33 合成關係圖示...................38
圖2.34 關連類別...................39
圖2.35 關連上的附加說明...................39
圖2.36 自我關連...................40
圖2.37 Stereotype標準造型及圖像...................41
圖2.38 Stereotype自訂造型及圖像...................42
圖2.39 標準與自訂的Tagged Value...................42
圖2.40 標準與自訂的Constraint...................43
圖2.41 UML 2.0的圖形分類方法...................47
圖2.42 UML 2.0中的主動類別...................48
圖2.43 UML 2.0 循序圖的互動框...................49
圖2.44 UML 2.0 中的活動圖...................52
圖2.45 UML 2.0 多維度的活動Partition...................52
圖2.46 UML 2.0 中的元件圖...................53
圖2.47 UML 2.0 中的通訊圖...................54
圖2.48 UML 2.0 中的互動概圖...................55
圖2.49 UML 2.0中的時序圖...................56
圖2.50 UML 2.0 中的合成結構圖...................57
圖3.1 UP以計畫時程導向的專用術語...................59
圖3.2 瀑布式開發流程與反覆式開發流程...................62
圖3.3 RUP的發展歷程...................63
圖3.4 反覆式、漸增式的開發方式...................64
圖3.5 UP流程結構的兩個維度...................66
圖3.6 RUP標準專案的時間軸...................80
圖3.7 行軍計畫產生的SSD...................84
圖4.1 行軍圖解圖例...................89
圖4.2 使用活動圖表示風箏級業務流程...................95
圖4.3 針對產生計畫使用案例找出設計對象...................97
圖4.4 導出產生計畫內部的使用案例...................99
圖4.5 導出核定計畫內部的使用案例...................100
圖4.6 導出查詢歷史資料內部的使用案例...................101
圖4.7 海面級使用案例圖...................102
圖4.8 處理新計畫的SSD...................116
圖4.9 可一般化的概念類別...................121
圖4.10 處理新計畫使用案例內的慨念性類別...................122
圖4.11 初步的處理新計畫使用案例的領域模型...................125
圖4.12 處理新計畫使用案例的領域模型...................126
圖4.13 隱藏處理新計畫使用案例的領域模型的細節...................127
圖4.14 找尋領域模型內的相似概念的類別群...................130
圖4.15 簡化表示領域模型內的相似概念的類別群...................131
圖4.16 初步的「Planning」Pattern...................133
圖4.17 野戰防空計畫領域模型...................136
圖4.18 校園排課領域模型...................137
圖4.19 便利商店短期促銷企劃案領域模型...................138
圖4.20 循序結構的活動圖...................143
圖4.21 if結構的活動圖...................144
圖4.22 if/else結構的活動圖...................145
圖4.23 巢狀if/else的活動圖...................146
圖4.24 switch結構的活動圖...................147
圖4.25 while結構的活動圖...................148
圖4.26 do/while結構的活動圖...................149
圖4.27 for結構的活動圖...................150
圖4.28a 活動圖組成程式結構的七種結構模版...................150
圖4.28b 活動圖組成程式結構的七種結構模版...................151
圖4.29 程式碼轉換成活動圖(逆向)...................153
圖4.30 活動圖轉換成程式碼(正向)...................155
圖4.31 類別圖轉換成程式碼的範例...................157
圖4.32 狀態圖轉換成程式碼的範例...................159
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