​Use case diagram – co to jest i jak go stworzyć?

Diagram przypadków użycia to graficzne przedstawienie funkcjonalności systemu, które ułatwia komunikację między zespołem technicznym a interesariuszami biznesowymi. Przy rynku narzędzi UML rosnącym w tempie 9,59% rocznie do wartości 10,2 mld dolarów w 2032 roku^[1], wizualne modelowanie pozostaje istotnym elementem projektowania oprogramowania. Diagramy przypadków użycia są często wykorzystywane w fazie analizy wymagań, ponieważ pozwalają szybko i klarownie przedstawić zakres systemu.

Z tego artykułu dowiesz się m.in.:

• Czym jest use case diagram?
• Jakie są elementy use case diagramu?
• Jak stworzyć use case diagram?
• Jakich błędów unikać w tworzeniu use case diagramu?
• Jaka jest rola use case diagramu?

Najważniejsze informacje:

• Use case diagram to behawioralny typ diagramu w języku UML, prezentujący aktorów, przypadki użycia oraz związki między nimi. Służy do modelowania funkcjonalności systemu i obrazowania usług widocznych na zewnątrz systemu bez wskazywania szczegółów implementacyjnych.
• Elementy diagramu przypadków użycia obejmują: aktorów (reprezentowanych jako postacie), przypadki użycia (owalne ikony), system (prostokąt definiujący granice) oraz relacje – asocjacje, zależności <<include>> i <<extend>>, a także uogólnienia.
• Tworzenie diagramu rozpoczyna się od identyfikacji aktorów i ich ról, następnie definiuje się przypadki użycia odpowiadające konkretnym funkcjom. Kolejnym krokiem jest określenie granic systemu i ustanowienie związków między elementami.
• Najczęstsze błędy to: brak opisu towarzyszącego diagramowi, niepoprawne stosowanie relacji, identyfikowanie przypadków użycia na podstawie elementów interfejsu oraz tworzenie zbyt dużych lub zbyt małych przypadków użycia.
• Diagram przypadków użycia pełni rolę platformy komunikacji między twórcami systemu a interesariuszami, stanowi podstawę do testowania funkcji oraz pomaga w definiowaniu zakresu projektu we wczesnym etapie prac.

​Use case diagram – definicja

Diagram przypadków użycia (ang. use case) stanowi graficzną reprezentację funkcjonalności systemu w języku UML (Unified Modeling Language – ujednolicony język modelowania). Ten behawioralny typ diagramu prezentuje aktorów razem z przypadkami użycia oraz związki między nimi występujące w danej dziedzinie przedmiotowej. Diagramy przypadków użycia pozwalają na prezentację właściwości systemu z perspektywy użytkownika, obrazując usługi widoczne na zewnątrz systemu.

Use case diagram to wizualne przedstawienie modelu wszystkich użytecznych sposobów korzystania z systemu, które pozwala bardzo szybko określić, co jest w systemie zawarte, a co pozostaje poza jego zakresem.

Definicja use case diagramu

Diagram składa się z prostych elementów: owalnych ikon reprezentujących przypadki użycia, postaci symbolizujących aktorów oraz linii wskazujących zależności między nimi. Element opcjonalny to prostokąt definiujący granice systemu (system boundary). Diagramy te tworzone są zazwyczaj we wczesnym etapie modelowania, zapewniając widok systemu na wysokim poziomie abstrakcji bez zagłębiania się w szczegóły techniczne i konkretne rozwiązania implementacyjne.

​Jakie są elementy use case diagramu?

Diagram przypadków użycia w języku UML składa się z czterech głównych kategorii elementów, które razem tworzą spójną reprezentację funkcjonalności systemu.

​Aktorzy (Actors)

Aktor to dowolny podmiot pełniący rolę w projektowanym systemie – może być osobowy (konsultant, klient, administrator) lub nieosobowy (system zewnętrzny, urządzenie, czas). Graficznie przedstawiany jako postać symboliczna (tzw. „patyczak”), aktor reprezentuje rolę, którą pełni użytkownik w stosunku do systemu oraz przypadków użycia. Wyróżnia się aktorów głównych (ang. primary actors), inicjujących przypadek użycia w dążeniu do konkretnego celu, oraz aktorów pomocniczych (ang. supporting actors), wspierających działanie systemu – np. system płatności autoryzujący transakcję. Każdy aktor musi być powiązany z co najmniej jednym przypadkiem użycia.

​Przypadki użycia (Use Cases)

Przypadek użycia reprezentuje funkcję, działanie lub zestaw zachowań systemu mających na celu osiągnięcie przydatnego dla aktora rezultatu. Graficznie przedstawiany jako elipsa (owal) z etykietą wewnątrz, stanowiącą zwięzłe polecenie wykonania określonej funkcji. Nazwa powinna rozpoczynać się od czasownika w trybie rozkazującym – „Zarejestruj użytkownika”, „Wyszukaj produkt”, „Anuluj rezerwację”. Owalna ikona przypadków użycia służy do zobrazowania funkcjonalności systemu od strony użytkownika, odpowiadając na pytanie: jaką wartość system dostarcza aktorowi w danym momencie interakcji.

​System (System Boundary)

Prostokąt definiujący granice systemu zawiera wszystkie przypadki użycia wchodzące w zakres projektu. Aktorzy pozostają na zewnątrz tego prostokąta, co wizualnie oddziela częścią systemu od elementów zewnętrznych. Ten element pomaga ustalić, co jest przedmiotem prac projektowych, a co wykracza poza zakres – stanowiąc rodzaj umowy między interesariuszami co do funkcjonalności przyszłego systemu. W systemach zarządzania treścią (CMS) granica systemu oddziela funkcje wewnętrzne od integracji z zewnętrznymi serwisami.

​Relacje (Relationships)

Związki strukturalne między elementami modelu obejmują kilka typów. Asocjacja (linia ciągła) wskazuje na dwukierunkową interakcję między aktorem a przypadkiem użycia. Zależność <<include>> oznacza, że jeden przypadek użycia zawsze wymaga wykonania innego – np. „Złóż zamówienie” zawiera „Zweryfikuj płatność”. Zależność <<extend>> reprezentuje opcjonalne rozszerzenie – przypadek podstawowy może funkcjonować samodzielnie, a rozszerzenie aktywuje się tylko w określonych warunkach. Uogólnienie (generalization) pokazuje relację podklasa-nadklasa, gdzie jeden element jest szczególną odmianą innego.

​Jak stworzyć use case diagram?

Tworzenie diagramu przypadków użycia wymaga systematycznego podejścia. Na początku identyfikuję aktorów – różne typy użytkowników lub systemów zewnętrznych wchodzących w interakcję z projektowanym oprogramowaniem. Nazwy aktorów powinny być rzeczownikami w liczbie pojedynczej: Klient, Administrator, System płatności. Określam, którzy z nich są aktorami głównymi inicjującymi procesy, a którzy pomocniczymi wspierającymi realizację.

Następnie definiuję przypadki użycia odpowiadające konkretnym funkcjonalnościom systemu. Nazwa powinna być zwięzłym poleceniem rozpoczynającym się od czasownika – unikam identyfikowania przypadków na podstawie elementów interfejsu. Zamiast „Ekran główny” tworzę „Przeglądaj produkty”. Zaleca się utrzymanie 8-10 kroków w scenariuszu głównym, co ułatwia zrozumienie i późniejsze testowanie.

Kolejny krok to narysowanie granic systemu jako prostokąta obejmującego wszystkie przypadki użycia. Aktorzy pozostają na zewnątrz. Ustanawiam związki: asocjacje łączące aktorów z przypadkami, zależności <<include>> dla obowiązkowych kroków wspólnych, <<extend>> dla funkcji opcjonalnych. Przy 57% projektów zawodzących z powodu problemów komunikacyjnych^[2] jasny diagram stanowi podstawę wspólnego zrozumienia.

​Jakich błędów unikać w tworzeniu use case diagramu?

Najpoważniejszym błędem jest stworzenie samego diagramu bez towarzyszącego opisu tekstowego. Diagram przypadków użycia sam w sobie ma małą wartość – po jednej nazwie umieszczonej w elipsie nie można dowiedzieć się, jak dokładnie ma działać system. Rozwiązaniem jest opracowanie narracji dla każdego przypadku użycia zawierającej warunki wstępne, scenariusz główny, ścieżki alternatywne i warunki końcowe.

Niepoprawne stosowanie relacji <<include>> i <<extend>> prowadzi do nieczytelnych diagramów. Zależność <<include>> stosujemy tylko gdy funkcjonalność jest zawsze wymagana, <<extend>> gdy jest opcjonalna. Błędem jest także tworzenie przypadków użycia identyfikowanych na podstawie elementów interfejsu – „Wyświetl ekran główny” czy „Kliknij przycisk” to złe praktyki naruszające zasadę abstrakcji.

Tworzenie zbyt dużych przypadków użycia (15-30 kroków w scenariuszu głównym) lub zbyt małych (1-2 kroki) obniża użyteczność diagramu. Przypadek użycia powinien reprezentować kompletne, znaczące działanie z perspektywy użytkownika. Włączanie szczegółów implementacyjnych czy nazw przycisków również stanowi błąd – diagram ma pokazywać „co”, a nie „jak”. Przy 70% projektów globalnie kończących się niepowodzeniem^[3] poprawność dokumentacji wymagań nabiera szczególnego znaczenia.

Zasada jest prosta: diagram to mapa. Ma pokazać relacje i zakres, nie zastąpić dokumentacji. Gdy analityk traktuje elipsę jako kompletny opis wymagania, projekt jest skazany na porażkę jeszcze przed napisaniem pierwszej linii kodu.

Michał Włodarczyk, Head of Customer Success

​Jaka jest rola use case diagramu?

Diagram przypadków użycia pełni rolę platformy komunikacji między wszystkimi stronami zaangażowanymi w projekt. Twórcy systemu, inwestorzy, właściciele produktu i użytkownicy końcowi mogą na jednym rysunku zobaczyć zakres planowanych funkcjonalności. Ta przystępna forma wizualizacji ułatwia uzgodnienie wspólnej wizji działania systemu, działając jako rodzaj kontraktu między interesariuszami.

W kontekście modelowania funkcjonalności diagram stanowi podstawę do testowania funkcji systemu. Każdy przypadek użycia definiuje oczekiwane zachowanie, które można zweryfikować w procesie testowania. Diagramy przypadków użycia pomagają w identyfikacji wymagań już na wczesnym etapie projektu, gdy zmiany są jeszcze relatywnie tanie. Dla projektantów UI/UX diagram dostarcza zrozumienia, jakie działania użytkownik powinien móc wykonać.

Rola diagramu obejmuje również definiowanie zakresu projektu. Prostokąt granicy systemu wyraźnie pokazuje, co jest częścią prac, a co pozostaje poza nimi. W projektach IT, gdzie 17% dużych przedsięwzięć zagraża istnieniu całej firmy^[4], jasne określenie zakresu na starcie minimalizuje ryzyko rozrostu projektu. Diagram przypadków użycia UML pozostaje narzędziem wykorzystywanym przez 65% projektów stosujących rozwój oparty na modelach^[5], potwierdzając swoją wartość w nowoczesnym wytwarzaniu oprogramowania.