It is well known that requirements engineering plays a critical role in software quality. The use case approach is a requirements elicitation technique commonly used in industrial applications. Software requirements are stated as a collection of use cases, each of which is written in the user's perspective and describes a specific flow of events in the system. The use case approach offers several practical advantages in that use case requirements are relatively easy to describe, understand, and trace.
Unfortunately, there are a couple of major drawbacks. Since use cases are often stated in natural languages, they lack formal syntax and semantics. Furthermore, it is difficult to analyze their global system behavior for completeness and consistency partly because use cases describe only partial behaviors and because interactions among them are rarely represented explicitly.
In this dissertation, we propose the Constraints-based Modular Petri Nets(CMPNs) approach as an effective way to formalize the informal aspects of use cases. CMPNs, an extension of Place/Transition nets, allow the formal and incremental specification of requirements. The major contributions of this dissertation, in addition to the formal definitions of CMPNs, are the development of: (1) a systematic procedure to convert use cases stated in natural language to a CMPN model; and (2) a set of guidelines to find inconsistency and incompleteness in CMPNs. We demonstrate an application of our approach using use cases developed for telecommunications services.
소프트웨어 개발에서 요구 분석 단계는 개발 의뢰자의 요구를 추출하여 소프트웨어의 명세를 작성하는 부분으로 이 단계에서 발생한 오류는 전체 개발 단계에 영향을 미치므로 결과적으로 의도하지 않는 소프트웨어가 개발될 수 있다. 요구 분석의 오류를 검출하기 위해서는 요구 분석 단계에서 정형적 기법을 이용한 명세가 이루어져야 하며 이를 기반으로 검증이 수행되어야 한다. 하지만 요구 분석 단계는 개발 의뢰자의 요구를 추출하는 것이 어려울 뿐만 아니라 추출된 요구를 바탕으로 정형적인 소프트웨어 명세를 기술하는 것이 단순하지 않다.
Use Case 방법은 산업계에서 초기 요구 분석단계에서 의뢰자의 요구를 추출하여 기술하는데 널리 쓰이는 방법이다. 사용자의 관점에서 시스템 행동의 일부를 사건(event)의 연속으로 표현한다. Use Case 방법은 이해하기 쉽고 부분적으로 시스템의 행동을 표현할 수 있으므로 상대적으로 기술하기 쉽다는 장점이 있지만, 기존의 표현 방법들에 애매성이 있으며 또한 use cases 간의 의존성을 나타내지 않으므로 모델의 일관성 및 완전성 검사를 수행할 수 없다는 단점이 있다.
이 논문에서는 use case 방법을 이용하여 초기 요구 분석 단계에서 시스템의 기능적인 요구사항을 추출하고 use case 간의 의존성을 기술하여 전체 시스템 모델을 생성하는 체계적인 방법을 제안하고 use case 모델에서 시스템의 일관성 및 완전성을 분석하는 방법을 제시한다. 먼저, use cases를 정형적으로 기술하기 위해 Place/Transition Nets을 확장한 Constraints-based Modular Petri Nets(CMPNs)을 제안한다. 그리고 CMPNs을 이용하여 각각의 use case를 기술하고 use case 간의 의존성을 표현하는 체계적인 과정을 제시한다. 그리고 CMPNs을 이용하여 use case 모델의 일관성 및 완전성을 효율적으로 검사하기 위해 Petri net Slices 개념을 소개하고 이를 이용하는 분석 방법을 제안한다. 마지막으로 시간제약성이 추가된 시나리오를 기술할 수 있도록 하기 위해 CMPNs을 time-stamp 시간 개념을 추가하여 확장한다.
