基本情報に出る16の図：読み方と見分け方

UML の全体像

UML（統一モデリング言語）は、システムの設計を図で伝えるための、共通の描き方の決まりです。基本情報で出る6つの図は、大きく2種類に分かれます。

• 構造図：システムに「何があるか」を描く。クラス図、コンポーネント図
• 振る舞い図：システムが「どう動くか」を描く。ユースケース図、アクティビティ図、シーケンス図、ステートマシン図

ここからは、カフェのモバイルオーダーという1つのシステムを、6つの図で描き分けます。同じものを描いているのに、図によって見えるものが違う、という点に注目してください。

ユースケース図

ユースケース図は、システムの外から見て「誰が」「どんな機能を使うか」を描く図です。中で何がどう処理されるかは描きません。

• アクタ（人型）：システムを使う側。人だけでなく、外部のシステムもアクタになる
• ユースケース（楕円）：システムが提供する機能。「〜する」と動詞で書く
• システム境界（四角い枠）：枠の内側がシステムの機能、外側が利用者
• 線：そのアクタが、そのユースケースを使うことを表す

客は、アプリでメニューを見て、注文して、支払います。

店員と外部システムも加える

店員は、届いた注文を確認します。支払いはカードの決済サービスが受け持つので、決済サービスもアクタとして枠の外に置き、「支払う」とつなぎます。このように、アクタは人とは限りません。

試験では「ユースケース図の説明はどれか」という形で、次のような選択肢が並びます。

• システムと利用者のやり取りを、機能の単位で表す → ユースケース図
• 処理の順番や分岐を表す → アクティビティ図（ユースケース図には描かない）
• オブジェクト間のメッセージを時間順に表す → シーケンス図

ある機能が必ず別の機能を呼び出すときは «include»、条件によって機能を付け足すときは «extend» という関係を、点線の矢印で書きます（基本情報ではあまり問われません）。

アクティビティ図

アクティビティ図は、処理の流れを上から下へ描く図です。フローチャートとほぼ同じ感覚で読めます。

• ●（開始） から始まり、◉（終了） で終わる
• 角の丸い四角（アクション）：1つ1つの処理
• ひし形：分岐と合流。分かれる線には［在庫あり］のようにガード条件を書く

この例では、注文を受けたら在庫を確かめ、あれば商品を作って渡し、売り切れなら客に伝えて返金します。分かれた道は、ひし形で合流してから終わります。

並行処理：フォークとジョイン

太い横棒は、並行処理の分かれ目（フォーク）と合流点（ジョイン）です。注文を受けたら、「商品を作る」と「会計する」を同時に進めます。

赤い点は、いま実行している場所の目印です。フォークを通ると、目印が2つに分かれ、両方の処理が並んで進みます。

ひし形の分岐との違いに注意してください。ひし形は条件によってどちらか1つの道へ進み、太い棒はすべての道へ同時に進みます。

両方そろったら、合流して先へ

下の太い棒（ジョイン）は、入ってくる処理がすべて終わるまで待ち、そろったら1つにまとまって次へ進みます。ここでは、商品ができて、会計も済んでから、商品を渡します。

試験で押さえたい点：

• アクティビティ図は処理の流れ（順番・分岐・並行）を表す。UML版のフローチャートといえる
• 担当ごとに縦の列（パーティション、スイムレーン）に分けて、「誰がどの処理をするか」まで描ける
• 箱の中身が「処理（すること）」なのがアクティビティ図、「状態（今どうなっているか）」なのが、後で出てくるステートマシン図

シーケンス図

シーケンス図は、登場する人やシステムのやり取り（メッセージ）を時間の順に描く図です。

• 上に並んだ四角が登場人物（オブジェクト）。そこから下へ伸びる点線がライフラインで、上から下へ時間が進む
• 横向きの矢印がメッセージ。誰が誰に何を頼んだかを表す
• ライフラインの上の細長い四角は、そのオブジェクトが処理をしている間（実行仕様、活性区間）

客がアプリで注文すると、アプリが注文サーバへ送り、サーバが店舗の端末に知らせます。矢印が下へ進むほど、後の出来事です。

応答が返ってくる

点線の矢印は応答（戻りのメッセージ）です。店舗の端末が注文を受け付けると、その結果がサーバ、アプリへと戻り、最後に客の画面に注文番号が出ます。処理している間を表す細長い四角も、応答を返すところまで伸びました。

読むときは、上から順に矢印をたどるだけです。試験では「3番目に送られるメッセージはどれか」「どのオブジェクトがどのオブジェクトを呼んでいるか」のように、順番と相手を読む力が問われます。

条件で分かれる部分は alt、繰り返す部分は loop と書いた四角い枠（複合フラグメント）で囲んで表します。

クラス図

クラス図は、システムを作っているクラス（データと処理をひとまとめにした「型」）と、クラス同士の関係を描く図です。時間の流れは描かない、止まった設計図です。

クラスは3段の箱で書きます。

• 上段：クラス名
• 中段：属性（持っているデータ）
• 下段：操作（できる処理。メソッド）

クラスは設計図で、そこから作られる1つ1つの実物をオブジェクト（インスタンス）といいます。「注文」クラスから、「1024番の注文」というオブジェクトが作られる、という関係です。

関係の線を見分ける

クラス同士の線には、意味の違う何種類かがあります。線の端の形で見分けます。

線の両端に書く数字が多重度で、相手がいくつ対応するかを表します。「1」はちょうど1つ、「0..1」は0か1つ、「」（0..）は0個以上、「1..*」は1個以上です。

共通部分を親にまとめることを汎化、その逆に親から具体的な子を作ることを特化といいます。試験では「汎化と集約の違い」「多重度の読み方」がよく問われます。

例：モバイルオーダーのクラス図

線の種類と多重度を使って、モバイルオーダーの設計を描くとこうなります。前のページの箱が、そのまま設計図の中に組み込まれています。

• 顧客1人は、注文を0個以上する（1 対 0..*）
• 注文は1個以上の注文明細でできていて、注文を消すと明細も消える（コンポジション）
• 注文明細1つは商品1つを指す。1つの商品は、たくさんの明細から指される
• ドリンクとフードは、どちらも商品の一種（汎化）。商品名や価格などの共通の属性は商品にまとめ、「サイズ」のような固有の属性だけを子に書く

子クラスは親の属性と操作を受け継ぎます（継承）。ドリンクも、商品名と価格を持っています。

コンポーネント図

コンポーネント図は、システムを部品（コンポーネント）に分け、部品同士の依存関係を描く図です。部品とは、ライブラリや実行ファイル、サービスのように、まとまって入れ替えられる単位です。

• 四角（«component» と書く）：部品
• ○が付いた線（ボール）：その部品が提供する窓口（インタフェース）
• 半円（ソケット）：その部品が必要とする窓口。ボールとソケットがはまり合うと、部品がつながる
• 点線の矢印：依存（使う側から、使われる側へ）

先ほどのクラスは、「注文サービス」という部品の中に入っています。コンポーネント図は、クラス図より大きな単位で、システムの組み立てを見る図です。モバイルアプリは注文サービスの「注文API」を使い、注文サービスは決済サービスの「決済API」を使います。

ステートマシン図

ステートマシン図は、1つのもの（ここでは「注文」）がどんな状態をとり、何が起きるとどの状態へ移るかを描く図です。後で出てくる「状態遷移図」のUML版です。

• 角の丸い四角：状態（今どうなっているか）
• 矢印：遷移。そばに「イベント［ガード条件］／アクション」を書く
  • イベント：きっかけ（取り消す、など）
  • ガード条件：遷移してよい条件（調理前なら、など）
  • アクション：遷移するときにする処理（返金する、など）
• ● が最初の状態への入口、◉ が終わり

いま注文は「受付済み」です（赤い枠）。この状態なら、取り消しができます。

状態が変わると、できることも変わる

調理が始まると、注文は「調理中」に移ります。「取り消す」の矢印は「受付済み」からしか出ていないうえ、［調理前］というガード条件もあるので、調理中の今は取り消せません。同じ「取り消す」という操作でも、状態によって結果が変わる。これを描けるのがステートマシン図です。

アクティビティ図とのちがい（よく比べられます）

• アクティビティ図：箱は「すること」（処理）。処理の流れを描く
• ステートマシン図：箱は「今どうなっているか」（状態）。きっかけごとの移り先を描く

「受付済み」「調理中」のように、状態の名前は「〜中」「〜済み」「〜待ち」の形になることが多く、「〜する」と書くアクションとの見分けの手がかりになります。

QC七つ道具と新QC七つ道具

品質管理（QC：Quality Control）の図は、2つのセットに分けて覚えると整理しやすくなります。

• QC七つ道具：主に数値データを分析する。パレート図、特性要因図、管理図、ヒストグラム、散布図、チェックシート、層別（層別の代わりに「グラフ」を入れる数え方もある）
• 新QC七つ道具：主に言葉（言語データ）を整理する。親和図法、連関図法、系統図法、マトリックス図法、マトリックスデータ解析法、PDPC法、アローダイアグラム法（マトリックスデータ解析法だけは数値を扱う）

特性要因図は言葉で原因を書き出す図ですが、QC七つ道具の側に入ります。「新」と取り違えやすいので注意してください。

色の付いた7つをこのあと詳しく、灰色の図は最後に短く紹介します。

パレート図

パレート図は、どの原因から手を付けるべきかを見つけるための図です。

まず、苦情を原因ごとに数えて棒グラフにします。ここでは、ある月の苦情100件を「注文違い」「待ち時間」「接客」「ぬるい」「その他」に分けて数えました。

この段階では、まだ普通の棒グラフです。ここから並べ替えて、線を重ねていくとパレート図になります。

多い順に並べ替える

次に、棒を件数の多い順（降順）に並べ替えます。こうすると、左側の少数の原因が、苦情の大半を占めていることが一目で分かります。

• 「その他」は、件数に関係なく右端に置く
• 棒の間は、すき間を空けずに描くことが多い

累積比率の折れ線を重ねる

パレート図の決め手は、累積比率の折れ線です。各棒を、それまでの合計の上に積み上げていくと、その高さが累積比率になります（薄い箱が、積み上げた棒）。右の縦軸が累積比率（0〜100%）です。

• 待ち時間だけで 40%
• ぬるいを足して 65%
• 注文違いまで足すと 80%

降順の棒グラフ＋累積の折れ線。この2つがそろっていればパレート図です。試験の選択肢では、この見た目の説明で問われます。折れ線は左下の0から始まり、右端で必ず100%になります。

ABC分析：重点を決める

累積比率で原因を3つに分けるのがABC分析です。区切りは決まりではありませんが、たとえば累積80%までをA、95%までをB、残りをCとします。

• A（待ち時間・ぬるい・注文違い）：苦情の8割。ここに集中して対策する
• B（接客）：余力があれば対策
• C（その他）：後回し

ABC分析は、在庫管理や売上分析でも使います。売上の多い順に商品を並べ、Aの商品を重点的に管理する、という使い方です。「少数の要因が全体の大部分を占める」という考え方をパレートの法則（80:20の法則）といいます。

管理図

管理図は、工程が安定しているかを、時間の流れに沿って見張る図です。毎日のコーヒーの抽出温度を、折れ線で記録していきます。

• 真ん中の黒い線：中心線（CL）。ふだんの平均
• 上下の赤い線：管理限界。上が上方管理限界（UCL）、下が下方管理限界（LCL）

測った値は、毎日少しずつばらつきます。点が上下の線の内側に収まって、でたらめにばらついている間は「いつもどおり」で、手を出す必要はありません。

限界の外に出たら、異常

10日目の点が、上方管理限界を超えました。これは偶然のばらつきではなく、いつもと違う原因（機械の故障、設定ミスなど）があるというサインです。原因を調べて取り除きます。

試験では、管理図はたいてい選択肢の文章で問われます。「時系列で点を打ち、上限と下限の線を引いて、異常を見つける図」が管理図です。

限界の内側でも、くせがあれば異常

点がすべて限界の内側でも、中心線の片側に何点も続く、上がり続ける（下がり続ける）といった偏りは、異常のサインと見なします。ここでは6日目から温度がじわじわ上がり続けています。ヒーターの調子が変わってきたのかもしれません。

管理限界は、ふつう平均から標準偏差（σ）の3倍離れたところに引きます（±3σ）。

似た図との違い：

• ヒストグラム：データのばらつきの形（分布）を見る。時間の流れは見ない
• 管理図：時間の流れの中で、いつもと違う動きを見つける

特性要因図

特性要因図は、ある結果（特性）に対して、考えられる原因（要因）を魚の骨の形に整理する図です。形からフィッシュボーン図、考えた人の名前から石川ダイアグラムとも呼ばれます。

• 右端の頭：特性（結果）。ここでは「提供が遅い」
• 背骨：頭へ向かう太い矢印
• 大骨：原因の大きな分類。4M（人・機械・方法・材料）で分けることが多い

矢印は、原因から結果へ向かいます。

小骨を書き足して、原因を出し尽くす

大骨に、さらに細かい原因（中骨・小骨）を書き足していきます。「なぜ提供が遅いのか」「なぜ人手が足りないのか」と掘り下げるほど、骨が細かく枝分かれします。

全体を見渡して、対策すべき原因を選びます。どの原因がどれだけ効いているかを件数で比べたくなったら、パレート図の出番です。

試験での見分け方：魚の骨の形で、結果と原因の関係を整理する図。QC七つ道具の1つです。

連関図法

連関図法は、原因と結果がからみ合った問題で、原因どうしのつながりを矢印で結び、根本の原因を探す図です。新QC七つ道具の1つです。

矢印は原因 → 結果の向きに引きます。右端の「待ち時間が長い」が、解決したい問題（結果）です。

原因は1列に並ぶとは限らず、ある原因が別の原因を生み、それがまた別の原因を生みます。こうした網の目のような関係をそのまま描けるのが特長です。矢印がたくさん出ている「ピーク時の人手不足」が、多くの問題の根っこにある主要因だと分かります。

系統図法

系統図法は、目的を達成するための手段を、木の枝のように左から右へ広げていく図です。網の目だった連関図が、整った木の形に変わったのに注目してください。右端にあった問題は、左端の「目的」になりました。

• 左端：目的（待ち時間を5分以内にする）
• 右へ：その目的のための手段 → その手段のための、さらに具体的な手段

「そのために何をする？」をくり返し、実行できるところまで具体化します。

見分け方（3つはよく取り違えられます）

• 特性要因図：結果に対する原因を、魚の骨で整理
• 連関図法：からみ合った原因 → 結果を、網の目の矢印でつなぐ
• 系統図法：目的 → 手段を、木の形に展開

PDPC法

PDPC法（過程決定計画図）は、目標に向かう手順を描き、途中で起こりそうなトラブルとその対策を前もって書き込んでおく図です。新QC七つ道具の1つで、英語の Process Decision Program Chart の頭文字です。

まずは、順調に進んだときの道筋を描きます。新メニューを決めて、豆を仕入れ、スタッフを研修して、発売する。赤い点が、いまいる場所です。

起こりうる事態を先回りする

次に、各段階で「もし〜になったら？」を考え、その場合の対策を書き足します。豆が品切れなら別の仕入れ先に頼む、研修が間に合わなければレシピカードで乗り切る。こうして、どんな事態になっても目標にたどり着ける道筋を決めておきます。

ここでは、研修が間に合わなかったものの、レシピカードを使う道を通って、予定どおり発売できました。

見分け方：時間の流れに沿って、想定される事態と対策を分岐させながら進む図がPDPC法です。不測の事態への備え、という言葉が選択肢にあればPDPC法を疑います。

アローダイアグラム

アローダイアグラム（PERT図）は、プロジェクトの作業の順番と所要日数を矢印でつないだ図です。新QC七つ道具の1つで、試験では日数を計算させる問題として出ます。

• ○（結合点）：作業の区切り。番号を振る
• →（作業）：1本の矢印が1つの作業。そばに日数を書く
• 点線の矢印（ダミー作業）：日数が0の、順番の関係だけを表す矢印

カフェの改装の例です。D（機材の設置）は、A（改装）とB（機材の発注）の両方が終わってから始めます。C（看板）はAだけ終われば始められます。この「DだけがAも待つ」という関係を表すのが、結合点2から3へのダミーです。

最早結合点時刻を、前から計算する

各結合点で「次の作業を始められる、いちばん早い日」（最早結合点時刻）を、左から順に求めます（青い数字）。

• 結合点1：0日
• 結合点2：Aが終わる 0+4＝4日
• 結合点3：Bからは 0+3＝3日、ダミーからは 4+0＝4日。入ってくる矢印が複数あるときは、遅い方（大きい方）をとるので 4日

入ってくる作業がすべて終わらないと先へ進めないので、遅い方に合わせます。ここがいちばん間違えやすいところです。

クリティカルパスを見つける

• 結合点4：Cからは 4+3＝7日、Dからは 4+5＝9日 → 9日
• 結合点5：9+2＝11日。これが全体の最短の日数

日数がいちばん長くなる経路 A → ダミー → D → E をクリティカルパスといいます（赤い経路）。この経路の作業には余裕がないので、1日遅れると全体も1日遅れます。

反対に、Bには1日、Cには2日の余裕があり、その範囲なら遅れても全体の日数は変わりません。後ろから「遅くともこの日までに終えればいい日」（最遅結合点時刻）を計算すると、余裕が分かります。たとえば結合点3は 9−5＝4日なので、0日目に始めて3日で終わるBには1日の余裕があります。

試験では「全体の所要日数」「作業Xを短縮すると全体は何日短縮されるか」がよく出ます。クリティカルパス上にない作業を短縮しても、全体は短くなりません。また、クリティカルパス上の作業を短くしすぎると、別の経路が新しいクリティカルパスになる点にも注意します。

ほかの七つ道具：名前と形だけ押さえる

残りの図は、名前と形、何に使うかを知っていれば、選択肢で迷いません。

QC七つ道具（数値データ）

• ヒストグラム：データを区間ごとに数えた棒グラフ。ばらつきの形（分布）を見る。棒の間を空けない
• 散布図：2つの量を点で打ち、相関（一方が増えるともう一方も増えるか）を見る
• チェックシート：項目ごとに印を付けて、データを集めやすくした表
• 層別：データを、条件（店舗、時間帯、担当者など）で分けて比べる

新QC七つ道具（言語データ）

• 親和図法：ばらばらの意見や事実を、似たもの同士でまとめて整理する（KJ法がもとになっている）
• マトリックス図法：2つの項目を行と列に置き、交点に関係の強さを印で示す
• マトリックスデータ解析法：表の数値データを分析して全体の傾向をつかむ。新QC七つ道具でただ1つ数値を扱う

E-R図

E-R図は、データベースに記録する「もの」（エンティティ）と、それらのつながり（リレーションシップ）を描く図です。Entity と Relationship の頭文字です。

• 四角：エンティティ（顧客、注文など、記録したい「もの」）。中に属性（記録する項目）を書く
• 線：リレーションシップ。線の端で、相手がいくつ対応するか（多重度）を表す

顧客1人は注文をたくさんします。一方、1つの注文をしたのは顧客1人です。これが1対多の関係です。

多重度の書き方は大きく2通りあり、試験ではどちらも出ます。

• 矢印で書く：矢印の先が「多」の側。1対1は矢印のない線、多対多は両側に矢印
• 数字で書く：「1」「」（0以上）「1..」（1以上）「0..1」（0か1）を線の両端に書く。UMLのクラス図と同じ読み方

多対多の関係

次に商品を加えます。1つの注文には商品がいくつも入り、1つの商品はいくつもの注文で頼まれます。これが多対多の関係で、両側に矢印の頭が付きます（数字で書けば 対 ）。

ところが、多対多の関係は、そのままではリレーショナルデータベースの表に落とせません。注文の表に「商品番号」の列を1つだけ持たせても、2つ目以降の商品を書く場所がないからです。

間に「注文明細」をはさむ

多対多は、2つのエンティティの間に新しいエンティティをはさんで、1対多 と 多対1 に分解します。ここでは「注文明細」（どの注文で、どの商品を、いくつ）をはさみます。このようなエンティティを連関エンティティといいます。

• 注文1つ → 注文明細たくさん（1対多）
• 商品1つ → 注文明細たくさん（1対多）

試験では、「多対多をなくすために、どんなエンティティを追加するか」や、「このE-R図の説明として正しいものはどれか」（「1つの商品は複数の注文に含まれることがある」など）がよく問われます。矢印の向きから、どちらが「多」かを落ち着いて読みましょう。

E-R図から表へ

E-R図ができたら、エンティティを1つずつ表にします。属性が列になり、リレーションシップは外部キーで表します。

• 主キー（実線の下線）：行を1つに決める列。顧客番号、注文番号など
• 外部キー（破線の下線）：ほかの表の主キーを指す列。注文表の「顧客番号」で、どの顧客の注文か分かる

注文明細の主キーは「注文番号＋商品番号」の組み合わせ（複合キー）で、どちらも外部キーでもあります（実線と破線の両方が付く）。

1対多は、「多」の側の表に、「1」の側の主キーを外部キーとして持たせる、と覚えておくと、E-R図の問題と表の問題の両方に使えます。

DFD（データフロー図）

DFD は、システムの中をデータがどう流れるかを描く図です。処理の手順ではなく、データの出どころ、行き先、ため場所に注目します。

• 四角（外部実体）：データの出どころや行き先になる、システムの外の人や組織。データの源泉・吸収ともいう
• 円（プロセス）：データを受け取って、加工して、出す処理
• 2本線（データストア）：データをためておく所。ファイルやデータベース
• 矢印（データフロー）：データの流れ。流れるデータの名前を書く

客が送った注文内容は、「注文を受け付ける」処理を通って注文ファイルにたまり、作るものが「調理を指示する」処理を通って店員へ流れます。客には注文番号が戻ります。赤い点がデータです。

DFDに描かないもの

DFD には、処理の順番、条件による分岐、繰り返しは描きません。「どの処理が先か」は、この図からは分かりません。そこがフローチャートやアクティビティ図との大きな違いで、試験の選択肢でもよく突かれます。

もう1つのルールは、データは必ずプロセスを通ることです。外部実体から直接データストアへ、データストアから別のデータストアへ、といった矢印は描きません。データを動かすのは、いつもプロセスです。

記号の形には流派があり、プロセスを角の丸い四角で描く書き方（ゲイン・サーソン記法）もありますが、意味は同じです。元の記事のように「楕円」で描かれることもあります。

状態遷移図

状態遷移図は、システムがどんな状態をとり、どの入力で、どの状態へ移り、何を出力するかを描く図です。UMLのステートマシン図と同じ考え方で、試験では昔からこの形で出ます。

例は、100円のコーヒー券の券売機です。50円玉と100円玉が使え、100円以上入ると券を出します。

• 円（楕円）：状態。ここでは「入っているお金」が0円か50円か
• 矢印：遷移。そばに「入力／出力」を書く

今は0円の状態（赤い枠）です。ここで100円を入れると、上の輪の矢印をたどって券が出て、0円の状態のままです。

50円を入れると

0円の状態で50円を入れると、「50円を入れる／なし」の矢印をたどって、50円の状態に移ります。まだ100円に届かないので、券は出ません（出力なし）。

状態遷移図を読むときは、「今の状態」から出ている矢印のうち、入力が合うものを探してたどるだけです。

続けて100円を入れると

50円の状態で100円を入れると、合計150円です。下の「100円を入れる／券と、おつり50円を出す」の矢印をたどり、券とおつりを出して0円の状態に戻ります。

同じ「100円を入れる」でも、0円の状態なら券だけ、50円の状態なら券とおつりが出ます。今の状態によって、同じ入力への反応が変わる。これを1枚で表せるのが状態遷移図です。

試験では「この入力を順に与えたら、最後はどの状態か、何が出力されるか」を、図から読み取らせます。入力を一つずつ、今の状態に指を置いてたどるのが確実です。

状態遷移表：同じ情報を表にする

状態遷移図は、状態遷移表に書き直せます。行に今の状態、列に入力を並べ、マスに「次の状態と出力」を書きます。図の矢印のそばにあった「入力／出力」が、それぞれ表のマスに入ったのに注目してください。

図と表は同じ情報ですが、表にするとすべての組み合わせを漏れなく確かめられます。図では矢印を描き忘れても気づきにくいのに対し、表では空いたマスがすぐ目に付きます。

試験では、表で与えられることも、図で与えられることもあります。どちらでも、「今の状態」と「入力」の2つから、次の状態と出力を読む、という読み方は同じです。