Прикладной системный анализ в сфере ИТ: предварительное проектирование и разработка документ-концепции информационной системы

Министерство науки и высшего образования  
Российской Федерации

Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

А. Ю. Вишнякова, Д. Б. Берг

Прикладной системный анализ  
в сфере ИТ: предварительное  
проектирование и разработка  
документ-концепции  
информационной системы

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом  
Уральского федерального университета для студентов вуза,  
обучающихся по направлениям подготовки  
38.03.05, 38.04.05 «Бизнес-информатика»,  
09.04.03 «Прикладная информатика»

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2020

УДК 004:517(075.8)
ББК 32.81я73+22.16я73
         В55

Рецензенты:
кафедра естественно-научных дисциплин ФГБОУ ВО «Уральский 
государственный университет путей сообщения», протокол № 1 
от 29.08.2019 г., (завкафедрой д-р физ.-мат. наук, проф. Г. А. Тимофеева);
старший научный сотрудник ФГБУН Института математики и механики им. Н. Н. Красовского Уральского отделения Российской академии наук, канд. физ.-мат. наук Д. Г. Ермаков

Научный редактор — канд. физ.-мат. наук, доц. А. С. Кощеев

В55
Вишнякова, А. Ю.
Прикладной системный анализ в сфере ИТ: предварительное 
проектирование и разработка документ-концепции информационной системы : учеб. пособие / А. Ю. Вишнякова, Д. Б. Берг; 
Мин-во науки и высшего обр. РФ. — Екатеринбург : Изд-во Урал. 
ун-та, 2020. — 179, [1] с.

ISBN 978-5-7996-3086-7

В учебном пособии рассмотрены метод системного анализа ИТ-проблемы и разработка документ-концепции ее решения на примере бизнеса коммерческой организации.
Основная задача пособия — развитие навыков системного мышления у студентов 
и подготовка их к решению практических задач разработки и управления требованиями к проектированию информационных систем и улучшению бизнес-процессов на основе системного анализа.
Первые два раздела составлены авторами пособия совместно, третий раздел — 
А. Ю. Вишняковой.

Библиогр.: 9 назв. Табл. 13. Рис. 52.
УДК 004:517(075.8)
ББК 32.81я73+22.16я73

ISBN 978-5-7996-3086-7
© Уральский федеральный  
     университет, 2020

Оглавление

Предисловие ..........................................................................................5

Введение ................................................................................................7

1. История возникновения теории систем и системного анализа ...........9
Вопросы для самоконтроля ...........................................................20

2. Основные понятия системного анализа ...........................................21
2.1. Понятие системы ....................................................................21
2.2. Свойства систем ......................................................................28
2.3. Классификация систем ...........................................................33
2.4. Предмет и объект системного анализа ...................................35
2.5. Понятие проблемы и цели ......................................................37
2.6. Этапы системного анализа .....................................................41
2.7. Модели жизненного цикла .....................................................54
Вопросы для самоконтроля ...........................................................60

3. Системный анализ объекта внедрения (предварительное  
проектирование) ..................................................................................61
3.1. Первоначальная формулировка проблемы  
объекта внедрения .........................................................................61
3.2. Выявление корневых причин, уточнение проблемы  
объекта внедрения .........................................................................64
3.3. Формулировка цели системного анализа.  
«Дерево целей» ...............................................................................70

Оглавление

3.4. Выявление критериев и ограничений достижения  
целей ...............................................................................................73
3.5. Анализ системы объекта внедрения,  
содержащей проблему ...................................................................77
3.6. Анализ результатов моделирования. Выявление  
направления решения проблемы ..................................................97
3.7. Конкретизация решения с учетом потребностей  
заинтересованных лиц и пользователей ..................................... 105
3.8. Документ-концепция информационной системы .............. 122
3.9. Завершение предварительного проектирования ................. 135

Библиографический список ............................................................... 137

Приложение 1. Критерии оценивания выполнения  
практических заданий ...................................................................... 139

Приложение 2. Концепция информационной системы  
дисконта и маркетинговых исследований  
ООО «Агрофирма N» ....................................................................... 140

Приложение 3. Шаблон для создания собственной концепции  
информационных систем ................................................................ 165

Предисловие

П

особие предназначено для студентов УрФУ, обучающихся 
по направлениям подготовки 38.03.05 «Бизнес-информатика» (бакалавриат), 38.04.05 «Бизнес-информатика» (магистратура), 09.04.03 «Прикладная информатика» (магистратура), изучающих 
дисциплины: Теория систем и системный анализ, Системный анализ 
и управление требованиями, Жизненный цикл информационной системы, Анализ и проектирование информационно-управляющих систем для бизнеса, Производственная практика, НИР, Проектирование 
информационных систем, в рамках модулей: Архитектура предприятия, Анализ и моделирование бизнес-процессов, Управление жизненным циклом информационных систем, Анализ и проектирование информационно-управляющих систем для бизнеса, Практика, Управление 
жизненным циклом и безопасность информационных систем. Материал 
пособия может быть использован студентами других направлений, изучающих системный анализ и проектирование информационных систем.
Пособие содержит три главы для последовательного изучения. 
В первой главе рассмотрена история возникновения теории систем 
и системного анализа. Вторая глава раскрывает основные понятия системного анализа, его суть, заключающуюся в возможности решения 
реальных сложных проблем системного характера, а также различные 
взгляды на жизненный цикл решения подобных проблем. Данные главы направлены на получение общих теоретических знаний, понятий, 
представлений общей теории систем и системного анализа, написаны 
понятным языком, содержат вопросы для самоконтроля и могут быть 
полезны всем, кто начинает изучение системного анализа или хочет 
восстановить и дополнить свои знания.

Предисловие

Третья глава ориентирована на изучение и практическое применение методов и моделей системного анализа на первых этапах жизненного цикла решения проблемы. Последовательность тем данной главы 
соответствует этапам жизненного цикла решения проблемы от обнаружения проблемы до разработки концепции ее решения. Материалы 
тем содержат теоретическую часть, сквозной пример практического 
применения теоретических знаний, представляющий собой решение ИТ-проблемы коммерческой организации от ее первоначальной 
формулировки, до разработки документ-концепции ИТ-решения, 
и практические задания, позволяющие студентам УрФУ, обучающимся по системе проектного обучения, выполнить междисциплинарный 
проект, который, в свою очередь, может стать основой для подготовки выпускной квалификационной работы студентов бизнес-информатики и прикладной информатики.
Особенностью пособия является предлагаемый в приложениях 2, 3 
концепция и шаблон документ-концепции на разработку информационной системы. Прил. 1 содержит критерии оценки выполнения 
практических заданий данного пособия.
Таким образом, основная задача пособия — развитие навыков системного мышления у студентов и подготовка их к решению практических задач разработки и управления требованиями к проектированию 
информационных систем и улучшению бизнес-процессов на основе 
системного анализа.

Введение

Н

есмотря на огромное многообразие окружающих нас объектов, все они могут быть представлены в единообразном виде, 
позволяющем использовать универсальные методы и алгоритмы для своего анализа. Такой анализ называется системным, поскольку каждый исследуемый объект представлен в нем как система.
Система — это любой выделенный наблюдателем из внешней 
среды объект, который в рамках определенного временного интервала одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения целей совокупность разнородных 
элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом  
и со средой [5].
К понятиям, характеризующим систему, относятся (но не ограничиваются ими): элемент, компоненты, подсистема, связь, состав, структура, состояние, цель (целеполагание), функции, жизненный цикл 
и т. д. Таким образом, все объекты окружающего мира удается описать общими системными характеристиками и свойствами.
Под жизненным циклом системы (System Lifecycle, SLC) понимают 
период времени от возникновения потребности в системе и ее становления до снижения эффективности функционирования системы 
и ее «смерти» или ликвидации [6, с 43]. В течение жизненного цикла 
любая система сталкивается с разного рода проблемами — разностью 
между желаемым и действительным состояниями, ликвидация которой не является очевидной.
Системный анализ — прикладное направление общей теории систем, цель которого состоит в решении проблемы (проблем) научного или прикладного характера на основе положений общей теории си

Введение

стем и принципов системного подхода. Согласно данным принципам, 
та или иная сложная проблема рассматривается в целостном контексте — как система во взаимодействии как всех ее компонентов, так 
и всей системы в целом — с внешней средой.
Жизненный цикл решения проблемы представляют по-разному, 
в зависимости от решаемой проблемы. Можно выделить следующий 
обобщенный и укрупненный вариант этапов решения проблемной ситуации при использовании системного анализа:
1. Декомпозиция — разделение изучаемого объекта на части.
2. Анализ — изучение составных частей, элементов, полученных 
в процессе декомпозиции.
3. Синтез — соединения выделенных в процессе декомпозиции 
и анализа частей в единое целое.
Реальный процесс решения проблемы зависит от ее сложности и может требовать определенную параллельность выполнения этапов и их 
составляющих, а также возврат к предшествующим этапам.
В данном пособии подробно рассмотрен метод системного анализа 
ИТ-проблемы и разработки документ-концепции ее решения на примере бизнеса коммерческой организации, актуальный для направлений «Бизнес-информатика» и «Прикладная информатика».

1. История возникновения 
теории систем 
и системного анализа

Ф

ормирование и развитие системных представлений, в чьей первооснове лежит целостное восприятие людьми всего сущего, началось еще в глубокой древности и продолжается по сей день.
Первым и наиболее важным этапом становления системных представлений можно считать возникновение в 2500–2000 гг. до н. э. в Древней Элладе (Древней Греции) слова «система» (от глагола synistemi — 
ставить вместе, приводить в порядок, основывать, соединять), которое 
имело на тот момент два социально-бытовых значения:
– означало тоже, что и «устройство», «организация», «строй», «союз»;
– отражало акты и результаты деятельности: нечто, поставленное 
вместе или нечто, приведенное в порядок.
Но несмотря на свое первоначально узкое применение, благодаря развитию человеческих представлений в области устройства мира 
и распространению идей упорядочивания с бытового уровня до Вселенной, слово «система» со временем приобретало метафоричность 
и универсальное значение:
– древнегреческий философ, математик и астроном Анаксагор 
(ок. 500–428 до н. э.) широко использовал два постулата: «все 
во всем» и «из всего — все», которые в зачаточном виде улавливают системные законы;
– древнегреческий философ-материалист Демокрит (ок. 460–
360 лет до н. э.) уподоблял образование сложных тел из атомов 

1. История возникновения теории систем и системного анализа

образованию слов из слогов и слогов из букв, проводя тем самым сравнение элементов с буквами.
Далее наделение слова «система» обобщенным смыслом проис- 
ходило:
– в процессе мифотворчества при построении мифа на основе метафоры, что характерно для Платона (427–347 до н. э.);
– путем трансформирования метафоры в философской системе, 
что характерно для Аристотеля (384–322 до н. э.), который создал первую философскую систему, в которой систематизировал 
знания античного мира.
В результате этих процессов понятие «система» стало применяться ко многим объектам как природного, так и искусственного происхождения.
С возникновением науки и философии Возрождения (XV в.) общая 
картина мира представляется как независимая от человека, обладающая определенной организацией, иерархией и собственной структурой. Из предмета созерцания и философского размышления бытие 
превращается в предмет социально-научного анализа. Возникают науки, каждая из которых анализирует свою предметную область своими собственными методами.
Астрономия — одна из первых таких наук. Ее развитие позволило 
перейти к новой интерпретации системности мироздания — гелиоцентрической системе мира1 (Н. Коперник 1473–1543), а в дальнейшем — 
к категориям типа «вещь и ее свойства», «целое и его часть», «субстанция и атрибуты», «сходство и различие» и др. (Г. Галилей (1564–1642) 
и И. Ньютон (1642–1727)). Вещь начала трактоваться как сумма отдельных свойств, а отношение стало выражать воздействие некоего предмета на другой, первый из которых являлся причиной, а второй — следствием. При этом выдвинутый ранее постулат Аристотеля: 
«Важность целого превыше важности его составляющих» сменился 
на новый постулат Галилея: «Целое объясняется свойствами его составляющих».
Впоследствии системные представления от использования на бытовом уровне, а также объяснения организации мироздания перешли в область научного знания — системы знаний о законах природы, 
общества, мышления. Наибольшее развитие они получили в идеях 

1 Гелиоцентрическая система мира (гелиоцентризм) — представление о том,  
что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается 
Земля и другие планеты.

Наиболеезначимыеидеипериода

системной организации научного знания в немецкой классической 
философии (XVIII–XIX вв.). Структура научного знания, принципы 
и основания построения теоретических систем стали в ней предметом специального философского, логико-методологического анализа.
Наиболее значимые идеи этого периода:
1. И. Г. Ламберт (1728–1777):
– подчеркивал, что всякая наука, как и ее часть, может быть представлена как скоординированная и субординированная система, трактуемая как целое;
– проводил анализ системности науки на основе обобщенного рассмотрения систем, построения общей системологии.
2. И. Кант (1724–1804):
– осознал системный характер научно-теоретического знания 
и превратил эту проблему в методологическую;
– выявил определенные процедуры и средства системного конструирования знания;
– считал, что в то же время принципы образования систем являются характеристиками лишь формы, а не содержания знания.
3. И. Г. Фихте (1762–1814):
– в противовес Канту считал, что принципы полагания формы знания являются одновременно принципами полагания и его содержания, что стало основой его тезиса: «Научное знание есть 
системное целое»;
– выступил родоначальником направления, отождествляющего 
системность научного знания с его систематическим изложением, т. е. внимание обращалось не на научное исследование, 
а на изложение результатов знания.
4. Г. Гегель (1770–1831):
– исходил из единства содержания и формы знания, тождества 
мысли и действительности, предложил историческую трактовку становления системы в соответствии с принципом восхождения от абстрактного к конкретному.
В XIX–XX вв. теоретическое естествознание продолжает развивать системные идеи, различая предмет и объект знания. Предмет исследований 
трактуется как нечто созданное и создаваемое человеком в ходе освоения 
природы. Ученые того периода (Богданов, Берталанфи, Винер, Эшби, 
Цвикки и др.) актуализировали роль моделей и модельного мышления 
в познании, определили и исследовали системообразующий принцип