Функциональное моделирование сложных систем

Москва  2021

М ИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

«МИСиС»

ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК

Кафедра автоматизированных систем управления

Е.Н. Шафоростова

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ  
МОДЕЛИРОВАНИЕ  
СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

Учебное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4472

УДК 004.4 
 
Ш-30

Р е ц е н з е н т 

канд. техн. наук, доц.,  

доцент кафедры автоматизирования  

проектирования и дизайна ИТКН НИТУ Д.В. Калитин

Шафоростова Е.Н.

Ш-30 
Функциональное 
моделирование 
сложных 
систем» : 
учеб. пособие / Е.Н. Шафоростова. – М. : Изд. 
Дом НИТУ «МИСиС», 2021. – 81 с.

ISBN 978-5-907227-48-4 

В учебном пособии излагаются основные теоретические вопросы 
функционального моделирования сложных систем. Рассмотрены 
наиболее распространенные программные продукты, использующиеся 
на основных этапах моделирования сложных систем. 
Каждая тема закрепляется контрольными вопросами и заданиями 
на практическую работу.

Учебное пособие предназначено для обучающихся по направ-

лению подготовки 09.04.01 «Информатика и вычислительная 
техника» по профилям подготовки «Интеллектуальные системы 
управления», «Промышленный интернет вещей и прогнозная ана-
литика».

УДК  004.4

 Е.Н. Шафоростова, 2021

ISBN  978-5-907227-48-4
 НИТУ «МИСиС», 2021

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Тема 1. Построение функциональных моделей бизнес-
процессов организации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Теоретическое введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Технология выполнения практической работы . . . . . . . . . 10
Задания на практическую работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Требования к отчету . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Тема 2. Функциональное моделирование  
предметной области в нотации IDEF0 и DFD . . . . . . . . . . . . . 27

Теоретическое введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Задания на практическую работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Тема 3. Моделирование функциональности и классов 
приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Теоретическое введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Технология выполнения практической работы . . . . . . . . . 56
Задания на практическую работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Тема 4. Моделирование данных создаваемой  
информационной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Теоретическая часть  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Технология выполнения практической работы . . . . . . . . . 70
Задания на практическую работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Библиографический список  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

ВВЕДЕНИЕ

В учебном пособии рассматриваются вопросы функцио-

нального моделирования сложных систем для обучающихся 
уровня образовательной программы магистратуры по направ-
лению подготовки 09.04.01 «Информатика и вычислительная 
техника». Актуальность изучения дисциплины «Функцио-
нальное моделирование сложных систем» связана с тем, что 
достаточно быстро меняются требования к современным авто-
матизированным системам с учетом динамически меняющихся 
тенденций развития общества. Данная проблема относится 
и к автоматизированным системам управления (АСУ), применяемым 
для отдельных подсистем работы предприятия, но это 
также справедливо и для систем АСУ целого предприятия, поэтому 
вопросы функционального моделирования сложных автоматизированных 
систем являются актуальными. 

Целью изучения дисциплины является формирование у обучающихся 
теоретических знаний и практических навыков, 
связанных с функциональным моделированием сложных систем, 
которые относятся к классам автоматизированных информационных 
систем.

Основные задачи изучения дисциплины:

 
– обучающиеся должны знать теоретические базовые методы 
и принципы построения основных функций и подсистем 
автоматизированных систем управления, уметь декомпозиро-
вать основные процессы изучаемой предметной области, а также 
определять уровень их декомпозиции; 

 
– знать основные процессы и методы применения стандарта 

IDEF0 при документировании и разработке проектных решений;

 
– 
владеть навыками использования инструментальных 

средств автоматизированного проектирования с использова-
нием практических примеров функционального моделирова-
ния.

ТЕМА 1. ПОСТРОЕНИЕ 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ 

БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ ОРГАНИЗАЦИИ

Цель: научиться строить основные функциональные моде-

ли бизнес-процессов организации. 

Теоретическое введение

В настоящее время организация, по сути, является фор-

мой жизнедеятельности бизнеса, и в этом смысле она вторич-
на по отношению к бизнесу, поэтому организация (структура, 
персонал, сотрудники, система менеджмента) создается и раз-
вивается для бизнеса, а не наоборот.

Качественно и эффективно управлять бизнес-системами 

в организациях можно при условии, что данные процессы хо-
рошо структурированы и включают следующие составляю-
щие:

 
– выстроенную систему бизнес-процессов организации;

 
– структурированную 
функционально-организационную 

схему, отражающую распределение полномочий и зон ответ-
ственности (так называемую штатную структуру распределе-
ния зон ответственности сотрудников по бизнес-процессам и 
операциям);

 
– систему подчиненности и функционального взаимодей-

ствия между подразделениями организации в рамках структу-
рированного бизнес-процесса.

Все это говорит о том, что вопросы структурирования и 

функционального определения бизнес-процессов в организа-
ции тесно связаны между собой и улучшение этих процессов 
по отдельности приводит к неэффективному менеджменту ор-
ганизации.

Развитая организация – это система разнообразных и 

не всегда взаимосвязанных бизнес-процессов (например, раз-
личные направления деятельности, выполнение различных 
задач в структурных подразделениях и т.п.). При проведении 
анализа сложившейся системы бизнес-процессов в организа-
ции даже опытному руководителю не всегда удается выделить 

все существующие процессы. При моделировании бизнес-про-
цессов актуальной является задача не просто определить и 
вывить имеющиеся бизнес-процессы с целью дальнейшей ав-
томатизации и контроля, но и определить их оптимальное вза-
имодействие с целью дальнейшего развития. Таким образом, 
в основе управления структурой организации лежит понятие 
функционального поведения имеющихся бизнес-про цессов.

Рис. 1.1. Циклограмма управления бизнес-процессами

При моделировании необходимо учитывать специфические 

особенности направлений деятельности компании, поскольку 
создание четкого регламента бизнес-процессов возможно не во 
всех организациях. Рассмотрим, например, организации, за-
нимающиеся созданием и разработкой различных проектов, 
строительные организации или предприятия по производ-
ству изделий под заказ. На практике достаточно эффективно 
управлять данными организациями невозможно через струк-
турирование бизнес-процессов, поскольку, например, разра-
ботка проектов предполагает наличие планов, определенного 
бюджета, четких временных рамок и соблюдения других ус-
ловий, поэтому здесь возможны иные подходы к управлению. 
Разработанные бизнес-процессы наиболее успешно внедря-

ются в компаниях, в которых все процессы функционируют 
на основе многократно повторяющихся алгоритмов действий, 
с четко выстроенной организационной структурой, например, 
в серийных производствах внедрение бизнес-процессов явля-
ется механизмом, обеспечивающим их бесперебойную работу 
(рис. 1.1).

Бизнес-процесс представляет собой функциональную, чет-

кую логическую последовательность определенных действий 
сотрудников в организации.

Целью описания бизнес-процессов является проведение ана-

лиза существующих процессов и определение регламента дей-
ствий в организации.

Описание бизнес-процессов – это описание логической 

последовательности действий сотрудников при выполне-
нии определенных функций в установленном нормами виде 
с целью регламентации последовательности функциональных 
действий в организации, проведении их анализа с целью даль-
нейшей оптимизации и повышения эффективности.

Главное отличие описания бизнес-процессов от технологи-

ческих состоит в том, что в технологических процессах на вы-
ходе предусматривается получение определенного результата 
(например, на производстве на выходе технологического про-
цесса должна получиться продукция с заданными параметра-
ми и функциями).

Однако детально прописывать и регламентировать необ-

ходимо те процессы в организации, которые неоднократно 
повторяются и полностью отлажены. Если же те или иные 
процессы все время изменяются, то их нужно детально тести-
ровать и отбирать более эффективные.

Функциональное моделирование бизнес-процессов позволя-

ет решить следующие актуальные задачи:

 
– анализ и изучение существующих бизнес-процессов, на-

пример, построение графических схем, с целью создания мо-
делей существующих бизнес-процессов, которые позволят вы-
явить возможные «узкие места» и понять функциональные 
особенности деятельности организации;

– обеспечение наглядности бизнес-процессов. Графическое 

представление деятельности организации позволит руководи-
телю более оперативно выявить проблемы в имеющихся биз-
нес-процессах и оценить различные варианты их устранения. 
В работе бизнес-аналитиков, разработчиков по внедрению 
программных продуктов и т.д. важным моментом в проекти-
ровании бизнес-процессов является понимание клиентом пре-
имуществ решения выявленных проблем существующих в ор-
ганизации бизнес-процессов. 

Рис. 1.2. Параметры моделирования бизнес-процессов

Процесс моделирования бизнес-процессов организации так-

же необходим для представления сложных информационных 
потоков в более простой и наглядной графической форме для 
восприятия пользователем, проведения анализа и принятия 
управленческого решения. Для построения модели бизнес-
процессов сначала необходимо определить организационную 
структуру предприятия (рис. 1.2).

Организационная структура является основой построения 

информационных потоков в организации, вместе со структурой 
бизнес-процессов они представляют собой взаимосвязанные 
и определяющие друг друга элементы процесса управ-

ления и эффективной работы предприятия. Структура 
выстроенных процессов, в свою очередь, является основой 
функционирования бизнеса.

Организационная структура представляет собой утвержденный 
нормативный документ, который определяет взаимо-
подчинение подразделений организации и структурно, в виде 
схемы, отображает способы их взаимодействия друг с другом. 
Структура организации определяется с учетом стоящих перед 
организацией задач, интенсивности и сложности сложившихся 
в организации информационных потоков, документооборота 
с учетом ее организационных и финансовых возможностей.

За период своего существования и развития все компании 

и организации проходят этапы организационных и структурных 
изменений. Данные процессы часто влекут за собой 
изменения 
в 
организационно-функциональной 
структуре 

компании, данные преобразования сопровождаются многочисленными 
обсуждениями, совещаниями, на которых сотрудники 
предлагают новые варианты будущей структуры 
подразделений и всей компании в целом. Основным в данном 
процессе является построение новой организационной диаграммы.


Организационная диаграмма – это схематическое представление 
необходимых структурных подразделений организации 
с учетом взаимоподчинения. Выделим основные уровни представления 
организационных диаграмм, которые используются 
на практике:

1) уровень функциональных единиц – «верхний» уровень 

организации, где структурными элементами являются необходимые 
функциональные блоки; 

2) уровень организационных единиц – представляет подразделения: 
управления, департаменты, отделы, офисы и т.п.;

3) уровень штатных единиц.

Процесс визуализации организационной структуры обычно 

не вызывает трудностей, поскольку древовидная иерархическая 
структура, как правило, интуитивно понятна и не требует 
дополнительных комментариев или пояснений. 

Разработка 
модели 
IT-инфраструктуры 
организации 

на предпроектной стадии позволяет команде разработчиков 
решить следующие задачи: выявить наличие IT-мощностей, 
ресурсов, информационных потоков в организации, таким об-
разом, объективно оценить имеющиеся аппаратные платфор-
мы, структуру сетевого оборудования, используемые инфор-
мационные системы и т.д.

Технология выполнения практической 

работы

Организационная диаграмма. Для открытия шаблона «Ор-

ганизационная структура» необходимо запустить MS Visio 
и выбрать следующие пункты: «Бизнес»/«Организационная 
диаграмма» (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Выбор организационной диаграммы

Рабочее окно среды MS Visio представлено на рис. 1.4.

Чтобы нанести элемент на рабочую область, достаточно, 

удерживая нужный элемент, перетащить его на рабочее поле. 
Для соединения элементов необходимо использовать соедини-
тельные линии, которые расположены на панели управления.

Рис. 1.4. Рабочее окно MS Visio

Представим организационную структуру на примере орга-

низации, которая состоит из трех основных департаментов, 
руководящий состав которых подчиняется непосредственно 
генеральному директору (рис. 1.5).

Генеральный 
директор
 

Коммерческий 
департамент
 

Департамент 
маркетинга
 

Департамент развития
 

Рис. 1.5. Верхний уровень организационной структуры