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 меха-
ники им. Н. Н. Красовского Уральского отделения Российской ака-
демии 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 информа-
ционной 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 раз-
работка документ-концепции ее решения на примере бизнеса коммерческой орга-
низации.
Основная задача пособия — развитие навыков системного мышления у студентов 
и подготовка их к решению практических задач разработки и управления требова-
ниями к проектированию информационных систем и улучшению бизнес-процес-
сов 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-информати-
ка» (бакалавриат), 38.04.05 «Бизнес-информатика» (магистра-
тура), 09.04.03 «Прикладная информатика» (магистратура), изучающих 
дисциплины: Теория систем и системный анализ, Системный анализ 
и управление требованиями, Жизненный цикл информационной си-
стемы, Анализ и проектирование информационно-управляющих си-
стем для бизнеса, Производственная практика, НИР, Проектирование 
информационных систем, в рамках модулей: Архитектура предприя-
тия, Анализ и моделирование бизнес-процессов, Управление жизнен-
ным циклом информационных систем, Анализ и проектирование ин-
формационно-управляющих систем для бизнеса, Практика, Управление 
жизненным циклом и безопасность информационных систем. Материал 
пособия может быть использован студентами других направлений, изу-
чающих 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 си-
стемного анализа, его суть, заключающуюся в возможности решения 
реальных сложных проблем системного характера, а также различные 
взгляды на жизненный цикл решения подобных проблем. Данные гла-
вы 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 примене-
ние методов и моделей системного анализа на первых этапах жизнен-
ного цикла решения проблемы. Последовательность тем данной главы 
соответствует этапам жизненного цикла решения проблемы от обна-
ружения проблемы до разработки концепции ее решения. Материалы 
тем содержат теоретическую часть, сквозной пример практического 
применения теоретических знаний, представляющий собой реше-
ние ИТ-проблемы коммерческой организации от ее первоначальной 
формулировки, до разработки документ-концепции ИТ-решения, 
и практические задания, позволяющие студентам УрФУ, обучающим-
ся по системе проектного обучения, выполнить междисциплинарный 
проект, который, в свою очередь, может стать основой для подготов-
ки выпускной квалификационной работы студентов бизнес-инфор-
матики и прикладной информатики.
Особенностью пособия является предлагаемый в приложениях 2, 3 
концепция и шаблон документ-концепции на разработку информа-
ционной системы. Прил. 1 содержит критерии оценки выполнения 
практических заданий данного пособия.
Таким образом, основная задача пособия — развитие навыков си-
стемного мышления у студентов и подготовка их к решению практиче-
ских 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 объек-
тов, все они могут быть представлены в единообразном виде, 
позволяющем использовать универсальные методы и алго-
ритмы для своего анализа. Такой анализ называется системным, по-
скольку каждый исследуемый объект представлен в нем как система.
Система — это любой выделенный наблюдателем из внешней 
среды объект, который в рамках определенного временного интер-
вала одновременно рассматривается и как единое целое, и как объе-
диненная 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 ограничи-
ваются ими): элемент, компоненты, подсистема, связь, состав, струк-
тура, состояние, цель (целеполагание), функции, жизненный цикл 
и т. д. Таким образом, все объекты окружающего мира удается опи-
сать общими системными характеристиками и свойствами.
Под жизненным циклом системы (System Lifecycle, SLC) понимают 
период времени от возникновения потребности в системе и ее ста-
новления 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 кото-
рой не является очевидной.
Системный анализ — прикладное направление общей теории си-
стем, цель которого состоит в решении проблемы (проблем) научно-
го 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 контек-
сте — 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 си-
туации 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 мо-
жет 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 при-
мере бизнеса коммерческой организации, актуальный для направле-
ний «Бизнес-информатика» и «Прикладная информатика».

1. История возникновения 
теории систем 
и системного анализа

Ф

ормирование и развитие системных представлений, в чьей пер-
вооснове лежит целостное восприятие людьми всего сущего, на-
чалось еще в глубокой древности и продолжается по сей день.
Первым и наиболее важным этапом становления системных пред-
ставлений можно считать возникновение в 2500–2000 гг. до н. э. в Древ-
ней 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, благода-
ря развитию человеческих представлений в области устройства мира 
и распространению идей упорядочивания с бытового уровня до Все-
ленной, 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 улавли-
вают 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 са-
мым сравнение элементов с буквами.
Далее наделение слова «система» обобщенным смыслом проис- 
ходило:
– в процессе мифотворчества при построении мифа на основе ме-
тафоры, 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 соз-
дал первую философскую систему, в которой систематизировал 
знания античного мира.
В результате этих процессов понятие «система» стало применять-
ся ко многим объектам как природного, так и искусственного проис-
хождения.
С возникновением науки и философии Возрождения (XV в.) общая 
картина мира представляется как независимая от человека, обладаю-
щая определенной организацией, иерархией и собственной структу-
рой. Из предмета созерцания и философского размышления бытие 
превращается в предмет социально-научного анализа. Возникают на-
уки, каждая из которых анализирует свою предметную область свои-
ми собственными методами.
Астрономия — одна из первых таких наук. Ее развитие позволило 
перейти к новой интерпретации системности мироздания — гелиоцен-
трической системе мира1 (Н. Коперник 1473–1543), а в дальнейшем — 
к категориям типа «вещь и ее свойства», «целое и его часть», «субстан-
ция и атрибуты», «сходство и различие» и др. (Г. Галилей (1564–1642) 
и И. Ньютон (1642–1727)). Вещь начала трактоваться как сумма от-
дельных свойств, а отношение стало выражать воздействие некое-
го предмета на другой, первый из которых являлся причиной, а вто-
рой — следствием. При этом выдвинутый ранее постулат Аристотеля: 
«Важность целого превыше важности его составляющих» сменился 
на новый постулат Галилея: «Целое объясняется свойствами его со-
ставляющих».
Впоследствии системные представления от использования на бы-
товом уровне, а также объяснения организации мироздания переш-
ли 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 предме-
том 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 пред-
ставлена как скоординированная и субординированная систе-
ма, трактуемая как целое;
– проводил анализ системности науки на основе обобщенного рас-
смотрения 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 кон-
струирования знания;
– считал, что в то же время принципы образования систем явля-
ются характеристиками лишь формы, а не содержания знания.
3. И. Г. Фихте (1762–1814):
– в противовес Канту считал, что принципы полагания формы зна-
ния являются одновременно принципами полагания и его со-
держания, что стало основой его тезиса: «Научное знание есть 
системное целое»;
– выступил родоначальником направления, отождествляющего 
системность научного знания с его систематическим изложе-
нием, 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 трактов-
ку становления системы в соответствии с принципом восхож-
дения от абстрактного к конкретному.
В XIX–XX вв. теоретическое естествознание продолжает развивать си-
стемные 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