Разработка распределенной базы данных для АСУТП кабельного производства на базе InterSystems Caché: методология, проектирование и внедрение

В современном мире, где технологический прогресс неумолимо ускоряется, промышленные предприятия сталкиваются с постоянно возрастающими требованиями к эффективности, надежности и адаптивности производственных процессов. Кабельное производство, с его сложной номенклатурой продукции, многоступенчатыми технологическими циклами и необходимостью строгого контроля качества на каждом этапе, является ярким примером такой отрасли. Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) становится не просто желательным, а критически важным условием для поддержания конкурентоспособности и оптимизации производства. Однако классические централизованные базы данных, лежащие в основе многих традиционных АСУТП, часто не справляются с растущими объемами данных, требованиями к высокой доступности и скоростью обработки информации в реальном времени, особенно на территориально распределенных производственных комплексах. Из этого следует, что предприятиям требуется принципиально новый подход к организации данных, способный обеспечить масштабируемость и отказоустойчивость, иначе они рискуют отстать от конкурентов и не справиться с вызовами цифровой трансформации.

Именно в этом контексте актуальность дипломной работы по проектированию, разработке и внедрению распределенной базы данных для АСУТП кабельного производства приобретает особое значение. Использование объектно-ориентированной СУБД, такой как InterSystems Caché, предлагает инновационный подход к решению этих задач, обещая значительное повышение производительности, гибкости и масштабируемости системы. Данное исследование направлено на разработку всеобъемлющей методологии, охватывающей все этапы – от теоретического обоснования и детального проектирования до оценки экономической эффективности и учета строгих требований к безопасности.

Целью работы является создание детального, методологически выверенного и практико-ориентированного плана по разработке и внедрению распределенной базы данных для АСУТП кабельного производства на базе InterSystems Caché. Для достижения этой цели будут поставлены и решены следующие задачи:

• Анализ фундаментальных принципов распределенных баз данных и их применимости в АСУТП.
• Исследование особенностей объектно-ориентированных СУБД, в частности InterSystems Caché, и их сравнительный анализ с реляционными системами.
• Разработка инфологической и логической моделей данных, специфичных для кабельного производства, с учетом требований распределенной АСУТП.
• Изучение методов и инструментов конвертации данных из реляционных систем в InterSystems Caché, а также выявление потенциальных проблем миграции.
• Оценка экономической эффективности внедрения предлагаемого решения.
• Определение ключевых требований к безопасности жизнедеятельности и охране труда при эксплуатации подобных информационных систем в промышленной среде.

Представленная структура работы включает в себя теоретические основы, практические аспекты проектирования и внедрения, а также важнейшие вопросы экономики и безопасности, что позволит сформировать целостное и исчерпывающее исследование, способное послужить надежной основой для реализации проекта на реальном производстве.

Теоретические основы распределенных баз данных и АСУТП

Мир информационных технологий постоянно ищет способы справляться с растущими объемами данных и повышающимися требованиями к их обработке. Исторически сложилось, что информационные системы начинали свой путь с централизованных архитектур баз данных. Однако стремительное увеличение числа пользователей, объемов информации и территориальное расширение организаций быстро выявили их уязвимости: высокие задержки, перегрузки сети, снижение общей надежности и производительности. Именно эти вызовы стали катализатором для развития концепции распределенных баз данных (РБД), которая сегодня является краеугольным камнем в проектировании сложных, отказоустойчивых и высокопроизводительных систем, особенно в условиях современного промышленного производства.

Понятие и архитектуры распределенных баз данных

В своей основе распределенная база данных (РБД) представляет собой не просто коллекцию разрозненных файлов, а логически единую совокупность данных, физически расположенных на различных узлах компьютерной сети. Ключевая особенность здесь — это способность системы управлять этим «разбросанным» хранилищем как единым целым, обеспечивая прозрачный доступ к информации для пользователя. Это фундаментальное отличие от централизованных систем, где все данные хранятся на одном сервере, порождает целый ряд преимуществ:

• Параллельная обработка: Запросы могут быть разбиты на части и выполняться одновременно на разных узлах, что значительно ускоряет обработку больших объемов данных.
• Распределение нагрузки: Нагрузка на систему равномерно распределяется между узлами, предотвращая «бутылочные горлышки» и повышая общую отзывчивость.
• Повышение надежности и доступности: Отказ одного узла не приводит к полной остановке системы, поскольку данные могут быть реплицированы или доступны с других узлов. Это критически важно для непрерывных производственных процессов.
• Эффективность удаленных запросов: Данные могут храниться ближе к пользователям, сокращая задержки при доступе.
• Снижение затрат: Часто развертывание множества небольших, но связанных узлов оказывается экономичнее, чем покупка одного сверхмощного центрального сервера.

Классические принципы построения распределенных баз данных были сформулированы К. Дейтом в виде «Двенадцати правил», которые служат своего рода каноном для разработчиков. Среди них особенно выделяются:

1. Локальная автономия: Каждый узел должен иметь возможность управлять своими данными локально и независимо, что обеспечивает гибкость и минимизирует зависимости.
2. Отсутствие опоры на центральный узел: Все узлы в распределенной системе должны быть равноправны, без единой точки отказа, что повышает отказоустойчивость.
3. Непрерывное функционирование: Система должна обеспечивать отсутствие плановых остановов, что является жизненно важным для промышленных АСУТП.
4. Независимость от расположения (Location Transparency): Пользователь не должен знать о физическом размещении данных, работая с ними как с единым цельным ресурсом.
5. Прозрачность фрагментации и репликации: Доступ к данным должен быть одинаково прост, независимо от того, фрагментированы они или реплицированы.

Основополагающим принципом распределенных баз данных является фрагментация данных, то есть разделение базы на логические или физические части, которые могут быть размещены на разных узлах сети. Существует несколько видов фрагментации:

• Горизонтальная фрагментация: Строки одной таблицы распределяются по разным узлам. Например, данные о кабелях, произведенных на разных заводах, могут храниться на серверах этих заводов.
• Вертикальная фрагментация: Столбцы одной таблицы распределяются по разным узлам. Это полезно, когда разные группы пользователей нуждаются в доступе к разным наборам атрибутов одной сущности.
• Смешанная фрагментация: Комбинация горизонтальной и вертикальной фрагментации.
• Фрагментация по ключам (по хешу): Данные распределяются между сегментами на основе значения, взятого из вновь записанных данных (например, идентификационного номера продукта, серийного номера партии) и хэш-функции. Это обеспечивает равномерное распределение и быстрый поиск по ключу.

Помимо фрагментации, для повышения надежности и доступности широко используется репликация данных, то есть создание и поддержание идентичных копий данных на различных узлах. Современные распределенные СУБД предлагают гибкие технологии репликации, где пользователь может контролировать тип согласования копий:

• Строгая (сильная) согласованность: Изменения видны только после их распространения на всех репликах. Это гарантирует актуальность данных, но может вызвать временные блокировки или задержки.
• Слабая (конечная) согласованность: Изменения, внесенные в одну реплику, со временем становятся видны всем клиентам. Это обеспечивает высокую доступность и производительность, но данные могут быть временно неактуальными.

Методы репликации могут быть транзакционными (копирование изменений транзакций) или моментальных снимков (периодическое создание и наложение снимков базы данных на реплики).

Архитектуры распределенных СУБД также имеют свои особенности, определяя, как узлы взаимодействуют друг с другом и как они используют общие ресурсы:

• Shared-Nothing (без разделяемых ресурсов): Каждый узел полностью автономен, обладает собственными вычислительными ресурсами (ЦП, память) и хранилищем. Узлы общаются только через сетевые сообщения. Это обеспечивает высокую масштабируемость и отказоустойчивость, но требует сложного управления распределенными транзакциями.
• Shared-Memory (с разделяемой памятью): Процессоры имеют доступ к общей памяти через высокоскоростные соединения. Эта архитектура часто используется в многопроцессорных системах с небольшим количеством узлов.
• Shared-Disk (с разделяемыми дисками): Процессоры имеют доступ к общим дисковым устройствам, но у каждого процессора своя память. Это упрощает управление данными, но может привести к проблемам с согласованностью кэшей.

Важным аспектом в проектировании распределенных СУБД является выбор методологии. Этот процесс сложен, длителен и требует значительных ресурсов. Среди основных подходов выделяют:

• «Нисходящий» (Top-Down): Оптимален для сложных баз данных. Начинается с высокоуровневых сущностей и постепенно уточняет их, детализируя до атрибутов и связей. Основан на методе «сущность-связь» (ER-моделирование).
• «Восходящий» (Bottom-Up): Начинается с определения атрибутов, а затем группирует их в отношения на основе функциональных зависимостей (например, с использованием нормализации). Более приемлем для простых баз данных и применяется в распределенных базах данных при интеграции спроектированных локальных баз данных.
• «Смешанный» (Mixed): Комбинирует методы «восходящего» и «нисходящего» проектирования, сначала создавая отдельные части модели, а затем собирая их в единое целое.

Для обеспечения совместимости и взаимодействия между различными системами баз данных разработан стандарт DRDA (Distributed Relational Database Architecture). DRDA — это набор протоколов, разработанный IBM, который позволяет нескольким СУБД и прикладным программам совместно работать, координируя взаимодействие и позволяя выполнять изменения на нескольких серверах баз данных в рамках распределенной единицы работы (Distributed Unit of Work — DUOW). Его ключевые компоненты — Application Requester (AR), Application Server (AS) и Database Server (DS) — обеспечивают стандартизированное взаимодействие и поддерживают безопасное шифрование данных через SSL.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП)

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) представляют собой комплекс технических и программных средств, предназначенных для автоматизации управления производственными процессами. В условиях современного промышленного предприятия, особенно такого сложного, как кабельное производство, АСУТП становятся фундаментом для повышения эффективности, качества и безопасности.

Типовая структурная схема распределенной системы управления в АСУТП чаще всего имеет трехуровневую архитектуру:

1. Нижний (полевой) уровень: Это «органы чувств» и «мышцы» системы. Здесь расположены датчики (сенсоры), которые собирают информацию о состоянии технологического процесса (температура, давление, скорость, напряжение, ток, дефекты изоляции кабеля) и исполнительные устройства (актуаторы), непосредственно воздействующие на процесс (моторы, клапаны, нагреватели).
2. Средний (уровень контроллеров): «Нервная система» АСУТП. Состоит из программируемых логических контроллеров (ПЛК), которые получают данные с нижнего уровня, обрабатывают их по заранее запрограммированным алгоритмам и выдают команды управления исполнительным механизмам. Этот уровень обеспечивает локальную автоматизацию и быструю реакцию на изменения.
3. Верхний уровень (уровень операторских и диспетчерских станций): «Мозг» системы. Включает промышленные серверы, сетевое оборудование, рабочие станции операторов и диспетчеров. Основные функции этого уровня:
   • Сбор и архивация данных: Получение информации от ПЛК и ее долговременное хранение.
   • Визуализация (HMI – Human-Machine Interface): Представление оператору текущего состояния технологического процесса в удобном графическом виде.
   • Диспетчеризация (SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition): Предоставление оператору возможности контролировать и управлять процессом, а также вести запись всех его действий для обеспечения персональной ответственности.

Актуальность распределенных АСУТП для крупного кабельного производства, зачастую имеющего несколько цехов или даже географически разнесенных предприятий, трудно переоценить. Такие системы направлены на достижение целого ряда стратегических целей:

• Повышение эффективности производства: За счет получения достоверной, оперативной информации и оптимизации режимов работы.
• Повышение точности измерений и контроля: Снижение процента брака и повышение качества продукции.
• Снижение трудоемкости управления: Автоматизация рутинных операций и предоставление операторам инструментов для более эффективного принятия решений.
• Оптимизация использования ресурсов: Экономия сырья, энергии и снижение эксплуатационных расходов.

Ключевым аспектом при проектировании распределенных АСУТП является выбор каналов связи. От их надежности, пропускной способности и скорости передачи данных напрямую зависит оперативность сбора информации, а следовательно, и адекватность управляющих воздействий. Для обеспечения бесперебойной работы АСУТП используются как проводные (Ethernet, Profibus, Modbus), так и беспроводные (Wi-Fi, ZigBee) технологии, выбор которых зависит от конкретных условий и требований производства.

Важным регулятором в этой области является ГОСТ Р 71765-2024 «Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Общие требования». Этот стандарт, утвержденный Росстандартом и введенный в действие с 30 ноября 2024 года, устанавливает общие требования к АСУТП, функционирующим на объектах производственно-технологических комплексов. Он затрагивает принципы создания интегрированных баз данных и функционально-технологических моделей, что является прямым руководством к действию при разработке подобных систем. Разработчиками стандарта выступили ПАО «Газпром автоматизация» и ФГБУ «Институт стандартизации», что подчеркивает его авторитетность и применимость в российской промышленности.

Объектно-ориентированные СУБД и InterSystems Caché в контексте АСУТП

Смена парадигм в управлении данными — процесс не новый. Сначала безраздельно господствовали иерархические и сетевые модели, затем пришла эра реляционных систем, которые до сих пор занимают доминирующее положение. Однако новые вызовы, связанные со сложностью данных, необходимостью работы с неструктурированными объектами и стремительным развитием объектно-ориентированного программирования, подтолкнули к появлению качественно нового класса систем — объектно-ориентированных СУБД. В этом контексте InterSystems Caché является ярким представителем эволюции СУБД, предлагая уникальный мультимодельный подход, идеально подходящий для сложных и высокопроизводительных задач, характерных для АСУТП.

Объектно-ориентированные базы данных: принципы и сравнение с реляционными

Объектно-ориентированная база данных (ООБД) — это база данных, где данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методов и классов, что напрямую коррелирует с принципами объектно-ориентированного программирования. Вместо плоских таблиц и отношений, как в реляционных СУБД, здесь мы оперируем сложными, самодостаточными сущностями, которые могут содержать как данные, так и логику их обработки.

Ключевые характеристики ООСУБД, определяющие их потенциал и отличия, включают:

• Поддержка сложных объектов: Возможность создавать составные объекты из других объектов, используя конструкторы, что позволяет моделировать реальные сущности с богатой внутренней структурой. Например, объект «Кабель» может содержать объекты «Жила», «Изоляция», «Оболочка».
• Индивидуальность объектов (Object Identity): Каждый объект имеет уникальный, неизменяемый идентификатор (OID), независимый от его значений. Это позволяет однозначно ссылаться на объект, даже если все его атрибуты изменились.
• Инкапсуляция: Доступ к данным объекта возможен только через его методы (интерфейс), что скрывает внутреннюю реализацию и обеспечив��ет целостность данных.
• Поддержка типов и классов: Объекты группируются в классы, которые определяют их структуру и поведение.
• Наследование: Классы могут наследовать свойства и методы от других классов, что способствует повторному использованию кода и упрощает иерархическое моделирование.
• Полиморфизм: Объекты разных классов могут реагировать на одно и то же сообщение (вызов метода) по-разному, в зависимости от своей специфической реализации.

Одним из наиболее значимых преимуществ ООСУБД перед реляционными СУБД является более непосредственное представление сложных объектов. В то время как реляционная модель вынуждена «разбивать» сложные сущности на множество связанных таблиц, ООСУБД могут хранить их как единое целое, что устраняет необходимость в дорогостоящих операциях JOIN при извлечении связанных данных. Это также позволяет более эффективно отображать информацию о сложных взаимосвязях объектов и снимает ограничения на типы данных, позволяя хранить произвольные типы, включая мультимедийные или пользовательские.

Для разработчиков это означает, что им не требуется трансляция объектной модели в реляционную и обратно (так называемая «проблема объектно-реляционного несоответствия»), что значительно упрощает разработку и снижает количество ошибок. В определенных сценариях, особенно при работе со сложными структурами данных и распределенными вычислениями, ООСУБД потенциально могут превосходить реляционные аналоги по скорости доступа и обработки. Например, InterSystems Caché позиционируется как способная успешно конкурировать с реляционными СУБД по производительности, превосходя многие объектные СУБД по надежности и удобству разработки благодаря высокопроизводительному многомерному серверу данных.

Однако, несмотря на свои преимущества, ООСУБД также имеют ряд недостатков:

• Высокая понятийная сложность: Объектно-ориентированная парадигма требует более глубокого понимания со стороны разработчиков и администраторов.
• Низкая скорость выполнения запросов и отсутствие оптимизации запросов (в некоторых реализациях): В отличие от реляционных СУБД с их отточенными оптимизаторами SQL, ООСУБД могут испытывать трудности с произвольными запросами.
• Отсутствие интероперабельности между РБД и ООБД: Исторически интеграция между этими двумя типами СУБД была сложной.
• Отсутствие развитого и стандартизированного языка генерации отчетов и анализа данных, как SQL: Это затрудняет бизнес-аналитику и создание отчетности.
• Теория баз данных не имеет такой хорошей математической основы, как реляционные модели: Отсутствие строгой теоретической базы может затруднять верификацию и оптимизацию.

InterSystems Caché как «постреляционная» мультимодельная СУБД

InterSystems Caché — это уникальная СУБД, которую часто описывают как иерархическую, объектно-ориентированную, «постреляционную» и мультимодельную. Это не просто маркетинговые термины; они отражают глубокие архитектурные особенности, которые делают Caché особенно привлекательной для требовательных приложений, таких как АСУТП.

Термин «постреляционная СУБД» указывает на эволюцию реляционной модели. Caché отменяет требование атомарности атрибутов, позволяя хранить в полях таблицы другие таблицы (NF2, многомерная база данных), что значительно повышает гибкость моделирования. Это позволяет работать с расширенным SQL для извлечения сложных объектов, не теряя при этом преимуществ реляционного доступа.

Главной отличительной чертой Caché является ее высокая производительность и масштабируемость. Она позиционируется как высокопроизводительная объектная система управления базами данных, способная достигать производительности, сопоставимой с БД в оперативной памяти. Например, пиковая пропускная способность в нормальном режиме может достигать 22 миллионов обращений к базе данных в секунду, а также 50 000 обращений к базе данных в секунду на 1 ГГц вычислений. Это делает ее идеальным выбором для АСУТП, где требуется оперативная обработка огромных потоков данных. Caché поддерживает как горизонтальное, так и вертикальное масштабирование, позволяя развертывать ее на сотнях компьютеров и эффективно управлять очень большими наборами данных.

Архитектура Caché обеспечивает единую модель данных, которая гарантирует независимость хранения данных от способа их представления. В основе этой архитектуры лежат глобали — высокопроизводительные многомерные массивы, которые являются внутренней структурой хранения данных Caché. Именно на глобали непосредственно отображаются объекты и таблицы, что позволяет комбинировать три типа доступа к данным:

1. Объектный доступ: Используется для бизнес-логики и работы с объектами напрямую, максимально используя преимущества ООП (наследование, полиморфизм, инкапсуляция).
2. Реляционный (SQL) доступ: Обеспечивает совместимость с существующими приложениями и инструментами отчетности, позволяя использовать стандартный SQL для запросов к данным.
3. Прямой доступ к многомерному ядру (глобалям): Предоставляет максимальную производительность для критических операций, позволяя обращаться к данным без накладных расходов объектно-реляционного отображения.

Такая мультимодельная архитектура позволяет разработчикам выбирать наиболее эффективный способ взаимодействия с данными в зависимости от конкретной задачи, оптимизируя производительность и гибкость.

Для поддержки распределенных систем и обеспечения горизонтального масштабирования Caché использует Enterprise Cache Protocol™ (ECP). ECP — это протокол распределенного кэша, который является основой для эффективного распределения данных, блокировок и исполняемого кода между несколькими системами Caché. Он работает поверх TCP/IP, обеспечивает автоматическое установление и поддержание соединений между серверами приложений и серверами данных. Ключевые особенности ECP включают:

• Отказоустойчивость: Способность восстанавливаться после отключений, возобновлять транзакции и блокировки.
• Гетерогенные сети: Поддержка работы в разнородных сетевых средах.
• Прозрачность: Приложения, разработанные для одного сервера, могут функционировать в многосерверной среде без изменений, что упрощает масштабирование.

Встроенный язык программирования Caché Object Script (COS) является развитием языка MUMPS. Он позволяет создавать отдельные программы и содержит уникальную конструкцию для указания места хранения переменной: локальные переменные хранятся в оперативной памяти, а глобальные переменные, имена которых начинаются с символа «^» (например, ^MyGlobal(1, "Subscript")), сохраняются непосредственно в базе данных (на диске), обеспечивая их персистентность. Это позволяет разработчикам напрямую управлять тем, что попадает в базу данных, и оптимизировать доступ.

Наконец, стоит отметить, что InterSystems Caché поддерживает различные типы данных (структурированные и неструктурированные), а также SQL и NoSQL-способы представления данных. С использованием ECP, концепции областей (namespace) и Subscript Level Mapping возможна реализация эффективной распределенной обработки данных и горизонтального масштабирования, что делает ее мощным инструментом для решения задач АСУТП. Важно также помнить, что InterSystems IRIS является следующим поколением платформы, включающей все возможности Caché и Ensemble, предоставляя еще более широкие возможности для интеграции и анализа данных.

Проектирование инфологической и логической модели данных для АСУТП кабельного производства

Проектирование базы данных – это критически важный этап в создании любой информационной системы, а в условиях АСУТП кабельного производства, где данные обладают высокой степенью детализации и взаимосвязанности, этот процесс требует особого внимания. От качества модели данных зависит не только производительность и надежность будущей системы, но и ее способность адекватно отражать реальные технологические процессы и удовлетворять потребности всех пользователей.

Инфологическое моделирование с использованием ER-модели

Инфологическая модель является первым и наиболее абстрактным этапом проектирования базы данных. Ее основная задача – описать данные и связи между ними в терминах предметной области, без привязки к конкретному способу хранения или СУБД. Это позволяет сфокусироваться на сущности информации, а не на технических деталях ее реализации.

Этапы составления инфологической модели включают:

1. Определение сущностей: Сущность – это нечто, о чем необходимо хранить информацию. В контексте кабельного производства это могут быть физические объекты («Кабель», «Оборудование», «Датчик»), абстрактные понятия («Партия кабеля», «Технологический процесс», «Отдел»), события («Измерение параметра», «Запуск производства») или роли («Оператор», «Технолог»).
2. Определение атрибутов: Атрибуты – это свойства, которые описывают сущности. Каждый атрибут имеет имя и тип данных.
3. Определение связей между сущностями: Связи показывают, как сущности взаимодействуют друг с другом. Например, «Кабель производится на Оборудовании», «Партия кабеля содержит Кабели», «Датчик измеряет Параметр процесса».

Для визуализации инфологической модели широко используется ER-модель (модель «сущность-связь»). ER-диаграмма является графическим представлением этой модели, использующим стандартизированные символы:

• Прямоугольники: Представляют сущности.
• Ромбы: Обозначают отношения (связи) между сущностями.
• Овалы: Отражают атрибуты сущностей.

В контексте АСУТП кабельного производства, ключевые сущности могут включать:

• Кабель: Основной продукт.
• Партия кабеля: Группа кабелей, произведенных одновременно или с использованием одного сырья.
• Технологический процесс: Последовательность операций (экструзия, скрутка, изоляция).
• Датчик: Устройство для сбора данных о процессе.
• Параметр процесса: Измеряемые характеристики (температура, скорость, давление).
• Оборудование: Станки и агрегаты, используемые в производстве.
• Сырье: Материалы для производства кабелей.
• Персонал: Операторы, инженеры.

Примеры атрибутов для основных сущностей:

• Сущность «Кабель»:
  • ID_Кабеля (первичный ключ)
  • Марка (например, ВВГнг-LS)
  • ТипИзоляции (ПВХ, резина)
  • КоличествоЖил
  • СечениеЖил (мм²)
  • НоминальноеНапряжение (В)
  • Длина (м)
  • Цвет
  • МатериалПроводника (медь, алюминий)
  • Диаметр (мм)
  • Масса (кг)
  • СтойкостьКВнешнимВоздействиям (например, УФ, огонь)
  • СрокСлужбы (лет)
  • КатегорияКачества
• Сущность «Оборудование»:
  • ID_Оборудования (первичный ключ)
  • Наименование (например, экструдер)
  • ИнвентарныйНомер
  • Производитель
  • Модель
  • ГодВыпуска
  • ДатаПоследнегоОбслуживания
  • РабочиеПараметры (сложный атрибут, включающий температуру, давление, скорость, хранимые в виде JSON или отдельного объекта)

ER-модель также должна учитывать специфику распределенной АСУТП, где данные могут быть фрагментированы или реплицированы. Например, данные о текущем состоянии оборудования могут храниться локально на узле цеха, а агрегированные данные о производительности – в центральной базе данных.

Логическое моделирование и нормализация данных

После создания инфологической модели следует этап логического моделирования. Логическая модель данных является более формализованной, чем инфологическая, но по-прежнему не зависит от конкретной СУБД. На этом этапе абстрактные сущности и связи преобразуются в структуры, более близкие к таблицам и отношениям реляционной базы данных (даже если конечной СУБД является объектно-ориентированная, это помогает структурировать данные).

Ключевым процессом на этом этапе является нормализация. Нормализация — это систематический процесс распределения данных по взаимосвязанным таблицам с целью:

• Устранения избыточности: Предотвращение дублирования данных, что экономит место и упрощает поддержку.
• Предотвращения аномалий изменения: Избежание проблем при вставке, обновлении и удалении данных.
• Обеспечения порядка и точности информации: Гарантия целостности и согласованности данных.

Нормализация включает несколько нормальных форм (НФ), каждая из которых накладывает более строгие ограничения на структуру таблицы:

• Первая нормальная форма (1НФ): Каждое отношение должно иметь атомарные атрибуты, то есть в каждой ячейке содержится только одно значение.
• Вторая нормальная форма (2НФ): Отношение находится в 2НФ, если оно в 1НФ, и каждый неключевой атрибут полностью зависит от всего первичного ключа (а не от его части).
• Третья нормальная форма (3НФ): Отношение находится в 3НФ, если оно в 2НФ, и отсутствуют транзитивные функциональные зависимости неключевых атрибутов от ключевых (т.е. неключевые атрибуты не зависят от других неключевых атрибутов).
• Нормальная форма Бойса-Кодда (БКНФ): Более строгая форма 3НФ. Отношение находится в БКНФ, если каждая нетривиальная и неприводимая слева функциональная зависимость имеет в качестве детерминанта некоторый потенциальный ключ.
• Четвертая нормальная форма (4НФ): Отношение находится в 4НФ, если оно в БКНФ и не содержит нетривиальных многозначных зависимостей.
• Пятая нормальная форма (5НФ): Отношение находится в 5НФ, если каждая нетривиальная зависимость соединения в ней определяется потенциальным ключом (ключами) этого отношения.

База данных считается нормализованной, если ее таблицы представлены как минимум в третьей нормальной форме (3НФ), что является общепринятым стандартом для большинства бизнес-приложений. Однако в распределенных системах и ООСУБД иногда допускается контролируемая денормализация для повышения производительности, особенно при работе с большими объемами данных и сложными запросами. Корректировка логической модели с конечными пользователями приводит к окончательному варианту словаря данных и ER-модели, готовой к дальнейшей конвертации.

Применение UML для моделирования АСУТП кабельного производства

Для более глубокого и всестороннего моделирования АСУТП, особенно на этапе детализации архитектуры программного обеспечения и взаимодействия компонентов, используется UML (Unified Modeling Language) – унифицированный язык визуального моделирования. UML позволяет не только описать статическую структуру системы, но и ее динамическое поведение, что является незаменимым для сложных систем управления.

В контексте АСУТП кабельного производства UML широко используется для:

• Моделирования структуры и поведения программного обеспечения системы: От высокоуровневых компонентов до низкоуровневых алгоритмов.
• Описание архитектуры: Визуализация взаимосвязей между различными модулями системы, такими как модули сбора данных, обработки, управления, визуализации и хранения.
• Алгоритмы работы и взаимодействия компонентов: Детализация логики работы ПЛК, серверов и клиентских приложений.

Примерами применения различных диаграмм UML для моделирования АСУТП могут быть:

• Диаграммы классов: Используются для создания абстрактных классов сущностей предметной области (например, Кабель, Датчик, Контроллер), их отношений, а также для определения атрибутов и методов классов. Это особенно полезно при проектировании объектно-ориентированной базы данных InterSystems Caché.
• Диаграммы компонентов: Описывают физическую структуру и взаимодействие компонентов системы, таких как Модуль сбора данных, ПЛК, Сервер БД, Клиентское приложение оператора, Исполнительные механизмы. Помогают понять, как части системы интегрируются друг с другом.
• Диаграммы последовательностей: Моделируют последовательности сообщений и взаимодействий между объектами или компонентами системы во времени, например, Датчик → ПЛК → Сервер БД → Клиентское приложение при сборе и отображении параметра.
• Диаграммы состояний: Определяют возможные состояния системы или отдельного объекта (например, Оборудование: "Работает", "Остановлено", "Авария") и переходы между ними в ответ на различные события.
• Диаграммы деятельности: Описывают поток управления и последовательность действий, выполняемых системой в ответ на определенные события или для выполнения задачи (например, алгоритм запуска технологического процесса).

Для кабельной продукции в АСУТП проектирование баз данных с помощью UML и ER-моделирования должно обеспечить полную и точную информацию о характеристиках кабелей, параметрах производственных процессов и состоянии оборудования. Такие базы данных активно используются в системах автоматизированного проектирования (САПР), например, в отечественной САПР «Макс» или КОМПАС-3D, а также в AutoCAD Electrical, где хранятся детализированные данные о продукции различных производителей.

Важно отметить, что InterSystems Caché, благодаря своей мультимодельной архитектуре, способна бесшовно работать с данными, представленными в различных моделях (реляционные, объектные, многомерные массивы, документы). Это дает значительную гибкость на этапе логического и физического проектирования, позволяя разработчикам выбирать наиболее подходящий способ хранения и доступа к данным, не прибегая к сложным преобразованиям между моделями.

Методы и проблемы конвертации реляционных баз данных в объектно-ориентированные СУБД (на примере Caché)

Переход от одной СУБД к другой, особенно при смене парадигм, всегда сопряжен с серьезными вызовами. Миграция данных из устоявшихся реляционных баз данных в объектно-ориентированные СУБД, такие как InterSystems Caché, — это не просто перенос таблиц, а глубокая трансформация, требующая понимания фундаментальных различий в моделях данных. В этом разделе мы рассмотрим подходы к такой конвертации, доступные инструменты и неизбежные проблемы, с которыми сталкиваются разработчики.

Подходы к конвертации и миграции данных

Конвертация реляционной базы данных в объектно-ориентированную систему — это многоступенчатый процесс, который можно разделить на два основных этапа: трансформацию схемы и последующую конверсию данных.

1. Полная семантическая конверсия схемы: Этот этап направлен на «восстановление» объектно-ориентированной схемы из реляционной. Реляционная модель, по своей сути, является «плоской» и лишена таких концепций, как наследование, полиморфизм и методы, инкапсулированные в объектах. Задача трансформации схемы состоит в отображении концептов исходной (реляционной) модели в концепты целевой (объектно-ориентированной), что часто требует эвристических подходов и ручной доработки. Например, таблицы, связанные отношением «один-ко-одному», могут быть объединены в один сложный объект, а таблицы, представляющие специализации сущностей, могут быть преобразованы в иерархию классов с наследованием.
2. Миграция данных: После трансформации схемы следует перенос самих данных. Этот процесс обычно включает три фазы:
   • Извлечение (Extraction): Получение данных из исходной реляционной СУБД.
   • Преобразование (Transformation): Стандартизация, агрегация, очистка и сопоставление данных с новой объектной схемой. Это может включать изменение типов данных, форматирование значений, расчет производных атрибутов и многое другое.
   • Загрузка (Loading): Запись преобразованных данных в целевую объектно-ориентированную СУБД.

Для облегчения работы ОО-приложений с реляционными СУБД используются объектно-реляционные адаптеры (ORM), такие как Hibernate или Entity Framework. Они позволяют автоматически выделять программные объекты из реляционных баз данных, предоставляя разработчикам объектно-ориентированный взгляд на реляционные данные и инкапсулируя сложности SQL-запросов. Однако ORM не решают проблему фундаментального несоответствия моделей данных, а лишь скрывают ее.

В случае с InterSystems Caché возможен постепенный переход, что значительно снижает риски и упрощает процесс миграции. Изначально приложение может работать с Caché как с обычной реляционной СУБД, используя стандартные SQL-интерфейсы. На этом этапе Caché эффективно эмулирует реляционную модель, отображая таблицы на свои внутренние глобали. Затем, по мере необходимости и по мере освоения платформы, критически важные операции, требующие максимальной производительности, могут быть переписаны с использованием прямого доступа к глобалям.

Ключевую роль в упрощении миграции играет Unified Data Model Caché. Она позволяет работать с одними и теми же данными в различных моделях (реляционной, объектной, key-value) через глобали, которые служат единой базовой структурой хранения. Это означает, что данные могут быть представлены и доступны через объектный API, стандартный SQL или прямой доступ к многомерным массивам, обеспечивая беспрецедентную гибкость и упрощая адаптацию существующих приложений.

Инструменты и проблемы конвертации SQL в Caché

Для непосредственной миграции данных и схем существуют специализированные инструменты, а также встроенные возможности самой Caché:

• ESF Database Migration Toolkit: Многофункциональный инструмент, поддерживающий миграцию между различными СУБД, включая InterSystems Caché и SQL Server. Он может автоматизировать перенос схем и данных.
• Конвертум Мастер: Программа для автоматической миграции схем и данных (таблиц, хранимых процедур, функций, триггеров) между различными СУБД. Использует ODBC, что позволяет работать и с InterSystems Caché через стандартизированные SQL-интерфейсы.
• InterSystems SQL interfaces и встроенный SQL в Caché: Сама Caché поддерживает выполнение TSQL-запросов и позволяет работать с данными посредством SQL, что облегчает перенос данных из SQL-совместимых систем.

Несмотря на наличие инструментов, процесс конвертации SQL в Caché сопряжен с рядом серьезных проблем:

1. Фундаментальные различия в моделях данных: Это основная проблема. Реляционная модель (плоская, табличная, без инкапсуляции и наследования) и объектно-ориентированная модель (иерархическая, с инкапсуляцией, наследованием, полиморфизмом) имеют различные принципы организации данных. Прямая, «один-в-один» конвертация часто невозможна без потери семантики или без создания неоптимальной объектной схемы.
2. Несоответствие типов данных и схем: Типы данных в разных СУБД могут отличаться. Необходимость сопоставления и преобразования типов данных и структур схем требует тщательного планирования. Например, как преобразовать DATETIME в SQL в %DateTime в Caché.
3. Миграция кода: Адаптация SQL-запросов, хранимых процедур, функций, триггеров и представлений является одной из самых трудоемких задач. Различия в диалектах SQL, синтаксисе и особенностях реализации могут сделать автоматическую миграцию кода практически невозможной, требуя ручного переписывания.
4. Риски потери или повреждения данных: При перемещении больших объемов данных всегда существует риск потери целостности или повреждения. Это требует тщательной проверки, резервного копирования и пошагового контроля.
5. Проблемы с производительностью: Сам процесс конвертации может быть ресурсоемким и занимать значительное время, особенно для больших баз данных.
6. Время простоя системы: В процессе миграции требуется временная остановка исходной системы, что может быть неприемлемо для критически важных АСУТП. Планирование миграции с минимальным временем простоя (например, с использованием репликации в реальном времени) является ключевым.
7. Обеспечение целостности и проверки данных: После миграции необходимо убедиться, что все данные были перенесены корректно и сохранили свою целостность. Это требует разработки обширных наборов тестов и процедур валидации.
8. Неучет версионирования записей: Если исходная система вела версионирование данных, это необходимо учитывать при миграции, чтобы не потерять историю изменений.
9. Необходимость ручной конвертации специфических элементов: Некоторые элементы (например, сложные хранимые процедуры, нестандартные индексы, специфические функции) могут потребовать ручной доработки или полного переписывания.
10. Сложность обучения: Программистам и администраторам потребуется время на освоение новой концепции объектных баз данных и специфики InterSystems Caché.

Таким образом, конвертация реляционных баз данных в InterSystems Caché — это сложный, но выполнимый процесс. Успех зависит от глубокого понимания обеих моделей данных, тщательного планирования, выбора правильных инструментов и готовности к решению многочисленных технических и организационных проблем. Гибкость Caché с ее мультимодельной архитектурой и возможностью постепенного перехода значительно упрощает эту задачу, делая ее более реалистичной для проектов АСУТП.

Экономическая эффективность внедрения распределенной базы данных InterSystems Caché в АСУТП

Инвестиции в информационные технологии, особенно в столь масштабные проекты, как внедрение распределенной базы данных для АСУТП, всегда должны быть экономически обоснованы. Недостаточно просто констатировать технические преимущества; необходимо продемонстрировать, как эти преимущества преобразуются в ощутимую финансовую выгоду для предприятия. Оценка экономической эффективности становится краеугольным камнем технико-экономического обоснования, подтверждающим целесообразность проекта.

Методы оценки экономической эффективности ИТ-проектов

Экономическая эффективность определяется как соотношение экономического результата (выгоды) и затрат на его достижение. В контексте ИТ-проектов, включая внедрение АСУТП, оценка эффективности является обязательной частью анализа. Для этого используются различные методы, которые можно условно разделить на три основные группы: финансовые (количественные), качественные и вероятностные. В данном разделе мы сосредоточимся на наиболее распространенных финансовых методах.

Финансовые методы оценки:

Эти методы основаны на количественных показателях и позволяют оценить проект с точки зрения его прибыльности и сроков окупаемости.

1. NPV (Net Present Value) — Чистая приведенная стоимость (ЧПС):
   • Определение: Показатель, оценивающий разницу между совокупными текущими денежными поступлениями и затратами на инвестиционный проект с учетом стоимости денег во времени (временной стоимости денег). Денежные потоки, генерируемые проектом в будущем, дисконтируются к текущему моменту времени.
   • Формула:

     NPV = Σnt=1 (ДПt / (1 + r)t) - ИК

     Где:

     • ДП_t — денежный поток за период t (например, год).
     • r — ставка дисконтирования (стоимость капитала, минимально приемлемая норма доходности, обычно процентная ставка по безрисковым инвестициям + премия за риск).
     • t — номер периода (от 1 до n, где n — срок жизни проекта).
     • ИК — начальный капитал (первоначальные инвестиции).
   • Критерий принятия решения: Если NPV > 0, проект считается прибыльным и целесообразным. Если NPV < 0, проект убыточен. Если NPV = 0, проект не приносит ни прибыли, ни убытков.
2. IRR (Internal Rate of Return) — Внутренняя норма доходности:
   • Определение: Ставка дисконтирования, при которой чистая приведенная стоимость (NPV) инвестиционного проекта равна нулю. Иными словами, это максимальная ставка, при которой проект остается безубыточным.
   • Приближенная формула (метод интерполяции):

     IRR = d1 + NPV1 / (NPV1 - NPV2) * (d1 - d2)

     Где:

     • d₁ — ставка дисконтирования, при которой NPV₁ > 0.
     • d₂ — ставка дисконтирования, при которой NPV₂ < 0.
     • NPV₁ — чистая приведенная стоимость при ставке d₁.
     • NPV₂ — чистая приведенная стоимость при ставке d₂.
   • Критерий принятия решения: Если IRR выше стоимости капитала (ставки дисконтирования), проект считается приемлемым. Чем выше IRR, тем выше доходность и устойчивость проекта к рискам.
3. Payback (срок окупаемости инвестиций):
   • Определение: Период времени, за который первоначальные инвестиции в проект окупаются за счет генерируемых им денежных потоков.
   • Формула (для равномерных потоков):

     Payback = ИК / Годовой ДП

     . Для неравномерных потоков рассчитывается путем кумулятивного сложения денежных потоков до достижения суммы первоначальных инвестиций.

   • Критерий принятия решения: Чем короче срок окупаемости, тем быстрее инвестиции вернутся, и тем менее рискованным считается проект.
4. TCO (Total Cost of Ownership) — Общая стоимость владения:
   • Определение: Комплексная оценка всех прямых и косвенных затрат на протяжении всего жизненного цикла системы, включая не только первоначальные инвестиции (оборудование, лицензии, разработка), но и эксплуатационные расходы (поддержка, обучение, обновление, электроэнергия, аудит безопасности) и потенциальные потери от простоев.
   • Критерий принятия решения: Позволяет сравнивать альтернативные решения по их совокупной стоимости в долгосрочной перспективе.

Обоснование внедрения InterSystems Caché для кабельного производства

Внедрение распределенной базы данных на базе InterSystems Caché в АСУТП кабельного производства может принести значительные экономические выгоды, которые могут быть проанализированы с помощью вышеуказанных методов. Источники экономической эффективности АСУТП в целом включают:

• Увеличение объема выпускаемой продукции: За счет оптимизации технологических процессов, снижения времени простоев и повышения скорости производства.
• Сокращение трудозатрат: Автоматизация рутинных операций, снижение потребности в ручном сборе и обработке данных.
• Исключение брака: Повышение точности контроля качества, оперативное выявление и устранение дефектов на ранних стадиях.
• Повышение производительности труда и рентабельности: Более эффективное использование ресурсов и времени персонала.
• Сокращение сроков разработки технологических процессов: Гибкость системы позволяет быстрее адаптироваться к новым типам кабелей или изменениям в процессе.
• Оптимизация запасов и объемов незавершенного производства: Точный учет сырья и готовой продукции, минимизация излишков и дефицита.
• Получение достоверной оперативной информации: Повышение качества управленческих решений на всех уровнях.
• Повышение надежности системы и снижение рисков: Предотвращение остановок инфраструктуры и простоев персонала, минимизация финансовых потерь от аварийных ситуаций.

Конкретные преимущества InterSystems Caché, которые обосновывают ее внедрение в АСУТП кабельного производства, следующие:

1. Высокая производительность и масштабируемость Caché: Критически важны для АСУТП, где обрабатываются огромные объемы данных в реальном времени. Caché способна обрабатывать миллионы транзакций в секунду, что обеспечивает оперативную реакцию системы на изменения в технологическом процессе. Это сокращает время реакции на события, оптимизирует технологические процессы и минимизирует простои, тем самым повышая общую производительность производства и снижая операционные издержки. Масштабируемость позволяет системе расти вместе с производственными потребностями без необходимости полной перестройки инфраструктуры.
2. Гибкость мультимодельной архитектуры Caché: Поддержка объектного, реляционного и прямого доступа к данным позволяет эффективно работать с разнородными данными кабельного производства (например, данные о качестве сырья, параметры оборудования, характеристики готовой продукции). Это упрощает интеграцию с различными источниками данных и существующими информационными системами предприятия, снижая затраты на разработку и поддержку интерфейсов. Разработчики могут выбирать наиболее эффективный способ доступа к данным для конкретных задач, оптимизируя производительность и сокращая время разработки приложений.
3. Поддержка распределенных систем (ECP — Enterprise Cache Protocol): Крайне важна для крупных кабельных заводов, которые могут иметь несколько территориально распределенных цехов или филиалов. ECP обеспечивает эффективное распределение данных, блокировок и исполняемого кода, поддерживая высокую доступность и отказоустойчивость системы. Это минимизирует риски потери данных и простоев из-за сбоев в одном узле, что ведет к снижению потенциальных экономических потерь.
4. Надежность и высокая доступность Caché: Обеспечивают непрерывность технологических процессов, что является критически важным для кабельного производства, где любая остановка может привести к значительным убыткам. Это снижает риски аварий, брака продукции и дорогостоящих простоев оборудования, напрямую влияя на повышение рентабельности и снижение эксплуатационных расходов.
5. Соответствие требованиям безопасности РФ: Наличие сертификации ФСТЭК России (в 2014 г.) подтверждает соответствие InterSystems Caché требованиям информационной безопасности, установленным для применения в промышленных системах Российской Федерации. Это обеспечивает юридическое соответствие при внедрении в критически важные объекты, предотвращает риски, связанные с нарушением законодательства, и повышает доверие к системе в части защиты данных, что также имеет экономическое измерение через снижение потенциальных штрафов и ущерба от кибератак.

Таким образом, внедрение распределенной базы данных на InterSystems Caché не только обеспечивает технологическое превосходство, но и приносит измеримые экономические выгоды, которые могут быть всесторонне обоснованы с использованием современных методов оценки ИТ-проектов.

Безопасность жизнедеятельности и охрана труда при эксплуатации информационных систем

Внедрение любой новой информационной системы, особенно такой сложной и ответственной, как распределенная база данных для АСУТП на промышленном предприятии, неразрывно связано с вопросами безопасност�� жизнедеятельности и охраны труда. Эти аспекты не просто формальные требования; они являются критически важными для обеспечения здоровья и благополучия персонала, бесперебойной работы оборудования и защиты конфиденциальной информации. Игнорирование этих требований может привести к серьезным последствиям: от несчастных случаев и профессиональных заболеваний до крупных аварий и утечек данных.

Требования охраны труда для IT-специалистов и инженеров АСУТП

Государственные нормативные требования охраны труда (ОТ) обязательны для всех видов деятельности в Российской Федерации, включая проектирование, разработку, внедрение и эксплуатацию информационных систем и объектов АСУТП. Эти требования закреплены в Трудовом кодексе РФ (например, статьи 214 и 219) и детализируются в многочисленных приказах Министерства труда и социальной защиты РФ, а также в санитарных правилах и нормах (СанПиН) и государственных стандартах (ГОСТах).

Несмотря на кажущуюся безопасность работы инженеров АСУТП и программистов, их деятельность связана с воздействием опасных и вредных производственных факторов:

• Физические факторы:
  • Опасный уровень напряжения: При работе с электрооборудованием, кабелями, компонентами АСУТП.
  • Статическое электричество: Может повредить электронные компоненты и вызвать дискомфорт у персонала.
  • Высокая температура оборудования: От серверов, промышленных контроллеров.
  • Вращающиеся части: В промышленных условиях, где расположено оборудование АСУТП.
  • Шум: От работающего оборудования в серверных или производственных помещениях.
  • Недостаточная или чрезмерная освещенность: Влияет на зрение и утомляемость.
  • Чрезмерная яркость или мерцание монитора: Приводит к зрительному утомлению.
  • Электромагнитное излучение: От мониторов, сетевого оборудования, промышленных контроллеров.
• Психофизиологические факторы:
  • Высокая интеллектуальная нагрузка: Проектирование, отладка сложных систем, анализ данных.
  • Напряжение зрения: Длительная работа за компьютером.
  • Монотонность: Выполнение повторяющихся операций.
  • Психоэмоциональные перегрузки: Ответственность за работоспособность критических систем, сжатые сроки.
  • Неправильная организация рабочего места (эргономика): Неудобный стул, неправильное расположение монитора, клавиатуры, мыши приводят к проблемам с опорно-двигательным аппаратом.
• Химические факторы: Превышение вредных веществ в воздухе (например, от оргтехники, строительных материалов).
• Биологические факторы: Превышение нормы микроорганизмов (например, в системах вентиляции).
• Пожаровзрывоопасность: Риск возгорания электрооборудования, особенно в промышленных условиях.

Для минимизации этих рисков и обеспечения безопасности необходимо строгое соблюдение мер по обеспечению безопасности и охране труда:

• Обучение и инструктажи: Все сотрудники обязаны проходить вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой инструктажи. Обязательно обучение безопасным методам работы и проверка знаний по охране труда.
• Квалификация и допуски: К работе с информационными системами и оборудованием АСУТП допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обязательный медицинский осмотр, имеющие соответствующее удостоверение и квалификационную группу по электробезопасности не ниже II.
• Средства индивидуальной защиты (СИЗ): Обеспечение и обязательное использование спецодежды, спецобуви и других СИЗ (например, антистатические халаты и обувь при работе с чувствительным электронным оборудованием).
• Режим работы и отдыха: Соблюдение правил внутреннего трудового распорядка, мер пожарной безопасности. Чередование работы и отдыха, регламентированные перерывы для снижения зрительного и психоэмоционального напряжения. Запрет на отвлечения и допуск посторонних лиц к работе с критическими системами.
• Организация рабочего места: Регулировка освещения (естественного и искусственного), положения стула и стола, наклона экрана монитора. Проверка надежности подключения проводов, поддержание чистоты и порядка на рабочем месте.
• Эксплуатация оборудования: Строгое соблюдение правил эксплуатации, изложенных в технической документации. Особый учет потенциальной опасности даже при отключенном питании (например, остаточное напряжение в конденсаторах).

Информационная безопасность АСУТП как критической информационной инфраструктуры

Помимо физической безопасности и охраны труда, для АСУТП критически важна информационная безопасность (ИБ), особенно в свете того, что многие промышленные системы относятся к критической информационной инфраструктуре (КИИ) Российской Федерации.

Регламентация информационной безопасности АСУТП осуществляется согласно Федеральному закону № 187-ФЗ «О безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации». Этот закон определяет КИИ РФ, устанавливает правовые основы обеспечения ее безопасности и регулирует обязанности субъектов КИИ по защите своих объектов. АСУТП кабельного производства, управляющая непрерывными технологическими процессами, безусловно, относится к таким объектам.

Важнейшими документами и стандартами в области кибербезопасности АСУТП являются:

• Серия стандартов ISA/IEC 62443 (ГОСТ Р МЭК 62443): Устанавливает технические требования к кибербезопасности компонентов АСУТП и требования к безопасности жизненного цикла продукта. Этот национальный стандарт РФ, разработанный на основе международных норм, является основным руководством для обеспечения защиты промышленных систем автоматизации.
• Приказы ФСТЭК России:
  • Приказ №239 «Об утверждении Требований по обеспечению безопасности значимых объектов критической информационной инфраструктуры Российской Федерации» устанавливает конкретные требования к защите КИИ для предотвращения компьютерных атак и обеспечивает целостность, доступность и конфиденциальность информации.
  • Приказ №235 (регулировал вопросы защиты информации, не содержащей сведения, составляющие государственную тайну) и ГОСТ Р 51583-2014 «Защита информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении» также являются важными нормативными документами.

Требования к защите информации в АСУТП определяются на основе класса защищенности АСУТП и разработанной модели угроз. Модель угроз включает анализ потенциальных уязвимостей, возможных векторов атак и их последствий.

Базовые меры безопасности, которые должны быть реализованы в АСУТП с распределенной базой данных, включают:

• Строгая аутентификация и авторизация: Использование многофакторной аутентификации, разграничение прав доступа на основе ролей, регулярная смена паролей.
• Сегментация сети: Разделение промышленной сети (OT) от корпоративной (IT) с помощью межсетевых экранов, изоляция критически важных сегментов АСУТП для предотвращения распространения атак.
• Журналирование событий безопасности: Ведение подробных журналов всех действий пользователей и системных событий, их централизованный сбор и анализ для выявления аномалий и инцидентов.
• Антивирусная защита: Использование специализированных антивирусных средств, адаптированных для промышленных систем, регулярное обновление баз данных.
• Резервное копирование и восстановление: Регулярное создание резервных копий данных и конфигураций, разработка планов аварийного восстановления.
• Обновление программного обеспечения: Своевременное применение патчей и обновлений для устранения известных уязвимостей.
• Системы обнаружения и предотвращения вторжений (IDS/IPS): Мониторинг сетевого трафика на предмет подозрительной активности.

Таким образом, вопросы безопасности жизнедеятельности, охраны труда и информационной безопасности являются неотъемлемой частью жизненного цикла АСУТП. Их комплексное и систематическое решение обеспечивает не только соответствие законодательным требованиям, но и гарантирует стабильность, надежность и устойчивость функционирования промышленного предприятия. Какие потенциальные риски могут возникнуть, если эти меры будут проигнорированы?

Заключение

В рамках данного исследования была разработана исчерпывающая методология и структура для создания дипломной работы по проектированию, разработке и внедрению распределенной базы данных для автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) на примере кабельного производства с использованием и конвертацией в объектно-ориентированную СУБД InterSystems Caché.

Проведенный анализ подтвердил актуальность и значимость данной темы для современного промышленного сектора, где традиционные централизованные подходы к управлению данными сталкиваются с ограничениями по производительности, масштабируемости и надежности. Распределенные базы данных, в соответствии с принципами К. Дейта, предлагают эффективные решения для этих вызовов, обеспечивая параллельную обработку, распределение нагрузки и высокую доступность, что критически важно для непрерывных технологических процессов.

Детальное рассмотрение объектно-ориентированных СУБД, в частности InterSystems Caché, выявило их ключевые преимущества перед реляционными системами в контексте АСУТП: способность работать со сложными объектами, инкапсуляция логики, наследование и полиморфизм. Уникальная «постреляционная» и мультимодельная архитектура Caché, поддерживающая объектный, реляционный и прямой доступ к данным через глобали, а также протокол ECP для распределенных систем, делает ее мощным инструментом для высокопроизводительных и масштабируемых решений.

Разработанная методология проектирования инфологической и логической моделей данных для кабельного производства, основанная на ER-моделировании и принципах нормализации, а также с применением унифицированного языка моделирования UML, позволяет эффективно структурировать и визуализировать данные технологического процесса. Это обеспечивает создание гибкой и адаптируемой модели, способной отразить всю специфику кабельной продукции и производственных операций.

Анализ методов и проблем конвертации реляционных баз данных в InterSystems Caché показал, что, несмотря на фундаментальные различия в моделях данных, существуют инструменты и подходы (например, постепенная миграция, использование Unified Data Model Caché), позволяющие минимизировать риски и сложности. Тем не менее, вопросы несоответствия типов данных, миграции кода и обеспечения целостности требуют тщательного планирования и тестирования.

Экономическое обоснование внедрения распределенной базы данных на InterSystems Caché было подкреплено обзором финансовых методов оценки (NPV, IRR, Payback, TCO), а также аргументацией преимуществ Caché, таких как высокая производительность, масштабируемость, гибкость мультимодельной архитектуры, поддержка распределенных систем и соответствие требованиям безопасности РФ. Эти факторы обеспечивают значительное увеличение объема выпускаемой продукции, сокращение трудозатрат, снижение брака и повышение общей рентабельности производства.

Наконец, в исследовании подчеркнута критическая важность обеспечения безопасности жизнедеятельности и охраны труда для персонала, работающего с информационными системами и АСУТП, а также информационной безопасности самих систем как объектов критической информационной инфраструктуры (КИИ). Соблюдение государственных нормативных требований, стандартов ISA/IEC 62443 и приказов ФСТЭК России является обязательным условием для успешной и безопасной эксплуатации.

Таким образом, поставленные цели и задачи исследования были полностью достигнуты. Разработанная методология и структура дипломной работы представляют собой комплексное руководство, способное служить надежной основой для студентов и аспирантов, занимающихся аналогичными проектами.

Перспективы дальнейших исследований

• Разработку детального прототипа распределенной базы данных для конкретного участка кабельного производства на InterSystems Caché.
• Глубокий сравнительный анализ производительности и масштабируемости InterSystems Caché с другими современными NoSQL-решениями в условиях реальной АСУТП.
• Исследование методов автоматизации генерации кода для конвертации реляционных схем в объектную модель Caché.
• Разработку детального плана внедрения системы с учетом минимизации времени простоя и обучения персонала.

Практическое применение разработанной методологии позволит предприятиям кабельной отрасли эффективно проектировать и внедрять передовые информационные системы, повышая свою конкурентоспособность и обеспечивая устойчивое развитие в условиях цифровой экономики.

Список использованной литературы

1. Автоматизированные системы обработки информации: Учебник / под ред. проф. В.С. Рожнова. Москва: Финансы и статистика, 2002. 252 с.
2. Алексеева Е.В. Проектирование современных систем управления на основе информационных технологий. Москва: Информика, 2007. 278 с.
3. Аткинсон М. [и др.] Манифест систем объектно-ориентированных баз данных. СУБД. 2005. № 4.
4. Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных. Москва: Финансы и статистика, 2003. 320 с.
5. Ахтырченко К.В. Применение технологии CORBA при построении распределенных информационных систем. СУБД. 2006. № 1, № 2.
6. Балабанов И.Т. Основы финансового менеджмента. Москва: Финансы и статистика, 2002. 340 с.
7. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. Москва: Финансы и статистика, 1999. 351 с.
8. Горев А., Макашарипов С., Ахаян Р. Эффективная работа с СУБД. Санкт-Петербург: BHV, 2005. 260 с.
9. Гурвиц Г.А. Разработка приложения в среде клиент-сервер. ДВГУПС, 2005. 204 с.
10. Дейт К. Введение в системы баз данных. Киев: Диалектика, 2004. 268 с.
11. Джеймс Харрингтон, Эсселинг К.С., Ван Нимвеген Х. Улучшение бизнес-процессов. Москва: Crisp Publication, 2000. 496 с.
12. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных. Москва: Мир, 2001. 440 с.
13. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. Москва: Лаборатория базовых знаний, 2004. 831 с.
14. Дюбуа П. SQL. Москва: Информикс, 2007. 267 с.
15. Егоров П.С. Распределенные информационные системы в промышленности. Москва: Электротехника, 2002. 314 с.
16. Жураковская А.Л. Влияние компьютерных технологий на здоровье пользователя. Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. № 2. С. 169–173.
17. Иванов Б.С. Человек и среда обитания: Учебное пособие. Москва: МГИУ, 1999. 188 с.
18. Иванчева Н.С. Использование СУБД Cache для разработки веб-приложений: Методическое пособие. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2006. 312 с.
19. Иванчева Н.С. Постреляционная СУБД Cache: Методическое пособие. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2006. 480 с.
20. Информационные системы и структуры данных / С.М.Диго [и др.]. Москва: Статистика, 2001. 188 с.
21. Калиниченко Л.А. Стандарт систем управления объектными базами данных ODMG-03. СУБД. 2006. № 01.
22. Кирстен В. [и др.] СУБД Cache. Объектно-ориентированная разработка приложений. Санкт-Петербург: Питер, 2006.
23. Кирьянов В.П. Автоматизированные системы масштаба предприятия. Москва: IT-Group, 2004. 228 с.
24. Кузнецов С.Д. Введение в СУБД: часть 8. СУБД. 2006. № 4.
25. Куницына Л.Е. Информационные технологии и системы в экономике: Методический комплекс. Ростов-на-Дону: РГЭА, 1998. 175 с.
26. Медников А.Ю. Объектно-ориентированные базы данных сегодня или завтра? Открытые системы. 2004. № 4.
27. Мейер М. Теория реляционных баз данных. Москва: Мир, 1997. 608 с.
28. Морозов А.А. Экология человека, компьютерные технологии и безопасность оператора. Вестник экологического образования в России. 2003. № 1.
29. Науменок А.Р., Петрова Е.П. Современные системы автоматизированного управления в промышленности. Москва: Машиностроение, 2003. 90 с.
30. Орлик С.М. CORBA-3. Открытые системы. 2005. № 2.
31. Павленко Е.А. Автоматизация проектирования АСУ, Проектирование АСУТП. Зеленоград: Изд-во МЭСИ, 2002. С. 40–46.
32. Постреляционная технология Cache для реализации объектных приложений / Кречетов Н.Е. [и др.]. МИФИ, 2001.
33. СанПиН 2.2.2/2.4.2198-07. Изменение № 1 к СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
34. Сибаров К.Г., Сколотнев Н.Н., Васин В.К., Начинаев В.Н. Охрана труда в вычислительных центрах: Учебное пособие. Москва: Машиностроение, 2005. 204 с.
35. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных. В 2 кн. Москва: Мир, 2005. Кн. 1. 287 с.; Кн. 2. 320 с.
36. Ушаков И.Б. [и др.] Оценка и нормирование освещенности рабочего места оператора ПК. Безопасность жизнедеятельности. 2005. № 7.
37. Фридман А.Л. Основы объектно-ориентированной разработки программных систем. Москва: Финансы и статистика, 2000.
38. Цикритизис Д., Лоховски Ф. Модели данных. Москва: Финансы и статистика, 2005. 144 с.
39. Эккерсон В. В поисках лучшей архитектуры клиент-сервер. Сети. 2005. № 4.
40. Bancilhon F. Query Languages for Object-Oriented Database Systems: Analysis and Proposal. Datanbanksyst. Buro, Tech. and Wiss.: GI/SI — Fashtag., Zurich, Marz. 1-3. 2004. С. 1–18.
41. Atkinson M., Bansilhon F., DeWitt D., Dittrich K., Maier D., Zdonik S. The Object-Oriented Database System Manifesto. 1st Int. Conf. Deductive and Object-Oriented Databases, Kyoto, Japan, Dec. 4-6. 2005.
42. Rumbaugh J. et al. Object-Oriented Modeling and Design. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2001.
43. Stroustrup B. The C++ Programming Language. Addison-Wesley, Reading, Mass., 1986.
44. Su S.Y.W. Extensions to the Object-Oriented Paradigm. COMPSAC’89 13th Annu. Int. Comput. Software and Appl. Conf., Orlando, Fla, Sept. 20-22. 2003.
45. Kim W. Object-Oriented Databases: Definition and Research Directions. IEEE Trans. Data and Knowledge Eng. 1990. № 2, N 3. С. 327–341.
46. Распределенные и параллельные системы баз данных. Системы управления базами данных. Открытые системы. 1997. № 6. Доступно по адресу: https://www.osp.ru/os/1997/06/179268.htm (дата обращения: 15.10.2025).
47. Распределенные базы данных. Доступно по адресу: https://bstudy.net/603204/informatika/raspredelennye_bazy_dannyh (дата обращения: 15.10.2025).
48. Проектирование распределенных баз данных информационных систем. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/proektirovanie-raspredelennyh-baz-dannyh-informatsionnyh-sistem (дата обращения: 15.10.2025).
49. Архитектура распределенных реляционных баз данных (Distributed Relational Database Architecture — IBM). IBM. Доступно по адресу: https://www.ibm.com/docs/ru/db2-for-zos/12?topic=overview-distributed-relational-database-architecture-ibm (дата обращения: 15.10.2025).
50. Принципы построения интегрированной системы баз данных моделей. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/printsipy-postroeniya-integrirovannoy-sistemy-baz-dannyh-modeley (дата обращения: 15.10.2025).
51. Проектирование распределенной БД и стратегии распределения данных. Studwood. Доступно по адресу: https://studwood.net/1435345/ekonomika/proektirovanie_raspredelennoy_strategii_raspredeleniya_dannyh (дата обращения: 15.10.2025).
52. Тема 5. Распределённые технологии обработки и хранения данных. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:4/ (дата обращения: 15.10.2025).
53. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОЗДАНИЯ БАЗ ДАННЫХ ДЛЯ СОВРЕМЕННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ. Научные журналы Universum для публикации статей. Доступно по адресу: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16666 (дата обращения: 15.10.2025).
54. Распределение и масштабирование слоя хранения данных. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/sbercloud/articles/691060/ (дата обращения: 15.10.2025).
55. Распределенные базы данных. Цели и проблемы. Викиконспекты. Доступно по адресу: https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%A0%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D1%8B_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D1%8B%D1%85._%D0%A6%D0%B5%D0%BB%D0%B8_%D0%B8_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D1%8B (дата обращения: 15.10.2025).
56. АРХИТЕКТУРА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ. Mathnet.RU. Доступно по адресу: https://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=ivm&paperid=32&option_lang=rus (дата обращения: 15.10.2025).
57. Диссертация на тему «Методы автоматизации проектирования распределенных баз данных». DisserCat. Доступно по адресу: http://www.dissercat.com/content/metody-avtomatizatsii-proektirovaniya-raspredelennykh-baz-dannykh (дата обращения: 15.10.2025).
58. Глава 9 особенности проектирования распределенных асу тп. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/1760431/page:4/ (дата обращения: 15.10.2025).
59. РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ. Воронежский государственный технический университет. 2014. Доступно по адресу: https://elib.vstu.ru/files/sergeeva_raspred_obrab_dan_2014.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
60. ГОСТ Р 71765-2024. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Доступно по адресу: https://docs.cntd.ru/document/1200194883 (дата обращения: 15.10.2025).
61. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ. Оренбургский государственный университет. Доступно по адресу: https://www.osu.ru/sites/default/files/docs/2012/12/10185.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
62. Методика проектирования баз данных для автоматизированных систем управления специального назначения. Журнал «Труды МАИ». Доступно по адресу: https://trudymai.ru/published.php?ID=107386 (дата обращения: 15.10.2025).
63. Распределенная СУБД — Стратегии проектирования. CoderLessons.com. Доступно по адресу: https://coderlessons.com/articles/bazyi-dannyih/raspredelennaia-subd-strategii-proektirovaniia (дата обращения: 15.10.2025).
64. Метод автоматизации проектирования распределенной реляционной базы данных. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-avtomatizatsii-proektirovaniya-raspredelennoy-relyatsionnoy-bazy-dannyh (дата обращения: 15.10.2025).
65. Принципы организации распределенных баз данных. Электронный универс. Доступно по адресу: https://elibrary.udsu.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/10834/201243.pdf?sequence=1 (дата обращения: 15.10.2025).
66. Автоматизированная система управления технологическим процессом. Википедия. Доступно по адресу: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D1%83%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%BC_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D0%BC (дата обращения: 15.10.2025).
67. ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЕ АСУ ТП. СОСТАВ И СТРУКТУРА АСУ ТП. Международный студенческий научный вестник (сетевое издание). Доступно по адресу: https://www.eduherald.ru/ru/article/view?id=14187 (дата обращения: 15.10.2025).
68. Распределенные АСУ ТП. ТМ-сервис. Доступно по адресу: https://tm-s.ru/solutions/otraslevye_resheniya/raspredelennye-asu-tp/ (дата обращения: 15.10.2025).
69. 5.2. Идея ообд. Преимущества и недостатки объектно-ориентированных баз данных. Стандарт odmg: общие сведения. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:14/ (дата обращения: 15.10.2025).
70. Caché. Википедия. Доступно по адресу: https://ru.wikipedia.org/wiki/Cach%C3%A9 (дата обращения: 15.10.2025).
71. СУБД INTERSYSTEMS CACHÉ КАК АЛЬТЕРНАТИВА БАЗАМ ДАННЫХ В ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ. InterSystems. Доступно по адресу: https://www.intersystems.com/ru/resources/asset/intersystems-cache-as-an-alternative-to-in-memory-databases-white-paper-pdf/ (дата обращения: 15.10.2025).
72. Достоинства и недостатки объектно – ориентированной модели данных. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/3568864/page:4/ (дата обращения: 15.10.2025).
73. Объектно-ориентированные базы данных. Домашняя страница Дениса Минича. Доступно по адресу: https://denis-minich.ru/bazy-dannyx/obektno-orientirovannye-bazy-dannyx (дата обращения: 15.10.2025).
74. Объектно-ориентированная СУБД. TAdviser. Доступно по адресу: https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%9E%D0%B1%D1%8A%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BD%D0%BE-%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%A1%D0%A3%D0%91%D0%94 (дата обращения: 15.10.2025).
75. Объектно-ориентированная модель. Справочник Автор24. Доступно по адресу: https://spravochnick.ru/informatika/bazy_dannyh/dorelyacionnye_modeli_dannyh/obektno-orientirovannaya_model/ (дата обращения: 15.10.2025).
76. InterSystems Caché. TAdviser. Доступно по адресу: https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82:InterSystems_Cach%C3%A9 (дата обращения: 15.10.2025).
77. Caché, High Performance Database. InterSystems. Доступно по адресу: https://www.intersystems.com/products/cache/ (дата обращения: 15.10.2025).
78. АНАЛИЗ РЕЛЯЦИОННЫХ И ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ БАЗ ДАННЫХ. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-relyatsionnyh-i-obektno-orientirovannyh-baz-dannyh (дата обращения: 15.10.2025).
79. СУБД Cache. Byte/RE. Доступно по адресу: http://www.bytere.ru/download/cache_db.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
80. Постреляционная СУБД Cache’. CodeNet. Доступно по адресу: https://www.codenet.ru/progr/db/cache_db.php (дата обращения: 15.10.2025).
81. Отличительные особенности СУБД Cache’. CITForum.ru. Доступно по адресу: http://www.citforum.ru/database/cache/ (дата обращения: 15.10.2025).
82. Концепция: Реляционные базы данных и объектно-ориентированные среды. IBM. Доступно по адресу: https://www.ibm.com/docs/ru/rational-products/9.5.0?topic=concepts-relational-databases-object-oriented-environments (дата обращения: 15.10.2025).
83. Реляционные БД vs Объектно-ориентированные БД. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/intersystems/articles/100096/ (дата обращения: 15.10.2025).
84. Объектно-ориентированная база данных. Википедия. Доступно по адресу: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%8A%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BD%D0%BE-%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D0%B0_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85 (дата обращения: 15.10.2025).
85. 5.4. Реляционные и объектно-ориентированные базы данных. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:19/ (дата обращения: 15.10.2025).
86. 5.4.2. Объектно-ориентированные базы данных. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:20/ (дата обращения: 15.10.2025).
87. Объектно-ориентированные базы данных: среда разработки программ плюс хранилище объектов. CITForum.ru. Доступно по адресу: http://www.citforum.ru/database/oodb/ (дата обращения: 15.10.2025).
88. Лекция 22. Объектно-ориентированные СУБД Базы данных. Intellect.icu. Доступно по адресу: https://intellect.icu/lekciya-22-obektno-orientirovannye-subd-bazy-dannyh-565492 (дата обращения: 15.10.2025).
89. В чем разница между реляционными и объектно-ориентированными СУБД? Вопросы к Поиску с Алисой (Яндекс Нейро). Доступно по адресу: https://yandex.ru/q/question/nauka_i_obrazovanie/v_chem_raznitsa_mezhdu_relyatsionnymi_i_972986f7/ (дата обращения: 15.10.2025).
90. Объектно-ориентированные базы данных — основные концепции, организация и управление: краткий обзор. CITForum.ru. Доступно по адресу: http://www.citforum.ru/database/oodb_con/ (дата обращения: 15.10.2025).
91. Рекомендации по установке СУБД InterSystems Caché в продуктовом режиме. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/intersystems/articles/344074/ (дата обращения: 15.10.2025).
92. База данных кэша Intersystems и база данных Iris. Solix Technologies, Inc. Доступно по адресу: https://www.solix.com/ru/intersystems-cache-database-and-iris-database-ru/ (дата обращения: 15.10.2025).
93. InterSystems Caché и технологии NoSQL. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/intersystems/articles/202684/ (дата обращения: 15.10.2025).
94. Multimodel Database Caché. Slideshare. Доступно по адресу: https://ru.slideshare.net/InterSystemsRU/multimodel-database-cach (дата обращения: 15.10.2025).
95. Нормализация базы данных: для чего нужна нормализованная бд. GitVerse Blog. Доступно по адресу: https://gitverse.ru/blog/database-normalization/ (дата обращения: 15.10.2025).
96. Руководство по созданию UML-схем и моделированию баз данных. Microsoft. Доступно по адресу: https://learn.microsoft.com/ru-ru/azure/architecture/cloud-adoption-framework/migrate/expanded-guidance/migrate-databases/data-modeling-and-uml-diagrams (дата обращения: 15.10.2025).
97. Нормализация данных: что это и зачем их нормировать — правила нормирования данных в БД. Яндекс Практикум. Доступно по адресу: https://practicum.yandex.ru/blog/chto-takoe-normalizaciya-dannyh/ (дата обращения: 15.10.2025).
98. Концептуальное проектирование реляционных баз данных с использованием языка UML. CITForum.ru. Доступно по адресу: http://www.citforum.ru/database/uml_rdb/ (дата обращения: 15.10.2025).
99. UML-профиль проектирования структуры объектно-ориентированной базы данных. КиберЛенинка. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/uml-profil-proektirovaniya-struktury-obektno-orientirovannoy-bazy-dannyh (дата обращения: 15.10.2025).
100. Нормализация баз данных. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:21/ (дата обращения: 15.10.2025).
101. nanoCAD СКС — Программа для автоматизированного проектирования и расчёта структурированных кабельных систем (СКС). Nanocad.ru. Доступно по адресу: https://www.nanocad.ru/products/nanocadsks/ (дата обращения: 15.10.2025).
102. ИНФОЛОГИЧЕСКОЕ И ДАТАЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ. Scilead.ru. Доступно по адресу: https://scilead.ru/article/5728-infologicheskoe-i-datalogicheskoe-modelirovan (дата обращения: 15.10.2025).
103. Реляционные базы данных | Нормализация. METANIT.COM. Доступно по адресу: https://metanit.com/sql/tutorial/2.3.php (дата обращения: 15.10.2025).
104. ER-модель. Википедия. Доступно по адресу: https://ru.wikipedia.org/wiki/ER-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C (дата обращения: 15.10.2025).
105. Разработка базы данных элементов кабеленесущих систем в программном обеспечении AVEVA. BIM Global. Доступно по адресу: https://bim-global.ru/articles/razrabotka-bazy-dannykh-elementov-kabelenesushchikh-sistem-v-programmnom-obespechenii-aveva/ (дата обращения: 15.10.2025).
106. Появилась новая база данных силовых кабелей завода СПЕЦКАБЕЛЬ. Спецкабель. Доступно по адресу: https://spec-kabel.ru/news/poyavilas-novaya-baza-dannyh-silovyh-kabeley-zavoda-speckabel/ (дата обращения: 15.10.2025).
107. Базы данных для AutoCAD, Revit, Nanocad. СегментЭнерго. Доступно по адресу: https://segmentenergo.ru/news/bazy-dannykh-dlya-autocad-revit-nanocad/ (дата обращения: 15.10.2025).
108. 37,38,39 Объектно-ориентированные модели. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:22/ (дата обращения: 15.10.2025).
109. Появилась новая база данных силовых кабелей завода «Спецкабель» для системы автоматизированного проектирования. Элек.ру. 2022. Доступно по адресу: https://www.elec.ru/news/2022/04/11/poyavilas-novaya-baza-dannyh-silovyh-kabeley-zavoda-s.html (дата обращения: 15.10.2025).
110. ИНФОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ: ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ ER-ДИАГРАММЫ. Международный студенческий научный вестник (сетевое издание). Доступно по адресу: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=20048 (дата обращения: 15.10.2025).
111. Современные методы разработки АСУ ТП. Integra-pro.ru. Доступно по адресу: https://integra-pro.ru/articles/sovremennye-metody-razrabotki-asutp/ (дата обращения: 15.10.2025).
112. Data Models. InterSystems IRIS Data Platform 2025.2. InterSystems. Доступно по адресу: https://docs.intersystems.com/irislatest/csp/docbook/DocBook.UI.Page.cls?KEY=GBDT_datamodels (дата обращения: 15.10.2025).
113. Лекция 6. Объектно-ориентированный анализ и проектирование. MSUniversity. Доступно по адресу: https://msuniver.ru/ru/node/1484 (дата обращения: 15.10.2025).
114. ER-диаграмма: что это, применение, нотации — как создать ER-диаграмму сущность-связь, примеры. Skillbox. Доступно по адресу: https://skillbox.ru/media/code/er-diagramma-chto-eto/ (дата обращения: 15.10.2025).
115. Что такое диаграмма взаимосвязи объектов? Miro. Доступно по адресу: https://miro.com/ru/guides/entity-relationship-diagrams/ (дата обращения: 15.10.2025).
116. ER-диаграммы: как создать, примеры построения модели. Бизнес-секреты. Доступно по адресу: https://secrets.tinkoff.ru/biznes-s-nulya/er-diagramma/ (дата обращения: 15.10.2025).
117. Разработка в InterSystems Caché в вашей любимой IDE. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/intersystems/articles/313330/ (дата обращения: 15.10.2025).
118. Семантическое моделирование. Проектирование БД с помощью ER-модели. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/timeweb/articles/738734/ (дата обращения: 15.10.2025).
119. Что вообще такое — АСУТП на заводе. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/omk/articles/769738/ (дата обращения: 15.10.2025).
120. Лекция 1. Введение в проектирование баз данных. MSUniversity. Доступно по адресу: https://msuniver.ru/ru/node/1482 (дата обращения: 15.10.2025).
121. Обзор UDV DATAPK Industrial Kit 3.0, комплекса для киберзащиты АСУ ТП. Anti-Malware.ru. Доступно по адресу: https://www.anti-malware.ru/reviews/UDV-DATAPK-Industrial-Kit-3-0 (дата обращения: 15.10.2025).
122. UDV DATAPK Industrial Kit 3.0: видимость состояния защищенности АСУ ТП на ладони. CNews.ru. Доступно по адресу: https://www.cnews.ru/reviews/udv_datapk_industrial_kit_30_vidimost_sostoyaniya_zashchishchennosti (дата обращения: 15.10.2025).
123. Качество данных 2026. Открытые системы. 2026. Доступно по адресу: https://www.osp.ru/dataquality/2026/ (дата обращения: 15.10.2025).
124. Инфологическое моделирование базы данных для оптимального планирования сельскохозяйственного производства. КиберЛенинка. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/infologicheskoe-modelirovanie-bazy-dannyh-dlya-optimalnogo-planirovaniya-selskohozyaystvennogo-proizvodstva (дата обращения: 15.10.2025).
125. Конверсия реляционных баз данных и трансляция SQL-запросов в среду объектных баз данных. Synthesis Group. Доступно по адресу: https://synthesisgroup.ru/pub/sbd/ch10.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
126. Migrating data from InterSystems Cache to SQL Server. DBSofts. Доступно по адресу: https://www.dbsofts.com/migrate-intersystems-cache-to-sql-server.html (дата обращения: 15.10.2025).
127. 3. Объектно-реляционная субд (орсубд). Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:16/ (дата обращения: 15.10.2025).
128. Технология объектно-ориентированных баз данных. Открытые системы. СУБД. 1994. № 4. Доступно по адресу: https://www.osp.ru/os/1994/04/179577.htm (дата обращения: 15.10.2025).
129. Миграция баз данных: почему это сложно? Arenadata. Доступно по адресу: https://arenadata.tech/blog/pochemu-migratsiya-slozhna/ (дата обращения: 15.10.2025).
130. Автоматическая миграция баз данных при помощи Конвертум Мастера. Convertum. Доступно по адресу: https://convertum.ru/automatic-database-migration/ (дата обращения: 15.10.2025).
131. Диссертация на тему «Конверсия реляционных баз данных в объектно-ориентированные и соответствующая трансляция запросов. DisserCat. Доступно по адресу: http://www.dissercat.com/content/konversiya-relyatsionnykh-baz-dannykh-v-obektno-orientirovannye-i-sootvetstvuyushchaya-translyatsiya (дата обращения: 15.10.2025).
132. Planning and Performing TSQL Migration. InterSystems IRIS Data Platform 2025.2. InterSystems. Доступно по адресу: https://docs.intersystems.com/irislatest/csp/docbook/DocBook.UI.Page.cls?KEY=DGTSQL_planning (дата обращения: 15.10.2025).
133. Миграция данных: косяки и работа над ошибками. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/otus/articles/778648/ (дата обращения: 15.10.2025).
134. 3.3 Объектно-реляционные СУБД. CITForum.ru. Доступно по адресу: http://www.citforum.ru/database/subd_books/subd/3_3.shtml (дата обращения: 15.10.2025).
135. Объектно-реляционные базы данных: прошедший этап или недооцененные возможности? КиберЛенинка. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/obektno-relyatsionnye-bazy-dannyh-proshedshiy-etap-ili-nedootsenennye-vozmozhnosti (дата обращения: 15.10.2025).
136. Постреляционная СУБД Cache 5. Byte/RE. Доступно по адресу: http://www.bytere.ru/download/cache_5.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
137. Проблемы миграции // Демо занятие курса «Базы данных». YouTube. Доступно по адресу: https://www.youtube.com/watch?v=0q0eM50c2w0 (дата обращения: 15.10.2025).
138. Автоматическая миграция баз данных на PostgreSQL: планирование, трудности, решения. Convertum. 2024. Доступно по адресу: https://convertum.ru/wp-content/uploads/2024/04/Avtomaticheskaya-migratsiya-baz-dannyh-na-PostgreSQL.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
139. Миграция с SQL Server на PostgreSQL: сложности и подводные камни при переносе кода на уровне базы данных (Александр Рулинский, Алексей Мигуцкий). PGConf.Russia 2025. 2024. Доступно по адресу: https://pgconf.ru/2024/298585 (дата обращения: 15.10.2025).
140. Оценка внедрения автоматизации: расчет эффективности АСУ ТП. РИТМ. Доступно по адресу: https://ritm-it.ru/blog/otsenka-vnedreniya-avtomatizatsii-raschet-effektivnosti-asu-tp/ (дата обращения: 15.10.2025).
141. Методы определения экономического эффекта от ИТ-проекта. ITeam. Доступно по адресу: https://www.iteam.ru/articles/it/section_39/article_3583 (дата обращения: 15.10.2025).
142. Показатели эффективности АСУ ТП. ALLICS. Доступно по адресу: https://allics.ru/press/pokazateli-effektivnosti-asu-tp.html (дата обращения: 15.10.2025).
143. Эффективность разработки и внедрения Автоматизированных Систем Управления Технологическими Процессами. Часть 3. Волгопромавтоматика. Доступно по адресу: https://volga-asu.ru/novosti/effektivnost-razrabotki-i-vnedreniya-avtomatizirovannyh-sistem-upravleniya-tehnologicheskimi-processami-chast-3 (дата обращения: 15.10.2025).
144. Методический подход оценки экономической эффективности ИТ-проектов. КиберЛенинка. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/metodicheskiy-podhod-otsenki-ekonomicheskoy-effektivnosti-it-proektov (дата обращения: 15.10.2025).
145. Оценка ИТ проектов. HelpIT.me. Доступно по адресу: https://helpit.me/business/project-management/otsenka-it-proektov.html (дата обращения: 15.10.2025).
146. Считаем эффективность ИТ-проектов. БИТ. Бизнес & Информационные технологии. Доступно по адресу: https://bit.samag.ru/art/09.05.2012/165_bit.html (дата обращения: 15.10.2025).
147. Основные источники экономической эффективности АСУТП. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:30/ (дата обращения: 15.10.2025).
148. Как правильно оценить экономический эффект от внедрения сложных заказных ИТ-проектов: факторы и риски. ComNews. 2023. Доступно по адресу: https://www.comnews.ru/content/228189/2023-08-21/2023_33_228189_kak_pravilno_ocenit_ekonomicheskiy_effekt_ot_vnedreniya_slozhnyh_zakaznyh_it_proektov_faktory_i_riski (дата обращения: 15.10.2025).
149. 1. Распределенные базы данных. Studfile. Доступно по адресу: https://studfile.net/preview/6075908/page:3/ (дата обращения: 15.10.2025).
150. Основные источники и показатели экономической эффективности автоматизированных систем управления технологическими процессами. РИТМ. Доступно по адресу: https://ritm-it.ru/blog/osnovnye-istochniki-i-pokazateli-ekonomicheskoy-effektivnosti-avtomatizirovannyh-sistem-upravleniya-tehnologicheskimi-processami/ (дата обращения: 15.10.2025).
151. СУБД: как оценивается ТСО. TAdviser. Доступно по адресу: https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%A1%D0%A3%D0%91%D0%94:_%D0%BA%D0%B0%D0%BA_%D0%BE%D1%86%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D1%82%D1%81%D1%8F_%D0%A2%D0%A1%D0%9E (дата обращения: 15.10.2025).
152. Что такое NPV и 4 главных цели расчета показателя. VC.ru. Доступно по адресу: https://vc.ru/finance/630327-chto-takoe-npv-i-4-glavnyh-celi-rascheta-pokazatelya (дата обращения: 15.10.2025).
153. Что такое IRR в инвестициях: формула и как его рассчитать. Сервис «Финансист. Доступно по адресу: https://finansist.io/irr (дата обращения: 15.10.2025).
154. Инвестиционные показатели NPV и IRR в Excel. Finalytics.pro. Доступно по адресу: https://finalytics.pro/investicionnye-pokazateli-npv-i-irr-v-excel/ (дата обращения: 15.10.2025).
155. Оценка экономической эффективности внедрения информационного моделирования зданий. КиберЛенинка. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-ekonomicheskoy-effektivnosti-vnedreniya-informatsionnogo-modelirovaniya-zdaniy (дата обращения: 15.10.2025).
156. Анализ экономической эффективности внедрения информационного модел. Уральский федеральный университет. 2017. Доступно по адресу: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/67634/1/978-5-7996-2489-3_2017_036.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
157. Что такое IRR и NPV и как их рассчитать? Основы финансового анализа с примером расчетов в таблице. VC.ru. Доступно по адресу: https://vc.ru/money/1036321-chto-takoe-irr-i-npv-i-kak-ih-rasschitat-osnovy-finansovogo-analiza-s-primerom-raschetov-v-tablice (дата обращения: 15.10.2025).
158. Как рассчитать экономическую эффективность внедрения ЕСМ-систем. ECM-Journal.ru. Доступно по адресу: https://www.ecm-journal.ru/blogs/Kak-rasschitat-jekonomicheskuju-jeffektivnost-vnedrenija-ESM-sistem.aspx (дата обращения: 15.10.2025).
159. Оценка эффективности инвестиционного проекта с NPV и IRR. FD.ru. Доступно по адресу: https://fd.ru/articles/154109-otsenka-effektivnosti-investitsionnogo-proekta-s-npv-i-irr (дата обращения: 15.10.2025).
160. Новый стандарт описывает функции безопасности АСУ ТП. IB-BANK.ru. Доступно по адресу: https://ib-bank.ru/bis/news/9266 (дата обращения: 15.10.2025).
161. Современные требования к безопасности систем промышленной автоматизации. КиберЛенинка. Доступно по адресу: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-trebovaniya-k-bezopasnosti-sistem-promyshlennoy-avtomatizatsii (дата обращения: 15.10.2025).
162. Инструкция по охране труда для инженеров АСУ ТП. Бегемот. Доступно по адресу: https://begemot.ai/ru/articles/instruktsiya-po-okhrane-truda-dlya-inzhenerov-asu-tp (дата обращения: 15.10.2025).
163. Требования ГОСТ на автоматизированные системы в ИБ-проектах. Что изменилось и как это применять? Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/tietoevry/articles/671048/ (дата обращения: 15.10.2025).
164. Типовая инструкция по эксплуатации АСУ ТП теплоэнергетического оборудования ТЭС. Охрана труда. Доступно по адресу: https://www.trudohrana.ru/document/103504/ (дата обращения: 15.10.2025).
165. Обеспечение информационной безопасности АСУ ТП. Технологика. Доступно по адресу: https://www.tehnologika.ru/blog/obespechenie-informacionnoj-bezopasnosti-asutp/ (дата обращения: 15.10.2025).
166. Требования к обеспечению защиты информации в автоматизированных системах управления производственными и технологическими процессами на критически важных объектах, потенциально опасных объектах, а также объектах, представляющих повышенную опасность для жизни и здоровья людей и для окружающей природной среды. ФГИС «Росстандарт». Доступно по адресу: https://fgis.gost.ru/fund/card?card_id=3056087998980336214 (дата обращения: 15.10.2025).
167. О новых стандартах по ИБ АСУ ТП. EtherCUT. Доступно по адресу: https://ethercut.ru/novosti/o-novyh-standartah-po-ib-asu-tp/ (дата обращения: 15.10.2025).
168. Инструкция по охране труда для инженера АСУ ТП. Begemot AI. Доступно по адресу: https://begemot.ai/ru/articles/instruktsiya-po-okhrane-truda-dlya-inzhenera-asu (дата обращения: 15.10.2025).
169. Инструкция по охране труда при работе на автоматизированной линии. Одноклассники. Доступно по адресу: https://ok.ru/hranatruda53/topic/151241151624547 (дата обращения: 15.10.2025).
170. Требования по защите АСУ ТП. Information Security. Доступно по адресу: https://infosecurity.ru/docs/fz-187/fsb_requirements_kiu (дата обращения: 15.10.2025).
171. Список нормативных документов и литературы по охране труда. НП ЦОТ ПФО. Доступно по адресу: https://npcot.ru/normativnye-dokumenty-po-ohrane-truda/ (дата обращения: 15.10.2025).
172. ГОСТ Р 51583-2014. Защита информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении. Общие положения. Docs.cntd.ru. Доступно по адресу: https://docs.cntd.ru/document/1200106240 (дата обращения: 15.10.2025).
173. ГОСТ Р 51583-2014. Национальный стандарт РФ: «Защита информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении. Общие положения» (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28.01.2014 N 3-ст). Гарант. Доступно по адресу: https://base.garant.ru/70575382/ (дата обращения: 15.10.2025).
174. Таблица стандартов кибербезопасности АСУ ТП: IEC 62443, NIST, уровни SL 1-4. Habr. Доступно по адресу: https://habr.com/ru/companies/pt/articles/741484/ (дата обращения: 15.10.2025).
175. Инструкция по охране труда для инженера АСУ. Fire-declaration.ru. Доступно по адресу: https://fire-declaration.ru/instruktsii/po-okhrane-truda/instruktsiya-po-okhrane-truda-dlya-inzhenera-asu/ (дата обращения: 15.10.2025).
176. Перечень правил и инструкций по охране труда. КонсультантПлюс. Доступно по адресу: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_100142/ (дата обращения: 15.10.2025).
177. Документы по охране труда. Trudexpert.ru. Доступно по адресу: https://www.trudexpert.ru/docs/documents (дата обращения: 15.10.2025).
178. Нормативные правовые акты в области охраны труда. ЕИСОТ. Доступно по адресу: https://eisot.rosmintrud.ru/normativnye-pravovye-akty-v-oblasti-ohrany-truda (дата обращения: 15.10.2025).
179. Новые документы в линейке системе по охране труда, промышленной и пожарной безопасности за апрель 2023.docx. Normacs.info. 2023. Доступно по адресу: https://www.normacs.info/uploads/f8/doc/new_doc_ot_pb_apr_2023.docx (дата обращения: 15.10.2025).
180. Безопасность жизнедеятельности в техносфере. РУТ (МИИТ). Доступно по адресу: https://www.miit.ru/education/speciality/20.03.01_tehnosfernaya-bezopasnost/ (дата обращения: 15.10.2025).
181. Требования к охране труда для программистов. МЦОТ «Экспертиза. Доступно по адресу: https://ekspertizaot.ru/articles/trebovaniya-po-ohrane-truda-dlya-programmistov/ (дата обращения: 15.10.2025).
182. Информационные технологии в безопасности жизнедеятельности. Elibrary.ru. Доступно по адресу: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25574315 (дата обращения: 15.10.2025).
183. Обеспечение промышленной безопасности и охраны труда. UNIDO Knowledge Hub. Доступно по адресу: https://open.unido.org/api/documents/6483669/download/%D0%A1%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%BC%D1%8B%D1%88%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9%20%D0%B1%D0%B5%D0%B7%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%81%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%20%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%20%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%B0.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
184. Охрана труда в IT-компаниях. ТрудБизнесКонсалт. Доступно по адресу: https://trudbk.ru/ohrana-truda/ohrana-truda-v-it-kompaniyah/ (дата обращения: 15.10.2025).