CC BY
22Реализация программы «Цифровая экономика» в системе обеспечения единства измерений
И.А. Ершов
Томский политехнический университет, Томск, Россия
Аннотация: Метрологическая прослеживаемость результатов измерений является основополагающим условием для развития любого производства. Современная система обеспечения единства измерений устарела и отличается низкой эффективностью, что в значительной мере связано с использованием не актуальных методов защиты и хранения информации о поверке средств измерений. Приведены основные проблемы современной системы обеспечения единства измерений, связанные с копированием информации на разные виды носителей, что требует высоких временных и финансовых затрат, но не способно обеспечить достаточную защищённость информации. Предложены возможные решения для совершенствования современной системы на основе перехода к цифровым технологиям. Рассмотрена новая архитектура распределённой базы данных. Данная система обеспечивает надёжную защиту информации от изменения, благодаря децентрализованному хранению информации. Поскольку использование цифровых документов органами исполнительной власти невозможно без придания им юридической силы, предложено использовать квалицированную электронную подпись. На сегодняшний день данная технология широко используется во многих организациях. Она позволяет отказаться от физических носителей информации в пользу цифровых. Предложенное решение позволит значительно сократить временные и финансовые затраты на оформление результатов поверки, за счёт отказа от использования физических носителей информации. Также, данное решение позволит органам, осуществляющим федеральный государственный метрологический надзор получать дистанционный доступ к необходимой документации. Рассмотрены необходимые изменения законодательства для введения данной системы. Исследована проблемная ситуация, возникающая при использовании предложенного подхода. В заключение приведён пример реализации программного обеспечения. Приведены ключевые особенности данной системы, обеспечивающие её стабильное функционирование.
Ключевые слова: единство измерений, поверка, средство измерения, законодательная метрология, цифровая экономика, распределённая база данных, цифровая подпись, информационная система.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из условий стабильного развития производства в стране является обеспечение единства измерений. Данное условие реализуется путём обязательной периодической поверки средств измерений, используемых в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений, что определено в федеральном законе № 102 [1]. Из-за постоянного увеличения количества используемых средств измерений оформление и использование результатов значительно увеличивает сроки проведения поверки [2]. В связи с этим потребитель несёт убытки, связанные с отсутствием средств измерений на рабочих местах. Далее рассмотрены необходимые изменения в системе обеспечения единства измерений для повышения её эффективности.
1. ИНФОРМАЦИЯ О РЕЗУЛЬТАТАХ ПОВЕРКИ
На текущий момент оформление результатов занимает значительную часть времени, отведённого на поверку. Это нанесение знака поверки на средство измерений, оформление свидетельства о поверке или запись в паспорте, занесение информации в АИС «Метрконтроль» [3] и занесение информации в журнал работ о
поверках. Проще говоря, это дублирование одной и той же информации на разные носители. При этом данная система не способна гарантировать необходимой защиты от недобросовестных владельцев средств измерений. При современном развитии технологий знак поверки и свидетельство о поверке легко подделать. Система «Метрконтроль», отправляющая информацию о поверках в федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, не имеет юридической силы. Поэтому при проверке организации данную
информационную систему не используют. Тем более проверяющий не станет сверять данные с сертификатов с данными журналов, хранящихся в аккредитованных центрах. Существует возможность контрольной поверки средств измерений при аудите. Но проверяющий физически не имеет времени для её проведения, поскольку в организациях используются сотни, а иногда даже тысячи средств измерений.
Таким образом, существующая система не является эффективной, при этом требует высоких затрат ресурсов и времени. Решением данной проблемы является реализация программы «Цифровая экономика Российской Федерации» [4]. Основной целью программы является отказ от физических носителей информации в пользу цифровых, что позволит
избавиться от огромных расходов на хранение информации и значительно сократит временные затраты на их оформление.
2. ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Для отказа от использования бумажных носителей: свидетельств, паспортов и журналов требуется создать информационную систему, обеспечивающую высокую защищённость информации. Под защищенностью понимается невозможность изменения информации после её внесения в базу данных. При этом требуется обеспечить общий доступ к информации о средствах измерения для использования данной информации при проверке владельцев средств измерений. Также это позволит любому желающему проверить, прошло ли средство измерений периодическую поверку.
Использование информации о средствах измерений невозможно без документа, имеющего юридическую силу. Поэтому необходимо использовать электронную подпись. Чтобы выданный на средство измерения документ имел полную юридическую силу, требуется использовать только квалифицированную электронную подпись [5], которую можно получить только в аккредитованном удостоверяющем центре. Поскольку документ будет представлен в цифровом виде, уполномоченным лицам не составит труда дистанционно получить к нему доступ. Также это повысит защищенность информации, поскольку у владельца средства измерений не будет возможности подделать электронный документ на сервере контролирующих структур. Стоит обратить внимание, что потребуется внести изменение в федеральный закон № 102-ФЗ [1] о возможности оформления результатов поверки в виде электронных документов, подписанных электронной подписью.
Данные документы должны храниться в специальной базе данных [6]. Для обеспечения безопасности информации подходит распределённая база данных, примером которой является технология блокчейн. Данная система доказала свою эффективность, поэтому многие компании начинают её использовать. Примером использования данной архитектуры может послужить компания Enel, которая разработала на базе блокчейна Enerchain для торговли энергией [7]. Компания Orsini запустила проект «TransActiveGrid», в котором в роли узлов сети выступают счётчики электроэнергии [8]. Данная система позволит стимулировать использование солнечной энергии. Это говорит о широком потенциале данной архитектуры и возможности её использовать для решения многих задач.
3. РАСПРЕДЕЛЁННАЯ БАЗА ДАННЫХ
Распределённая база данных представляет собой набор логически взаимосвязанных баз данных (узлов). Узлы распределённой базы
данных, хранящие информацию, могут быть расположены в аккредитованных на проведение поверки центрах. Таким образом, будет исключена вероятность изменения информации после её внесения в базу. Связано это с полным копированием всей информации с каждого узла на каждый узел. Если на одном из узлов будет произведена попытка изменения информации, при сравнении с информацией на других узлах это будет выявлено. Следует отметить, что при отключении нескольких узлов система должна продолжить работу. Прекратить работу база данных должна только в том случае, когда произошло отключение большего числа узлов сети в один момент времени. Вероятность такой ситуации крайне мала, поскольку узлы находятся в разных городах, а потому это свидетельствует о стороннем вмешательстве.
Для повышения надёжности системы требуется грамотно распределять нагрузку на узлы. Следует помнить, что, не смотря на стремление к общедоступности информации, это может вызвать сильную нагрузку при большом числе запросов. В таком случае в данной системе могут происходить сбои, которых должно быть крайне мало. Постоянный доступ к получению информации должен быть исключительно у органов и лиц, осуществляющих федеральный государственный метрологический надзор. В таком случае нагрузка на узлы будет минимизирована. Также следует проводить обмен информацией между узлами не чаще, чем один раз в день. Стоит понимать, что требуется не только передать новую информацию о средствах измерений, но и проверить старую. Именно поэтому данный процесс нельзя проводить во время активного использования базой данных. Время синхронизации должно быть разным для групп узлов, поскольку в каждом городе время максимальной нагрузки сервера будет отличаться. Выявить оптимальное время синхронизации можно на основе статистической информации о нагрузке на сервер в течение дня. Но при создании графика синхронизации требуется руководствоваться условием, что новая информация должна попасть на все узлы за минимально возможный срок [9].
Схема получения необходимой информации из базы данных государственным органом исполнительной власти представлена на Рис. 1. Проверяющий, придя в организацию и найдя информацию о типе и заводском номере средства измерений, заходит в специальное приложение на планшете или смартфоне. Введя серийный номер и тип средства измерений, формирует запрос (или несколько запросов) на получение информации о поверке. Приложение отправляет данный запрос на три узла сети.
После получения документа о поверке производится их проверка при помощи операции хеширования. На сегодняшний день существует множество алгоритмов генерации
хеш-кодов, некоторые приведены в статье [10]. Если после применения хеш-функции к трём документам был получен одинаковый хеш-код, то приложение сообщает, что полученный документ достоверен. На основании информации из документа проверяющий способен сделать вывод о пригодности к применению данного средства измерений.
Проверяющий
Специальное приложение
Узел 1
Узел 2
Узел 3
Рис. 1. Схема использования базы данных
Обычный пользователь, заинтересованный в получении информации о каком-либо средстве измерений, должен будет воспользоваться специальным сайтом. На данном сайте он оставляет запрос и свои контактные данные, после чего его ставят в очередь из других пользователей. Стоит отметить, что сервер должен заниматься обработкой запросов пользователей только во время низкой нагрузки на узлы. Это может быть нерабочее время или выходные дни. Обработка его запроса происходит по аналогии с предыдущим примером.
4. РЕШЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ ПРОБЛЕМ
Одна из наиболее очевидных проблем связана с перебоями в работе сервера конкретного центра. Обеспечить бесперебойную работу любой системы невозможно, поэтому требуется предусмотреть автономный режим работы, который активируется при отключении компьютера от сети. В данном режиме новая информация сохраняется на данном компьютере и ожидает появления сети для отправки данных на сервер.
Поскольку во время работы системы узлы постоянно отправляют и получают данные, требуется заняться оптимизацией используемой памяти. На текущий момент в свидетельстве о поверке пишется много информации, от которой можно отказаться. Например, наименование методики, которая указана в описании типа. Наименование используемого эталона, хотя для идентификации достаточно номера,
присвоенного при аттестации. Условия проведения поверки, которые обязаны соответствовать тем, что указаны в описании типа. Также для многих стандартных словосочетаний рациональнее использовать числовой классификатор для экономии памяти. Естественно, при получении информации
номера классификаторов будут
преобразовываться программой в понятные словосочетания. Пример свидетельства о поверке приведен на Рис. 2, где желтыми прямоугольниками обозначена информация, которую можно заменить на коды классификатора. Красным зачёркнута информация, которая лишена смысла в электронном документе.
Рис. 2. Пример свидетельства о поверке
В случае если средства измерений находятся в районах, где отсутствует Интернет, заказчику потребуется заранее предоставить достоверную информацию о средствах измерений, чтобы проверяющий смог заранее проверить информацию о поверке. Прибыв на место, останется только проверить соответствие предоставленной информации
действительности, а также соответствующие знаки поверки, наносимые на средство измерений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Предложенный подход потребует затрат на стадии разработки и внедрения. Но в перспективе они быстро окупятся за счёт значительного сокращения финансовых и временных затрат на проведение поверки средств измерений. Также данная система повысит уровень защищённости информации об используемых средствах измерений, что приведёт к повышению доверия потребителей к результатам поверки.
БЛАГОДАРНОСТИ
Исследование выполнено при финансовой
поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-37-00018.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» // Собрание законодательства РФ. - 2008. - № 26. - ст. 3021.
[2] Информационные системы и технологии: монография / О.И. Бабина, Н.Ю. Дюмин, Л.Ю. Исмаилова и др. - Красноярск: Науч.-инновац. центр, 2011. - 156 с. - ISBN 978-5-904771-17-1. -http://elibrarv.ru/item.asp?id=19456475.
[3] Приказ Ростехрегулирования от 28.12.2006 N 3906 «О представлении отчетности о результатах поверки средств измерений в рамках АИС «Метрконтроль» //Вестник Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. - 2017. - №1.
[4] Распоряжение Правительства РФ от 28.07.2017 N 1632-р «Об утверждении программы «Цифровая экономика Российской Федерации» // Собрание законодательства РФ. - 2017. - № 32. - ст. 5138.
[5] Федеральный закон от 06.04.2011 N 63-ФЗ «Об электронной подписи» // Парламентская газета. -2011. - № 17.
[6] Нечаев К.А., Стукач О.В. Система поддержки производства полупроводниковых приборов как часть интернета вещей // Вестник науки Сибири / Томский политехнический университет (ТПУ). -Томск, 2013. - N 4(10). - С. 132-135. - ISSN 22260064. - http://elibrarv.ru/item.asp?id=21059650.
[7] Enerchain: A Decentralized Market on the Blockchain for Energy Wholesalers [Электронный ресурс]. -URL:
https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/the-smarter-grid/enerchain-a-decentralized-market-on-the-blockchain-for-energy-wholesalers (дата
обращения 13.03.18).
[8] Blockchains Will Allow Rooftop Solar Energy Trading for Fun and Profit [Электронный ресурс]. -URL:
https://spectrum.ieee.org/computing/networks/blockc hains-will -all ow-rooftop-s ol ar-energy -trading-for-fun-and-profit (дата обращения 13.03.18).
[9] Ершов И.А., Стукач О.В. Использование корректного нормирования статистических данных в кластерном анализе // Современные технологии поддержки принятия решений в экономике: сб. тр. Всероссийской научно-практической. г. Юрга, 19-20 ноября 2015 г. -Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2015. - С. 32-34. -URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=25334287.
[10] Kolmykov A.U., Vasilyev, N.P. Two-and three-dimensional algoritms for hashing and pseudo random number generation targeted to CUDA implementation // International Journal of Applied Engineering Research. - 2016. - Vol. 11. - Iss. 9. - p. 6840-6845.
Иван Анатольевич Ершов -
магистрант отделения автоматизации и робототехники инженерной школы информационных технологий и робототехники Национального исследовательского Томского политехнического университета. Область научных интересов: законодательная и практическая метрология, статистический анализ данных.
E-mail: zaragik@yandex.ru Адрес: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
Статья поступила в редакцию 16 марта 2018 г.
Implementation of the "Digital Economics" program in the state measurement unity
transfer system
I.A. Ershov Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia
Abstract: Metrological traceability of measurement results is a fundamental condition for the development of any production. The modern system for ensuring the uniformity of measurements is outdated and is characterized by low efficiency, which is largely due to the use of not-relevant methods of protecting and storing information on verification of measuring instruments. The main problems of the modern system for ensuring the uniformity of measurements are associated with copying information to different types of media, which requires high time and financial costs, but is not capable of providing sufficient information security. Possible solutions for improving the modern system based on the transition to digital technologies are proposed. The new architecture of the distributed database is considered. This system provides reliable protection of information from change, due to the decentralized storage of information. Since the use of digital documents by executive authorities is impossible without giving them legal force, it is suggested to use a qualified electronic signature. To date, this technology is widely used in many organizations. It allows you to abandon physical media in favor of digital. The proposed solution will significantly reduce the time and financial costs associated with processing verification results, by not using physical media. Also, this decision will allow the authorities implementing federal state metrological supervision to obtain remote access to the necessary documentation. The necessary legislative changes for the introduction of this system are considered. The problem situation arising in the use of the proposed approach is investigated. In conclusion, an example of the implementation of the software is given. The key features of this system are provided, ensuring its stable functioning.
Keywords: verification, measuring instrument, legal metrology, distributed database, digital signature, information system.
REFERENCES
[1] Federalnyj zakon ot 26.06.2008 № 102-FZ «Ob obespechenii edinstva izmerenij» // Sobranie zakonodatelstva RF. - 2008. - No. 26. - iss. 3021.
[2] Informacionnye sistemy i tehnologii: monografija / O.I. Babina, N.Ju. Djumin, L.Ju. Ismailova i dr. -Krasnojarsk: Nauchno-innovac. centr, 2011. - p. 156 -ISBN 978-5-904771-17-1. -http://elibrary.ru/item.asp?id=19456475.
[3] Prikaz Rostehregulirovanija ot 28.12.2006 N 3906 «O predstavlenii otchetnosti o rezultatah poverki sredstv izmerenij v ramkah AIS «Metrkontrol» // Vestnik Federalnogo agentstva po tehnicheskomu regulirovaniju i metrologii. - 2017. - No 1.
[4] Rasporjazhenie Pravitelstva RF ot 28.07.2017 N 1632-r «Ob utverzhdenii programmy «Cifrovaja jekonomika Rossijskoj Federacii» // Sobranie zakonodatelstva RF. - 2017. - No. 32. - iss. 5138.
[5] Federal'nyj zakon ot 06.04.2011 N 63-FZ «Ob jelektronnoj podpisi» // Parlamentskaja gazeta. -2011. - No. 17.
[6] Nechaev K.A., Stukach O.V. Sistema podderzhki proizvodstva poluprovodnikovyh priborov kak chast' interneta veshhej // Vestnik nauki Sibiri / Tomsk Polytechnic University (TPU). - Tomsk., 2013. - N 4(10). - p. 132-135. - ISSN 2226-0064. -http://elibrary.ru/item.asp?id=21059650.
[7] Enerchain: A Decentralized Market on the Blockchain for Energy Wholesalers. - URL: https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/the-smarter-grid/enerchain-a-decentralized-market-on-the-blockchain-for-energy-wholesalers
[8] Blockchains Will Allow Rooftop Solar Energy Trading for Fun and Profit. - URL: https://spectrum.ieee.org/computing/networks/blockc hains-will -all ow-rooftop-s ol ar-energy -trading-for-fun-and-profit
[9] Ershov I.A., Stukach O.V. Ispol'zovanie korrektnogo normirovanija statisticheskih dannyh v klasternom analize // Sovremennye tehnologii podderzhki prinjatija reshenij v jekonomike: sb. tr. Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj. Jurga, 19-20 November 2015. - Tomsk Polytechnic University (TPU), 2015. - p. 32-34. - URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=25334287.
[10] Kolmykov A.U., Vasilyev, N.P. Two-and three-dimensional algoritms for hashing and pseudo random number generation targeted to CUDA implementation // International Journal of Applied Engineering Research. - 2016. - Vol. 11. - Iss. 9. - p. 6840-6845.
Ivan Anatolievich Ershov is
master of automation and robotics department of the engineering school of information technology and robotics of the National Research Tomsk Polytechnic University. Area of scientific interests: legislative and practical metrology, statistical analysis of data.
E-mail: zaragik@yandex.ru
Address: 634050, Tomsk, Lenin Avenue, 30
The paper was received on March 16, 2018.
