Details

Актуальность работы обусловлена недостаточной адаптируемостью существующих систем управления техническим обслуживанием к задачам организации иерархических структур оборудования, гибкого ролевого разграничения доступа на уровне отдельных записей и защищённого аудита изменений, что определяет необходимость разработки специализированной backend-системы с открытой архитектурой. Объектом исследования являются данные о надежности электронных компонент и технических систем, включая эксплуатационные события, отказы, изменения состояния объектов и параметры эксплуатации. Предметом исследования являются методы проектирования backend-архитектуры, реляционных моделей данных и механизмов разграничения доступа в системах хранения и обработки эксплуатационной информации. В ходе выполнения работы были решены следующие задачи: 1. Проведен анализ предметной области и существующих подходов к хранению данных о надежности, определены требования к структуре данных, модели доступа и составу API; 2. Разработана многоуровневая архитектура backend-системы с разделением на слои маршрутизации, обработки запросов и доступа к данным на основе принципов REST; 3. Спроектирована реляционная модель данных с трехуровневой иерархией Types, Objects, Instances и реализованы механизмы выборки данных с фильтрацией, поиском и пагинацией с учетом контекста прав пользователя; 4. Реализована ролевая модель доступа (RBAC) и механизм иерархического разграничения прав пользователей на уровнях типов, объектов и экземпляров оборудования; 5. Реализованы механизмы аутентификации на основе JWT-токенов с использованием схемы OAuth2 Password Flow; 6. Реализована подсистема журналирования действий пользователей и аудита изменений данных с использованием middleware и асинхронного log-worker; 7. Обеспечено асинхронное взаимодействие backend-системы с PostgreSQL. При проектировании системы применялись методы декомпозиции предметной области и построения реляционных моделей данных. Разработка API выполнялась на основе принципов REST-архитектуры. Для обеспечения эффективной обработки запросов использовались механизмы асинхронного взаимодействия с PostgreSQL и ролевая модель разграничения доступа. Backend-система реализована с использованием Python 3.11, FastAPI, PostgreSQL, SQLAlchemy Async ORM, Asyncpg и Alembic. Результатом работы является backend-система, обеспечивающая централизованное хранение эксплуатационных данных, регистрацию событий и изменений состояния оборудования, безопасное разграничение доступа пользователей и аудит операций с данными. Архитектура системы допускает дальнейшее масштабирование за счёт асинхронной обработки запросов и модульной организации компонент. Разработанная backend-система предназначена для применения в системах учета надежности оборудования, мониторинга эксплуатационных событий, хранения истории изменений технического состояния и формирования наборов данных для последующего анализа надёжности технических систем.

The relevance of this work stems from the insufficient adaptability of existing maintenance management systems to the tasks of organizing hierarchical equipment structures, implementing flexible role-based access control at the individual record level, and ensuring secure change auditing, which necessitates the development of a specialized backend service with an open architecture. The object of the research is reliability data of electronic components and technical systems, including operational events, failures, equipment condition changes and related operational parameters. The subject of the research is methods of designing backend architectures, relational data models and access control mechanisms for systems that store and process operational reliability data. The following tasks were completed during the work: 1. An analysis of the subject area and existing approaches to reliability data storage was conducted; requirements for the data model, access model and API structure were defined; 2. A multi-level backend architecture based on REST principles with separation of routing, request processing and data access layers was developed; 3. A relational data model with a three-level hierarchy: Types, Objects, Instances was designed; data retrieval mechanisms with filtering, searching and pagination according to user permission context were implemented; 4. A role-based access control model (RBAC) with hierarchical permission differentiation at the levels of equipment types, objects and instances was implemented; 5. Authentication mechanisms based on JWT tokens using the OAuth2 Password Flow scheme were implemented; 6. A subsystem for user action logging and audit of data changes was implemented using middleware and an asynchronous log worker; 7. Asynchronous interaction with PostgreSQL was used for efficient concurrent request processing. Domain decomposition and relational database design methods were used in the systems design. The API was developed based on REST architecture principles. Asynchronous interaction mechanisms with PostgreSQL and a role-based access control model were used to ensure efficient query processing. The backend system was implemented using Python 3.11, FastAPI, PostgreSQL, SQLAlchemy Async ORM, Asyncpg and Alembic. The result of the work is a backend service providing centralized storage of operational data, registration of equipment state changes and events, secure user access control and audit of data operations. The system architecture supports future scaling through asynchronous request processing and modular organization of components. The developed backend service is intended for use in reliability management systems, operational event monitoring, equipment state history storage and preparation of datasets for further reliability analysis of technical systems.