Менеджмент систем водоснабжения и водоотведения. Учебное пособие

2.4. Цифровизация систем водоснабжения и водоотведения

Необходимость повышения эффективности использования водных ресурсов находит свое отражение и в сфере ЖКХ. Одна из важных задач этой сферы связана с учетом и своевременной оплатой расхода холодной и горячей воды. Так, например, в соответствии с источником [39], управляющие компании ЖКХ города Санкт-Петербурга внедрили интеллектуальные системы для работы с должниками. Аналитическая платформа DebtsWeb работает с базами данных вычислительного центра коллективного пользования (ВЦКП) многоотраслевого комплекса жилищного хозяйства и может обрабатывать документы, полученные из программной системы 1С и программы для работы с электронными таблицами Microsoft Excel. Программа DebtsWeb позволяет сопровождать и ежемесячно обновлять базу задолженностей, анализируя большие массивы данных, что позволяет повысить эффективность и качество работы и существенно сэкономить.

В качестве примера зарубежного опыта информатизации процессов управления водными ресурсами можно привести пример внедрения информационных систем управления системами ВиВ в американском штате Мичиган [40]. Сообщается, что региональное управление водных ресурсов Great Lakes Water Authority (GLWA), которое контролирует большую часть объектов водоснабжения и канализации, а также обеспечивает сбор, очистку и распределение питьевой воды, очистку сточных вод в штате, внедрило разработанную компанией Aquasight в рамках платформы Smart Water информационную систему AURA, предназначенную для интеллектуального распределения воды. Система AURA не только обеспечивает сбор данных, полученных из различных источников, включая системы SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), но и с помощью инструментов искусственного интеллекта обеспечивает поддержку их анализа в режиме реального времени. При анализе учитываются данные, полученные от датчиков и интеллектуальных счетчиков, обрабатываются данные о погодных условиях, результатах гидравлического моделирования, а также и результаты, полученные от систем управления лабораторной информацией (Laboratory Information Management System), предназначенных для оптимизации сбора и анализа лабораторных данных.

К основным решениям, реализованным Aquasight в рамках платформы Smart Water, также относятся следующие системы: ATLAS — для эксплуатации и работоспособности насосов; CEWS—для мониторинга инфекционных заболеваний; APOLLO—для эффективной очистки

61

Глава 2. Особенности управления отраслью водоснабжения и водоотведения

сточных вод и система AMP — для управления активами и планирования капитальных вложений [41].

С одной стороны, информатизация систем управления водными ресурсами привела к повышению качества и эффективности управления, а c другой стороны, возникли риски несанкционированного вмешательства в работу этих систем, вопросы конфиденциальности и монополизации [42].

Так, в работе [43] приведен пример одной из самых первых кибератак на системы водоснабжения и водоотведения. В августе 1994 г. в штате Аризона был произведен взлом компьютерной сети компании Salt River Project, в результате которого злоумышленник не только получил доступ к персональным и финансовым данным клиентов

исотрудников компании, но и удалил файлы из системы, отвечающей за мониторинг и подачу воды и электричества.

Всоответствии с источником [44], в штате Иллинойс злоумышленники взломали сеть критической инфраструктуры водоснабжения, перевели систему управления SCADA в режим неконтролируемого функционирования, и в результате самопроизвольного включения

ивыключения был уничтожен водяной насос.

Согласно работе [45], злоумышленниками с помощью кибератак были произведены взломы систем ВиВ округов Форт-Коллинз-Лавленд

иСаут-Форт-Коллинз, в результате которых был заблокирован доступ к технической информации, инженерным данным и чертежам, хранившимся на компьютерах, а за разблокирование этой информации хакеры потребовали выкуп.

Актуальность проблем киберзащиты систем ВиВ отмечена

ив источнике [46], согласно которому Национальное управление по кибербезопасности Израиля (INCD) в 2020 г. сообщило об атаках на SCADA-системы водоочистных сооружений, водонасосных станций и канализационных сетей и опубликовало рекомендации по обеспечению информационной безопасности.

Всвязи с актуальностью данной проблемы в 2002 г. в США был разработан закон о биотерроризме, в соответствии с которым предприятия, обеспечивающие питьевой водой более 3300 человек, должны не только проводить оценку уязвимости, но и разрабатывать планы реагирования на чрезвычайные ситуации [47]. Помощь коммунальным предприятиям при разработке необходимых инструментов и методов для выполнения этих требований оказало Агентство по охране

62

2.4. Цифровизация систем водоснабжения и водоотведения

окружающей среды. В соответствии с работой [48], можем выделить следующие типы инструментов:

1)Threat Ensemble Vulnerability Assessment (TEVA) предназначен для оптимизации размещения датчиков (TEVA-SPOT) и позволяет водоканалам оценивать последствия для здоровья, риски и уязвимости от загрязнения водного источника;

2)Water Network Tool for Resiliency (WNTR) представляет собой пакет Python для моделирования и анализа устойчивости сетей распределения воды;

3)«Планирование аварийного питьевого водоснабжения» содержит рекомендации по планированию альтернативных источников питьевой воды и очистке воды и сточных вод.

Приведенные примеры показывают, что реализация планов цифровой трансформации систем водоснабжения и водоотведения должна осуществляться с учетом рисков, которые возникают в сфере информационной безопасности. Несмотря на то, что функционирование отечественных систем ВиВ на протяжении длительного периода времени происходило в относительно спокойном режиме, в настоящий момент времени резко возросли риски нарушений в работе, т.к. эти системы стали подвергаться нападкам со стороны киберпреступников, которые по различным мотивам пытаются сорвать процессы обеспечения населения и объектов экономики безопасными водными ресурсами.

Куязвимым элементам для непосредственного физического воздействия на системы ВиВ следует отнести здания, сооружения, сети трубопроводов, насосные станции, резервуары для хранения воды, датчики, контроллеры и исполнительные механизмы. К косвенным элементам, через которые внешние или внутренние злоумышленники могут оказать эффективное террористическое воздействие, следует отнести инструментальные средства, которые входят в состав информационных технологий, используемых для управления объектами ВиВ,

имогут стать мишенью для организации сбоев в работе оборудования. Для осуществления эффективного мониторинга и защиты от внеш-

них атак необходимо не только осуществлять контроль за использованием всех подключаемых съемных устройств, которые могут быть использованы для кражи конфиденциальной информации и загрузки вредоносного программного обеспечения в защищаемые системы, но также необходимо обеспечить возможность отключения систем управления ВиВ от внешних соединений.

63

Глава 2. Особенности управления отраслью водоснабжения и водоотведения

Применительно к диспетчерским системам SCADA, предназначенным для обеспечения работы систем сбора, обработки, отображения информации об объекте мониторинга и управления в реальном масштабе времени, снижение уровня кибербезопасности может привести к ситуациям, при которых злоумышленники получат контроль над блоками удаленной телеметрии (RTU), взаимодействующими с главным терминальным блоком (MTU), и поставят под угрозу качество готовой воды или работу системы распределения.

Всвязи с тем, что системы водоснабжения имеют достаточно сложную производственно-технологическую структуру и состоят из нескольких подсистем, сбои или деградация в любом звене производственной цепочки могут распространяться и приводить к деградации элементов остальных подсистем водоснабжения. Поскольку в работе системы SCADA, например, могут быть использованы облачные технологии, задействованы глобальная и локальные вычислительные сети (LAN/WAN), использующие кабельные соединения, телефонные линии связи, радиоканалы, спутники и микроволновые носители, следует учитывать риски несанкционированного вмешательства и в работу систем передачи данных.

Анализ инцидентов в сфере кибербезопасности систем управления водоснабжением и водоотведением подтверждает актуальность проблем защиты информации, позволяет определить наиболее важные задачи, а также разработать планы мероприятий по повышению уровня защищенности отечественных систем ВиВ от киберугроз. Следует принять во внимание, что мероприятия, которые должны быть разработаны и реализованы в процессе создания и внедрения систем защиты от кибератак, направленных на нанесение ущерба критическим системам ВиВ, должны учитывать глобальный и зависимый характер современных информационных взаимодействий. Создание информационных систем, обеспечивающих надежную защиту критической инфраструктуры ВиВ от всех типов угроз, является трудной задачей,

втом числе и в связи со сложностями прогнозирования действий, которые могут быть предприняты злоумышленниками, использующими современные технические и программные средства для проведения кибератак.

Всвязи с тем, что безопасность систем водоснабжения и водоотведения имеет большое значение не только для повседневной жизни потребителей, но и является важной частью национальной критической

64

2.4. Цифровизация систем водоснабжения и водоотведения

инфраструктуры, определенные требования по безопасности систем ВиВ установлены на государственном уровне. Например, постановление Правительства РФ от 23 декабря 2016 г. № 1467 [49] содержит требования по антитеррористической защищенности объектов водоснабжения и водоотведения. В постановлении определены признаки отнесения объектов ВиВ к той или иной категории (с первой по четвертую) с учетом степени угрозы совершения террористического акта, значимости объекта водоснабжения и водоотведения для инфраструктуры и жизнеобеспечения, возможных последствий совершения террористического акта.

Несмотря на то, что в постановлении не используется в явном виде термин кибербезопасность, свое отражение в документе находит целый ряд вопросов, связанных с обеспечением необходимого уровня антитеррористической защищенности и предполагающих обеспечение информационной безопасности систем ВиВ. Так, например, в постановлении нашли отражение вопросы охраны объектов ВиВ, включающие организацию пропускного и внутриобъектового режимов, вопросы организации охраны с помощью инженерно-технических средств, определен порядок реагирования на угрозы совершения террористических актов и порядок информирования правоохранительных органов об этих угрозах.

В соответствии с Указом Президента РФ от 1 мая 2022 г. № 250 «О дополнительных мерах по обеспечению информационной безопасности Российской Федерации» с 1 января 2025 г. вводится запрет организациям и предприятиям использовать средства защиты информации, произведенные в недружественных по отношению к Российской Федерации странах [50]. Кроме этого, за последнее время внесено достаточно много изменений в нормативную базу по защите критической информационной инфраструктуры (КИИ), которые указывают на то, что прослеживается отчетливое направление на повышение уровня безопасности КИИ, повышение требований к программноаппаратному обеспечению и подготовке специалистов в IT-отрасли.

К первоочередным и эффективным мерам, направленным на повышение информационной безопасности объектов и информационных систем управления ВиВ от кибератак, нужно отнести мероприятия по организации постоянного мониторинга систем контроля объектов критической инфраструктуры, предполагающего также мониторинг персональных компьютеров, PLC устройств (программируемые

65

Глава 2. Особенности управления отраслью водоснабжения и водоотведения

логические контроллеры), уязвимых и чувствительных к кибератакам и подключаемых к внешним интернет-сетям, через которые хакеры могут получить доступ к информации, необходимой для определения направлений атак с последующим получением контроля над критически значимыми элементами систем управления ВиВ. Целесообразным также следует считать создание центров обработки информации для анализа уязвимостей и инцидентов, которые уже имели место в критических информационных системах защиты объектов водоснабжения и водоотведения.

К наиболее важным проблемам, которые необходимо решить для осуществления эффективной цифровой трансформации систем ВиВ, нужно отнести:

‒сложность системы ВиВ: большое количество разнородных процессов (технологические, сопутствующие), развитая структура с достаточно большим количеством сотрудников, значительными энергетическими затратами;

‒отсутствие стандартов цифровой трансформации в отрасли ВиВ;

‒отсутствие комплексных ИТ-решений для цифровизации в отрасли ВиВ. Пока по большей мере цифровизация начинается с создания систем автоматизации бизнес-процессов (снятие показаний счетчиков и выставление счетов клиентам водоканала; создание личных кабинетов абонентов; сервисы по организации взаимодействия между подразделениями внутри водоканала);

‒разрозненность даже открытых информационных сетей, наличие закрытых сетей, что препятствует сбору и анализу данных;

‒хроническая недоинвестированность отрасли, что ведет к прогрессирующему наращиванию выхода из строя участков сетей, оборудования, моральному устареванию технологий, низкому уровню современных систем автоматизации и энергосбережения;

‒сложности мониторинга количества и качества природных водных ресурсов (поверхностные, подземные), требуется значительное количество разнообразных датчиков, большие расстояния;

‒низкий уровень цифровой грамотности большинства сотрудников предприятий;

‒проблемы, связанные с санкционным периодом (отсутствие необходимого оборудования и программного обеспечения).

Однойиз проблем,препятствующихпроведениюэффективнойцифровой трансформации систем ВиВ, является отсутствие специалистов,

66

2.4. Цифровизация систем водоснабжения и водоотведения

обученных работе с искусственным интеллектом, современными информационными системами и инструментами, необходимыми для управления перспективными производственными технологиями и видами оборудованиями.

В настоящее время целым рядом правительственных решений сделан акцент на подготовку высококвалифицированных ИТ-кадров, которые будут продвигать цифровую трансформацию экономики, включая системы ВиВ. Новая политика в сфере образования должна обеспечить потребности экономики в современных ИТ-кадрах. В этом случае речь идет в первую очередь о потребностях крупных ИТ-компа- ний. Временной период для подготовки квалифицированного специалиста составляет несколько лет, а некоторые кадры нужны сегодня. Определяющим моментом в этом случае является конкретный подход к определению потребностей в численности и качестве подготовки цифровых кадров для отдельных отраслей, регионов с учетом перспектив развития самих технологий.

Для решения проблемы подготовки специалистов, ориентированных на работу в сфере водоснабжения и водоотведения с погружением

вспецифику производственной деятельности с использованием современных информационных технологий, необходимо организовать дополнительное обучение специалистов с базовым образованием в области:

‒водоснабжения и водоотведения для получения основных навыков работы с инструментами информатизации и цифровизации;

‒информационных технологий и кибербезопасности для приобретения знаний по основам водоснабжения и водоотведения.

Другим вариантом может стать подготовка специалистов, в какой-то мере объединяющая оба эти направления. Так, например, разработан профстандарт и начата подготовка специалистов-акватроников,

вчью область деятельности входят системы SCADA непосредственно на предприятиях систем ВиВ.

Сложности в кадровом обеспечении и обучении:

‒процесс обучения должен быть перманентным, т.к. цифровые технологии и технологии ВиВ постоянно совершенствуются;

‒имеется определенное противодействие внедрению нового со стороны сотрудников в возрасте, чаще всего из-за сложности понимания;

‒отрасль не относится к числу самых престижных, в том числе и по уровню оплаты труда (часто это муниципальные предприятия).

67

Глава 2. Особенности управления отраслью водоснабжения и водоотведения

Таким образом, на основании результатов, полученных в процессе исследования проблем цифровой трансформации систем ВиВ, можно сделать следующие выводы:

‒реальная цифровая трансформация отрасли должна идти по комплексному пути, охватывая все направления деятельности как основные, так и вспомогательные, весь водный цикл;

‒одной из основных проблем является нехватка ИТ-специали- стов, понимающих специфику отрасли;

‒антитеррористическая защищенность объектов водоснабжения

иводоотведения становится актуальной задачей обеспечения безопасности потребителей.

Контрольные вопросы к главе 2

1.Сформулируйте основные особенности отрасли водоснабжения и водоотведения.

2.Перечислите основные организационно-правовые формы, характерные для предприятий водоснабжения и водоотведения и особенности управления ими.

3.Охарактеризуйте виды деятельности, осуществляемые предприятиями водоснабжения и водоотведения.

4.В чем состоят особенности функционирования и управления муниципальными предприятиями?

5.Опишите порядок установления тарифа на услуги водоснабжения и водоотведения.

6.Перечислите основных субъектов по эксплуатации и управлению системами водоснабжения и водоотведения, а также их функции.

7.Охарактеризуйте сущность процессов цифровизации.

8.Перечислите основные направления цифровизации, которые внедрены на предприятиях водоснабжения и водоотведения.

9.Перечислите проблемы с безопасностью при внедрении информационных технологий в деятельность предприятий водоснабжения

иводоотведения.

10.Сформулируйте сложности с пополнением IT-кадрами предприятий водоснабжения и водоотведения.

68

Глава 3. Менеджментэкономической

ипроизводственной деятельности предприятий водоснабжения

иводоотведения

3.1 Общие положения о менеджменте  производственной деятельности   предприятий водоснабжения и водоотведения

Деятельность по оказанию услуг водоснабжения и водоотведения имеет достаточно сложную структуру и должна соответствовать водному, природоохранному, санитарно-эпидемиологическому законодательствам. С точки зрения управления производственной деятельностью водохозяйственного предприятия системы водоснабжения

иводоотведения включают следующие компоненты [51]:

‒мероприятия и процессы;

‒ресурсы;

‒активы;

‒клиентские отношения;

‒информация;

‒окружающая среда;

‒риски.

В отношении каждого из компонентов с целью эффективного управления деятельностью отраслевыми документами проработаны руководящие указания, например, для систем питьевого водоснабжения (составлено авторами по работе [51]).

1. Мероприятия и процессы—последовательность всех важных операций, требуемых для надлежащего выполнения задач системы водоснабжения, ее процессов и мероприятий на основе иерархической организации системы: технологические процессы, обеспечение (закупки оборудования, материалов, ресурсов).

69

Глава 3. Менеджмент экономической и производственной деятельности предприятий ВиВ

Менеджмент системы питьевого водоснабжения может включать следующее:

‒разработка политики;

‒формулировка стратегии;

‒разработка процедур;

‒соответствие регулирующим положениям;

‒внешняя и внутренняя координация;

‒операции и осуществление контроля.

Следует дать четкое определение типа, объема и уровня детализации организации технологических процессов. Подробные инструкции (стандартных процедур эксплуатации и руководства по эксплуатации

иобслуживанию) должны быть разработаны и утверждены, чтобы обеспечить надлежащее и квалифицированное выполнение конкретных мероприятий с соблюдением всех требований.

2.Ресурсы — персонал (трудовые ресурсы), материалы и оборудование (нестационарные активы, например, запасные части, транспортные средства и реагенты), финансовые ресурсы (доходы, расходы, резервы и инвестиции), природные ресурсы (например, права на земельные и водные ресурсы).

3.Активы — системы водоснабжения имеют достаточно сложный имущественный комплекс, требующий организации серьезного менеджмента активов (требующего значительных систематических и планомерных усилий), включая: ведение инвентаризационного учета, наблюдение за состоянием системы и документирование полученных данных, разработку долгосрочных прогнозов, планирование, поддержание нормального состояния системы или ее реконструкцию, оптимизацию амортизации и повторного инвестирования, определение рисков и управление ими. Все эти действия должны быть нацелены на обеспечение эксплуатационной надежности водохозяйственных активов.

4.Клиентские отношения — менеджмент клиентских отношений должен включать: определение нужд и ожиданий потребителей

истремление удовлетворить их, регистрацию и обработку жалоб, ведение отчетности и выставление счетов, передачу информации, обучение и распространение информации.

5.Информация — информация должна быть прозрачной в рамках системы и должна быть донесена до компетентных органов, потребителей и других заинтересованных сторон. Примеры шагов в информаци-

70