База данных и субд: Профильное обучение

Система управления обучением ›

 

Название курса — Базы данных

Описание курса (о чем курс),
Понятия База данных (БД), Система управления базами данных (СУБД), архитектура СУБД, модели данных, реляционные языки, нормализация, основы языка Transact-SQL

Правообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ростовский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВО РГУПС), имеет лицензию на образовательную деятельность.

 

Автор-составитель к.т.н., доц. кафедры «Вычислительная техника и автоматизированные системы управления» ФГБОУ ВО РГУПС  Игнатьева Олеся Владимировна

 

Программа (содержание) курса:

 Лекция 1. Введение в базы данных и СУБД

1.1. Введение

1.2. Краткая история создания СУБД

1.3. Основные определения и термины

1. 4. Языки баз данных

1.5. Компоненты среды СУБД

1.6. Функции СУБД

1.7. Преимущества и недостатки СУБД

Лекция 2. Архитектура СУБД

2.1. Трехуровневая архитектура ANSI-SPARC

2.2. Архитектура многопользовательских СУБД

Лекция 3. Архитектура СУБД (продолжение)

3.1. Трехуровневая архитектура «клиент-сервер»

3.2. Архитектура распределенных СУБД

3.3. Архитектура параллельных СУБД

Лекция 4.  Модели данных

4.1. Определение и классификация моделей данных

4.2. Реляционная модель данных

Лекция 5. Модели данных (продолжение)

5.1 – Иерархические модели данных

5.2 – Сетевые модели данных

5.3 – Физические модели данных

Лекция 6 – Модель «сущность-связь»

6.1. Определение ER-модели данных

6.2. Определение ER-модели данных (продолжение)

6.3. Структурные ограничения

6.4. Проблемы ER-моделирования

Лекция 7 — Реляционная модель данных

7.1. Краткая история, определение и терминология реляционной модели данных

7. 2. Структурная часть реляционной модели данных

7.3. Целостная часть реляционной модели данных

Лекция 8 — Реляционные языки (часть 1)

8.1. Основные определения

8.2. Реляционная алгебра

Лекция 9 — Реляционные языки (часть 2)

9.1. Реляционная алгебра (продолжение)

9.2. Реляционное исчисление

9.3. Задачи реляционной алгебры

Лекция 10 – Нормализация (часть 1)

10.1. Определение и цели нормализации

10.2. Первая нормальная форма

10.3. Вторая нормальная форма

Лекция 11 – Нормализация (часть 2)

11.1. Третья нормальная форма

11.2. Нормальная форма Бойса-Кодда

11.3. Четвертая нормальная форма

11.4. Пятая нормальная форма

Лекция 12 — Введение в SQL. Основы языка Transact-SQL.

12.1. Введение в язык SQL

12.2. История создания и стандарты языка SQL

Лекция 13 – SQL. Определение баз данных

       13.1. Команда Create Database (Transact-SQL)

       13.2. Команда Alter Database (Transact-SQL)

       13. 3. Команда Drop Database (Transact-SQL)

Лекция 14 — SQL. Определение таблиц.

14.1. Создание таблиц Create Table (Transact-SQL)

14.2. Создание таблиц Create Table. Определение ограничений

14.3. Создание таблиц Create Table. Определение ограничений (продолжение)

Лекция 15 — SQL. Выборка данных. Однотабличные запросы

15.1. Выборка данных. Синтаксис оператора SELECT. Запросы с использованием операторов сравнения

15.2. Запросы SELECT с использованием специальных операторов

15.3. Запросы SELECT с использованием специальных операторов (продолжение)

Лекция 16 — SQL. Выборка данных. Многотабличные запросы

16.1. Запросы на соединение таблиц

16.2. Запросы на соединение таблиц (продолжение)

16.3. Запросы внешнего соединения таблиц

 

Формируемые компетенции и результаты обучения:

 Знает: основы систем управления базами данных; механизмы мониторинга системы управления базами данных; основные методы разработки программного обеспечения для баз данных; основные модели данных и их организацию, структуры данных;

 программные средства для баз данных и возможности их применения для решения практических задач ; теорию баз данных и основные структуры данных; принципы построения языков запросов и манипулирования данными; основы современных систем управления базами данных; системы хранения и анализа баз данных;

основы современных систем управления базами данных, основные модели данных и их организацию; системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение баз данных; технические спецификации на программные компоненты баз данных и их взаимодействие;

методы и средства проектирования баз данных. — теоретические основы, методы проектирования баз данных и создания приложений на их основе;

основные принципы проектирования, логическую и физическую структуру баз данных. — методы организации данных на уровне проектирования и методы разработки приложений с базами данных;

 современные инструментальные средства и технологии объектно-ориентированного программирования для разработки программных комплексов для баз данных.

 

Умеет: применять языки программирования на разработку программ управления базами данных;

 применять языки программирования на разработку приложений для база данных; находить и анализировать техническую документацию по использованию программного средства, выбирать и использовать необходимые функции программных средств для разработки баз данных;

применять способы и механизмы управления данными, методы и средства проектирования баз данных и программных интерфейсов;

 разрабатывать базы данных и прикладных программ для управления данными; осуществлять концептуальное, функциональное и логическое проектирование систем на основе баз данных;

 выбирать современные информационные технологии и программные средства для разработки баз данных ; применять языки программирования на разработку приложений для база данных

Имеет навыки: разработки алгоритмов функционирования разрабатываемых компонентов системы управления базами данных;

работы с современными системами программирования, включая объектно-ориентированные для разработки приложений баз данных

 работы с современными системами управления базами данных;

 проектирования баз данных и программных интерфейсов;

 разработки приложений для управления базами данных на основе объектно-ориентированного программирования;

 проектировать базы данных и программные приложения для управления данными; разработки приложений на основе систем управления базами данных.

 

Рекомендуемые направления подготовки: 09.03.01 Информатика и вычислительная техника

 

Входные требования (пререквизиты). Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым для изучения данной дисциплины, соответствуют требованиям по результатам освоения предшествующих дисциплин : «Информатика и программирование», «Объектно-ориентированное программирование», «Теоретические основы информационных и компьютерных технологий».

Общая трудоемкость 8 зачетных единиц (288 часов)

Длительность курса 40 недель.

Архитектура СУБД | Основы реляционных баз данных

Зарегистрируйтесь для доступа к 15+ бесплатным курсам по программированию с тренажером

Зачем нужны базы данных? Данные, с которыми работают программы, не существуют сами по себе: их нужно как-то хранить, уметь добавлять, извлекать, читать, обновлять и удалять. Все эти действия было бы сложно проводить, если бы базы данных не имели бы конкретной продуманной структуры. В этом уроке мы изучим подробнее архитектуру баз данных, чтобы лучше представлять себе то, с чем предстоит работать далее в курсе.

Сложность СУБД

Программы Postgresql, Mysql, Oracle, SQL Server являются СУБД — Системой Управления Базами Данных. СУБД не то же самое, что и база данных (БД). БД — это хранилище данных, у которых определенная внутренняя структура. Но кто-то должен ее обслуживать: создать, обновлять, записывать в нее данные, выбирать их. Именно этим и занимается СУБД — специальная программа, которую необходимо установить на ту машину, где планируется размещать базу данных.

Когда компьютеры только появились, задачу хранения данных каждый решал по-своему. Самый простой способ хранить данные — положить их в файл. Но тогда неизбежно встанут вопросы:

• Как потом найти эти данные?
• А если разные данные имеют разную структуру и разный размер?
• А что, если данные понадобятся нескольким пользователям одновременно?
• А что, если во время обновления произойдет сбой?
• А если данных станет настолько много, что они не поместятся в один файл?

Именно из-за этих вопросов разработка систем хранения — очень сложная и затратная история. Инженеры довольно быстро поняли, что базами данных должна заниматься специализированная программа, функционирующая независимо от софта, который они разрабатывают.

СУБД — невероятно сложные программы, к которым предъявляются практически максимальные требования по надежности, скорости работы и эффективности. Неспроста считается, что если СУБД меньше 10 лет, то это слишком молодой продукт для использования в серьезных приложениях.

Как устроены СУБД

СУБД реализуется как клиент-серверное приложение:

• Сервером выступает сама СУБД — она управляет файлами баз данных, принимает запросы от клиентов и выполняет их команды
• Клиентом считается любое приложение, желающее взаимодействовать с базой данных.

Клиентские приложения могут быть разнообразны по форме:

• Текстовая утилита
• Графическое приложение
• Веб-сервер, использующий базу данных для отображения веб-страниц
• Специализированный инструмент для обслуживания баз данных

Сервер в такой архитектуре спроектирован так, что он может работать с большим количеством одновременных подключений от разных клиентов. Подобная схема имеет большое значение в реальной жизни. Как правило, база данных используется большим количеством пользователей одновременно.

Иногда сервер и клиент располагаются на одной машине. Это удобно во время разработки:

Утилита psql с точки зрения СУБД является клиентом. Если СУБД не запущена, то консоль не сможет запуститься:

psql
psql: error: connection to server on socket "/tmp/.s.PGSQL.5432" failed: No such file or directory
    Is the server running locally and accepting connections on that socket?

По умолчанию соединение происходит с той машиной, на которой запускается REPL. Это поведение можно изменить, если задать соответствующие параметры. Но пока этот вопрос мы не будем рассматривать подробно.

Открыть доступ

Курсы программирования для новичков и опытных разработчиков. Начните обучение бесплатно

• 130 курсов, 2000+ часов теории
• 1000 практических заданий в браузере
• 360 000 студентов

Электронная почта *

Отправляя форму, вы принимаете «Соглашение об обработке персональных данных» и условия «Оферты», а также соглашаетесь с «Условиями использования»

Наши выпускники работают в компаниях:

Рекомендуемые программы

Профессия

с нуля

Python-разработчик

Разработка веб-приложений на Django

16 февраля 10 месяцев

Профессия

с нуля

Java-разработчик

Разработка приложений на языке Java

16 февраля 10 месяцев

Профессия

с нуля

PHP-разработчик

Разработка веб-приложений на Laravel

16 февраля 10 месяцев

Профессия

с нуля

Инженер по тестированию

Ручное тестирование веб-приложений

16 февраля 4 месяца

Профессия

с нуля

Node. js-разработчик

Разработка бэкенд-компонентов для веб-приложений

16 февраля 10 месяцев

Профессия

с нуля

Fullstack-разработчик

Разработка фронтенд- и бэкенд-компонентов для веб-приложений

16 февраля 16 месяцев

Для перемещения по курсу нужно зарегистрироваться

1. Введение ↳ теория

2. Архитектура СУБД ↳ теория / тесты

3. Подготовка к работе ↳ теория / тесты

4. Структура реляционной базы данных ↳ теория / тесты

5. Создание таблиц ↳ теория / тесты / упражнение

6. Вставка и модификация данных ↳ теория / тесты / упражнение

7. Выборка данных ↳ теория / тесты / упражнение

8. Реляционная модель данных ↳ теория / тесты / упражнение

9. Первая нормальная форма ↳ теория / тесты / упражнение

10. Вторая нормальная форма ↳ теория / упражнение

11. Третья нормальная форма ↳ теория / тесты / упражнение

12. Автоинкремент ↳ теория / тесты / упражнение

13. Онтология ↳ теория / тесты / упражнение

14. Ограничения ↳ теория / тесты / упражнение

15. Изменение структуры таблицы (ALTER) ↳ теория / тесты / упражнение

16. Сортировка (ORDER) ↳ теория / тесты / упражнение

17. Условия (WHERE) ↳ теория / тесты / упражнение

18. Лимит (LIMIT) ↳ теория / тесты / упражнение

19. DISTINCT ↳ теория / тесты / упражнение

20. Функции ↳ теория / тесты / упражнение

21. Группировка (GROUP) ↳ теория / тесты / упражнение

22. Соединения (JOINS) ↳ теория / тесты / упражнение

23. Транзакционность ↳ теория / тесты / упражнение

24. Производительность ↳ теория

Испытания

1. Высоченная зарплата

2. Высокооплачиваемые работники

3. Разница температур

4. Студенческая жизнь

Порой обучение продвигается с трудом. Сложная теория, непонятные задания… Хочется бросить. Не сдавайтесь, все сложности можно преодолеть. Рассказываем, как

Не понятна формулировка, нашли опечатку?

Выделите текст, нажмите ctrl + enter и опишите проблему, затем отправьте нам. В течение нескольких дней мы улучшим формулировку или исправим опечатку

Что-то не получается в уроке?

Загляните в раздел «Обсуждение»:

1. Изучите вопросы, которые задавали по уроку другие студенты — возможно, ответ на ваш уже есть
2. Если вопросы остались, задайте свой. Расскажите, что непонятно или сложно, дайте ссылку на ваше решение. Обратите внимание — команда поддержки не отвечает на вопросы по коду, но поможет разобраться с заданием или выводом тестов
3. Мы отвечаем на сообщения в течение 2-3 дней. К «Обсуждениям» могут подключаться и другие студенты. Возможно, получится решить вопрос быстрее!

Подробнее о том, как задавать вопросы по уроку

сек. 16A.056 Положения МН

Законодательное собрание Миннесоты

Поиск Законодательный орган

• Устав Миннесоты 2021 г.
• АДМИНИСТРАЦИЯ И ФИНАНСЫ
• Глава 16А
• Секция 16A. 056

16А.055 16A.0561

• Поиск Устав Миннесоты
• О Уставе Миннесоты
• Устав 2021 г. Новый, измененный или отмененный
• 2021 Таблица групп
• Темы устава 2021 года (указатель)

Глава 16A

• Таблица разделов
• Полный текст главы
• Список версий

Раздел 16A.

056

• Список версий

Темы

• Ассигнования
• Законодательный аудитор
• Отдел управления и бюджета
• Государственные контракты

• 2013 Суб. 7 С поправками 2013 г. c 134 s 15
• 2009 16A. 056 Новинка 2009 c 101 арт 2 с 43

Официальное издание штата Миннесота
Revisor ofStatutes

Системные модели — ecoinvent

Системные модели устанавливают методологические правила для расчета базы данных. Все системные модели начинаются с одного и того же пула отдельных процессов человеческой деятельности (Undefined Unit Processes (UPR)) и применяют разные допущения для определения предложения (связывания) и распределения воздействий между производителями и потребителями продуктов и услуг (распределение и замещение). ).

Различные модели системы, а именно «Распределение, отсечение по классификации», «Распределение, отсечение, EN15804», «Распределение в точке замены» и «Замещение, последовательное, долгосрочное», предлагаются для удовлетворять потребности в различных видах обучения. «Распределение, отсечение по классификации» и «Распределение по месту замещения» различаются только способом обращения с отходами и вторсырьем. Этот фактор отражается в итоговых оценках воздействия, которые в остальном весьма схожи.

Выбор модели системы является обязанностью пользователя. Пользователи должны понимать допущения модели системы, которую они выбирают, чтобы убедиться, что она служит цели и объему их исследования. Пользователям, плохо знакомым с базой данных, ecoinvent рекомендует использовать модель системы отсечения при начале работы с ecoinvent версии 3. Эту модель легче понять начинающим пользователям. Модель системы отключения использует те же варианты моделирования, что и версии ecoinvent 1 и 2, и поэтому также рекомендуется для опытных пользователей, стремящихся к преемственности с их предыдущей работой.

Ключевые понятия

Ключевые понятия: Подразделение, Распределение и Замещение

Подразделение

Прежде чем применить распределение и замещение, может произойти подразделение. В этих видах деятельности определяется более одного эталонного продукта, а входы и выбросы распределяются между продуктами на основе различных физических характеристик. Это относится ко всем моделям системы.

Распределение

Распределение — это метод, применяемый в атрибутивном подходе для преобразования многопродуктовой деятельности в однопродуктовую. Поэтому он актуален для «Распределения, отсечения по классификации» и «Распределения в момент замены». Код распределения определяет долю каждого входа и выброса, относящуюся к эталонному продукту и побочным продуктам, имеющим экономическую ценность. База данных ecoinvent основана на экономическом распределении (т. е. распределении на основе цены) за некоторыми исключениями, например, для энергии, для которой распределение основано на эксергии.

Замещение

Замещение — это метод, применяемый для преобразования операций с несколькими продуктами в операции с одним продуктом в последовательной модели системы. Замещение перемещает все побочные продукты на входную сторону с отрицательным знаком (для сохранения баланса масс). Побочные продукты, которые могут заменить другие виды продукции, обеспечивают кредиты деятельности, производящей их.

Отсечка по классификации

Системная модель «Распределение, отсечка по классификации», или модель системы отсечки, основана на подходе вторичного содержания или отсечки. В этой системной модели ответственность за отходы несет производитель («загрязнитель платит»), и существует стимул использовать перерабатываемые продукты, которые доступны бесплатно (отсечка).

Введение в модель системы отсечения

Философия, лежащая в основе этого подхода, заключается в том, что первичное (первое) производство материалов всегда относится к основному потребителю материала. Если материал перерабатывается, первичный производитель не получает никакого кредита за предоставление каких-либо перерабатываемых материалов. Как следствие, перерабатываемые материалы доступны для процессов вторичной переработки без каких-либо затрат, а вторичные (переработанные) материалы подвергаются только воздействию процессов вторичной переработки. Например, переработанная бумага подвергается воздействию только сбора макулатуры и процесса переработки макулатуры, превращающего макулатуру в переработанную бумагу. Он свободен от каких-либо нагрузок, связанных с лесохозяйственной деятельностью и обработкой, необходимой для первичного производства бумаги.

Кроме того, производители отходов не получают никаких кредитов за переработку или повторное использование продуктов, полученных в результате какой-либо обработки отходов. Например, тепло от сжигания твердых бытовых отходов может использоваться для обогрева домов или офисов и, следовательно, имеет ценность. Тем не менее, сжигание полностью относится к обработке отходов; таким образом, бремя возлагается на производителя отходов, а тепло поступает бесплатно. Этот подход к распределению побочных продуктов также использовался в версиях 1 и 2 ecoinvent, где это была единственная доступная модель системы.

Классификация продуктов

В модели системы отсечения все промежуточные обмены (т. е. потоки из техносферы) в базе данных классифицируются в одну из 3 категорий: распределяемые, перерабатываемые или отходы. Эта классификация определяет, как такие обмены будут обрабатываться во время распределения. Классификация осуществляется на уровне продукта, а не на уровне отдельных действий: во всей базе данных промежуточный обмен может использоваться и производиться много раз во многих действиях, но классификация каждого из них (четко идентифицируемая по имени) согласуется во всей базе данных.

Название продукта может подразумевать определенную категорию, но классификация не всегда очевидна. Например, макулатура может быть классифицирована как материал, пригодный для вторичной переработки, однако для ясности название содержит термин «отходы». Полный список всех продуктов и их классификаций доступен на веб-сайте ecoinvent, а наборы данных содержат классификации их продуктов. Классификации основаны на точке зрения поставщика данных и суждениях экспертов и редакторов ecoinvent. Выбор делается на основе использования и судьбы продукта в базе данных ecoinvent.

Распределяемые продукты

Большинство производимых товаров попадают в эту категорию. Распределяемые продукты — это обычные (побочные) продукты; они имеют экономическую ценность и поэтому включены в распределение. Примеры распределяемых продуктов включают тепло и электроэнергию.

Материалы, пригодные для повторного использования

Материалы, не имеющие экономической ценности или имеющие небольшую экономическую ценность, могут служить входом или ресурсом для деятельности по переработке; поэтому интерес к их коллекции существует. Примеры включают металлические отходы и макулатуру.

Отходы

Отходы представляют собой материалы, не имеющие экономической ценности и не представляющие интереса к их безвозмездному сбору. Поэтому производитель обычно должен платить за утилизацию этих материалов; таким образом, он потребляет услугу по утилизации этих материалов. Примерами являются сточные воды, химически загрязненная почва и радиоактивные отходы.

Обращение с побочными продуктами по классификации

Модель системы отсечения в широком смысле означает, что пригодные для повторного использования материалы отсекаются в начале процессов обработки и становятся доступными без затрат для последующего использования. Обработка отходов полностью возложена на производителя отходов, и все ценные побочные продукты обработки отходов отсекаются при обработке отходов и становятся доступными бесплатно. Обычные побочные продукты обрабатываются путем распределения между продуктами, если деятельность производит более одного продукта.

В следующих разделах более подробно описано, что происходит с побочными продуктами в этой модели системы.

Обращение с отходами

Побочные отходы необходимо перерабатывать, и бремя обработки полностью относится к деятельности по производству отходов. Таким образом, отходы связаны как негативный вклад в деятельность, представляя тот факт, что деятельность требует услуг по удалению отходов. Затем удаление отходов обеспечивается различными процессами обработки, которые имеют входы и выбросы, которые увеличивают бремя деятельности по производству отходов.

Любые неотходные побочные продукты процесса обработки отходов (т. е. не другие отходы) отсекаются и не учитываются в производственной деятельности. Точкой отсечки, таким образом, является окончание обработки отходов, что означает, что полученные продукты доступны в базе данных и могут быть использованы в качестве свободных ресурсов в других видах деятельности.

Обращение с перерабатываемыми материалами

Перерабатываемые материалы отсекаются от их производственной деятельности за счет использования специальных наборов данных, обозначаемых как «название продукта, отсечение переработанного содержимого». Эти наборы данных не имеют входных данных или выбросов и, следовательно, не требуют дополнительных затрат. В производственной деятельности материал регистрируется как отрицательный вход, как и в случае с отходами; однако материал не связан с какой-либо очистительной деятельностью, а просто связан с пустым процессом.

Таким образом, метод отсечения прост на стороне производителя. Точка отсечки находится в конце деятельности по производству вторсырья. Цикл вторичного использования начинается с получения материала от производителя, а транспортировка к месту обработки является началом цепочки поставок для вторичного использования. В системной модели процесс, запрашивающий перерабатываемый материал в качестве входных данных, например, процесс переработки, получает продукт со своего рынка, который связан с набором данных об отсечении переработанного содержания без бремени.

Особый случай: цепочки рециркуляции

Процессы рециркуляции могут происходить в рамках нескольких связанных единичных процессов. Часто отсечка просто происходит в самом начале. Однако продукты переработки иногда производятся в различных формах в процессе переработки. Этот случай лучше всего пояснить на примере. Стеклянные отходы сначала перерабатываются путем его обработки и разбивания на стеклобой, который представляет собой перерабатываемый материал, который можно превратить в стеклянные бутылки. В этом примере и стеклобой, и стеклобой считаются перерабатываемыми материалами, поэтому другие производители, производящие любой из них, будут отсекать эти побочные продукты. Однако для переработки системная модель поддерживает цепочку переработки, поэтому стеклобой будет иметь непустую цепочку поставок, несмотря на то, что он является перерабатываемым материалом. Цепочка поставок стеклобоя будет вестись вплоть до начала цикла вторичного использования со сбором стеклобоя, и между стеклобоем и стеклобоем нет границы.

Обращение с распределяемой продукцией

После обработки отходов и материалов, пригодных для повторного использования, происходит распределение всех оставшихся выделяемых побочных продуктов, произведенных в рамках деятельности. В этом процессе используются коэффициенты распределения, определенные в наборе данных автором набора данных. Поскольку отходы и наиболее пригодные для повторного использования материалы (за исключением тех, которые находятся в цепочках переработки, где они остаются в виде продуктов) в этот момент перемещаются на входную сторону деятельности, они будут считаться аналогичными другим входным ресурсам и распределяться по различным сопутствующим продуктам деятельности. активность.

Распределение, отсечка, EN15804

Модель системы Распределение, отсечка, EN15804 была разработана для удовлетворения потребностей практиков Экологической декларации продукции (EPD). Модель системы соответствует атрибутивной интерпретации стандартов EN15804, ISO21930 и ISO14025. Он обеспечивает все показатели инвентаризации жизненного цикла (LCI), требуемые вышеупомянутыми стандартами, и соответствует критериям прекращения отходов, установленным Европейской комиссией.

Введение в распределение, отключение, модель системы EN15804

Распределение, отсечка, системная модель EN15804 следует основным принципам подхода отсечки. Классификация обменов на выделяемые, перерабатываемые и отходы определяют судьбу обменов при распределении. Как и в модели системы отключения, производители отходов несут бремя обработки отходов по принципу «загрязнитель платит». Потребители переработанных продуктов получают их бесплатно.
Ключевые отличия модели «Распределение, отсечение» EN15804 от модели «Распределение, отсечение по классификации»

• Точка отсечки между первичной и вторичной системами
• Расчет инвентаризационных показателей, необходимых в ЭПД.

Точка отсечки между первичной и вторичной системами

Точка отсечки между первичной и вторичной системами соответствует критерию окончания отходов стандарта EN15804&A2:2019. В соответствии со стандартом продукт достигает конечного состояния отходов, когда существует рынок для восстановленного продукта и когда восстановленный продукт соответствует техническим требованиям для конкретных целей и соответствует законодательству и стандартам, применимым к продукту. В соответствии с этим руководством точка отсечения в некоторых цепочках поставок была скорректирована, чтобы соответствовать критериям окончания отходов. В этих случаях классификации продуктов при необходимости были изменены, чтобы привести их в соответствие с новой пороговой точкой. На рисунках 1 и 2 показан пример точки отсечки для обращения с макулатурой в «Распределение, отсечка по классификации» и то, как точка отсечки изменяется в «Распределение, отсечка, EN15804».

Дальнейшая обработка, которая может потребоваться после того, как материал достиг своего конечного состояния отходов, не относится к первичной системе. Например, деятельность по переработке на рафинировочном или переплавильном заводе выходит за рамки прекращения отходов.

Расчет показателей инвентаризации, требуемых в EPD

«Распределение, отключение, системная модель EN15804» содержит все показатели инвентаризации жизненного цикла (LCI), требуемые в EPD. Индикаторы описывают использование ресурсов, категории отходов и выходные потоки, а также предоставляют информацию о содержании биогенного углерода. В приведенном ниже списке представлен обзор индикаторов LCI, включенных в модель системы:

• Использование вторичного материала
• Возобновляемые и невозобновляемые вторичные виды топлива
• Материалы для переработки
• Материалы для рекуперации энергии
• Экспорт энергии (электроэнергия, тепло)
• Регенерированная энергия
• Использование возобновляемых и невозобновляемых первичных энергетических ресурсов, используемых в качестве сырья
• Использование возобновляемой и невозобновляемой первичной энергии, за исключением возобновляемых первичных энергетических ресурсов, используемых в качестве сырья
• Суммарное использование возобновляемых и невозобновляемых первичных энергоресурсов
• Использование чистой пресной воды
• Утилизация опасных и неопасных отходов
• Захороненные средне- и низкоактивные отходы
• Захоронены высокоактивные радиоактивные отходы
• Содержание биогенного углерода в продукте и сопутствующей упаковке

Для моделирования этих индикаторов использовались элементарные обмены и свойства в зависимости от того, является ли индикатор характеристикой соответственно процесса (например, использование вторичного материала) или продукта (например, биогенный углерод). Показатели рассчитываются с учетом точки отсечения, определенной в предыдущем абзаце. Например, выходные потоки ресурсов рассчитываются на основе количеств, «покинувших границу системы, когда они достигли состояния конца отходов».

В следующем примере показаны потоки, учитываемые при расчете двух показателей, Материалы для вторичной переработки (MFR) и Использование вторичных материалов (SM), в цепочке поставок обработки макулатуры, несортированной. Макулатура продуктов, сортированная и обесцвеченная целлюлоза, влажный хлопок достигли конечного состояния отходов после того, как были подвергнуты очистным работам. Оба индикатора рассчитываются в этой точке отсечки.

Распределение в пункте замены

Системная модель «Распределение в точке замещения» также известна как системная модель APOS. Он следует атрибутивному подходу, при котором ответственность за отходы (бремя) распределяется между производителями и последующими пользователями, извлекающими выгоду из процессов обработки путем использования образующихся в них ценных продуктов.

Модель системы APOS ранее называлась «распределение, экоинвент по умолчанию». Название было изменено с выпуском ecoinvent версии 3.2.

Знакомство с моделью системы APOS

Системная модель Распределение в точке замещения (APOS) использует расширение систем продуктов, чтобы избежать распределения внутри систем очистки. Некоторые виды деятельности, например, сбор твердых бытовых отходов и вывоз их на место захоронения, происходят в рамках систем очистки, и определение соответствующих факторов распределения, таких как доходы, для этих отдельных этапов может оказаться сложной задачей. APOS был разработан, чтобы избежать такого распределения в целом, вместо этого распределяя ценные побочные продукты систем очистки вместе с деятельностью, которая произвела материал для обработки (т.е. отходы). Такое расширение системы продуктов часто невозможно в системах переднего плана из-за масштаба данного исследования.

Классификация продуктов

В системе APOS модельные продукты классифицируются как материалы для обработки (mft) или материалы, не предназначенные для обработки (non-mft). Материал для обработки — это продукт, который требует обработки в целом, т. е. отходы, или для того, чтобы стать ценным для последующего этапа обработки, т. е. пригодный для повторного использования материал. Не-mft — это ценный продукт, не требующий дополнительной обработки перед использованием.

Обработка побочных продуктов по классификации

Обращение с материалами, не предназначенными для обработки

В деятельности, где все эталонные продукты и побочные продукты не являются MFT, входы и выбросы распределяются на основе коэффициентов распределения.

Обращение с материалами для лечения

Философия, лежащая в основе этого подхода, заключается в том, что следует избегать распределения в конце срока службы, т. е. в рамках лечебных мероприятий. Для этого каждый вид деятельности, в результате которого производится продукт, требующий дальнейшей обработки, прежде чем он станет ценным (например, отходы), рассматривается вместе со всеми действиями по обработке, необходимыми для этого продукта, в единой системе. Обмен производственной деятельностью и очистной деятельностью затем распределяется между всеми различными ценными побочными продуктами в системе (как производственной, так и очистной деятельности). Таким образом, точка замещения находится в первом действии в нисходящей цепочке поставок после обработки (или переработки), в результате которой получается ценный продукт.

Пример

Рассмотрим ситуацию, когда у нас есть два вида деятельности: «производство полиэтиленовых труб» и «производство деревянных дверей». Оба вида деятельности производят один и тот же побочный продукт, «отходы полиэтилена», который представляет собой MFT. Существует ряд видов деятельности, представляющих конец срока службы полиэтилена, включая сжигание. Сжигание производит два побочных продукта, «электричество» и «тепло», которые являются ценными продуктами, классифицируемыми как не-MFT.

При расчете модели системы APOS mft перемещается на входную сторону с отрицательным знаком (для сохранения баланса масс). Продукты поставляются на соответствующие рынки, которые затем удовлетворяют спрос. Таким образом, деятельность по сжиганию отходов ПЭ обеспечит рынок отходами ПЭ, что, в свою очередь, удовлетворит спрос на переработку как труб, так и производства дверей.

На следующем этапе побочные продукты деятельности по обработке, не относящиеся к MFT, становятся побочными продуктами деятельности по производству MFT: электричество и тепло (ценные/товарные продукты) перемещаются на выходную сторону производства труб и дверей.

В этом случае деятельность ведет себя как «обычное» совместное производство. Таким образом, распределение будет применяться ко всем ценным продуктам (например, труба/электричество/тепло и дверь/электроэнергия/тепло).

После распределения все виды деятельности, созданные таким образом и производящие один и тот же продукт, объединяются в один вид деятельности, носящий название исходной обработки МФТ (например, обработка отходов полиэтилена, сжигание). Эти виды деятельности имеют входы и выбросы от видов деятельности, в которые были перемещены побочные продукты, не относящиеся к MFT. Таким образом, «переработка отходов полиэтилена, сжигание», вырабатывающая электроэнергию, будет иметь входы и выбросы, например, производства труб и производства дверей. Трубы, двери, электричество и тепло по-прежнему питают свои рынки.

Подводя итог, можно сказать, что эта деятельность в настоящее время включает в себя множество различных обменов от различных видов деятельности, что особенно актуально для отходов, производимых во многих различных отраслях промышленности. Отходы полиэтилена, например, также являются побочным продуктом некоторых видов сельскохозяйственной деятельности, поскольку представляют собой отходы пластиковой мульчирующей пленки; Таким образом, деятельность по сжиганию может также включать входные данные, такие как ирригация, и выбросы, такие как нитраты. Это расширение также действует в цепочках лечения. Если существует несколько связанных друг с другом действий по обработке, все побочные продукты, не относящиеся к MFT, в этой цепочке будут подвергаться одному и тому же процессу, описанному выше.

Замещение, последовательное, долгосрочное

Системная модель «Замещение, последовательное, долгосрочное» также известна как последовательная модель системы. В этой модели используются различные базовые допущения для оценки последствий изменений в существующей системе. Он применяет замещение к кредитным процессам с предотвращением бремени от цепочек поставок, которые заменяются побочными продуктами, генерируемыми в них.

Введение в последовательную модель системы

Модель последовательной системы использует различные базовые допущения для оценки последствий изменений в существующей системе. Модель может быть использована для перспективных исследований и предсказания будущих изменений. Ключевыми концепциями последовательной системной модели являются применение замещения для устранения многофункциональности и использование только предельного предложения.

В последовательной модели системы все побочные продукты перемещаются на входную сторону с отрицательным знаком для поддержания баланса масс. Поскольку распределение не применяется, деятельность обременена воздействием всех ее вложений и выбросов. Побочные продукты, которые могут заменить другое производство, приносят пользу производящей их деятельности, поскольку они вытесняют часть продукта, который в противном случае был бы произведен в качестве эталонного продукта. Например, производство электроэнергии в результате процессов сжигания отходов подает в сеть энергию, которая в противном случае была бы произведена из других источников, таких как сжигание ископаемого топлива.

Предельное предложение

Неограниченный или предельный поставщик может удовлетворить увеличение спроса за счет увеличения предложения. Предложение продукта не ограничено до тех пор, пока существует хотя бы один вид деятельности, производящий его в качестве эталонного продукта. В последовательном мышлении это означает, что осуществление этой деятельности имеет экономический смысл, поскольку рынок поглотит предложение.

Ограниченный поставщик не может удовлетворить растущий спрос за счет увеличения предложения. Продукты, которые производятся только как побочные продукты, ограничены. Побочные продукты не являются экономическими движущими силами деятельности; следовательно, нет экономического смысла увеличивать производство для удовлетворения спроса.

Поставка также может быть ограничена из-за технологического уровня. В базе данных ecoinvent каждому виду деятельности присвоен технологический уровень:

• Устаревшие технологии больше не используются.
• Старые технологии выводятся из употребления (менее экономически конкурентоспособная технология).
• Современные технологии находятся между современными и старыми.
• В настоящее время при вводе новых мощностей используются современные технологии (наиболее экономически конкурентоспособная технология).
• Новые технологии технически превосходят современные технологии, но еще не получили широкого распространения, поскольку они еще не являются экономически конкурентоспособными.

Неограниченными считаются только самые современные технологии.

Таким образом, предельное предложение включает продукты, которые являются эталонными продуктами по крайней мере одного вида деятельности, имеющего современный технологический уровень.

Пример

В начале 2000-х жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) достигли того же качества изображения, что и электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), и стали доминировать на рынке (источник). Таким образом, в последовательной системной модели технологический уровень ЭЛТ установлен как старый, и рост производства и использования (эксплуатации) экранов будет обеспечен только ЖК-экранами.

Предельное предложение электроэнергии

В версии 3.4 был введен специальный рынок электроэнергии для последовательной модели системы. Предельные смеси представляют собой следствие увеличения спроса на строительство и эксплуатацию новых технологий производства электроэнергии. Смеси характерны для 40 стран, на которые вместе приходится 77% мирового производства энергии. Эти комбинации основаны на прогнозах (международных) национальных органов, таких как Европейская комиссия (2016 г.) и Международное энергетическое агентство (2016 г.).

Узнайте больше о том, как были созданы последовательные миксы, в:

Вандепаер, Л., Трейер, К., Мутель, К., Бауэр, К. и Амор, Б., 2019. Интеграция долгосрочных предельных смеси электроснабжения в соответствующей базе данных ecoinvent версии 3.4 и изучение вариантов моделирования. The International Journal of Life Cycle Assessment, 24(8), стр. 1409-1428 (открытый доступ)

Работа с замещением и ограниченными рынками

Рынок ограничен, если нет неограниченного поставщика; следовательно, предложение не является полностью эластичным. Таким образом, увеличение спроса будет удовлетворяться не за счет увеличения предложения, а за счет сокращения потребления. Предельный потребитель будет требовать меньше продукта в случае сокращения предложения.

Пример

Гидроксид натрия производится только как побочный продукт производства хлора; поэтому рынок ограничен.