核電站在役檢查信息化管理平臺研究及應(yīng)用

張學(xué)糧，范巖成，王春陽，周國正

(1.蘇州熱工研究院有限公司 蘇州215004；2.大亞灣核電運營管理有限責(zé)任公司 深圳518124；3.中國廣核集團(tuán)有限公司 深圳518028)

1 引言

在役檢查是核電站安全運行的重要保證手段之一，其管理工作貫穿核電站整個壽期，是一項長期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它包括了大綱管理、規(guī)程管理、計劃安排、組織實施、報告編制、缺陷跟蹤處理、人員管理及經(jīng)驗反饋等一系列內(nèi)容，技術(shù)含量高、信息量龐大、持續(xù)時間長、管理環(huán)節(jié)多。相關(guān)內(nèi)容的合規(guī)性、準(zhǔn)確性和可追溯性對核電站在整個壽期內(nèi)的安全運行意義重大。

目前我國各商運核電站多采用紙質(zhì)化手工管理的方式管理在役檢查工作的各個環(huán)節(jié)。隨著運行經(jīng)驗的不斷積累，在管理水平不斷提升的同時，一系列紙質(zhì)化手工管理模式帶來的問題也逐漸凸顯。伴隨著未來我國在建核電機組的陸續(xù)投運，核電規(guī)模將日趨壯大，核電站多基地群堆化管理模式以及日本福島事故后國際和國內(nèi)對核能安全的空前重視將對在役檢查管理水平提出更高的要求。傳統(tǒng)的紙質(zhì)化手工管理方式已難以適應(yīng)未來核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

本文在梳理大亞灣核電站在役檢查管理工作的基礎(chǔ)上，率先提出了利用在役檢查管理平臺實現(xiàn)核電站在役檢查信息化管理的方案，結(jié)合實際開發(fā)過程就系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)要點進(jìn)行了重點論述，并結(jié)合應(yīng)用反饋分析了系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)想，對我國核電站在役檢查的信息化管理實現(xiàn)具有良好的借鑒意義。

2 核電站的在役檢查管理現(xiàn)狀

核電站服役壽期內(nèi)，必須按照法規(guī)要求開展一系列在役檢查活動（包括檢查、試驗和監(jiān)督等專項）以確保機械承壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)完整性，最終保障核電機組的安全運行。由于相關(guān)活動質(zhì)量直接影響機組安全，必須按照規(guī)范開展，且活動記錄必須在電站的整個壽期內(nèi)可查，因此核電站在役檢查管理必須滿足合規(guī)、準(zhǔn)確和可追溯的要求。與此同時，核電站運行期間收到的內(nèi)外部經(jīng)驗反饋也會影響在役檢查策略的制定，因而經(jīng)驗反饋的及時性必須得到保障。

經(jīng)過近20年的商業(yè)運行，大亞灣核電站已形成較成熟的在役檢查管理模式，為國內(nèi)其他多座核電站所借鑒。

核電站的在役檢查管理流程可概括為輸入分析、計劃準(zhǔn)備、檢查實施和持續(xù)反饋4個環(huán)節(jié)。如圖1所示，大亞灣核電站以程序化的方式對在役檢查活動各環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量進(jìn)行控制，體現(xiàn)了“按程序辦事”的核安全文化內(nèi)涵。各環(huán)節(jié)的工作結(jié)果以文件的方式進(jìn)行記錄和管理。

圖1 核電站在役檢查管理流程及涉及的文件資料

依據(jù)管理內(nèi)容的不同，在役檢查管理可進(jìn)一步分為規(guī)范管理、大綱計劃管理、規(guī)程管理、實施文件管理、檢查報告管理、缺陷管理、輻照監(jiān)督管理、人員及權(quán)限管理、經(jīng)驗反饋管理等多個管理子項。其中大綱計劃管理和報告管理尤為關(guān)鍵，也最為復(fù)雜。

為了對檢查項目進(jìn)行精細(xì)化管理，電站建立了一套完備的在役檢查大綱文件體系，包括總綱、10年計劃、機組計劃、年度大修計劃等，將每條焊縫的檢查要求和檢查計劃納入這一系列大綱文件進(jìn)行追蹤。實際管理時需結(jié)合核電廠的發(fā)電計劃以及檢查實施情況定期調(diào)整或更新檢查計劃狀態(tài)。

每個在役檢查項目實施后，檢測單位需編制檢查報告，明確記錄待檢對象、檢查條件、檢查結(jié)果等內(nèi)容。核電廠需在電站的整個壽期內(nèi)保存檢查報告，以便追溯和比對設(shè)備在整個壽期內(nèi)的檢查結(jié)果，評估機械承壓設(shè)備的狀態(tài)。

據(jù)統(tǒng)計，大亞灣核電站單臺機組規(guī)范和非規(guī)范檢查項目合計超過8 000項，平均每臺機組每次大修的檢查報告頁數(shù)多達(dá)2 000頁。隨著運行機組的不斷增多和在役檢查記錄文件數(shù)量的與日俱增，傳統(tǒng)在役檢查管理模式下的幾個典型問題也日益突出。

·效率低，準(zhǔn)確性不足。需投入大量人力維護(hù)在役檢查大綱中的檢查條目和檢查計劃，每次大修前需人為篩選出需進(jìn)行檢查的項目以編制在役檢查年度計劃，加之現(xiàn)場實施向大綱的反饋難以有效開展，大綱中不準(zhǔn)確的待檢部位信息難以被發(fā)現(xiàn)。此外，由于檢查計劃信息存在于多份大綱，各大綱文件的手動更新沒有聯(lián)動，導(dǎo)致大綱文件的計劃狀態(tài)存在相互不一致和與實際實施狀況不一致的情形。

·檢查結(jié)果易用性較差。因檢查報告數(shù)量巨大，紙質(zhì)管理方式使得查閱某一項目的歷史檢查結(jié)果要耗費巨大的精力，為檢查結(jié)果的檢索、利用和檢查歷史的統(tǒng)計分析帶來巨大困難。

·管理過程的可追溯性不足。在役檢查管理過程中，由于檢查計劃調(diào)整和經(jīng)驗反饋，大綱、規(guī)程需要升版，傳統(tǒng)的管理方式難以實現(xiàn)對演化過程的追溯，不利于過程的跟蹤和管理水平的評估。

上述分析表明，傳統(tǒng)的在役檢查管理模式已難以滿足核電站日益提高的管理要求。在核電機組不斷增多、業(yè)主人員數(shù)量精簡的情況下，亟須提高在役檢查管理效率、保證在役檢查工作的準(zhǔn)確性、提升檢查結(jié)果的易用性和管理過程的可追溯性。

通過搭建在役檢查信息化管理平臺，發(fā)揮信息化的優(yōu)勢，可以很好地解決上述問題。

3 管理平臺設(shè)計

在役檢查管理平臺架構(gòu)如圖2所示，基于核電站成熟的局域網(wǎng)，采用BS架構(gòu)，可實現(xiàn)系統(tǒng)的異地訪問，也有利于向多基地群堆化管理方向拓展。

圖2 在役檢查管理平臺架構(gòu)

如圖3所示，模塊設(shè)計方面以待檢部件管理模塊、大綱和計劃管理模塊、檢查報告管理模塊為核心，擴展其他功能模塊，分別提供授權(quán)管理、流程管理和全局查詢等功能，覆蓋在役檢查管理的全部環(huán)節(jié)。與此同時，將圖1中所列的在役檢查管理過程中的文件資料納入系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)電子化管理，再增加跨模塊的綜合查詢功能，以提高文件、數(shù)據(jù)的檢索效率。通過建立模塊之間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，輔以日志、自動導(dǎo)出功能，既能提高大綱項目的準(zhǔn)確性和檢查報告的易用性，還能提高管理效率并增強管理過程的可追溯性。

圖3 在役檢查管理平臺模塊設(shè)置

待檢部件管理模塊將數(shù)據(jù)表分為設(shè)備和部件兩個層級，以滿足大綱計劃制定的靈活需求。

大綱計劃管理模塊將在役檢查大綱體系文件中數(shù)量龐大的檢查項目表格數(shù)據(jù)化，并單獨設(shè)立計劃數(shù)據(jù)表，針對每一條焊縫制定檢查計劃并將其作為平臺唯一的計劃信息來源，大綱文件中的計劃信息均引自計劃數(shù)據(jù)表，以解決手工管理時大綱文件計劃狀態(tài)不一致的問題，配以強大的報表導(dǎo)出功能，可同時滿足數(shù)據(jù)化管理和紙質(zhì)規(guī)程管理的需求。

檢查報告管理模塊將全部檢查報告數(shù)據(jù)化，將報告的編制、審查和批準(zhǔn)工作均納入系統(tǒng)中完成，利用電子化審批流程代替?zhèn)鹘y(tǒng)簽字審批流程，提高檢查報告的審批效率。利用檢查報告管理模塊與大綱計劃管理模塊的關(guān)聯(lián)性，在報告編制完成后，自動觸發(fā)計劃單元中檢查項目的計劃狀態(tài)從“計劃”變更為“計劃完成”，以減少人為操作可能帶來的失誤。

流程管理模塊可控制平臺各模塊數(shù)據(jù)操作的流程，人員及權(quán)限，可控制用戶對各模塊數(shù)據(jù)的訪問和操作權(quán)限。

4 平臺實現(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù)

4.1 模塊間關(guān)聯(lián)性的建立

為了實現(xiàn)圖3中箭頭所示的模塊之間強大的關(guān)聯(lián)性，數(shù)據(jù)庫設(shè)計初期，需要嚴(yán)格梳理各數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，詳細(xì)確定不同數(shù)據(jù)表之間的范式，然后通過合理設(shè)定數(shù)據(jù)表的主鍵（PK）和外鍵（FK）建立數(shù)據(jù)表之間的關(guān)聯(lián)性。

圖4是3個主模塊之間的關(guān)聯(lián)性示例，通過對數(shù)據(jù)層表對象的主鍵和外鍵設(shè)置以實現(xiàn)模塊之間的關(guān)聯(lián)性。在待檢部件數(shù)據(jù)表中，PART_ID是主鍵，ISI計劃數(shù)據(jù)表中，ISI_ID是主鍵，PART_ID是外鍵，待檢部件數(shù)據(jù)表與ISI計劃數(shù)據(jù)表通過PART_ID字段構(gòu)成一對多的關(guān)系。同理，ISI計劃數(shù)據(jù)表與檢查報告數(shù)據(jù)表通過ISI_ID字段建立一對多的關(guān)系。

數(shù)據(jù)表中的上述設(shè)定，為用戶在應(yīng)用層體驗從待檢部件查看ISI計劃，或從ISI計劃查看檢查報告的關(guān)聯(lián)性奠定了基礎(chǔ)。

4.2 報表功能的實現(xiàn)

為便于從在役檢查管理平臺輸出各類文件，平臺開發(fā)了強大的報表功能。本節(jié)將以檢查結(jié)果報告模塊為例進(jìn)行說明。

檢查結(jié)果報告模塊是在役檢查管理平臺的核心模塊之一，檢查的報告環(huán)節(jié)是計劃大綱管理的延續(xù)，檢查報告管理的好壞直接影響電站壽期內(nèi)檢查歷史的追溯性。

圖4 關(guān)鍵模塊數(shù)據(jù)表關(guān)系示例

如圖5所示，為了充分利用信息化的優(yōu)勢，檢查報告管理模塊采用全數(shù)據(jù)化的方式進(jìn)行管理，報告的編寫、審查、批準(zhǔn)和導(dǎo)出均在平臺中完成，同時利用報告審批完成作為觸發(fā)條件，由系統(tǒng)自動完成在役檢查計劃狀態(tài)的變更，可以減少人為調(diào)整的工作量并避免人為因素的風(fēng)險。通過對紙質(zhì)報告的格式與內(nèi)容進(jìn)行梳理和整合，針對9種檢查類型共設(shè)計了18類報告模板，能夠完全滿足各類在役檢查的電子化報告編制需要。

報告的編寫、瀏覽和輸出采用了第三方報表工具Crystal Reports。Crystal Reports數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序被設(shè)計為可同時提供數(shù)據(jù)訪問的拉模型和推模型，在役檢查管理平臺采用推模型，如圖6所示。在推模型中需要開發(fā)人員編寫代碼以連接到數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行SQL命令以創(chuàng)建與報表中的字段匹配的記錄集或數(shù)據(jù)集并且將該對象傳遞給報表，該方法可使用戶將連接共享置于應(yīng)用程序中，并在Crystal Reports收到數(shù)據(jù)之前，先將數(shù)據(jù)篩選出來。

圖5 報告編寫與導(dǎo)出流程

圖6 水晶報表推模型

照此設(shè)計的在役檢查管理平臺，可以為用戶提供所見即所得的報表體驗，一方面用戶能夠靈活地處理報告中所使用的圖片、文字等元素，另一方面利用電子化流程可以極大地提高報告從編制到批準(zhǔn)的審批效率，保證了規(guī)范、快速的報告輸出，減少紙質(zhì)文件的傳遞過程，實現(xiàn)環(huán)保、高效。

4.3 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

在役檢查管理平臺的關(guān)聯(lián)性及其優(yōu)勢，建立在優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。其中最重要的是確保待檢部件數(shù)據(jù)、計劃數(shù)據(jù)和大綱數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的正確性，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時需結(jié)合圖紙、設(shè)計文件、檢查報告等資料進(jìn)行認(rèn)真核實。在導(dǎo)入系統(tǒng)前還需進(jìn)行重復(fù)性檢查，消除重復(fù)設(shè)備/部件/計劃數(shù)據(jù)。

5 應(yīng)用反饋

目前，在役檢查管理平臺已經(jīng)上線，并開始逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的在役檢查手工管理模式。由于實現(xiàn)了對規(guī)范、部件、大綱、計劃、規(guī)程、報告、人員等的信息化集成管理，如下優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)。

·數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大大提高。由于平臺內(nèi)計劃信息來源唯一，且部件與圖紙、計劃、大綱等建立了關(guān)聯(lián)，大大提高了在役檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，解決了原有的大綱文件間計劃狀態(tài)不一致以及計劃狀態(tài)與實際實施情況不一致的問題。

·在役檢查管理效率和管理過程的可追溯性大大提高。得益于平臺多個管理模塊的集成、各模塊間強大的關(guān)聯(lián)性以及平臺強大的檢索功能，在役檢查資料的檢索效率和利用便利性極大提高；而一系列自動功能的實現(xiàn)，更使得手工管理模式下繁雜的表格制作和計劃維護(hù)工作負(fù)荷大大減少。借助平臺內(nèi)數(shù)據(jù)修改時的日志記錄，在役檢查管理過程中重要變動的過程及原因均被記錄，核電站整個壽期內(nèi)在役檢查工作的可追溯性也極大提高。

·檢查報告的數(shù)據(jù)化為核電站設(shè)備狀態(tài)評估奠定了基礎(chǔ)。一方面電子流程提高了報告從編制到批準(zhǔn)的審批效率，另一方面也便于比對歷史檢查結(jié)果、記錄和跟蹤在役缺陷并分析其發(fā)展趨勢。平臺的運用為統(tǒng)計和評估一定時間段內(nèi)在役檢查工作的完成情況以及設(shè)備缺陷率提供了數(shù)據(jù)支撐，對綜合評估核電站設(shè)備狀態(tài)，確保核電機組的安全運行意義重大。

通過一段時間的使用，發(fā)現(xiàn)平臺在如下環(huán)節(jié)還有進(jìn)一步優(yōu)化和提升的空間：一是增強大綱模塊大綱數(shù)據(jù)維護(hù)的便利性，提升用戶體驗；二是報告模塊可開發(fā)數(shù)據(jù)比對功能，便于進(jìn)行在役檢查數(shù)據(jù)與役前檢查數(shù)據(jù)的比較，并將比較結(jié)果直接應(yīng)用到檢查報告中；三是增強數(shù)據(jù)操作流程控制，通過數(shù)據(jù)的完整性保障平臺強大的關(guān)聯(lián)性。

6 結(jié)束語

在役檢查是核電站安全運行的重要保證手段之一。本文在總結(jié)傳統(tǒng)核電站在役檢查管理模式的基礎(chǔ)上，在國內(nèi)率先提出并實現(xiàn)了利用在役檢查管理平臺實現(xiàn)核電站在役檢查信息化管理的方案，對系統(tǒng)設(shè)計、平臺實現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了論述。平臺的應(yīng)用，實現(xiàn)了在役檢查的信息化管理，收到了諸多良好的反饋，該平臺在很好地解決傳統(tǒng)在役檢查管理模式存在的問題的同時，極大提高了在役檢查的管理效率以及管理過程的可追溯性，降低了勞動負(fù)荷，提升了核電站在役檢查的管理水平，能夠很好地適應(yīng)今后核電站專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和集約化的發(fā)展模式，可為核電站在役檢查的多基地群堆化管理提供有力支持。而平臺在操作便利性改進(jìn)、數(shù)據(jù)比對功能開發(fā)和數(shù)據(jù)控制方面的優(yōu)化，則可以進(jìn)一步提升用戶體驗，滿足核電站在役檢查管理的多樣化需求。