核電廠調(diào)試試驗(yàn)信息化與結(jié)構(gòu)化方法研究

袁長(zhǎng)江,戴永鋒

(中廣核工程有限公司 深圳 518124)

1 調(diào)試試驗(yàn)信息化的必要性

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，在核電工程領(lǐng)域的很多流程都實(shí)現(xiàn)了電子化、信息化應(yīng)用，但是在調(diào)試試驗(yàn)程序與試驗(yàn)報(bào)告領(lǐng)域，由于核電工程的復(fù)雜性與多變性，仍然以傳統(tǒng)的紙質(zhì)程序記錄為主。隨著平板電腦、智能手機(jī)性能的高速發(fā)展，移動(dòng)應(yīng)用在各行各業(yè)逐步推廣，調(diào)試試驗(yàn)的信息化與移動(dòng)應(yīng)用成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。調(diào)試試驗(yàn)信息化的過(guò)程，推動(dòng)了調(diào)試試驗(yàn)程序的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并且為進(jìn)度資源管理、試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用提供了結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

通過(guò)推進(jìn)調(diào)試試驗(yàn)程序及其記錄的信息化，能夠帶來(lái)多方面的效益:

(1)規(guī)范化

通過(guò)軟件固化試驗(yàn)程序模板，建立標(biāo)準(zhǔn)模塊庫(kù)與模塊的應(yīng)用，推進(jìn)試驗(yàn)程序的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，提高試驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量與可讀性。

(2)提高效率

在紙質(zhì)模式填寫試驗(yàn)數(shù)據(jù)階段，為了避免現(xiàn)場(chǎng)操作記錄過(guò)程的污損、遺失，保證最終版試驗(yàn)報(bào)告的整潔美觀，往往做一份現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行記錄，在出版報(bào)告前再謄抄一份正式的試驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)電子化試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，由計(jì)算機(jī)直接出版最終試驗(yàn)報(bào)告，無(wú)需紙質(zhì)模式的二次謄抄，降低了人力成本、加快試驗(yàn)報(bào)告出版進(jìn)度，帶來(lái)可觀的直接經(jīng)濟(jì)效益。

(3)信息實(shí)時(shí)共享

通過(guò)電子化數(shù)據(jù)記錄，在試驗(yàn)報(bào)告正式出版之前，即可將試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，更有利于試驗(yàn)進(jìn)度控制、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、故障診斷。

2 信息化與結(jié)構(gòu)化的總體要求和規(guī)劃

2.1 信息化過(guò)程中需要解決的基本要求

考慮到核電廠調(diào)試的復(fù)雜性與多變性，其信息化的過(guò)程需要考慮如下特殊要求:

(1)復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)表格

由于核電工程調(diào)試涉及的專業(yè)面廣、試驗(yàn)數(shù)據(jù)量大、種類繁多，在信息化的過(guò)程中要提供靈活多變的表格繪制工具，便于試驗(yàn)負(fù)責(zé)人在編寫試驗(yàn)程序時(shí)靈活設(shè)計(jì)新的表格，并且能夠與excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

(2)靈活的修改要求

在核電工程階段，試驗(yàn)人員需要基于各種變更調(diào)整試驗(yàn)方案、修正試驗(yàn)參數(shù);通過(guò)多次試驗(yàn)，針對(duì)試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)需要不斷地修正，以最佳的調(diào)整狀態(tài)及其試驗(yàn)數(shù)據(jù)形成最終試驗(yàn)報(bào)告，系統(tǒng)需要提供靈活的方案，使調(diào)試負(fù)責(zé)人方便修改試驗(yàn)數(shù)據(jù)，甚至修改試驗(yàn)步驟，并且保留完整的修改前后記錄。

(3)完整的過(guò)程記錄

核電工程的調(diào)試試驗(yàn)與核反應(yīng)堆的核安全息息相關(guān)，調(diào)試試驗(yàn)報(bào)告記錄的不僅僅是試驗(yàn)的最終結(jié)果，還包括了試驗(yàn)驗(yàn)證操作的全過(guò)程，以滿足可追溯的要求。試驗(yàn)步驟的修訂、多次試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正、修訂人及其日期等信息都必須完整記錄。

(4)移動(dòng)終端的操作平臺(tái)

核電工程調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)往往條件惡劣，存在充滿汗水、風(fēng)、油污，空間狹窄，缺少電源，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)等因素，系統(tǒng)需提供一個(gè)便攜、操作簡(jiǎn)便、續(xù)航持久的執(zhí)行試驗(yàn)移動(dòng)終端數(shù)據(jù)記錄平臺(tái)，這是調(diào)試試驗(yàn)信息化成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.2 以結(jié)構(gòu)化的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)試試驗(yàn)信息化

在調(diào)試試驗(yàn)信息化的過(guò)程中，其目標(biāo)并不限于試驗(yàn)程序與記錄的電子化，通過(guò)對(duì)調(diào)試試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容進(jìn)行功能與結(jié)構(gòu)的細(xì)分，以試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)試試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化處理，充分利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用建立基礎(chǔ):

1)以每一條試驗(yàn)步驟與試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格為單位，以報(bào)告的章節(jié)結(jié)構(gòu)分層分組，有利于試驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范化管理與綜合應(yīng)用;

2)建立試驗(yàn)步驟與試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、修訂信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系;

3)建立參考文件與文檔信息系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，自動(dòng)跟蹤設(shè)計(jì)文件的升版更新;

4)建立試驗(yàn)程序與經(jīng)驗(yàn)反饋的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)推送與應(yīng)對(duì)措施跟蹤;

5)建立標(biāo)準(zhǔn)化的先決條件庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)表格庫(kù)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則庫(kù)，推進(jìn)調(diào)試試驗(yàn)程序的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化;

6)以試驗(yàn)步驟組作為程序編寫與數(shù)據(jù)填寫的處理單元，響應(yīng)速度快，面對(duì)上千頁(yè)的調(diào)試試驗(yàn)報(bào)告的也能輕松處理;

7)建立基于試驗(yàn)步驟的調(diào)試試驗(yàn)任務(wù)分配與跟蹤系統(tǒng)，有利于后續(xù)的試驗(yàn)計(jì)劃與資源管理開(kāi)發(fā);

8)通過(guò)結(jié)構(gòu)化的調(diào)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格建立調(diào)試設(shè)備參數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)中心與智能應(yīng)用建立核心框架。

2.3 調(diào)試試驗(yàn)結(jié)構(gòu)化開(kāi)發(fā)的功能規(guī)劃

調(diào)試試驗(yàn)結(jié)構(gòu)化信息開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容，依據(jù)調(diào)試的主要流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合流程過(guò)程中的各項(xiàng)要求，分項(xiàng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能目標(biāo)。

核電廠的調(diào)試過(guò)程可以分為調(diào)試準(zhǔn)備與調(diào)試實(shí)施兩個(gè)階段。

調(diào)試準(zhǔn)備期間:

調(diào)試負(fù)責(zé)人 (TS)依據(jù)上游設(shè)計(jì)文件編寫調(diào)試試驗(yàn)程序 (也可能由設(shè)計(jì)人員編寫)。隨著設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的更新，調(diào)試試驗(yàn)程序進(jìn)行相應(yīng)的更新升版。

調(diào)試實(shí)施階段:

在系統(tǒng)設(shè)備安裝完畢，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試之前，調(diào)試人員依據(jù)調(diào)試試驗(yàn)程序準(zhǔn)備空白試驗(yàn)報(bào)告(CFA)，將通用性的試驗(yàn)程序衍生出適用于具體系統(tǒng)設(shè)備的CFA(通常一份試驗(yàn)程序可衍生出多份CFA)，在編寫CFA時(shí)確認(rèn)最新的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與具體的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備信息，對(duì)CFA進(jìn)行系統(tǒng)地修訂，經(jīng)設(shè)計(jì)審批后可用于現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行與填寫試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在調(diào)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完畢后，經(jīng)過(guò)各級(jí)審批產(chǎn)生試驗(yàn)報(bào)告。

因此，調(diào)試試驗(yàn)結(jié)構(gòu)化信息開(kāi)發(fā)應(yīng)當(dāng)解決以下4大功能模塊 (見(jiàn)圖1)。

圖1 TP編寫→CFA轉(zhuǎn)化→試驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫 (移動(dòng)終端)→TR出版Fig.1 TP drafting→CFA conversion→Data recording(MT)→TR publication

3 試驗(yàn)程序的電子化編寫

試驗(yàn)程序編寫階段是對(duì)試驗(yàn)程序內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程，包括試驗(yàn)步驟的編寫與數(shù)據(jù)表格的設(shè)計(jì)兩大部分。

3.1 試驗(yàn)程序的結(jié)構(gòu)模板

針對(duì)調(diào)試試驗(yàn)程序的基本結(jié)構(gòu)，建立固定的編寫模板，規(guī)范試驗(yàn)程序內(nèi)容與格式。例如:

1)封面;

2)參考文件;

3)試驗(yàn)儀器;

4)試驗(yàn)?zāi)康?

5)先決條件;

6)試驗(yàn)步驟;

7)附錄。

基于結(jié)構(gòu)清晰的試驗(yàn)程序信息架構(gòu)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理可以更有效地處理相關(guān)數(shù)據(jù)，例如，系統(tǒng)可以通過(guò)TS錄入的基本屬性信息，自動(dòng)生成封面頁(yè);通過(guò)參考文件檢索與點(diǎn)選，產(chǎn)生參考文件清單，并且能夠自動(dòng)跟蹤版本更新情況;通過(guò)調(diào)試儀器儀表檢索與點(diǎn)選，自動(dòng)帶出儀器儀表的相關(guān)信息。

3.2 試驗(yàn)步驟的分層級(jí)編制

根據(jù)試驗(yàn)步驟的內(nèi)容分組，分層級(jí)編制，如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)步驟分層示意圖Fig.2 Schematic diagram of test stepslayer

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)步驟進(jìn)行分組分層，系統(tǒng)能夠?qū)⒃囼?yàn)步驟及其記錄數(shù)據(jù)分組處理，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)清晰，有利于實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面設(shè)計(jì)、完成情況統(tǒng)計(jì)等多項(xiàng)功能。

3.3 文字編輯的特殊要求

基于瀏覽器的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)編寫界面與office文字編輯軟件相比，存在不少局限性，需要軟件開(kāi)發(fā)人員及早考慮用戶的需求，并給出解決方案。例如:

1)復(fù)雜公式的編輯;

2)特殊符號(hào)的輸入 (如 “±℃℉≤≥αβ”);

3)上標(biāo)與下標(biāo)的錄入與顯示;

4)圖片的插入與展示;

5)特殊樣式的字體與備注展示如 “斜體字注釋”;

6)左側(cè)試驗(yàn)步驟與右側(cè)試驗(yàn)結(jié)果記錄欄的水平位置對(duì)應(yīng)。

3.4 數(shù)據(jù)表格的繪制

核電廠調(diào)試所涉及的內(nèi)容、專業(yè)非常繁雜，用于記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格有幾千種，難以提前固化。因此系統(tǒng)必須為用戶提供靈活的表格繪制功能，然而基于瀏覽器的數(shù)據(jù)庫(kù)處理平臺(tái)，其表格處理工具仍然無(wú)法與excel軟件相比，軟件開(kāi)發(fā)人員既要滿足結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的要求，又要盡可能地解決靈活性的表格繪制要求。需要關(guān)注的需求如下:

1)單元格的合并處理;

2)單元格內(nèi)修訂信息的記錄與再現(xiàn);

3)數(shù)據(jù)庫(kù)表格與excel表格之間的相互拷貝;

4)單元格數(shù)據(jù)提取與應(yīng)用;

5)表格信息輸出到word最終報(bào)告時(shí)的自動(dòng)排版;

6)在移動(dòng)終端的顯示與數(shù)據(jù)填寫;

7)表格內(nèi)單元格數(shù)據(jù)同步與處理。

4 試驗(yàn)報(bào)告生成

在千變?nèi)f化的核電工程現(xiàn)場(chǎng)，從已批準(zhǔn)的試驗(yàn)程序到最終試驗(yàn)報(bào)告出版，需要經(jīng)歷3個(gè)過(guò)程:面向試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的空白試驗(yàn)報(bào)告準(zhǔn)備、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、生成試驗(yàn)報(bào)告。

4.1 空白試驗(yàn)報(bào)告的準(zhǔn)備

CFA的生成，并不僅僅是TP面向具體設(shè)備的擴(kuò)展，還包括了TS基于最新設(shè)計(jì)文件與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的適應(yīng)性修改;因此在這個(gè)階段，如何將修改的記錄進(jìn)行突出顯示，便于設(shè)計(jì)人員審核是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重點(diǎn)?；跒g覽器的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)通常沒(méi)有office軟件那樣的修訂記錄展示，需要軟件開(kāi)發(fā)商考慮采取特別的方式對(duì)修訂記錄進(jìn)行展現(xiàn)。

4.2 移動(dòng)終端試驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫與同步

對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而言，試驗(yàn)執(zhí)行的過(guò)程就是試驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫的過(guò)程。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)端和移動(dòng)終端均可填寫。移動(dòng)終端的功能定位于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)執(zhí)行記錄調(diào)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)，而計(jì)算機(jī)端還包括了試驗(yàn)期間的修訂、數(shù)據(jù)審核、試驗(yàn)報(bào)告出版和導(dǎo)出、任務(wù)跟蹤等多項(xiàng)功能。

移動(dòng)終端應(yīng)基于試驗(yàn)步驟的分層結(jié)構(gòu)逐層打開(kāi)，面向試驗(yàn)步驟進(jìn)行執(zhí)行確認(rèn)、填寫數(shù)據(jù)、補(bǔ)充備注記錄;并且能夠離線編輯，在線與服務(wù)器同步數(shù)據(jù)。移動(dòng)終端還需要能夠清晰地展現(xiàn)圖片、表格，便于數(shù)據(jù)填寫。

4.3 試驗(yàn)報(bào)告生成

試驗(yàn)報(bào)告通過(guò)電子流程完成編審批環(huán)節(jié)，審批人員能夠面向試驗(yàn)步驟，逐條填寫審核意見(jiàn)，完成編審批后的試驗(yàn)報(bào)告能夠?qū)С鰓ord報(bào)告，便于打印、移交、存檔與提交監(jiān)管機(jī)構(gòu)審核。

5 任務(wù)分配與統(tǒng)計(jì)

調(diào)試試驗(yàn)程序的編寫與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的填寫，都是以任務(wù)分配與任務(wù)執(zhí)行的方式來(lái)進(jìn)行，這可以為試驗(yàn)資源計(jì)劃管理提供有力的工具。試驗(yàn)任務(wù)的屬性包括了任務(wù)名稱、負(fù)責(zé)人、專業(yè)隊(duì)、計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間、計(jì)劃完成時(shí)間、實(shí)際完成比例。試驗(yàn)執(zhí)行任務(wù)通常以單個(gè)完整的試驗(yàn)程序?yàn)榛締挝?，試?yàn)負(fù)責(zé)人可以將一份試驗(yàn)程序中的部分內(nèi)容設(shè)置為一個(gè)子任務(wù)，并且將其分配給組內(nèi)的一個(gè)成員負(fù)責(zé)完成。項(xiàng)目管理人員可以將多個(gè)子任務(wù)、程序任務(wù)設(shè)置為一個(gè)任務(wù)集 (項(xiàng)目任務(wù))進(jìn)行目標(biāo)跟蹤管理。

如圖3所示，反應(yīng)堆首次裝料之前，必須完成一系列的調(diào)試試驗(yàn)，其中部分試驗(yàn)程序只需完成部分內(nèi)容，通過(guò)基于試驗(yàn)步驟的任務(wù)分配與跟蹤系統(tǒng)，有利于進(jìn)度與資源的精細(xì)化管理，更好地控制項(xiàng)目進(jìn)度。

圖3 基于試驗(yàn)步驟的任務(wù)分配與跟蹤系統(tǒng)Fig.3 Task assignment and tracking system based on test steps

6 結(jié)束語(yǔ)

核電廠調(diào)試試驗(yàn)程序及其數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，既是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，也是調(diào)試試驗(yàn)精細(xì)化規(guī)范化管理的發(fā)展方向?；跀?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的試驗(yàn)信息系統(tǒng)通常是以web服務(wù)器為核心，以瀏覽器為客戶端進(jìn)行處理，在圖形、表格、文字排版方面與office軟件相比存在一定局限性，專業(yè)調(diào)試人員因變革也需要付出很多努力。信息化的過(guò)程往往伴隨著業(yè)務(wù)流程的變革，兩者相互推動(dòng)，互為條件，需要組織從上到下、全員推動(dòng)與實(shí)施。