基于數(shù)字化環(huán)境的概率安全分析平臺研究

李峰軍 安 瑾 劉 靜 鄧 偉

（中國核電工程有限公司，北京 100840）

0 引言

概率安全分析是核電廠安全評價的重要工作內(nèi)容，也是提交給核安全局安全分析報告的重要組成部分，在核電站的整個設(shè)計及運行環(huán)節(jié)中具有重要的作用，可以輔助電廠總體設(shè)計或概念設(shè)計階段確定技術(shù)方案，在初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段開展優(yōu)化設(shè)計。由于PSA涉及的專業(yè)面廣，需要眾多專業(yè)協(xié)同工作才能完成相應(yīng)的分析工作，同時其評價的詳細(xì)程度又和電站實際的設(shè)計進(jìn)度緊密相關(guān)，以往的工作模式存在進(jìn)度管理難、信息一致性難于保證、人工手動環(huán)節(jié)多、效率低等突出問題。

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨，通過數(shù)據(jù)科學(xué)治理、數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，數(shù)據(jù)分析與建模，把數(shù)據(jù)變成服務(wù)，使數(shù)據(jù)能在企業(yè)內(nèi)順暢流動起來，從而為企業(yè)帶來巨大的價值。數(shù)字化技術(shù)是以計算機軟硬件、周邊設(shè)備、協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息離散化表示、定量、感知、傳遞、處理、控制、聯(lián)網(wǎng)的集成技術(shù)。概率安全分析需要多專業(yè)、多系統(tǒng)的設(shè)計人員共同參與，核電站概率安全分析評價是一個時間跨度長、工作量巨大的工作，在分析過程中使用數(shù)字化設(shè)計可以通過數(shù)字化的手段與相關(guān)專業(yè)進(jìn)行對接，同時可借助輔助分析程序進(jìn)行設(shè)計管理和質(zhì)保管理的嘗試，通過搭建概率安全分析平臺將PSA分析的工作進(jìn)行統(tǒng)籌管理，通過研發(fā)相應(yīng)的分析評價模塊/軟件，梳理并搭建好數(shù)據(jù)庫，從而大大提高概率安全分析的工作效率和工作質(zhì)量。

1 概率安全分析平臺目標(biāo)

概率安全分析平臺建立的首要任務(wù)和目標(biāo)是保證概率安全分析專業(yè)在智能化專業(yè)分析、集約化設(shè)計管理和一體化數(shù)據(jù)管理方面能夠滿足專業(yè)分析平臺的建設(shè)要求并具備設(shè)計協(xié)作的應(yīng)用基礎(chǔ)和能力，從而作為數(shù)字化設(shè)計核心能力和總體應(yīng)用框架的重要支撐。通過梳理分析概率安全分析平臺與各接口設(shè)計專業(yè)數(shù)據(jù)的交互要求，基于概率安全分析的工作流程，以及核電設(shè)計在不同階段對概率安全分析工作的需求，研究提出數(shù)字化環(huán)境下的概率安全分析數(shù)據(jù)架構(gòu)，更好地支持設(shè)計數(shù)據(jù)交付和多專業(yè)多維度的設(shè)計數(shù)據(jù)利用；開展基于一體化工程設(shè)計管理模式下的概率安全分析專業(yè)接口管理模式分析，研究得到概率安全分析專業(yè)接口數(shù)據(jù)提出、承接的管理模式與實現(xiàn)途徑；開展內(nèi)部事件PSA、災(zāi)害PSA、PSA應(yīng)用等一體化的概率安全分析平臺開發(fā)，為有效支持概率安全分析專業(yè)一體化設(shè)計管理、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用打下基礎(chǔ)，從而提高分析效率和分析質(zhì)量。

通過概率安全分析平臺的研究和開發(fā)，初步實現(xiàn)以核電廠系統(tǒng)和設(shè)備參數(shù)化為依托的設(shè)計過程管理和一體化數(shù)據(jù)管理。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化得到推廣、集成設(shè)計管理系統(tǒng)初步成型。具體研究目標(biāo)如下：

形成一套完整的概率安全分析專業(yè)管理模式，實現(xiàn)以分析業(yè)務(wù)為對象的全環(huán)節(jié)管理方式和分析流程為驅(qū)動的全過程管理方式；

形成以PSA業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ)的概率安全分析平臺，實現(xiàn)與電廠設(shè)計匹配的PSA分析和以設(shè)計接口為對象的多專業(yè)數(shù)據(jù)協(xié)同和信息管理；

形成一套PSA輔助分析集成工具，實現(xiàn)PSA分析的數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)流通，創(chuàng)建與數(shù)字化環(huán)境對接的條件；

形成結(jié)構(gòu)化和標(biāo)準(zhǔn)化的PSA數(shù)據(jù)管理模式，實現(xiàn)基于PSA分析全流程的數(shù)據(jù)治理和數(shù)據(jù)累積，建設(shè)PSA專業(yè)全過程數(shù)據(jù)庫和信息支持服務(wù)。

2 概率安全分析平臺總體框架

圖1 概率安全分析平臺總體框架

2.1 平臺建設(shè)思路

2.1.1 業(yè)務(wù)層面

以數(shù)字化、智能化設(shè)計為導(dǎo)向，以流程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)化為支撐，建設(shè)一體化概率安全分析平臺，為PSA專業(yè)分析人員提供高效便捷的分析工作平臺環(huán)境，達(dá)到提高工作質(zhì)量與效率、提供優(yōu)質(zhì)分析結(jié)果和報告的目的。

通過對PSA專業(yè)管理工作和業(yè)務(wù)流程的歸納、總結(jié)，明確各工作的流程和邏輯關(guān)系。實現(xiàn)管理流程的規(guī)范化，部分分析工作自動化。在此基礎(chǔ)上，開展數(shù)字化建設(shè)，實現(xiàn)管理及分析工作的智能化。

以數(shù)據(jù)中心為核心，實現(xiàn)分析工作全過程數(shù)據(jù)控制，包括過程數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)、交付數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、唯一性和可追溯性。

基于業(yè)務(wù)驅(qū)動分析理念，實現(xiàn)概率安全分析平臺輔助模塊的集成，輔助模塊所調(diào)用的功能模塊可靈活配置。

以提升管理為目標(biāo)、形成符合數(shù)字化設(shè)計特點的設(shè)計管理和質(zhì)量管理體系，實現(xiàn)管理信息的閉環(huán)可追溯。

2.1.2 技術(shù)層面

采用成熟安全、自主可控技術(shù)，構(gòu)建具備開放性和可擴展性，具備靈活配置與數(shù)據(jù)集成能力，具備對象化數(shù)據(jù)管理能力的基礎(chǔ)平臺。

數(shù)據(jù)管理應(yīng)提供設(shè)計對象化數(shù)據(jù)全生命周期管理能力、數(shù)據(jù)多維度、多版本、可視化管理能力以及多類型數(shù)據(jù)查詢能力。

2.1.3 建設(shè)層面

根據(jù)PSA專業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計及交付任務(wù)的具體要求，對概率安全分析平臺的建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施，結(jié)合實施反饋不斷修正總體規(guī)劃，逐步完成概率安全分析平臺的建設(shè)。

2.1.4 應(yīng)用層面

概率安全分析平臺要滿足自主管理、授權(quán)使用的原則，根據(jù)不同的角色定義，賦予不同權(quán)限，實現(xiàn)對平臺的管理和軟件的使用，并確保數(shù)據(jù)的安全。

由于各專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不斷更新，公司業(yè)務(wù)流程、組織機構(gòu)不斷優(yōu)化，加上軟、硬件技術(shù)日新月異，概率安全分析平臺應(yīng)易于維護，便于優(yōu)化，易于擴展，且不斷完善升級機制和管理規(guī)則。

2.2 平臺總體框架

概率安全分析平臺總體框架主要包括統(tǒng)一門戶、專業(yè)工作臺、輔助分析工具、專業(yè)數(shù)據(jù)。

統(tǒng)一門戶主要用于用戶的登錄登出、相關(guān)信息的查看等功能。

專業(yè)工作臺包括業(yè)務(wù)、設(shè)計和接口管理；業(yè)務(wù)和設(shè)計管理是PSA專業(yè)分析流程為驅(qū)動的主線，結(jié)合組織管理、計劃管理、過程管理、數(shù)據(jù)管理等方面的實際需求進(jìn)行開發(fā)，通過接口管理實現(xiàn)概率安全分析平臺與其他專業(yè)平臺的數(shù)據(jù)流通。

輔助分析工具為PSA專業(yè)業(yè)務(wù)和協(xié)同提供信息化支撐。PSA分析的核心是數(shù)字化PSA分析業(yè)務(wù)流程，依托PSA分析流程的主線、實現(xiàn)PSA分析業(yè)務(wù)流程得數(shù)據(jù)貫通和流程協(xié)同，同時逐步實現(xiàn)與數(shù)字化環(huán)境對接，輔助分析工具主要包括一級PSA的FMEA模塊、災(zāi)害PSA輔助模塊、二級PSA輔助分析等模塊。

專業(yè)數(shù)據(jù)庫作為PSA專業(yè)分析有關(guān)數(shù)據(jù)提供信息化支撐，作為設(shè)計管理和專業(yè)設(shè)計的數(shù)據(jù)存儲載體，并提供數(shù)據(jù)管理支持。設(shè)計數(shù)據(jù)庫與設(shè)計管理和專業(yè)設(shè)計中的服務(wù)流程可以通過接口的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取、調(diào)用和修改。其包括基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、災(zāi)害PSA數(shù)據(jù)庫和二級PSA數(shù)據(jù)庫等。

3 概率安全分析平臺模塊

根據(jù)概率安全分析的業(yè)務(wù)流程及管理流程需求，規(guī)劃了概率安全分析平臺的功能模塊，包括管理功能模塊、輔助分析模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、系統(tǒng)管理模塊，如圖2所示。

圖2 概率安全分析平臺模塊

管理功能模塊包括任務(wù)管理、項目管理、計劃管理、質(zhì)量管理和平臺管理等子功能模塊。

輔助分析模塊是本平臺的核心模塊，主要用于輔助PSA分析人員分析工作，包括一級PSA的FMEA模塊、災(zāi)害PSA輔助模塊、二級PSA輔助分析等模塊。

數(shù)據(jù)管理模塊主要是實現(xiàn)平臺業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)的管理，包括PSA專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、災(zāi)害PSA數(shù)據(jù)庫及二級PSA數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)接口模塊主要是實現(xiàn)平臺內(nèi)部模塊之間接口、平臺與數(shù)據(jù)中臺數(shù)據(jù)接口、平臺與PSA專業(yè)軟件間的數(shù)據(jù)接口管理。

系統(tǒng)管理模塊主要是實現(xiàn)用戶管理、用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)庫管理和平臺日志管理等功能。

4 概率安全分析平臺數(shù)據(jù)構(gòu)架

概率安全分析平臺以標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為載體，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)概率安全分析、設(shè)計管理的數(shù)據(jù)安全存儲和高效利用，從概率安全分析應(yīng)用場景出發(fā)，將構(gòu)建的數(shù)據(jù)通過服務(wù)化方式，應(yīng)用到具體的分析業(yè)務(wù)中，發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。平臺數(shù)據(jù)構(gòu)架如圖3所示。

圖3 概率安全分析平臺數(shù)據(jù)構(gòu)架

根據(jù)概率安全分析專業(yè)的業(yè)務(wù)構(gòu)架及總體框架，概率安全分析平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、專業(yè)分析管理數(shù)據(jù)、專業(yè)分析數(shù)據(jù)，平臺需對三類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。本平臺將以概率安全分析流程為對象，依托分析流程的主線，實現(xiàn)概率安全分析流程的數(shù)據(jù)貫通和流程協(xié)同，管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)分析數(shù)據(jù)、專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及輔助分析模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以通過接口方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取、調(diào)用和管理，從而實現(xiàn)平臺內(nèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)的閉環(huán)追溯。

5 結(jié)語

概率安全分析平臺基于核電廠概率安全分析工作的業(yè)務(wù)流程和管理流程的需求，以及核電設(shè)計在不同階段對概率安全分析工作的需求，本文提出數(shù)字化環(huán)境下的概率安全分析的目標(biāo)、總體架構(gòu)、平臺的模塊及平臺的數(shù)據(jù)構(gòu)架，該平臺可以提高概率安全分析工作的分析效率和分析質(zhì)量，有利于概率安全分析專業(yè)水平提升與知識經(jīng)驗體系建設(shè)。

致謝：本文承蒙中國核電工程有限公司自主研發(fā)項目《核電廠概率安全分析平臺研究與開發(fā)》（課題編號：KY1801-211）資助，特此感謝。