基于數字化環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，在核電站的整個設計及運行環節中具有重要的作用，可以輔助電廠總體設計或概念設計階段確定技術方案，在初步設計及施工圖設計階段開展優化設計。由于PSA涉及的專業面廣，需要眾多專業協同工作才能完成相應的分析工作，同時其評價的詳細程度又和電站實際的設計進度緊密相關，以往的工作模式存在進度管理難、信息一致性難于保證、人工手動環節多、效率低等突出問題。

企業數字化轉型是大勢所趨，通過數據科學治理、數據平臺建設，數據分析與建模，把數據變成服務，使數據能在企業內順暢流動起來，從而為企業帶來巨大的價值。數字化技術是以計算機軟硬件、周邊設備、協議和網絡為基礎的信息離散化表示、定量、感知、傳遞、處理、控制、聯網的集成技術。概率安全分析需要多專業、多系統的設計人員共同參與，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字化設計可以通過數字化的手段與相關專業進行對接，同時可借助輔助分析程序進行設計管理和質保管理的嘗試，通過搭建概率安全分析平臺將PSA分析的工作進行統籌管理，通過研發相應的分析評價模塊/軟件，梳理并搭建好數據庫，從而大大提高概率安全分析的工作效率和工作質量。

1 概率安全分析平臺目標

概率安全分析平臺建立的首要任務和目標是保證概率安全分析專業在智能化專業分析、集約化設計管理和一體化數據管理方面能夠滿足專業分析平臺的建設要求并具備設計協作的應用基礎和能力，從而作為數字化設計核心能力和總體應用框架的重要支撐。通過梳理分析概率安全分析平臺與各接口設計專業數據的交互要求，基于概率安全分析的工作流程，以及核電設計在不同階段對概率安全分析工作的需求，研究提出數字化環境下的概率安全分析數據架構，更好地支持設計數據交付和多專業多維度的設計數據利用；開展基于一體化工程設計管理模式下的概率安全分析專業接口管理模式分析，研究得到概率安全分析專業接口數據提出、承接的管理模式與實現途徑；開展內部事件PSA、災害PSA、PSA應用等一體化的概率安全分析平臺開發，為有效支持概率安全分析專業一體化設計管理、數據管理與應用打下基礎，從而提高分析效率和分析質量。

通過概率安全分析平臺的研究和開發，初步實現以核電廠系統和設備參數化為依托的設計過程管理和一體化數據管理。設計標準化得到推廣、集成設計管理系統初步成型。具體研究目標如下：

形成一套完整的概率安全分析專業管理模式，實現以分析業務為對象的全環節管理方式和分析流程為驅動的全過程管理方式；

形成以PSA業務流程為基礎的概率安全分析平臺，實現與電廠設計匹配的PSA分析和以設計接口為對象的多專業數據協同和信息管理；

形成一套PSA輔助分析集成工具，實現PSA分析的數據集成和數據流通，創建與數字化環境對接的條件；

形成結構化和標準化的PSA數據管理模式，實現基于PSA分析全流程的數據治理和數據累積，建設PSA專業全過程數據庫和信息支持服務。

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 平臺建設思路

2.1.1 業務層面

以數字化、智能化設計為導向，以流程標準化、規范化、數據關聯化為支撐，建設一體化概率安全分析平臺，為PSA專業分析人員提供高效便捷的分析工作平臺環境，達到提高工作質量與效率、提供優質分析結果和報告的目的。

通過對PSA專業管理工作和業務流程的歸納、總結，明確各工作的流程和邏輯關系。實現管理流程的規范化，部分分析工作自動化。在此基礎上，開展數字化建設，實現管理及分析工作的智能化。

以數據中心為核心，實現分析工作全過程數據控制，包括過程數據、成果數據、交付數據的完整性、準確性、唯一性和可追溯性。

基于業務驅動分析理念，實現概率安全分析平臺輔助模塊的集成，輔助模塊所調用的功能模塊可靈活配置。

以提升管理為目標、形成符合數字化設計特點的設計管理和質量管理體系，實現管理信息的閉環可追溯。

2.1.2 技術層面

采用成熟安全、自主可控技術，構建具備開放性和可擴展性，具備靈活配置與數據集成能力，具備對象化數據管理能力的基礎平臺。

數據管理應提供設計對象化數據全生命周期管理能力、數據多維度、多版本、可視化管理能力以及多類型數據查詢能力。

2.1.3 建設層面

根據PSA專業實現數字化設計及交付任務的具體要求，對概率安全分析平臺的建設統一規劃，分步實施，結合實施反饋不斷修正總體規劃，逐步完成概率安全分析平臺的建設。

2.1.4 應用層面

概率安全分析平臺要滿足自主管理、授權使用的原則，根據不同的角色定義，賦予不同權限，實現對平臺的管理和軟件的使用，并確保數據的安全。

由于各專業的標準規范不斷更新，公司業務流程、組織機構不斷優化，加上軟、硬件技術日新月異，概率安全分析平臺應易于維護，便于優化，易于擴展，且不斷完善升級機制和管理規則。

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一門戶、專業工作臺、輔助分析工具、專業數據。

統一門戶主要用于用戶的登錄登出、相關信息的查看等功能。

專業工作臺包括業務、設計和接口管理；業務和設計管理是PSA專業分析流程為驅動的主線，結合組織管理、計劃管理、過程管理、數據管理等方面的實際需求進行開發，通過接口管理實現概率安全分析平臺與其他專業平臺的數據流通。

輔助分析工具為PSA專業業務和協同提供信息化支撐。PSA分析的核心是數字化PSA分析業務流程，依托PSA分析流程的主線、實現PSA分析業務流程得數據貫通和流程協同，同時逐步實現與數字化環境對接，輔助分析工具主要包括一級PSA的FMEA模塊、災害PSA輔助模塊、二級PSA輔助分析等模塊。

專業數據庫作為PSA專業分析有關數據提供信息化支撐，作為設計管理和專業設計的數據存儲載體，并提供數據管理支持。設計數據庫與設計管理和專業設計中的服務流程可以通過接口的方式實現數據的獲取、調用和修改。其包括基礎信息數據庫、災害PSA數據庫和二級PSA數據庫等。

3 概率安全分析平臺模塊

根據概率安全分析的業務流程及管理流程需求，規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、數據管理模塊、系統管理模塊，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管理、項目管理、計劃管理、質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、災害PSA輔助模塊、二級PSA輔助分析等模塊。

數據管理模塊主要是實現平臺業務數據及管理數據的管理，包括PSA專業基礎數據庫、災害PSA數據庫及二級PSA數據庫。

數據接口模塊主要是實現平臺內部模塊之間接口、平臺與數據中臺數據接口、平臺與PSA專業軟件間的數據接口管理。

系統管理模塊主要是實現用戶管理、用戶權限管理、數據庫管理和平臺日志管理等功能。

4 概率安全分析平臺數據構架

概率安全分析平臺以標準的業務數據為載體，形成統一的數據標準，實現概率安全分析、設計管理的數據安全存儲和高效利用，從概率安全分析應用場景出發，將構建的數據通過服務化方式，應用到具體的分析業務中，發揮數據的價值。平臺數據構架如圖3所示。

圖3 概率安全分析平臺數據構架

根據概率安全分析專業的業務構架及總體框架，概率安全分析平臺產生的數據包括管理業務數據、專業分析管理數據、專業分析數據，平臺需對三類數據進行有效管理。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，實現概率安全分析流程的數據貫通和流程協同，管理業務數據、業務分析數據、專業基礎數據及輔助分析模塊產生的數據可以通過接口方式實現數據的獲取、調用和管理，從而實現平臺內業務數據及管理數據的閉環追溯。

5 結語

概率安全分析平臺基于核電廠概率安全分析工作的業務流程和管理流程的需求，以及核電設計在不同階段對概率安全分析工作的需求，本文提出數字化環境下的概率安全分析的目標、總體架構、平臺的模塊及平臺的數據構架，該平臺可以提高概率安全分析工作的分析效率和分析質量，有利于概率安全分析專業水平提升與知識經驗體系建設。

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