計算機化運行規(guī)程在示范快堆中的開發(fā)

陸嘉寧，譚 平，蘇金遵，紀潤澤，周 智

(1. 中核霞浦核電有限公司，福建 霞浦 355100；2. 中核控制系統(tǒng)工程有限公司，北京 102401；3. 中核武漢核電運行技術股份有限公司，湖北 武漢 430200)

示范快堆配置的數(shù)字化主控室中人機接口為8塊大屏幕和5套多屏操作員站，運行人員對機組系統(tǒng)進行操作時，需依據(jù)經(jīng)過嚴格驗證后批準生效的運行規(guī)程，保證核電廠的一切操作有章可循。尤其在事故情況下，需要主控室操作人員快速從大量信息中準確地調(diào)用規(guī)程和相應畫面，進行精準判斷和決策，將機組參數(shù)控制在運行限值以內(nèi)，防止故障擴大。降低運行規(guī)程執(zhí)行的人因失誤，對于核電廠安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

相對傳統(tǒng)的紙質(zhì)規(guī)程，計算機化運行規(guī)程是將規(guī)程顯示在人機接口中，再將相應的畫面鏈接嵌入規(guī)程的對應步驟，并設計規(guī)程內(nèi)顯示工藝參數(shù)、防跳步等功能，降低了因操作員找錯畫面、遺漏步驟等人因失誤風險，輔助操作員判斷規(guī)程執(zhí)行條件和快速定位，有效提高執(zhí)行規(guī)程的效率，減輕操作員負擔，增強安全性。

然而，傳統(tǒng)的紙質(zhì)規(guī)程計算機化的時間成本高，計算機化規(guī)程更新滯后于紙質(zhì)規(guī)程，限制其真正投入使用。示范快堆執(zhí)行規(guī)程是基于傳統(tǒng)紙質(zhì)規(guī)程的計算機化實施流程開發(fā)的一套規(guī)程編輯器軟件，可實現(xiàn)多角色協(xié)同編輯，使用編輯器完成規(guī)程編制、數(shù)字化、修訂、生效等全流程，輸出的計算機化規(guī)程可直接導入DCS平臺，實現(xiàn)了紙質(zhì)規(guī)程和計算機化規(guī)程的同步性、一致性，對于其他新建及在役核電機組有一定參考意義。

1 傳統(tǒng)的計算機化實施流程

示范快堆計算機化運行規(guī)程是由電廠運行人員、設計院設計人員、規(guī)程管理人員協(xié)同參與，經(jīng)過規(guī)程編制、添加計算機化信息、修訂、生效、升版等一系列過程而產(chǎn)生的。

通常計算機化實施流程是運行人員編制規(guī)程(如原因、操作等)，設計人員審查規(guī)程并補充計算機化信息(如數(shù)字顯示參數(shù)、畫面鏈接等)，再返回運行人員對審查意見進行回復、修訂規(guī)程，設計人員修訂計算機化信息……如此往復，直至意見關閉，規(guī)程定稿，定稿后交由規(guī)程管理人員導入到DCS中(DCS平臺軟件開發(fā)時考慮了符合人機接口要求的規(guī)程格式)，并在DCS出廠前由DCS供貨商進行測試驗證。運行人員、設計人員與DCS供貨商間的規(guī)程文件統(tǒng)一由規(guī)程管理人員進行傳遞和版本控制。

以上三種角色交互過程中，審查意見和修訂記錄采用人工標記(如批注、加底色等)，規(guī)程的編制、計算機化涉及人員多，運行人員更為注重規(guī)程內(nèi)容的正確性，容易忽略編制格式和標記的規(guī)范，在規(guī)程計算機化過程中易出現(xiàn)定稿后的規(guī)程不符合DCS平臺識別的導入格式的情況；運行人員修訂規(guī)程忽略進行標記或誤刪計算機化信息，易使設計人員在更新計算機化信息時遺漏信息，導致規(guī)程和計算機化信息不匹配，在規(guī)程計算機化過程中即產(chǎn)生人因失誤，如圖1所示。在核電廠建設和調(diào)試階段，已傳遞設計人員的規(guī)程內(nèi)容可能因設計變更和實際驗證出現(xiàn)再次修訂，變動信息難以高效識別和整合，從而導致版本管理困難，計算機化實施的質(zhì)量和效率較低，難以真正投入使用。

圖1 計算機化實施流程示意圖Fig.1 The schematic of the computerized implementation process

圖2 軟件架構圖Fig.2 The software architecture

2 基于編輯器實現(xiàn)一體化處理流程

為解決計算機化運行規(guī)程實施質(zhì)量和效率較低的痛點，基于計算機化實施流程開發(fā)規(guī)程編輯器軟件，建立了一種一體化處理流程的規(guī)程編輯方法，使核電廠運行人員、設計院設計人員、規(guī)程管理人員三種角色權限的用戶能夠對規(guī)程進行交互處理，從創(chuàng)建到編制、計算機化、修訂、升版、生效，實現(xiàn)一體化處理流程，保證計算機化運行規(guī)程和紙質(zhì)規(guī)程的同步性、一致性；開發(fā)計算機化運行規(guī)程時，規(guī)范規(guī)程模板，支持多角色協(xié)同編制，限制人員角色權限，規(guī)范人員編制行為，所修改內(nèi)容易于識別和對比，對規(guī)程進行版本管理，所交互的標記/批注可追溯。

2.1 軟件架構

本文開發(fā)的規(guī)程編輯器軟件基于Sqlite 數(shù)據(jù)庫，軟件架構包括界面層、業(yè)務層和數(shù)據(jù)層，如圖1所示。界面層為用戶提供人機交互界面，用戶通過人機交互界面登錄系統(tǒng)，對業(yè)務層進行在線操作。

業(yè)務層用于實現(xiàn)一體化處理流程的規(guī)程編輯功能，并將處理后的相應數(shù)據(jù)反饋至界面層，業(yè)務層包括：用戶管理模塊、規(guī)程管理模塊、內(nèi)容維護模塊和模板管理模塊。

用戶管理模塊：用于規(guī)程新建、規(guī)程搜索、規(guī)程刪除、規(guī)程升版、規(guī)程列表查看、規(guī)程信息導出、規(guī)程的導入/導出的管理；

規(guī)程管理模塊：用于用戶登錄、注銷和角色權限的管理；

內(nèi)容維護模塊：用于規(guī)程內(nèi)容的查看、修改、刪除、保存、批注交互和差異對比的管理；

模板管理模塊：用于字體、字號、字體顏色、縮進、表格形式的管理，以及序列號自動排序、版本版次自動編號、單元格自適應行高以自動切分編輯頁。

數(shù)據(jù)層用于規(guī)程編輯過程數(shù)據(jù)以及模板文件的存儲，主要包括數(shù)據(jù)庫，其負責讀取或者存儲數(shù)據(jù)，指令通過界面層操作發(fā)送至業(yè)務層，業(yè)務層根據(jù)用戶的操作，在收到指令后，查詢讀取數(shù)據(jù)庫中對應表格的相關數(shù)據(jù)，或者將需要寫入的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中對應的位置中。

用戶在界面層的人機界面對軟件進行操作，產(chǎn)生的指令數(shù)據(jù)傳遞給業(yè)務層進行數(shù)據(jù)解析，包括用戶及角色權限信息，對規(guī)程的增刪改查、導入/導出，對規(guī)程內(nèi)容的編輯等，解析后的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)庫進行存儲以及反饋，將反饋的數(shù)據(jù)在業(yè)務層反向解析，送回界面層展示。此外，模板由后臺開發(fā)完成后將信息內(nèi)置于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫中，在規(guī)程展示、編輯、導入和導出等過程中使用。

2.2 角色權限

根據(jù)核電廠運行人員、設計院設計人員、規(guī)程管理人員在開發(fā)計算機化運行規(guī)程中的職責，在編輯器中設置三個角色各自的權限，如表1所示。用戶選擇權限后對其操作進行不同的限制，選擇運行人員或設計人員的角色，只能編輯各自擁有編輯權限的區(qū)域，如圖3所示，對其他權限區(qū)域僅擁有批注權限，避免對信息的誤刪，規(guī)程管路人員具有較高的權限。

表1 編輯器軟件中三個角色的權限Table 1 Permission for three roles in the editor software

圖3 運行人員角色權限下顯示界面Fig.3 The display interface of the role and mandate of the operator

2.3 主要功能

2.3.1 規(guī)范模板

固化規(guī)程格式，包括規(guī)程的結構、格式樣式、字體類型、大小、顏色等，編制者在使用過程中僅編輯內(nèi)容，無需考慮格式，導出時按已定義的規(guī)程模板導出，防止個人習慣引入的不合規(guī)的操作；包括序號自適應、版本版次自適應、單元格自適應行高，提高編制效率；采用所見即所得的技術，規(guī)程編輯器輸出的文件可被DCS平臺識別，無需儀控人員再次進行轉化，環(huán)節(jié)簡化，實現(xiàn)了紙質(zhì)規(guī)程與計算機化運行規(guī)程的格式和內(nèi)容上的一致性。

規(guī)程模板還在編寫鏈接的對應位置設置數(shù)字化的宏，用戶只需輸入鏈接編號，導出后自動添加數(shù)字化的宏，導入DCS平臺實現(xiàn)點擊鏈接編號能夠快速跳轉到指定畫面或規(guī)程。

2.3.2 版本管理

通過規(guī)程編輯器可實現(xiàn)各規(guī)程版本的差異比對，通過讀取數(shù)據(jù)庫當前版本數(shù)據(jù)與上一版本數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)對比插件將相同位置單元格的數(shù)據(jù)進行對比，并將對比結果傳輸給界面層，有差異的單元格會自動加紅色背景顯示，此外，在修改當前版本時也會實時顯示紅色背景。

點擊紅色單元格，可顯示當前版本該單元格與上一版本該單元格中的內(nèi)容差異，其中當前版本內(nèi)容中，用不同顏色字體來體現(xiàn)修改的差異，紅色字體(帶刪除線)表示刪除，綠色表示新增，如圖4所示。通過規(guī)程編輯器的此功能來實現(xiàn)運行規(guī)程版本控制，以代替人工標注和對比。

圖4 版本差異對比Fig.4 Comparison of differences in versions

2.3.3 交互處理

用戶能夠給另一方權限填寫的單元格內(nèi)容新建批注，批注將顯示批注時間和批注人；對應的，當某單元格有批注時，使用特殊標記提示用戶，用戶可查看批注內(nèi)容，點擊批注中的回復按鈕，可以對該條批注進行回復。避免其他角色誤刪信息等人因失誤，可在規(guī)程上之間體實現(xiàn)意見的交互，簡化了文函傳遞意見的過程，提高了紙質(zhì)規(guī)程計算機化的效率。

3 結束語

示范快堆開發(fā)的規(guī)程編輯器軟件開發(fā)周期滿足工程進度要求，規(guī)程的格式模板可定義，編輯權限可設定，簡化運行人員、設計人員在計算機化過程中的編制規(guī)則，易于識別和對比差異、交互追溯，有助于提升多角色協(xié)同開發(fā)的質(zhì)量和效率，保證紙質(zhì)規(guī)程與計算機化運行規(guī)程的同步性、一致性。后續(xù)還需優(yōu)化編輯器界面設計，將計算機化實施相關管理程序嵌入軟件的確認項，并研究開發(fā)規(guī)程的自動測試、自動生成測試報告等功能。

對于新建核電機組，建議在運行規(guī)程策劃階段就定義好規(guī)程模板，并制定配套的管理手段，核電廠與設計院、DCS供貨商基于規(guī)程編輯器軟件進行計算機化規(guī)程的開發(fā)，將大大減少計算機化規(guī)程的設計、實施周期，對DCS項目的供貨進度具有重要價值。

對于在役核電機組，除在編輯器中新建規(guī)程之外，編輯器支持規(guī)程導入和在線編輯，導入的規(guī)程需嚴格符合定義的規(guī)程模板，可在電子化規(guī)程(Word、Visio格式)基礎上，在編輯器中設置數(shù)字化的宏的位置直接添加數(shù)字化信息(畫面鏈接編號等)，導出的規(guī)程可被DCS識別，實現(xiàn)點擊鏈接快速跳轉到對應畫面，有助于計算機化規(guī)程走入到實質(zhì)性應用階段。