Концепция проектирования, испытания и ввода в эксплуатацию автоматизированной системы управления технологическим процессом АЭС
Одно из направлений развития атомной промышленности — это усовершенствование процесса проектирования, создания и ввода в эксплуатацию АСУ ТП для АЭС. Международная конкуренция устанавливает жесткие требования к уровню и качеству создаваемых АСУ ТП. Поэтому подход и основные концепции проектирования требуют пересмотра и разработки новых методов создания, тестирования и внедрения этих автоматизированных систем.
Можно выделить основные направления развития, целью которых является усовершенствование процесса создания и внедрения АСУ ТП:
- снижение времени разработки проекта АСУ ТП;
- общее снижение затрат на проектирование, создание и ввод в эксплуатацию АСУ ТП;
- повышение качества конечного продукта за счет применения инновационных подходов при проектировании и испытаниях АСУ ТП;
- увеличение степени готовности оборудования АСУ ТП, поставляемого на площадку АЭС, к осуществлению наладки и монтажа.
В связи с тем, что процессы реализации проектов по созданию и вводу в эксплуатацию АСУ ТП энергоблоков АЭС имеют сложную иерархическую структуру управления с большим количеством взаимодействующих между собой организаций-участников, необходимо четкое понимание конструктивного принципа создания, испытаний и ввода в эксплуатацию АСУ ТП для АЭС.
При разработке проекта АСУ ТП для АЭС «Куданкулам» основным требованием к поставляемому на площадку АЭС оборудованию являлась максимальная степень его готовности к осуществлению наладки и монтажа силами специалистов заказчика.
В целях обеспечения указанного требования для проекта создания АСУ ТП АЭС «Куданкулам» была разработана концепция создания, испытания и внедрения АСУ ТП с использованием современных подходов к проектированию и изготовлению оборудования, а также опыта ввода в эксплуатацию АСУ ТП действующих АЭС в России и зарубежом.
Концепция отражает процессно-ориентированный метод управления проектом, который позволяет организовать эффективное взаимодействие между участниками проекта создания АСУ ТП, а также установить требования к исходному и конечному состоянию каждого этапа испытаний. Проект создания и испытаний АСУ ТП АЭС представляет собой совокупность упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединенных в стадии и этапы работ, выполнение которых необходимо и достаточно для создания системы, соответствующей требованиям по поставке оборудования на площадку АЭС.
Очевидным является факт: чем на более раннем этапе проектирования найдена и локализована ошибка, тем проще ее устранить — с наименьшими финансовыми и временными затратами. Таким образом, основной идеей, закладываемой в концепцию современного подхода к проекту создания АСУ ТП, является введение в этот процесс дополнительных этапов испытаний, которые носят вспомогательный характер и которые за счет использования прогрессивных методов анализа позволяют достигать максимальных результатов в поиске и устранении ошибок на всех этапах создания АСУ ТП.
Рисунок 1
Как представлено на рис. 1, этапы проекта создания АСУ ТП по своему назначению условно делятся на три вида:
- этап, связанный с созданием структуры управления проектом, который предназначен обеспечить процесс создания АСУ ТП проектными функциями планирования, организации и контроля;
- основные этапы, направленные на достижение поставленных целей и выполнение главных задач проекта создания АСУ ТП;
- вспомогательные этапы, обеспечивающие качественное выполнение основных этапов создания АСУ ТП, а также интеграцию компонентов АСУ ТП в единое целое.
Выполнение этапов создания имеет определенную последовательность: сверху вниз (рис. 1). Процедура перехода от этапа к этапу, условия начала и окончания каждого этапа представлены на рис. 2.
Рисунок 2
Рассмотрим подробнее этапы проектирования и взаимодействия между основными и вспомогательными этапами.
Этап разработки технологического задания систем АЭС — это основной этап проектирования атомной станции. Он выполняется генеральным проектировщиком АЭС. Результатом работы на этом этапе является технологическое задание, включающее в себя состав основного оборудования, точки контроля, алгоритмы управления и взаимодействия между собой различных элементов и исполнительных механизмов АСУ ТП.
Этап верификации технологического задания — это вспомогательный этап, который следует за этапом разработки технологического задания. Под верификацией понимается подтверждение на основе представления объективных свидетельств того, что разработанное технологическое задание референтно с аналогичными проектами АЭС в России. Кроме этого, на этапе проверяется общая целостность проекта, взаимоувязка отдельных подсистем проекта АСУ ТП между собой.
Этап верификации технологического задания систем АСУ ТП выполняется независимой рабочей группой по верификации проекта АЭС, созданной генеральным заказчиком проекта.
Проведение работ по этапу начинается после выхода «нулевой» редакции технологического задания систем АСУ ТП. Выполнять работы по этапу можно по мере готовности технологического задания на отдельные системы АЭС.
По результатам проведения верификации принимается решение о корректировке технологического задания систем АЭС. После чего этап верификации повторяется снова.
Этап разработки технических заданий или заданий заводам-изготовителям на создание подсистем АСУ ТП АЭС является основным этапом и выполняется генеральным проектировщиком АЭС.
Этап статического и динамического тестирования алгоритмов, верификация БПУ является вспомогательным этапом. Исходным материалом для начала работ являются технические задания или задания заводу-изготовителю на программно-технический комплекс (ПТК), включая задания на программирование.
На этапе статического и динамического тестирования проводится тестирование алгоритмов технологических защит, блокировок, систем автоматического регулирования (САР), сигнализации, функций управления исполнительными механизмами, функций приема и обработки сигналов от первичных преобразователей, функционально-группового управления (ФГУ) с целью:
подтверждения правильности и корректности функционирования алгоритмов управления, защит, формирования сигнализации, алгоритмов САР и технологических блокировок;
анализа выполнения функций, установленных проектом.
Объектом статического тестирования является математическая модель технологических алгоритмов ПТК АСУ ТП, реализованная на специализированном программном обеспечении.
Объектом динамического тестирования являются технологические алгоритмы ПТК АСУ ТП, интегрированные в математическую модель энергоблока.
Введение этапа статического и динамического тестирования позволяет устранить значительное количество замечаний, которые ранее могли быть устранены только лишь при испытаниях на заводе-изготовителе или при проведении пусконаладочных работ (ПНР).
По итогам проведения тестирования проектной рабочей группой принимается решение о корректировке технологических алгоритмов, технических заданий, задания заводу-изготовителю. После внесения корректировки необходимо проведение повторного тестирования в части внесенных изменений для проверки их корректности. Цикл повторяется до полного устранения всех выявляемых замечаний.
Этап изготовления и заводских приемо-сдаточных (функциональных) испытаний является основным этапом. На нем происходит изготовление АСУ ТП в соответствии с разработанными техническим заданием и заданием заводу-изготовителю, после чего оборудование АСУ ТП проходит функциональные испытания на заводе-изготовителе, где проверяется работоспособность изготовленных элементов системы.
Комплексные интеграционные испытания — завершающий этап испытания подсистем, входящих в состав АСУ ТП. Основной идеей введения этого этапа является комплексное опробование систем АСУ ТП в условиях моделирования режима нормальной эксплуатации оборудования АСУ ТП.
По итогам проведения комплексных интеграционных испытаний корректируется оборудование, входящее в состав АСУ ТП, после чего проводятся повторные испытания. Цикл, как и на предыдущих этапах, повторяется до полного устранения всех выявляемых замечаний.
Заключительным этапом, при необходимости, является проведение межведомственной комиссии (МВК) по приемке АСУ ТП.
Создание структуры управления проектом вызвано необходимостью решения определенных этапных задач, требующих проектной формы реализации, т. е. ограниченных во времени, с высокой степенью организации, планирования и контроля.
После принятия решения об открытии проекта создания АСУ ТП создается структура управления проектом и назначается руководитель проекта для обеспечения создания структуры управления и поддержания ее работоспособности в течение всего проекта.
На этапе создания структуры управления проектом руководитель проекта разрабатывает план работ по проекту, на основе которого определяется структура управления проектом и основной состав участников проектной рабочей группы.
Структура управления проектом должна обеспечивать выполнение главных функций по планированию, организации и контролю выполнения работ на всех этапах создания АСУ ТП и отражать процессно-ориентированный метод управления проектом с эффективным взаимодействием между участниками проекта, ориентированными на конечный результат.
После создания проектной рабочей группы руководители работ по направлениям определяют необходимые для реализации проекта функциональные подразделения своих предприятий и совместно с руководителями подразделений определяют конкретных исполнителей работ.
Рисунок 3
На рис. 3 представлена укрупненная структура управления проектом.
Разработанная концепция позволяет значительно увеличить степень готовности конечного продукта, а также повысить его качество вследствие введения новых этапов проверки и контроля при проектировании и вводе в эксплуатацию АСУ ТП АЭС. И, кроме этого, позволяет:
- значительно снизить время разработки проекта АСУ ТП за счет оптимизации структуры управления проектом АСУ ТП;
- снизить общие затраты на проектирование, создание и ввод в эксплуатацию АСУ ТП за счет введения инновационных подходов к проектированию.
При проведении специалистами «Центратомтехэнерго» интеграционных испытаний оборудования АСУ ТП для АЭС «Куданкулам» в соответствии с разработанной концепцией было выявлено значительное количество замечаний для различных подсистем АСУ ТП (к примеру, к ПТК СКУ ТО выявлено более 500 замечаний). Этот факт доказывает эффективность и возможность дальнейшего использования разработанной концепции при проектировании последующих энергоблоков АЭС в России и за рубежом.
В настоящее время для применения при разработке и внедрении АСУ ТП энергоблока № 4 Калининской АЭС на основании основных положений вышеописанной концепции разработан документ «АСУ ТП энергоблока № 4 Калининской АЭС. Управление проектом. Основные положения. Руководящий документ 590 85 090.33533. 018‑Ф. РД». В дальнейшем необходимо и целесообразно развивать и более широко внедрять современные подходы при проектировании АСУ ТП.
Борис Доровских, директор «Центратомтехэнерго»
Вадим Люльчак, главный инженер «Центратомтехэнерго»
Статья "Достижимый максимум" опубликована в № 10 журнала "Росэнергоатом" за 2010 год
