Анохин А.Н. Методика функционального анализа энергоблоков атомных станций

1.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
АНОХИН
Алексей Никитич
Обнинский институт атомной
энергетики НИЯУ «МИФИ»
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

2.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Смысл функционального анализа состоит в том, чтобы представить технологический процесс
АЭС в виде множества взаимодействующих функций, таких как обеспечение питательной
водой, отвод тепла и др. Последующий анализ каждой функции позволяет сформулировать
технические и функциональные требования к автоматике и человеко-машинному интерфейсу, обеспечивающие безопасную и эффективную эксплуатацию АЭС.
Большинство известных методик функционального анализа представляет иерархию функций
в виде дерева. Однако, дерево позволяет представить только один вид взаимосвязи между
его элементами – связь «исходный-порожденный». В то же время, основным качеством
сложной системы является разнообразие взаимосвязей между ее компонентами (например,
причинно-следственные и др. связи).
Такие отношения должны отображаться с помощью более выразительного средства. В
настоящем докладе в качестве такого выразительного средства используются диаграммы
двух типов: функциональная потоковая диаграмма и диаграмма перехода состояний.
Потоковая диаграмма используется для демонстрации взаимодействия между функциями, а
также для отображения последовательности управляющих действий и операций. С помощью
диаграммы перехода состояний представляются задачи управления, связанные с некоторой
функцией системы.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

3.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
IEC 60964. Design for control
rooms of nuclear power plant. –
IEC: Geneva, Switzerland,
1989.
IEC 61771. Verification and
validation of design. – Geneva,
Switzerland: IEC, 1995. –
(Nuclear power plants. Main
control room).
IEC 61839. Functional analysis
and assignment. – Geneva,
Switzerland: IEC, 2000. –
(Nuclear power plants. Design
of control rooms)
Human factors engineering
program review model / J.M.
O’Hara, J.C. Higgins, J.J.
Persensky, P.M. Lewis, J.P.
Bongarra (NUREG-0711). –
Washington, D.C.: U.S. NRC,
2004 (Rev. 2).
Human factors guidance for control
room and digital human-system
interface design and modification:
Guidelines for planning, specification,
design, licensing, implementation,
training, operation, and maintenance.
– Palo Alto, CA: EPRI (The U.S.
Department of Energy, Washington,
DC), 2004. 1008122
Аксёнов В.Р., Краснощёков
В.М. Принципы создания
функциональных моделей
технологического процесса
АЭС / Ежегодный отраслевой
семинар «Современные
программно-технические
средства и технологии АСУ
ТП» (Обнинск, НОУ ЦИПК, 2426 июля 2009).
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
The role of automation and humans
in nuclear power plants (IAEATECDOC-668). – IAEA: Vienna,
1992
Burns C.M., Hajdukievicz J.R.
Ecological Interface Design. – CRS
Press LLC, 2004
Pirus D. Functional humansystem interaction for
computerized operation / 4th
ANS International Topical
Meeting on Nuclear Plant
Instrumentation, Controls, and
Human Machine Interface
Technology (NPIC&HMIT 2004)
(Columbus, OH, Sept. 19–22,
2004).
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

4.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
РАЗНОРОДНАЯ НОМЕНКЛАТУРА УРОВНЕЙ ДЕКОМПОЗИЦИИ ФУНКЦИЙ
IEC 60964,
NUREG 0711
Целевая
функция
Анохин,
2008
EPRI
1008122
Аксенов, Краснощеков, 2008
Функциональная цель
Цель
–
–
Абстрактна
я
функция
–
–
Функциональная
область
IEC 61839
EPRI 1008122
EID
Цель, подцель
Цель
–
–
–
Критическая
функция
Абстрактная
функция
высокого уровня
Функциональное
множество
Функция
системы
Функция
системы
Основная
функция
Функция
элемента
Функция
элемента
–
–
Обобщенна
я функция
Функция
Функция
Функциональная группа
Физическая
функция
–
–
Функция
управления
Элементарна
я функция
–
Задача
Задача
–
–
–
Действи
е
Шаг
Физическая Операци
Действие
форма
я
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ
В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК
Функциональная
подсистема
Функциональнотехнологическая
группа
Объектный
модуль
Элементарная
функция
–

5.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
ПУТАНИЦА ПОНЯТИЙ
Наблюдается некоторая путаница в понятиях «задача» и «функция». С понятием «функция»
ассоциируются не только функции (как некоторые исполняемые действия), но и цели, и даже
оборудование. В стандартах IEC постоянно смешиваются функции и задачи, однако при этом в
одном из стандартов задача ассоциируется с понятием «цель», а в другом – с действиями
операторов. В документах IAEA функция превращается в задачу после того, как она назначена
соответствующему субъекту – человеку или автоматике. Подобная неразбериха недопустима в
инженерной методике и данные понятия должны быть четко «разведены».
В документах IEC наблюдается некоторое пересечение анализа задач (task analysis) и
анализа работ (job analysis). Анализ задач направлен на исследование задач управления как
таковых, с точки зрения требований, вытекающих из особенностей и устройства
технологического процесса. Анализ работы (в литературе также встречается другое название
– анализ заданий) – это исследование условий деятельности конкретного оператора
(конкретной должности, а не личности) после того, как определился круг его ответственности
и обязанностей. Противоречие состоит в том, что зачастую анализ задач включает в себя
элементы анализа работ, и наоборот.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

6.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
РАЗЛИЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ
Нештатная и аварийная утилизация пара
Отбор пара
Барботаж пара
Отбор
через
БРУ-Б
Отбор
через
ГПК
Сброс
пара в
ТК
Сброс
пара в
атмосфе
ру
Поддержание
давления в
барботерах
Подпитка барботеров
Поддержание уровня в
барботерах
Аварийный слив
воды из
барботеров
Подача
технической
воды
Конденсация пара
Поддержание температуры в
барботерах
Слив
технической
воды
Поддержание температуры
конденсата
Откачка
конденсата в КНД
Поддержание уровня в
ТК
Откачка
конденсата в деаэраторы
Поддержание концентрации H2 в
ТК
Отвод
газов в
вентсистему
Декомпозиция и группирование функций по промежуточным целям – обеспечению
определенных технологических условий
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК
Отвод
газов
в КНД

7.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
РАЗЛИЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ
Нештатная и аварийная утилизация пара
Отбор
пара
через
БРУ-Б
Отбор
пара
через
ГПК
Барботаж
пара
Отвод
пара в
ТК
Отвод
пара в
атмосферу
Конденсация
пара
Отвод
неконденсируемых
газов
Откачка
конденсата из
ТК
«Линейная» декомпозиция функций
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК
Отвод
тепла от
ТК

8.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
РАЗЛИЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ
Переработка избыточного
вещества (пара)
Отбор
вещества
(пара)
Преобразование
вещества
(барботаж пара)
Транспортировка
вещества
(пара) в ТК
Фазовое
преобразование
вещества (пара
в воду)
Отвод
тепла
Транспортировка воды в
деаэраторы
Отвод
продуктов
переработки
Отвод
вещества
(воды)
Транспортировка воды в
КНД
Отвод
вещества
(газов)
Транспортировка газа в
вентсистему
Декомпозиция в виде абстрактных функций
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК
Транспортировка
газа в КНД

9.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
РАЗЛИЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ
Декомпозиция в виде функциональных потоковых диаграмм
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

10.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
СТРУКТУРА МОДЕЛИ
Функционирование АЭС представляется как иерархически организованная структурная модель. Иерархия
включает в себя пять уровней. На
верхнем уровне представляются цели АЭС. Второй уровень описывает
иерархию функций, которые поддерживают необходимые технологические условия и обеспечивают достижение целей АЭС. Деградация функций приводит к возникновению
технологических событий. Эти события инициируют выполнение определенных задач управления, которые
описываются на третьем уровне. Для
выполнения
каждой
задачи
предпринимаются некоторые действия, представляемые на четвертом
уровне. На нижнем, пятом уровне
для каждого действия описывается
последовательность операций.
G
Уровень целей
S
Уровень функций
T
Уровень задач
A
Уровень действий
O
Уровень операций
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

11.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
СТРУКТУРА МОДЕЛИ
№
Объект
Форма
Содержание
1
Цели АС
Дерево
Цели, отношения родитель-потомок
2
Функции,
выполняемые
оборудованием
Дерево и
потоковая
диаграмма
Функции, ресурсы, технологические
условия
3
Технологические
задачи и задачи
управления
функцией
Диаграмма
перехода
состояний
Эксплуатационные режимы или
состояния функции, задачи,
отношения родитель-потомок
4
Действия человека и
автоматики
Потоковая
диаграмма
Действия, ресурсы,
технологические события, акты
коммуникации, различные
взаимосвязи
5
Операции,
выполняемые
человеком
Потоковая
диаграмма
Операции, технологические
события, события ЧМИ, приборы
ЧМИ
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

12.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ЦЕЛЕЙ
Цель АС – это ожидаемый конечный результат функционирования АС
Цели образуют иерархию, которая представляется в виде дерева целей
DG = { G, RG },
где G = { GE, GR, GP, GS } – множество целей, включая
GE – экономическая эффективность, GR – прагматическая эффективность, GP – социальный
эффект, GS – безопасность;
RG – множество связей ‘исходный-порожденный’ между целями.
Безопасная
эксплуатация
Социальная
поддержка
Производство
электричества
Производство
тепла
Производство
изотопов
Пример дерева целей
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

13.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ
Функция – это некоторая работа, выполняемая технологическим оборудованием и/или персоналом
и направленная на достижение определенной цели АС. Функции представляются в виде
диаграммы функций – функционально-семантической сети DF={ F, W, U }, где F – множество
функций, W – рабочие ресурсы, обеспечивающие функции, U = { UX; UL; UB } – технологические
условия, поддерживаемые функциями.
Ресурс
Технологическое
условие
Функция
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

14.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ УСЛОВИЕ
Технологическое условие U – некоторая логическая функция технологических параметров,
принимающая значения ‘истинно’ или ‘ложно’. Технологические условия делятся на три типа
U ={ UX; UL; UB }
1. UX – удержание технологического параметра (x
= Const) или скорости его изменения (dx/dt = Const)
На заданном значении
Параметр
(например,
уровень воды)
Заданное
значение
Условие нарушено
Время
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

15.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ УСЛОВИЕ
Технологическое условие U – некоторая логическая функция технологических параметров,
принимающая значения ‘истинно’ или ‘ложно’. Технологические условия делятся на три типа
U ={ UX; UL; UB }
2. UL – удержание технологического параметра
(x [ x min; x max ] ) или скорости его изменения
(dx/dt [ x‘ min; x‘ max ] ) в заданных границах
Параметр
(например, давление
в трубопроводе)
Условие нарушено
Допустимый
максимум
Время
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

16.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ УСЛОВИЕ
Технологическое условие U – некоторая логическая функция технологических параметров,
принимающая значения ‘истинно’ или ‘ложно’. Технологические условия делятся на три типа
U ={ UX; UL; UB }
3. UB – удержание статического или
динамического баланса между параметрами
Параметры
(например,
тепловая и
электрическая
мощность)
Условие нарушено
Время
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

17.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СОБЫТИЕ
Технологическое событие (E) - это определенное событие, значимое с точки зрения
выполняемых задач диагностики и управления. Типичным технологическим событием
является нарушение технологического условия (EU) (например, технологический параметр
вышел за уставки). Еще один важный тип технологического события - дискретное явление,
связанное с работой технологического оборудования (EW), например, автоматический ввод
резерва насоса, срабатывание защиты.
Параметр,
(например, давление в
барабане-сепараторе)
Технологическое событие
Технологическое
событие
Допустимый
максимум
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

18.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ИНФОРМАЦИЯ О ФУНКЦИИ
Свойство
Описание
Выражается через
Цель
Конечный результат
функции
Отражает, достигнута ли
цель
Отражает, должна или не
должна выполняться
функция
‘Обеспечить’,
‘поддерживать’…
Технологические
условия
Технологические
условия, события,
режимы, состояние
других функций
Технологические
условия
Критерий
Потребность
Эффективность
Отражает, достигает ли
функция своей цели
Способность
Максимально возможная
работа, которую может
выполнить функция
Отражает текущее состояние
функции
Состояние
Технологические
условия
Пример
G пара = G конденсата
Функция ‘FE4: Утилизация пара’
необходима, если активна
функция ‘FE2: Генерация пара
Функция ‘FE4.3: Сброс и
конденсация пара через САКП’
эффективна, если давление пара
снижается
Производительность функции
‘FE4.3: Сброс и конденсация пара
через САКП’ – 300 м3 /часh.
Активна-пассивна, исправнанеисправна, готова-не готова
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

19.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ЦЕЛЬ ФУНКЦИИ, КРИТЕРИЙ И ПОТРЕБНОСТЬ
Цель функции – конечный результат выполнения функции. Критерий достижения цели –
наблюдаемое количественное условие (признак), характеризующее факт достижения цели
Режим
Цель функции
Критерий достижения цели
Отводить произведенный пар
N = 5 100 %
P пара в БС 80 кгс/см2
P пара в БС = 68 70 кгс/см2
Производить адекватное
количество конденсата
G конденсата = G пара из БС
Потребность в функции – наблюдаемое количественное условие (признак), определяющее,
должна или не должна выполняться данная функция
Функция
Признак того, что функция:
должна выполняться
не должна выполняться
Отбор пара через
БРУ-К
P пара в БС 71 кгс/см2 или
отключение функции
«Преобразование энергии пара»
P пара в БС < 65 кгс/см2 или
деградация функции «Увлажнение
пара» или деградация функции
«Конденсация пара»
Отбор пара через
ГПК
P пара в БС 75 кгс/см2
P пара в БС 72 кгс/см2
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

20.

dP пара в БС
dt
0
АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: СОСТОЯНИЕ
Состояние функции – наблюдаемые или вычисляемые признаки (информация), по которым
можно судить о способности функции выполнять свою работу
Функция
Признак того, что функция:
активна
пассивна
готова
не готова
исправн
а
неисправн
а
Отбор пара
через БРУ-Б
БРУ-Б
(Д0-1111)
не закрыт
БРУ-Б
(Д0-1111)
закрыт
–
–
–
–
Отбор пара
через ГПК
Любой ГПК
(Д0-1211-14,
1221-24)
открыт
Все ГПК
(Д0-1211-14,
1221-24)
закрыты
–
–
–
Любой ГПК
открыт и
PБС < 75
кгс/см2 или
все ГПК
закрыты и
PБС 75
кгс/см2
Барботаж
пара
PБРБ > 0,2-0,3
кгс/см2
–
TБРБ = 100-105
ОС
–
–
–
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

21.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РЕЖИМ
Эксплуатационный режим характеризуется определенным сочетанием технологических
условий. Эксплуатационный (технологический) режим (M) – это некоторой определенное
проектом и хорошо изученное состояние АЭС, например, критичность реактора,
номинальный режим, течь теплоносителя. Эксплуатационный режим можно рассматривать
как начальную или конечную точку управления АЭС. Другими словами, управление АЭС
состоит из технологических задач, каждая из которых переводит станцию из текущего
режима в целевой.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

22.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ЗАДАЧ
Задача (T) – это сложная алгоритмическая деятельность, выполняемая персоналом
совместно с автоматикой. Можно выделить два широких класса задач:
• технологические задачи, направленные на перевод станции из одного режима в другой,
• задачи управления функцией, направленные на перевод функции из одного состояния в
другое.
При управлении функцией возможны следующие типы задач:
• активация функции (перевод функции в активное состояние), например, включение
конденсатного насоса,
• остановка функции (перевод функции в пассивное состояние), например, отключение
конденсатного насоса,
• подготовка функции (перевод функции в состояние готовности), например, запитка
конденсатного насоса,
• восстановление функции (перевод функции из неисправного состояния в исправное),
например, ремонт конденсатного насоса,
• регулирование функции (изменение параметров функции, в зависимости от
определенных условий), например, изменение расхода через конденсатный насос, в
зависимости от уровня в конденсаторе.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

23.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ЗАДАЧ
Задачи представляются в виде диаграммы перехода состояний
DT={S, TS, RS}
где S – состояния функции,
TS – задачи управления функцией,
RS – множество отношений ‘исходный-порожденный’ между состояниями
Остановка функции
Регулирование
функции
Пассивн
а
Активна
Активация функции
Готова
Не
готова
Подготовка функции
Неисправна
Исправн
а
Восстановление функции
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

24.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ЗАДАЧ: РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ
Выполнение задачи
Оценка ситуации
Планирование
действий
Наблюдение
и обнаружение
Датчики
и СОИ
Исполнение
действий
ОУ и
исполнительн
ые механизмы
Объект
управле
-ния
1. Задача должна быть автоматизирована или выполняться вручную, если это в явном виде требуют
нормативные документы
2. Задача должна быть автоматизирована, если:
- ручное выполнение может нанести вред здоровью или безопасности;
- задача должна выполняться очень быстро
- выполнение задачи требует точности, превосходящей возможности человека;
- выполнение задачи требует надежности, превосходящей обычную надежность человека
3. Задачу следует полностью или частично автоматизировать, если:
- задача является сложной для человека, однако очень простой для компьютера;
- задача является повторяющейся или предполагает множество повторяющихся действий;
- задача создает высокую когнитивную нагрузку;
- задача содержит длительные периоды безделья;
- задача создает высокую физическую нагрузку и утомление.
4. Учет принципа активного оператора и взаимного резервирования.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

25.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
Вредность
О
Влияние на здоровье человека
0 – отсутствует, 1 – умеренная, 2 – высокая,
3 – несовместима с нахождением человека
Тяжесть
О
Физическая нагрузка на человека
0 – отсутствует, 1 – умеренная, 2 – высокая,
3 невыносимая для человека
Имеющееся и необходимое для выполнения
время
Указывается необходимое / имеющееся
время
Требования к точности выполнения
0 – не требуется, 1 – умеренная, 2 –
высокая, 3 – недостижимая для человека
Время
Точность
З, О
О
Надежность
З, О
Надежность выполнения задачи человеком и
возможные ошибки
Указывается порядок вероятности ошибки: –
1, –2, –3, –4
Сложность
З, О
Степень сложности – наличие логического
вывода, вычислений, сравнения и
сопоставления, большой объем информации
0 – отсутствуют, 1 – несложные
сопоставления, 2 – большой объем
вычислений и выводов, 3 – превышает
возможности человека
Инструмент
ы
О
Информация и органы управления требуемые
для выполнения задачи
Перечисляются СОИ и ОУ
Рутинность
З, О
Многократная повторяемость
0 – постоянно выполняемая задача, 1 –
время от времени, 2 – редко, 3 – никогда
Ожидание
З
Наличие периодов ожидания и безделья
0 – отсутствуют, 1 – непродолжительные, 2 –
продолжительные
Наложение
З
Наличие одновременно выполняемых действий
или задач
Указываются задачи, накладываемые на
данную
Стресс
З
Уровень стресса, сопровождающего задачу
0 – отсутствует, 1 – умеренный, 2 – высокий,
3 – непереносимый для человека
Традиция
З, О
Существующее положение дел на других
А – задача традиционно автоматизируется,
станциях с данной
задачей
Р –И исполняется
СОВРЕМЕННЫЕ
ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
СРЕДСТВА
ТЕХНОЛОГИИвручную
В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

26.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ДЕЙСТВИЙ
Для решения задачи должна быть выполнена некоторая последовательность действий.
Эта последовательность представляется в виде диаграммы действий – функциональносемантической сети DA= { A, W, E, C, R },
где A – действия, выполняемые
оператором и автоматикой,
E – технологические события,
С – коммуникация между
операторами, имеющая место в
ходе выполнения действия,
W – рабочие ресурсы (операторы и
автоматика), ответственные за
выполнение действий
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

27.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ДЕЙСТВИЙ
Действие – некоторый законченный акт, исполняемый оператором или автоматикой и
приводящий к определенному результату. Обычно действие инициируется технологическим
событием и вызывает появление нового технологического события. Примеры действий –
запуск насоса, закрытие задвижки, регулирование параметра. Алгоритм исполнения
действий включает в себя проверку различных логических условий, наблюдение за
технологическими событиями, и т.д.
Действие исполняется человеком или автоматикой.
ответственны за выполнения одного и того же действия.
Иногда
несколько
Пример действия, входного и выходного событий
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК
субъектов

28.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ДЕЙСТВИЙ: КОММУНИКАЦИЯ
Большинство действий сопровождаются коммуникацией между операторами. Обычно
операторы БЩУ переговариваются между собой, с полевыми операторами и руководителями
(диспетчерами энергосистемы, начальниками смен). Сообщение содержит либо команду
выполнить определенное действие, либо доклад о результатах выполненного действия.
В данном примере НСБ дает команду инициировать режим
БУСМ-4. Это может сделать любой из операторов – ВИУР
или ВИУБ.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

29.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ОПЕРАЦИЙ
Каждое действие разбивается на простые операции. Диаграмма операций – это сеть
DQ= {Q, E, V, P, W, R },
где
Q – операции,
P – элементы ЧМИ: СОИ(PI), ОУ (PC);
V – события ЧМИ;
W – операторы, ответственные за выполнение операции;
E – технологические события.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

30.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ОПЕРАЦИЙ
Чтобы быть замеченным оператором, каждое технологическое событие E должно
вызвать некоторое событие ЧМИ I, например, мигание табло, изменение показание
прибора, загорание лампы
E – технологическое
событие
D – СОИ
I–
информационное
событие ЧМИ
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

31.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ОПЕРАЦИЙ
Для того, чтобы произошло технологическое событие E, оператор должен произвести
событие ЧМИ C, например, поворот ключа, нажатие кнопки
C – управляющее
событие ЧМИ
C – ОУ
E – технологическое
событие
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

32.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
УРОВЕНЬ ОПЕРАЦИЙ
Предлагаются следующие типовые операциональные структуры:
1. Восприятие:
Технологическое событие (E) Событие ЧМИ (VI ) Фото (необязательно) [P]
Операция восприятия (QI )
2. Исполнение:
Моторная операция (QC ) Фото (необязательно) [P] Событие ЧМИ (VC )
Технологическое событие (E).
3. Исполнение с обратной связью:
Моторная операция(QC) Фото (необязательно) [P] Событие ЧМИ (VC )
Технологическое событие (необязательно) [E] Событие ЧМИ (VI ) Фото
(необязательно) [P] Операция восприятия (QI ) Когнитивная операция (QD) .
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП
ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, 28-30 ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК

33.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
Цель АС
ОБЪЕКТЫ ФА
Функция
Режим
Абстрактная
Событие
Системная
Условие
Элементарная
Характеристики
функции
Оборудование
Технологическая
система
Функциональная
группа или элемент
Задача
Фаза
Характеристики
задачи
Операция
Задача автоматики
Задача оператора
Алгоритм
Действие
Коммуникация
Операция
Событие ЧМИ

34.

АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
ПРОЦЕССЫ ФА
Идентификация целей АС
Режимы, параметры,
условия, события
Иерархия целей
Идентификация функций
Иерархия функций
Анализ функций
Характеристики функций
Цели, потребность,
способность,
эффективность, состояние,
обеспеченность
Идентификация задач
Перечень задач
Анализ задач
Характеристики задач
Распределение задач
Задачи человека
Вредность, тяжесть, время,
точность, надежность,
сложность, инструменты,
рутинность, ожидание,
наложение, стресс,
традиция
Критерии
Задачи автоматики
Верификация и валидация распределения
Разработка требований к СКУ
Требования к ПУ, автоматике,
персоналу, подготовке, процедурам