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

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 интерфей- су, 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, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ IEC Design for control rooms of nuclear power plant. – IEC: Geneva, Switzerland, IEC Verification and validation of design. – Geneva, Switzerland: IEC, – (Nuclear power plants. Main control room). IEC Functional analysis and assignment. – Geneva, Switzerland: IEC, – (Nuclear power plants. Design of control rooms) The role of automation and humans in nuclear power plants (IAEA- TECDOC-668). – IAEA: Vienna, 1992 Human factors engineering program review model / J.M. OHara, 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), Pirus D. Functional human- system 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). Burns C.M., Hajdukievicz J.R. Ecological Interface Design. – CRS Press LLC, 2004 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, июля 2009). ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ РАЗНОРОДНАЯ НОМЕНКЛАТУРА УРОВНЕЙ ДЕКОМПОЗИЦИИ ФУНКЦИЙ IEC 60964, NUREG 0711 IEC 61839EPRI EIDАнохин, 2008 EPRI Аксенов, Крас- нощеков, 2008 Целевая функция Цель, подцельЦель Функциона- льная цель Цель–– ––– Абстрактна я функция –– Функциональная область Критическая функция Абстрактная функция высокого уровня Функциональ- ное множество Обобщенна я функция Функция Функциональная подсистема Функция системы Основная функция Функционально- технологическая группа Функция элемента Функциональ- ная группа Физическая функция –– Объектный модуль – Функция управления Элементарна я функция –Задача Элементарная функция –––– Действи е Шаг Физическая форма Операци я Действие–

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК 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, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ Нештатная и аварийная утилизация пара Барботаж параКонденсация пара Поддержа- ние давления в барботерах Поддержа- ние уровня в барботерах Поддержа- ние темпе- ратуры конденсата Поддержа- ние уровня в ТК Поддержа- ние концент- рации H2 в ТК Откачка конденса- та в КНД Откачка конденса- та в деаэ- раторы Сброс пара в ТК Сброс пара в атмосфе ру Подача техни- ческой воды Слив техни- ческой воды Подпит- ка бар- ботеров Аварий- ный слив воды из барботе- ров Поддержа- ние темпе- ратуры в барботерах Отвод газов в вентсис- тему От- вод газов в КНД Отбор пара Отбор через БРУ-Б Отбор через ГПК Декомпозиция и группирование функций по промежуточным целям – обеспечению определенных технологических условий РАЗЛИЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ «Линейная» декомпозиция функций РАЗЛИЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ Нештатная и аварийная утилизация пара Барбо- таж пара Конден- сация пара Отвод пара в ТК Отвод неконден- сируемых газов Отвод тепла от ТК Откачка конден- сата из ТК Отбор пара через БРУ-Б Отбор пара через ГПК Отвод пара в атмо- сферу

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

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

СТРУКТУРА МОДЕЛИ Уровень целей Уровень функций Уровень действий Уровень операций G S A O Уровень задач T Функционирование АЭС представля- ется как иерархически организован- ная структурная модель. Иерархия включает в себя пять уровней. На верхнем уровне представляются це- ли АЭС. Второй уровень описывает иерархию функций, которые поддер- живают необходимые технологичес- кие условия и обеспечивают дости- жение целей АЭС. Деградация функ- ций приводит к возникновению технологических событий. Эти собы- тия инициируют выполнение опреде- ленных задач управления, которые описываются на третьем уровне. Для выполнения каждой задачи предпринимаются некоторые дейст- вия, представляемые на четвертом уровне. На нижнем, пятом уровне для каждого действия описывается последовательность операций. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

ОбъектФормаСодержание 1Цели АСДеревоЦели, отношения родитель-потомок 2Функции, выполняемые оборудованием Дерево и потоковая диаграмма Функции, ресурсы, технологические условия 3Технологические задачи и задачи управления функцией Диаграмма перехода состояний Эксплуатационные режимы или состояния функции, задачи, отношения родитель-потомок 4Действия человека и автоматики Потоковая диаграмма Действия, ресурсы, технологические события, акты коммуникации, различные взаимосвязи 5Операции, выполняемые человеком Потоковая диаграмма Операции, технологические события, события ЧМИ, приборы ЧМИ СТРУКТУРА МОДЕЛИ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК 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. Социальная поддержка Производство изотопов Безопасная эксплуатация Производство электричества Производство тепла Пример дерева целей СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК 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. Функция Ресурс Технологическое условие СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ УСЛОВИЕ 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 Технологическое условие U – некоторая логическая функция технологических параметров, принимающая значения истинно или ложно. Технологические условия делятся на три типа U ={ UX; UL; UB } Время СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

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

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

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) Допустимый максимум Технологическое событие Технологическое событие УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СОБЫТИЕ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

Выражается через Обеспечить,поддерживать… Технологические условия Технологические условия, события, режимы, состояние других функций 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, исправна- неисправна, готова-не готова Свойство Цель Критерий Потреб- ность Эффекти- вность Способ- ность Состояние Описание Конечный результат функции Отражает, достигнута ли цель Отражает, должна или не должна выполняться функция Отражает, достигает ли функция своей цели Максимально возможная работа, которую может выполнить функция Отражает текущее состояние функции УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ИНФОРМАЦИЯ О ФУНКЦИИ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ЦЕЛЬ ФУНКЦИИ, КРИТЕРИЙ И ПОТРЕБНОСТЬ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ РежимЦель функцииКритерий достижения цели N = % Отводить произведенный пар P пара в БС 80 кгс/см 2 P пара в БС = кгс/см 2 Производить адекватное количество конденсата G конденсата = G пара из БС ФункцияПризнак того, что функция: должна выполнятьсяне должна выполняться Отбор пара через БРУ-К P пара в БС 71 кгс/см 2 или отключение функции «Преобразование энергии пара» P пара в БС < 65 кгс/см 2 или деградация функции «Увлажнение пара» или деградация функции «Конденсация пара» Отбор пара через ГПК P пара в БС 75 кгс/см 2 P пара в БС 72 кгс/см 2 Потребность в функции – наблюдаемое количественное условие (признак), определяющее, должна или не должна выполняться данная функция Цель функции – конечный результат выполнения функции. Критерий достижения цели – наблюдаемое количественное условие (признак), характеризующее факт достижения цели

УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: СОСТОЯНИЕ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ Состояние функции – наблюдаемые или вычисляемые признаки (информация), по которым можно судить о способности функции выполнять свою работу ФункцияПризнак того, что функция: активнапассивнаготоване готоваисправн 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 (Д , ) открыт Все ГПК (Д , ) закрыты –––Любой ГПК открыт и P БС < 75 кгс/см 2 или все ГПК закрыты и PБС 75 кгс/см 2 Барботаж пара P БРБ > 0,2-0,3 кгс/см 2 –T БРБ = О С –––

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. УРОВЕНЬ ФУНКЦИЙ: ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РЕЖИМ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

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. УРОВЕНЬ ЗАДАЧ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

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 Активна Пассивн а Готова Не готова Исправн а Неисправна Регулирование функции Активация функции Остановка функции Подготовка функции Восстановление функции УРОВЕНЬ ЗАДАЧ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ УРОВЕНЬ ЗАДАЧ: РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ Наблюдение и обнаружение Оценка ситуации Планирование действий Исполнение действий Датчики и СОИ ОУ и исполнительн ые механизмы Объект управле -ния Выполнение задачи 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.

ВредностьОВлияние на здоровье человека0 – отсутствует, 1 – умеренная, 2 – высокая, 3 – несовместима с нахождением человека ТяжестьОФизическая нагрузка на человека0 – отсутствует, 1 – умеренная, 2 – высокая, 3 невыносимая для человека ВремяЗ, ОИмеющееся и необходимое для выполнения время Указывается необходимое / имеющееся время ТочностьОТребования к точности выполнения0 – не требуется, 1 – умеренная, 2 – высокая, 3 – недостижимая для человека НадежностьЗ, ОНадежность выполнения задачи человеком и возможные ошибки Указывается порядок вероятности ошибки: – 1, –2, –3, –4 СложностьЗ, ОСтепень 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 ОИнформация и органы управления требуемые для выполнения задачи Перечисляются СОИ и ОУ РутинностьЗ, ОМногократная повторяемость0 – постоянно выполняемая задача, 1 – время от времени, 2 – редко, 3 – никогда ОжиданиеЗНаличие периодов ожидания и безделья0 – отсутствуют, 1 – непродолжительные, 2 – продолжительные НаложениеЗНаличие одновременно выполняемых действий или задач Указываются задачи, накладываемые на данную СтрессЗУровень стресса, сопровождающего задачу0 – отсутствует, 1 – умеренный, 2 – высокий, 3 – непереносимый для человека ТрадицияЗ, ОСуществующее положение дел на других станциях с данной задачей А – задача традиционно автоматизируется, Р – исполняется вручную СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

Для решения задачи должна быть выполнена некоторая последовательность действий. Эта последовательность представляется в виде диаграммы действий – функционально- семантической 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 УРОВЕНЬ ДЕЙСТВИЙ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

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. Иногда несколько субъектов ответственны за выполнения одного и того же действия. Пример действия, входного и выходного событий УРОВЕНЬ ДЕЙСТВИЙ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

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. УРОВЕНЬ ДЕЙСТВИЙ: КОММУНИКАЦИЯ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

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. УРОВЕНЬ ОПЕРАЦИЙ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

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

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

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). УРОВЕНЬ ОПЕРАЦИЙ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ В АСУТП ОТРАСЛЕВОЙ СЕМИНАР, ОКТЯБРЯ 2009, ОБНИНСК, ЦИПК АНОХИН А.Н. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

Функция Цель АС Режим Задача оператора Задача Оборудование Действие Событие Задача автоматики Алгоритм Операция Абстрактная Системная Элементарная Технологическая система Функциональная группа или элемент Условие Характеристики функции Фаза Операция Характеристики задачи Событие ЧМИ Коммуникация ОБЪЕКТЫ ФА

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