第一章 緒論

 

1.1 研究背景與意義

分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System, DCS）是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通訊網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，又稱為集散控制系統(tǒng)[1]。DCS 于 1975 年起源于美國，我國從 80 年代中后期開始，逐步在石化行業(yè)推廣使用此系統(tǒng)。在核電行業(yè)，從起步階段就在秦山一期開始嘗試應(yīng)用，并在汽輪機電液控制系統(tǒng)改造中采用了專用的 DCS 系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)是核電廠的“神經(jīng)中樞”，其功能是實時監(jiān)控核電站運行過程中的各個參數(shù)，包括對核反應(yīng)堆進行保護和控制等，對于保證核電站安全可靠、穩(wěn)定運行發(fā)揮著非常重要的作用。依據(jù)核電廠所采用的核電技術(shù)不同，即反應(yīng)堆類型不同，核電廠所采用的DCS 設(shè)備也有所不同，如表 1-1 所示。核電站所用的分布式控制系統(tǒng)分為兩種，分別是安全級分布式控制系統(tǒng)和非安全級分布式控制系統(tǒng)。通常情況下，核電站的單元機組包括三個子系統(tǒng)，分別為核島 DCS 系統(tǒng)、常規(guī)島 DCS 系統(tǒng)以及輔控島 BOP-DCS 系統(tǒng)。其中，只有核島DCS 系統(tǒng)的安全等級為 1E 級，其他兩個系統(tǒng)的安全等級均為 NC 級。DCS 系統(tǒng)在我國在建核電廠的應(yīng)用情況如表 1-2 所示。由于國外采購 DCS 系統(tǒng)存在成本昂貴，管理接口復(fù)雜，知識產(chǎn)權(quán)保護困難等問題，經(jīng)過引進、吸收和再創(chuàng)新，我國產(chǎn)生了一批本土的 DCS 研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，包括上海新華、北京和利時、浙江中控、國電智深等。我國自主 DCS 產(chǎn)品最早使用在秦山二期常規(guī)島，是由北京和利時提供產(chǎn)品和服務(wù)，是國內(nèi)首套真正意義上的核電 DCS 系統(tǒng)。田灣核電站是國內(nèi)首個引進全部數(shù)字化儀控系統(tǒng)的核電站，分別采用的是德國西門子的 TXP 系統(tǒng)和法國阿?，m公司的 TXS 系統(tǒng)。核電站工程項目的建設(shè)從場地選址、土建施工，到設(shè)備采購、調(diào)試直至最后的投入商業(yè)運行，歷史時間長、耗資巨大。核電站建設(shè)投資費用平均在百億元人民幣，DCS 系統(tǒng)的研發(fā)進度直接影響到為核電站的供貨，據(jù)文獻記載，無論是芬蘭的 EPR 核電站、法國的 N4 型核電站，或是國內(nèi)的福清核電 1 號機組、方家山核電 1 號機組的 DCS 系統(tǒng)供貨均產(chǎn)生了延期問題，造成了嚴重的經(jīng)濟損失，只有嶺澳二期的 DCS 系統(tǒng)是國內(nèi)外首例實現(xiàn)了提前三個月供貨[4]。如在實際建設(shè)中發(fā)生核電 DCS 系統(tǒng)供貨延期，則每日僅利息一項就要造成核電站的百萬元損失。因此，對核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制的進度風險管理研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。本文主要通過對于進度控制中可能產(chǎn)生的各種風險因素進行量化分析，從而起到風險預(yù)警作用，在實際項目中可以積極的規(guī)避風險和轉(zhuǎn)移風險，確保核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制進度的可控性，最終滿足為核電站的供貨進度要求，減少經(jīng)濟損失。

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1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

風險管理的發(fā)展歷程可被劃分為三個階段，分別為 18 世紀中期-20 世紀五十年代的萌芽階段；20 世紀五十年代-1975 年的形成階段；20 世紀七十年代至今的發(fā)展階段。隨著十八世紀工業(yè)革命的出現(xiàn)，社會生產(chǎn)力得到了空前的發(fā)展，與此同時，人們對于安全管理的意識得到了增強，因此，在著作《一般管理與工業(yè)管理》一書中，亨瑞 法約爾（Henri Fayol）作為法國管理學(xué)的創(chuàng)始人首次正式提出，應(yīng)該將風險管理的思想應(yīng)用到企業(yè)的經(jīng)營管理中，企業(yè)的重要管理職能之一就應(yīng)是風險管理[5-6]，但風險管理并沒有形成完整的體系制度[7]；“風險管理”一詞是在 1952 年由美國學(xué)者格拉爾(Russell B. Gallagher)首次在《費用控制的新時期——風險管理》的調(diào)查報告中提出。此后，正式樹立了風險管理的概念[8-9]。20 世紀 60 年代風險管理開始正式成為一門獨立的學(xué)科。1953 年 8 月 3 日，美國通用汽車公司發(fā)生了造成 5000 萬美元巨額損失的自動變速裝置失火事故。由此，風險管理科學(xué)開始引起美國各界的高度重視，成為該科學(xué)發(fā)展的開端[5]，隨后風險管理逐步在美國發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科。1963 年，在著作《企業(yè)的風險管理》一書中，梅爾(Mehr)和赫奇斯(Hedges)系統(tǒng)闡述了企業(yè)風險管理的相關(guān)理論。該理論體系為日后風險管理科學(xué)的發(fā)展指明了方向并產(chǎn)生了重要影響，而著作《企業(yè)的風險管理》也成為了風險管理領(lǐng)域影響最為深遠的歷史文獻之一。1975 年以前，在美國都是采用保險的方式來解決風險管理問題，當美國風險與保險管理協(xié)會（Risk and Insurance Management Society，簡稱 RIMS）于 1975年成立之后，開啟了風險管理的新階段，開始了按照風險管理的方式處置風險，真正轉(zhuǎn)變了以往對于風險問題的解決方式[5]。1987 年，聯(lián)合國出版了題為《發(fā)展中國家風險管理的推進》的研究報告，該報告開啟了發(fā)展中國家積極研究風險管理的新階段。

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第二章 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險管理特點

 

在核電廠設(shè)計過程中，核電廠 DCS 系統(tǒng)是非常重要的一環(huán)，DCS 系統(tǒng)主要用于監(jiān)測核電站各操作系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，集中反饋到主控室操作臺，直接關(guān)系到核電廠正常運轉(zhuǎn)和事故工況下的安全。本章主要介紹了核電廠 DCS 系統(tǒng)的基本情況，核電廠 DCS 系統(tǒng)研發(fā)項目的進度管理模式和產(chǎn)品研制流程，最后基于核電廠DCS 系統(tǒng)項目特點，研發(fā)模式與流程，總結(jié)歸納出了核電廠 DCS 系統(tǒng)研制項目進度風險管理的特點。

 

2.1 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)基本情況介紹

數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)是以微處理器為構(gòu)成基礎(chǔ)的儀表控制系統(tǒng)，其顯著特點是分散控制、集中顯示操作。該系統(tǒng)通常可分為多層級，每層布置多臺計算機分別控制生產(chǎn)過程中的各項工藝和控制回路，并將計算機獲取的數(shù)據(jù)進行集中顯示、管理和控制。位于不同層級的計算機進行分散控制可有利于提高數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的可靠性，因系統(tǒng)為多層級的計算機控制多回路結(jié)構(gòu)，其中若單個回路產(chǎn)生故障不會影響其他回路的正常工況，且某單一層級的計算機控制出現(xiàn)故障同樣不會影響下一層級的控制功能。最基本的 DCS 系統(tǒng)是以通信網(wǎng)絡(luò)為連接紐帶，主要由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的多層級計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計思想是基于 4C 技術(shù)，即計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)。DCS 系統(tǒng)具有高可靠性、開放性、靈活性、協(xié)調(diào)性和易于維護等特點。最基本的 DCS 系統(tǒng)通常包括四個組成部分，分別是現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站以及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，如圖 2-1 所示。DCS 系統(tǒng)的基本層次架構(gòu)如圖 2-2 所示。

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2.2 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制開發(fā)流程

核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的研制可按照工作順序劃分為四個階段，分別為需求分析階段、設(shè)計階段、制造階段以及測試階段。其中，設(shè)計階段又可分為初步設(shè)計階段和詳細設(shè)計階段。制造階段又可分為硬件制造、軟件設(shè)計、系統(tǒng)的軟件驗證與確認（VerificationandValidation,簡稱 V&V）、機柜裝配和系統(tǒng)集成等五個環(huán)節(jié)。核電DCS系統(tǒng)開發(fā)流程和各階段具體工作內(nèi)容分別如圖2-4和表2-2所示，在此僅對開發(fā)流程中的重點階段和環(huán)節(jié)進行闡述。需求分析階段，確定需要遵循和參照的核安全法規(guī)、導(dǎo)則以及設(shè)計標準，明確系統(tǒng)所應(yīng)實現(xiàn)的功能和安全要求。系統(tǒng)初步設(shè)計階段，明確產(chǎn)品的基本框架和結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)詳細設(shè)計階段，明確系統(tǒng)中板卡的電路設(shè)計以及代碼設(shè)計方案。系統(tǒng)的軟件 V&V 驗證環(huán)節(jié)，旨在客觀、系統(tǒng)地測試和評價平臺軟件的質(zhì)量，驗證平臺軟件是否滿足研制合同書、需求文檔的要求以及滿足程度，并最大限度地發(fā)現(xiàn)軟件的問題，力保平臺軟件功能、性能的正確性和可靠性。在單項板卡完成質(zhì)量檢驗測試后，即進入系統(tǒng)集成階段，將各項板卡按照要求組裝成系統(tǒng)平臺，以備進行系統(tǒng)的各項試驗測試。測試階段，按照核安全法規(guī)和安全導(dǎo)則的規(guī)定，核電儀控系統(tǒng)設(shè)備必須經(jīng)過抗震試驗、電磁兼容性（EMC）試驗以及系統(tǒng)老化試驗的測試。核電 DCS 系統(tǒng)在科研階段所研發(fā)出的產(chǎn)品與實際核電廠所要求的工程應(yīng)用產(chǎn)品的具體功能存在差異，因此必須經(jīng)過搭建工程樣機，進行各項功能的細化改進和調(diào)試，以驗證所研發(fā)的產(chǎn)品是否能夠滿足核電廠實際應(yīng)用。

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第三章 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險源的識別與分析.....29

3.1 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險源的識別與分類 ........29

3.1.1 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險識別 .........29

3.1.2 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目的進度風險分類 ......33

3.2 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險源的定性分析 ..........35

3.3 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險源的定量分析 .........37

3.4 核電數(shù)字化 DCS 儀控系統(tǒng)研制進度風險定量計算結(jié)果分析 .....56

3.5 本章小結(jié) ......57

第四章 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險管理規(guī)劃與案例驗證.......59

4.1 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險管理的基本思路 ........59

4.2 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險管理方法 ....61

4.3 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險管理案例分析 ............67

4.3.1 案例背景 ............67

4.3.2 風險評價模型及管控措施的準確性驗證 ........68

4.4 本章小結(jié) .......71

第五章 結(jié)論與展望.......73

5.1 主要工作內(nèi)容和結(jié)論 .......73

5.2 展望...........74

 

第四章 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險管理規(guī)劃與案例驗證

 

結(jié)合已經(jīng)識別出的核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的八類進度風險，依據(jù)最終計算得出的權(quán)重系統(tǒng)，將八類進度風險劃分為高等級風險、中級風險和低級風險，分別針對一級風險因素和二級風險因素給出具體的管理方案。針對核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度管理與風險管理兩者分離的管理現(xiàn)狀，結(jié)合核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險評價指標體系，將進度風險按等級分類來進行分類管理，將高等級風險和中級風險納入到進度計劃的管理中，改進核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險管理過程。

 

4.1 核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的進度風險管理的基本思路

針對目前核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險管理中存在的問題，結(jié)合項目進度風險管理特點，本文提出了該項目進度風險管理的新思路，對核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險管理的基本思想如下圖 4-1 所示，主要分為下面幾個過程：根據(jù)核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目的特點、研制流程及科研項目管理模式，采用沙盤推演和調(diào)查問卷相結(jié)合的方法，建立核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)進度風險清單。通過采用專家打分法的定性分析與模糊層次分析法的定量分析相結(jié)合的方法，基于核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險清單，權(quán)衡風險對項目進度的影響程度，分析系統(tǒng)研發(fā)過程中關(guān)鍵的進度風險因素，建立核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制項目進度風險評價指標體系。

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結(jié)論

 

本文以核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制進度風險管理為研究對象，以做好進度風險管理為目標，制定出具體的風險管理預(yù)案，綜合運用調(diào)查問卷、專家打分法和模糊層次分析法等項目管理方法，對進度風險進行了識別、分析與控制。主要工作體現(xiàn)在以下四個方面：

（1）總結(jié)了核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目進度風險管理的特點。結(jié)合核電數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)研發(fā)項目的特點，開發(fā)流程及進度管理模式，歸納總結(jié)出本研發(fā)項目的進度風險特點，即開發(fā)周期長、技術(shù)難度大、不確定性因素多等。

（2）將沙盤推演方法應(yīng)用于風險識別過程中。沙盤推演是一種新型的風險管理措施，主要針對新工藝、新設(shè)備、新材料等項目進行風險管理評估，中核集團將其廣泛應(yīng)用于重點科研項目前期策劃階段，對項目進度風險進行識別和制定管理預(yù)案。沙盤推演法區(qū)別于以往的頭腦風暴法和專家打分法，該方法是從供貨范圍及接口描述、機構(gòu)及資源配置、樣機鑒定情況、供應(yīng)鏈和采購控制、設(shè)計管理、工藝管理、計劃管理、產(chǎn)能分析、經(jīng)驗反饋、差異分析以及風險分析等 11個方面對科研項目進行整體評估。

（3）識別并分析了影響核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目的關(guān)鍵風險源。根據(jù)核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目的進度風險管理涉及到的因素，設(shè)計了調(diào)查問卷，并對國內(nèi)現(xiàn)有以核能電力開發(fā)為核心業(yè)務(wù)的中國核工業(yè)集團、中國廣東核電集團以及國家電力投資集團的相關(guān)從業(yè)人員進行了調(diào)研，共獲得有效問卷 33 份。通過使用沙盤推演和使用調(diào)查問卷相結(jié)合的方法，建立了核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目的進度風險清單，最終得到了技術(shù)風險、人員風險、質(zhì)量風險、采購風險、溝通風險、資金風險、外部風險以及組織管理等八大類共計 25項影響核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研制進度的風險因素。用模糊層次分析法對進度風險要素進行了定量分析，確定了各風險因素的權(quán)重，得到了核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目的進度風險評價指標體系。

（4）通過研究和對比，明確了模糊層次分析法較層次分析法（AHP）在計算和使用上的優(yōu)越性，簡化了數(shù)學(xué)模型建立和計算流程的同時，提高了計算的可靠性，確保了研究結(jié)果的科學(xué)性。建立了核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目的全生命周期的進度風險管理框架。針對研發(fā)項目各階段的工作任務(wù)和進度風險的不同，提出了核電數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)研發(fā)項目的各階段對于進度風險管理的內(nèi)容、措施及管理原則。

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參考文獻（略）