第一章 緒論

 

1.1 研究背景與意義

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

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1.2 國內外研究現狀

風險管理的發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展階段。隨著十八世紀工業革命的出現，社會生產力得到了空前的發展，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《一般管理與工業管理》一書中，亨瑞 法約爾（Henri Fayol）作為法國管理學的創始人首次正式提出，應該將風險管理的思想應用到企業的經營管理中，企業的重要管理職能之一就應是風險管理[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 年由美國學者格拉爾(Russell B. Gallagher)首次在《費用控制的新時期——風險管理》的調查報告中提出。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科。1953 年 8 月 3 日，美國通用汽車公司發生了造成 5000 萬美元巨額損失的自動變速裝置失火事故。由此，風險管理科學開始引起美國各界的高度重視，成為該科學發展的開端[5]，隨后風險管理逐步在美國發展成為一門獨立的學科。1963 年，在著作《企業的風險管理》一書中，梅爾(Mehr)和赫奇斯(Hedges)系統闡述了企業風險管理的相關理論。該理論體系為日后風險管理科學的發展指明了方向并產生了重要影響，而著作《企業的風險管理》也成為了風險管理領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，真正轉變了以往對于風險問題的解決方式[5]。1987 年，聯合國出版了題為《發展中國家風險管理的推進》的研究報告，該報告開啟了發展中國家積極研究風險管理的新階段。

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第二章 核電數字化分布式儀控系統研制項目的進度風險管理特點

 

在核電廠設計過程中，核電廠 DCS 系統是非常重要的一環，DCS 系統主要用于監測核電站各操作系統的運行數據，集中反饋到主控室操作臺，直接關系到核電廠正常運轉和事故工況下的安全。本章主要介紹了核電廠 DCS 系統的基本情況，核電廠 DCS 系統研發項目的進度管理模式和產品研制流程，最后基于核電廠DCS 系統項目特點，研發模式與流程，總結歸納出了核電廠 DCS 系統研制項目進度風險管理的特點。

 

2.1 核電數字化分布式儀控系統基本情況介紹

數字化分布式儀控系統是以微處理器為構成基礎的儀表控制系統，其顯著特點是分散控制、集中顯示操作。該系統通常可分為多層級，每層布置多臺計算機分別控制生產過程中的各項工藝和控制回路，并將計算機獲取的數據進行集中顯示、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字化分布式儀控系統的可靠性，因系統為多層級的計算機控制多回路結構，其中若單個回路產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故障同樣不會影響下一層級的控制功能。最基本的 DCS 系統是以通信網絡為連接紐帶，主要由過程控制級和過程監控級組成的多層級計算機系統，系統的設計思想是基于 4C 技術，即計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)。DCS 系統具有高可靠性、開放性、靈活性、協調性和易于維護等特點。最基本的 DCS 系統通常包括四個組成部分，分別是現場控制站、操作員站、工程師站以及系統網絡，如圖 2-1 所示。DCS 系統的基本層次架構如圖 2-2 所示。

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2.2 核電數字化分布式儀控系統研制開發流程

核電數字化分布式儀控系統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、設計階段、制造階段以及測試階段。其中，設計階段又可分為初步設計階段和詳細設計階段。制造階段又可分為硬件制造、軟件設計、系統的軟件驗證與確認（VerificationandValidation,簡稱 V&V）、機柜裝配和系統集成等五個環節。核電DCS系統開發流程和各階段具體工作內容分別如圖2-4和表2-2所示，在此僅對開發流程中的重點階段和環節進行闡述。需求分析階段，確定需要遵循和參照的核安全法規、導則以及設計標準，明確系統所應實現的功能和安全要求。系統初步設計階段，明確產品的基本框架和結構設計。系統詳細設計階段，明確系統中板卡的電路設計以及代碼設計方案。系統的軟件 V&V 驗證環節，旨在客觀、系統地測試和評價平臺軟件的質量，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，并最大限度地發現軟件的問題，力保平臺軟件功能、性能的正確性和可靠性。在單項板卡完成質量檢驗測試后，即進入系統集成階段，將各項板卡按照要求組裝成系統平臺，以備進行系統的各項試驗測試。測試階段，按照核安全法規和安全導則的規定，核電儀控系統設備必須經過抗震試驗、電磁兼容性（EMC）試驗以及系統老化試驗的測試。核電 DCS 系統在科研階段所研發出的產品與實際核電廠所要求的工程應用產品的具體功能存在差異，因此必須經過搭建工程樣機，進行各項功能的細化改進和調試，以驗證所研發的產品是否能夠滿足核電廠實際應用。

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

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

3.1.1 核電數字化分布式儀控系統研制項目進度風險識別 .........29

3.1.2 核電數字化分布式儀控系統研發項目的進度風險分類 ......33

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

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

3.4 核電數字化 DCS 儀控系統研制進度風險定量計算結果分析 .....56

3.5 本章小結 ......57

第四章 核電數字化分布式儀控系統研制項目的進度風險管理規劃與案例驗證.......59

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

4.2 核電數字化分布式儀控系統研制項目的進度風險管理方法 ....61

4.3 核電數字化分布式儀控系統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 .......71

第五章 結論與展望.......73

5.1 主要工作內容和結論 .......73

5.2 展望...........74

 

第四章 核電數字化分布式儀控系統研制項目的進度風險管理規劃與案例驗證

 

結合已經識別出的核電數字化分布式儀控系統研制項目的八類進度風險，依據最終計算得出的權重系統，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。針對核電數字化分布式儀控系統研制項目進度管理與風險管理兩者分離的管理現狀，結合核電數字化分布式儀控系統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，改進核電數字化分布式儀控系統研制項目進度風險管理過程。

 

4.1 核電數字化分布式儀控系統研制項目的進度風險管理的基本思路

針對目前核電數字化分布式儀控系統研制項目進度風險管理中存在的問題，結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，對核電數字化分布式儀控系統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：根據核電數字化分布式儀控系統研制項目的特點、研制流程及科研項目管理模式，采用沙盤推演和調查問卷相結合的方法，建立核電數字化分布式儀控系統進度風險清單。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合的方法，基于核電數字化分布式儀控系統研制項目進度風險清單，權衡風險對項目進度的影響程度，分析系統研發過程中關鍵的進度風險因素，建立核電數字化分布式儀控系統研制項目進度風險評價指標體系。

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結論

 

本文以核電數字化分布式儀控系統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案，綜合運用調查問卷、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。主要工作體現在以下四個方面：

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

（2）將沙盤推演方法應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、新設備、新材料等項目進行風險管理評估，中核集團將其廣泛應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案。沙盤推演法區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、機構及資源配置、樣機鑒定情況、供應鏈和采購控制、設計管理、工藝管理、計劃管理、產能分析、經驗反饋、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字化分布式儀控系統研發項目的關鍵風險源。根據核電數字化分布式儀控系統研發項目的進度風險管理涉及到的因素，設計了調查問卷，并對國內現有以核能電力開發為核心業務的中國核工業集團、中國廣東核電集團以及國家電力投資集團的相關從業人員進行了調研，共獲得有效問卷 33 份。通過使用沙盤推演和使用調查問卷相結合的方法，建立了核電數字化分布式儀控系統研發項目的進度風險清單，最終得到了技術風險、人員風險、質量風險、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項影響核電數字化分布式儀控系統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重，得到了核電數字化分布式儀控系統研發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越性，簡化了數學模型建立和計算流程的同時，提高了計算的可靠性，確保了研究結果的科學性。建立了核電數字化分布式儀控系統研發項目的全生命周期的進度風險管理框架。針對研發項目各階段的工作任務和進度風險的不同，提出了核電數字化分布式儀控系統研發項目的各階段對于進度風險管理的內容、措施及管理原則。

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參考文獻（略）