Функциональная структура Функциональная структура инженерной системы как инженерной системы как основа для ее проектной основа для ее проектной модели.модели.

А. Просвирнов, М. Нафталь, А. Просвирнов, М. Нафталь, Р. Катереев и др. Р. Катереев и др. ВНИИАЭС, Центр 720ВНИИАЭС, Центр 720

Организационная среда

Процессы работы с ИМ

Технологии и методология работы с ИМ

Информационная модель.

Инструменты создания ИМ

Управление жизненным циклом

Проекты

Требования

Верификация Валидация

Конфигурации

Элементы (ITEMS)

Технология

ИнформацияПроцессы

Информ.Модель

Требования заказчика

Гос. регулирование

Проектные ограничения

Ресурсы проекта

Задачи проекта

Финансы проекта

Безопасность и качество

Фактическое состояние

Управление взаимодействием

Управление изменениями

Управление информацией

Управление ЖЦ

Функциональная и логическаяархитектура

Физическая структура

Как требуетсяКак произведено и построено

Спецификации материалов

Спецификации компонент

Спецификации оборудования

Инструменты

Конфигурации

Элементы

Треб

ования

Про

екты

Верификация и

валидация Моделирование

ИнформацияПроцессы

Технология

Расчеты

Испытания

Исследования

ПроектированиеПроизводство

ЭксплуатацияСтроительство

Геометрия

Метаданные

Атрибуты

Описания

IBM Software Group - Collaborative Solutions for the Plant Lifecycle

Схема типичного информационного окружения атомной станцииВключает в себя несколько приложений, функционирующих в режиме офф-лайн, и источников данных

Требованияв спектре

маркетингаи продаж

'Платформа организационнойединицы Определениестоимости

(предположения)

Анализ характера ипоследствий

Техническоеобеспечение Дополнительныйбазис

управленияектом (PCR)

Структуры проекта, обмен данными Структуры проекта, обмен данными через через ISO 15926ISO 15926

13.04.23 центр 720 5

ISO 29148

Модель требован

ий

Физмодель поведения системы (нейтрон,

теплогидр., автоматика, электрич.)

модель надежности,

риска

3-D модель, модель

прочности, сейсмическ

ой устойчивос

ти

Модель ресурсо

в проекта

, эконом. модель

Модель предприяти

й

ISO 26702 PMBOK

Кодирование документации по Кодирование документации по ISO 61355 (ISO 61355 (А3 не включен)А3 не включен)

пример обозначения документа: ABCDEFG&ABC123 или 10UJA00.ABC123

разделитель

код классификации вида документа (DCC)

  DCC номер документа

Комментарий _ A1 A2 A3 N1 N2 N3

порядковый номер символа   1 2 3 4 5 6Общее управление   A        Общая технология   В        Строительная техника   С        Электротехника, контрольно-измерительная техника   E        Механическая техника   M        Технологическое оборудование   P        Документы по описанию документации     A        Документы по управлению     В        Контрактные и нетехнические документы     С        Документы по общей технической информации     D        Документы по техническим требованиям и определению размеров     E        Документы с описанием функций     F        Документы по местоположению     L        Документы с описанием соединений     M        Листинги объекта     P        Документы по управлению качеством; документы по безопасности     Q        Документы с описанием геометрической формы     Т        Эксплуатационные протоколы и записи     W        

Различные типы документов       A-Z      

Документы по общей технической информации А2 А3

Листки данных D А

Пояснительные документы D В

Инструкции и руководства D С

Технические отчеты D D

Каталоги. Рекламные документы D Е

Технические публикации D F

Свободны для пользователя D Z

Документы по техническим требованиям и определению размеров

Документы с требованиями, предъявляемыми законом E А

Стандарты и правила E В

Документы, содержащие технические характеристики / требования E С

Документы по определению размеров E D

Свободны для пользователя E Z

Документы с описанием функций

Функциональные обзорные документы F А

Технологические схемы F В

Документы по компоновке ЧМИ (ЧМИ = человеко-машинный интерфейс) F С

Описания функций F Е

Функциональные схемы F F

Описания сигналов F Р

Документы по уставкам F Q

Документы по схемотехнике F S

Специальные документы по программному обеспечению F Т

Свободны для пользователя F Z

Документы по местоположению

Документы по разработке и исследованиям L А

Документы по земляным и фундаментным работам L В

Документы по каркасу здания L С

Документы по компоновке на площадке L D

Документы по компоновке в зданиях L Н

Документы по компоновке в/на оборудовании L U

Свободны для пользователя L Z

Документы с описанием соединений

Документы по соединениям M А

Документы по кабелям и трубопроводам M В

Свободны для пользователя M Z

Структура проектных Структура проектных данныхданных

ISO 16952 Часть 1 – Система кодовых обозначений. Общие правила применения для обозначения и структуры

A.3 Application examplesA.3.1 Conjoint designationAt this highest designation level, the complexes of objects are dentified. Figure A.1 shows the overall layoutof the- plant WORK1. The designations are in accordance with Table A.2.

figure a.10— dal n form ог a rable

PETRONAS

Обзорная схема электрической системы12 кВ

TAG журнал

Отличия Отличия RDS PP RDS PP отот KKS KKS

W - Systems for administrative or social purposes or tasks Y - Communication and information systems Z - Structures and areas for systems outside of the power plant process 11

Коды площадок АЭС в Коды площадок АЭС в РоссииРоссии

Наименование КодБалаковская АЭС BA Белоярская АЭС BE Билибинская АЭС BL Базовый проект АЭС BP Башкирская АЭС BS Балтийская АЭС BT Центральная АЭС CE Горьковская АСТ GR Калиниинская АЭС KA Кольская АЭС KL Костромская АЭС KS Курская АЭС KU Ленинградская АЭС LE Нижегородская АЭС NG Нововоронежская АЭС NV Ростовская АЭС RS Северская АЭС SE Смоленская АЭС SM Татарская АЭС TA Тверская АЭС TV Южно-Уральская АЭС UU Воронежская АСТ VR

Типы связейТипы связейТип связи – абстрактная, составная, простая.Абстрактная связь – связь между верхними классами и состоит из абстрактных и простых связей. Простая связь относится только к элементам (объектам) нижнего уровня и может иметь набор атрибутов (типов) связей:•Состояния•Включения (объект АAB10AO002 расположен в объекте UBC, например)•Организационная (для органиграмм)•Гидравлическая (поток жидкости, газа или сыпучих материалов)•Механическая (опоры, заделки, подвесы и т.д.) •Электрическая•Управляющая (кинематическая, пневмо, гидро, электро, ручная)•Тепловая (теплопередача, лучистый теплообмен)•Нейтронная (нейтронный поток)•излучение (γ-излучение, α и β излучение) •радиоактивность (аэрозоли, радиоактивные газы, мелкодисперсные твердые радиоактивные частицы)•стоимостная•обмен данными (оптический кабель, витая пара, коаксиальный, WI-FI и т.д.)

Структура объекта Структура объекта (элемента)(элемента)

Каждый элемент системы имеет:•ссылка на «родителя» (систему)•ссылки на «детей» (составляющие узла (агрегата))•Ссылка на расположение (помещение, номер позиции в шкафу и т.д.)•Порты для связей•Атрибуты (ссылка на атрибуты каталога)•Спецификацию (может быть ссылкой на спецификацию из каталога)•Документы•Модели

Аспекты кодаАспекты кода

15

3-3-х уровневое кодирование х уровневое кодирование элементаэлемента

Жизненный цикл поЖизненный цикл по IEC 81346 IEC 81346Ситуация

Объект

Спецификация функции (СФ)Спецификация компонента (СК)Спецификация продукта (PS) – номенклатурный код

Индивидуальный код (IL) – серийный заводской номерФизический образец (инвентарный код)

Объект «мотор»

«Мотор» в обычном языке

Реальный, функционирующий

Запланированный, историческая запись, и т.п.

Модели для объекта Модели для объекта (элемента)(элемента)

•Модель требований к компоненту•3-D модель полная (или ссылка на каталог, где эта модель реализована)•3-D модель упрощенная (или ссылка на каталог, где эта модель реализована)•Интерактивное электронное техническое руководство (ИЭТР) по эксплуатации и ТОиР на базе 3-D модели (или ссылка на каталог, где эта модель реализована)•Имитационная модель монтажа (демонтажа) (6-D технология) для оптимизации процессов и ресурсов•Модель для CFD кода (3-D теплогидравлика, 3-D прочность) •Одномерная теплогидравлическая модель или электрическая или другая (*.dll библиотека или набор входных параметров для внешних кодов)•Модель портов•Нейтронная модель (если требуется)•Модель надежности•Экономическая модель (если в процессе ЖЦ требуется многократная замена или капитальный ремонт) (или ссылка на каталог, где эта модель реализована)•Модель источника и распространения радиоактивности•Модель тестирования (Программа и методика испытаний, тестовое оборудование, модели предрасчетов, результаты тестирования или ссылка на тестовые испытания головного образца)

Структура требованийСтруктура требований

Структура требований по Структура требований по надежностинадежности

Структура требований по Структура требований по безопасностибезопасности

Документы уровня Документы уровня энергоблок, АЭСэнергоблок, АЭС

•Каталоги•Анализы и оценки, пояснительные записки•Генерируемый системой отчет по обоснованию безопасности (Анализ безопасности ДАБ и ВАБ)•Графики верхнего уровня•Формы•Перечни•Руководства•Планы•Политики•Словари и Глоссарии (в форме wikipedia)•Профили•Анкеты•Отчеты•Спецификации•Сметы•Стратегии

Модели содержат:•Модель жизненного цикла

Бизнес стратегия – маркетинг, поиск потребителей, обоснование инвестиций (ОБИН)Предварительные исследования – архитектура и эскизный проектИнициация проекта – технический проектРабочее проектированиеИзготовление и поставкиСтроительство, монтаж, пусконаладкаОпытно-промышленная эксплуатацияЭксплуатацияМодернизация и продление ресурсаТехническое обслуживание и ремонт (ТОиР)Вывод из эксплуатации

•Геометрическая модель данных3-D модель упрощенная (собирается из ссылок элементов, возможен поэтапный переход на 3-D модель полную элементов)Модель для CFD кода (3-D теплогидравлика, 3-D прочность (если требуются интеграционные расчеты)

Модели (уровень Модели (уровень энергоблок, АЭС)энергоблок, АЭС)

•Функциональная модель – декомпозиция по функциям до уровня компонентов (элементов)Модель объектовМодель портовМодель состояний – классы объектов в терминах их состояний .Нейтронная модель энергоблока и биозащитыОдномерная теплогидравлическая модель энергоблока, включая системы управления и электрические для детерминистского анализа безопасности (ДАБ) (набор входных параметров и семантика связей элементов для внешних сертифицированных кодов)Модель надежности, вероятностного анализа безопасности (ВАБ) энергоблока 1, 2 и 3 уровняЭкономическая модельМодель источника и распространения радиоактивности

•Модель процессов – модель систем, подсистем и компонентов (SSC) в терминах их процессов.Имитационная модель строительства и монтажа (демонтажа) (6-D технология) для оптимизации процессов и ресурсовИмитационная модель ТОиР и интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР)

•Модель качества – факторы качества с учетом инжиниринга требований, системной архитектуры и тестирования.

Модель общесистемных требований к качеству энергоблока в целомМодель тестирования (Программа и методика комплексных испытаний, тестовое оборудование, модели предрасчетов, результаты тестирования, ссылки на результаты тестирования систем и элементов)

•Модель сценариев использования - эксплуатационные требования в терминах внешних интерфейсов, сценариев использования и отношений между ними

Одномерная полномасштабная теплогидравлическая модель энергоблока с моделью управления и человеко-машинного интерфейса - «Виртуальная АЭС»

•Модель общесистемных требований к энергоблоку в целом•Модель архитектуры

26

Инжинирингоборудования

Технологические

cхемы (P&ID) Здания и

сооруженияВентиляция (оборудование)

Электрика (оборудование)

СКУ

● Управление проектом● Интеграция данных● Инжиниринг

Обеспеч.материал

3D-модельАЭС

БД проекта

ОтчетыГрафикработ

Управление финансами

Управлениедокументами

(CAE) Поддержка проектирования, поддерживающие расчеты(CAE) Поддержка проектирования, поддерживающие расчеты

Электрика (расчет)

Электрика (расчет)

Алгоритмы СКУ, ПО СКУ Алгоритмы

СКУ, ПО СКУ

Трассировка кабелей

Трассировка кабелей

Вентиляция (расчет)

Вентиляция (расчет)

прочностьпрочность

Теплогидравл.расчет (1-D, 3-D расчет на CFD и т.д.)

Теплогидравл.расчет (1-D, 3-D расчет на CFD и т.д.)

Каталог оборудования

Каталог оборудования

Проект кабелей

Проект кабелей

Здания и сооружения (расчетное обоснование)Здания и сооружения

(расчетное обоснование)

Информационная модель проекта АЭС Документы специализированных CAD/CAE пакетов поддержки проектирования и расчетного обоснования проекта АЭС

Надежность - Вероятностный анализ безопасности (ВАБ)

Надежность - Вероятностный анализ безопасности (ВАБ)

Нейтронная физика

Нейтронная физика

Полномасштабный тренажер-обучение

Имитационная модель – полигон

строительства

Симулятор – полигон

верификации

ГИС

Модель (описание) архитектурыСистемная

oВложенность систем (ссылки на дерево PBS)oФункциональные диаграммы (ссылки на дерево PBS)oУкрупненная функциональная диаграмма энергоблока oИнтерфейсы (ссылки на связи PBS)oСистемные связи (ссылки на связи PBS)oМатрица параметров производительностиoОписание развития системыoМатрица обмена даннымиoОписания технологии системы

ОперационнаяoКонцепция эксплуатацииoМодель деятельностиoмодель организационных отношенийoмодель логических данныхoобмен информациейoОперационная деятельность во времени

ТехническаяoПрофиль технической архитектурыoПрогноз технологических стандартов

Архитектурное описаниеАрхитектурное описание

Описание архитектуры (Описание архитектуры (ISO 42010)ISO 42010)

• Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. Vivamus et magna. Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.

• Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. Vivamus et magna. Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.

• Система гейтов – критических точек принятия решения: начальная техническая проверка (НТП), проверка системных требований (ПСТ), критическая оценка проекта (КОП), контрольная проверка системы (КПС), проверка функциональной структуры (ПФС), проверка физической конфигурации (ПФК);

• Система «ключевых точек» выпуска документации (версий документов): обзор альтернативной системы, (ОАК), интегрированная проверка стандартов (ИПС), предварительная оценка проекта (ПОП), Проверка готовности к тестированию (ПГТ), проверка операционной готовности (ПОГ), проверка производственной готовности (ППГ), проверка готовности к эксплуатационному испытанию (ПГЭИ), проверка в эксплуатации (ПВЭ)

Жизненный Цикл АЭС на примере Проекта Жизненный Цикл АЭС на примере Проекта ВВЭР-ТОИВВЭР-ТОИ

НТП ПСТ КОП КПС/ПФС/ППГ

ПГТ ПВЭ

Активы системы Активы системы организацииорганизации//предприятияпредприятия A. Связанные с добавленной стоимостью продукции

B. Связанные с добавленной стоимостью услуг C. Управление продукцией/ услугами

Замысел Разработка Производство Использование Поддержка Прекращение использования

D. Инфраструктура работы предприятия -Стратегия -Управление

-Финансы -Маркетинг -Обрудование -Процессы

-Персонал

-Снабжение -Соглашения -Договоры -Модели жизненного цикла

E. Связанные с организацией -Предприятие -Подразделение -Департамент -Проект -Рабочая группа F. Связанные с информацией

-Данные и информация жизненного цикла -Обработка информации -Управление знаниями

Уровень зрелостиУровень зрелости

Стратегический подход к управлению ЖЦ на уровне организации

Частично формализованные процессыРабота групп в среде ИМ.Использование документов и данных

Документоориентированная модельНедостаточно формализованные процессыЧастичное использование практик СИ

Практики управления ЖЦ формализованыИспользуются инструменты и технологии PLMЧастичное участие внешних сторон

Стратегический подход к управлению ЖЦ и работа в среде ИМ на уровне всей цепочки

34 5

12

2009 2010 2011 2012 далее

Степень готовности Степень готовности процессовпроцессов

Подход к реализации Подход к реализации проекта создания ИМпроекта создания ИМ

Подход:Последовательная автоматизация бизнес-процессов, с эволюционным реинжинирингом и одновременной интеграцией в единую цепочку. (может быть несколько итераций).

Процесс:Формирование видения или концепцииЧеткая программа проектов с прогнозом ожидаемого эффекта (в деньгах)Быстрая разработка и внедрениеОценка внедренияКорректировка видения.

Задачи «выравнивания» Задачи «выравнивания» процессовпроцессов

IPLM

Адаптация информационной Адаптация информационной платформыплатформы

ВерификацияВерификацияФизические проектные решения

Физические проектные решения

Управление требованиямиУправление требованиями

Управление процессами ЖЦ системУправление процессами ЖЦ систем

Управление закупками, поставкамиУправление закупками, поставками

Управление проектами и программами проектовУправление проектами и программами проектов

Логическая архитектура, декомпозиция функций системы

Логическая архитектура, декомпозиция функций системыПроектирование процессовПроектирование процессов

Управление ИМ, взаимодействие проектных командУправление ИМ, взаимодействие проектных команд

Внешнее взаимодействие (портал, интеграция)Внешнее взаимодействие (портал, интеграция)

ДокументированиеДокументирование

Интеграция с использованием механизмов ENOVIAНа основе ISO 15926

Интеграция с использованием механизмов ENOVIAНа основе ISO 15926