CN107480362B - 基于层次分析法的核电工程接口分级方法、装置 - Google Patents

基于层次分析法的核电工程接口分级方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核电工程接口分级方法、装置，方法包括：将核电工程接口控制工作中的设计目标、设计图纸、接口控制手册中的各个接口按照满足设计目标的必要性分层次排列；采用层次分析法计算所述各个接口的权重，根据权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级。本发明通过数学建模和计算来进行接口分级，分级科学、流程固定，便于推广和实施。

Description

基于层次分析法的核电工程接口分级方法、装置
技术领域
本发明涉及一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级方法、装置。
背景技术
核电厂建设是一项多方参与的复杂系统工程，在这个过程中不可避免的会产生各种各样的接口，其中设计接口管理是核电项目管理工作中的一项重点工作，对整个核电工程的质量、进度和投资都有着重要的影响。目前核电厂建设过程中普遍以接口控制手册(ICM)为工具来进行设计接口的管理工作。ICM中完整而详细地列出了需要进行交换的接口及其相关信息，并在实际接口交换过程中进行详细地跟踪和记录。
核电厂建设过程中所产生的设计接口数量众多，例如福清核电厂一期工程中，ICM接口共计近4000个，而岭澳二期工程中ICM接口数更是超过5000个。庞大的接口数量给接口管理工作带来了不小的困难，很多时候会感到无从下手。目前对核电工程接口控制手册的接口分级方法研究属于一个空白区域。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级方法，通过数学建模和计算来进行接口分级，分级科学、流程固定，便于推广和实施。
本发明的技术方案为：
一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级方法，包括：
将核电工程接口控制工作中的设计目标、设计图纸、接口控制手册中的各个接口按照满足设计目标的必要性分层次排列；
采用层次分析法计算所述各个接口的权重，根据权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级。
将所述权重进行归一化处理，根据归一化后的权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级。
进一步的，所述采用层次分析法计算所述全部接口的权重包括：
首先构造相邻两层的判断矩阵，所述判断矩阵的元素为对于设计目标而言，各个设计图纸之间相对重要性的数值表现形式，或对于设计图纸而言，各个接口之间相对重要性的数值表现形式；
计算所述判断矩阵的特征值，根据所述特征值得到各个接口的权重。
进一步的，本方法还包括采用一致性检验法验证相邻两层的判断矩阵，得到一致性比例，设置一致性阈值，当所述一致性比例小于一致性阈值时，该判断矩阵为合适判断矩阵，否则重新构造判断矩阵，直到得到合适判断矩阵。
进一步的，所述一致性检验法采用以下公式：
Figure GDA0002572645840000021
其中，RI是平均随机一致性指标，CI是一致性指标，λmax是判断矩阵的最大特征值，n是判断矩阵的维数。
进一步的，所述计算判断矩阵的特征值，根据特征值得到各个接口的权重包括：
列举设计目标与设计图纸之间的判断矩阵特征值，作为第一特征值；
列举设计图纸与各个接口之间的判断矩阵特征值，作为第二特征值；
将第一特征值与对应的第二特征值相乘求和得到每一接口的权重。
进一步的，根据权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级包括：
将接口所对应的权重按大小顺序排列，权重越大代表越重要，根据权重的范围，将各个接口按照重要性分为多个类别；
将各个接口所属的设备按照关键性分为多个类别，根据设备的关键性和接口的重要性对接口进行分级。
进一步的，设置权重阈值，将权重大于权重阈值的接口视为重要接口，将权重小于或等于权重阈值的接口视为一般接口；
将各个接口所属的设备按照关键性分为两个类别，包括关键设备和普通设备。
同时，根据设备的关键性和接口的重要性对接口进行分级包括：
将关键设备的重要接口视为高等级，关键设备的一般接口和普通设备的重要接口视为次高等级，普通设备的一般接口视为低等级。
本发明还提出了一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级装置，包括：
分层模块，用于将核电工程接口控制工作中的设计目标、设计图纸、接口控制手册中的各个接口按照满足设计目标的必要性分层次排列；
权重计算模块，采用层次分析法计算所述各个接口的权重；
分级模块，用于根据权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级。
本发明的有益效果：
本发明给出了一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级方法及其具体实施步骤，该方法通过数学建模和计算来进行接口分级，分级科学、流程固定，便于推广和实施，通过该方法对核电厂数量庞大的接口进行分级管理，有利于提高管理效率，提升管理效果。
附图说明
图1为ICM接口评估的层次结构模型；
图2为VTS系统ICM接口分级的层次结构模型；
图3为本发明具体实施流程图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在核电项目建设过程中，对于比较复杂的问题，分级管理思想是一种较为有效和成熟的管理方式，在核电项目建设过程中的许多方面都得到了成功的应用。因此，如果能将分级管理的思想应用到以ICM为基础的设计接口管理工作中，对于增加工作的针对性，提高管理效率等方面都有很大的帮助。
为此，本申请提出了一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级方法，以满足接口需求方的最终需求为原则，通过建立层次结构模型、构造判断矩阵，来实现接口的分级。
下面以某核电工程中汽轮机厂房通风空调程控系统(以下简称VTS系统)的ICM为例(其ICM接口条目见表1)，给出基于层次分析法的接口控制手册分级方法的具体实施方案。
表1汽轮机厂房通风空调程控系统ICM
Figure GDA0002572645840000041
本接口分级实施方案以满足接口需求方的实际需求为分级原则，这也与工程实际情况相吻合。对于表1所示的ICM接口，其传递方向是由设备供方提交给设计院，接口传递的目的是为了满足设计院的设计需求。因此我们对接口分级的原则就是判断其对最终设计工作的影响权重。具体的实现方法是采用层次分析法来进行接口权重的判断，进而完成接口的分级工作，具体实施步骤如下：
步骤1：建立层次接口模型
层次结构模型中的第一层，也就是建立ICM的最终目标，是确保ICM接口的交换满足设计院的最终设计需求。该最终目标又可分解为每一张图纸的设计需求得到满足，即层次结构模型中的第二层。层次结构模型的第三层，是与每张图纸相关的ICM中的具体接口。综上所述，ICM接口分级评估的层次结构模型如图1所示。
对于表1给出的ICM接口，其与设计院图纸的对应关系如表2所示。
表2设计图纸与设计接口的对应关系
Figure GDA0002572645840000051
根据图1所给的层次结构模型，结合表2中的对应关系，得到VTS系统的层次结构模型如图2所示。其中对于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三个接口，由于其是供货商进行接口设计的输入资料，因此在建立层次结构模型时把这三个接口放在了第四层。
步骤2：构造判断矩阵并进行一致性检验
对于图1所示的层次结构模型而言，其第一层与第二层的判断矩阵如下所示：
Figure GDA0002572645840000052
其中，Dij表示对于最终目标而言，图纸Di对图纸Dj相对重要性的数值表现形式，其取值含义如表3所示。
表3元素间重要性的数值标定
Figure GDA0002572645840000053
Figure GDA0002572645840000061
对于VTS系统，结合图2所示的层次结构模型以及相关专家的评估打分，得到其第一层与第二层之间的判断矩阵如下所示：
Figure GDA0002572645840000062
利用MATLAB软件得到上述判断矩阵的最大特征值λmax为4.0599，计算上述判断矩阵的一致性比例得
Figure GDA0002572645840000063
其中，RI是平均随机一致性指标，CI是一致性指标，λmax是判断矩阵的最大特征值，n是判断矩阵的维数。
根据式(1)可以判断该判断矩阵具有满意的一致性。
对于图1所示的层次结构模型而言，其第二层与第三层的判断矩阵如下所示：
Figure GDA0002572645840000071
其中，Iij表示对于图纸D而言，ICM中接口Ii对接口Ij相对重要性的数值表现形式，其取值含义也如表3所示。
对于VTS系统，结合图2所示的层次结构模型以及相关专家的评估打分，得到其第二层与第三层之间的判断矩阵分别如下所示：
Figure GDA0002572645840000072
Figure GDA0002572645840000073
Figure GDA0002572645840000081
对于图2所示的VTS系统层次结构模型中的第三层与第四层，参照第二层与第三层的判断矩阵构造方法，得到其判断矩阵如下所示。
Figure GDA0002572645840000082
步骤3：进行ICM接口分级
根据前文中给出的判断矩阵及其计算结果，得到VTS系统ICM接口权重总排序结果如表4所示。
表4 VTS系统ICM接口权重总排序
Figure GDA0002572645840000083
其中与布置图对应的0.2321、说明书对应的0.1364、接线图对应的0.4951和配置图对应的0.1364是通过上述判断矩阵得到的特征值，每一接口的权重通过相乘求和得到，例如，JS90-0001的权重的计算过程是：
0.2321*0.6667+0.1364*0+0.4951*0+0.1364*0＝0.1547
其他接口的权重计算过程就不再赘述。
对于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三个由设计院向供货商传递的接口，其权重排序结果如表5所示。
表5 VTS系统反提资接口权重排序
Figure GDA0002572645840000091
对于单个系统或设备的ICM接口，本文拟将其分为两个级别：重要接口和一般接口。对于按照上述层次分析法得到的权重高于1/N的接口，将其划分为重要接口，权重低于1/N的接口划分为一般接口，其中N表示系统中接口的总数目。将表4和表5中VTS系统的所有接口权重进行归一化处理，然后根据处理后的权重按照上述分级原则进行分级，结果如表6所示。
表6 VTS系统ICM接口内部分级结果
接口编码 权重 分级
JS90-0001 0.0981 一般
JS90-0002 0.0865 一般
JS90-0003 0.0349 一般
JS90-0004 0.2792 重要
JS90-0005 0.0865 一般
JS90-0006 0.0491 一般
JS90-0007 0.2792 重要
JS90-0008 0.0173 一般
JS90-0009 0.0692 一般
在整个核电厂范围内，接口的重要性除了与接口本身有关之外，还与接口所在系统或设备的重要程度有关，接口的分级除了要考虑接口在本系统或设备中的重要性外，还要考虑所在系统或设备在整个常规岛范围内的重要性。因此，在整个核电厂范围内，ICM接口的分级原则如表7所示：
表7核电厂接口分级原则
接口类型 接口分级
关键设备的重要接口 1级
关键设备的一般接口 2级
普通设备的重要接口 2级
普通设备的一般接口 3级
其中设备等级的确定可以参照每个工程的设备分级方法，例如在某核电工程常规岛范围内，关键设备包括汽轮发电机组设备、循环水泵、给水泵、凝结水泵、主变压器等。由于在常规岛范围内，VTS系统属于普通设备，因此VTS系统ICM接口的最终分级结果如表8所示。
表8 VTS系统ICM接口的最终分级结果
Figure GDA0002572645840000101
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级方法，其特征在于，包括：
建立层次接口模型，将核电工程接口控制工作中的设计目标、设计图纸、接口控制手册中的各个接口按照满足设计目标的必要性分层次排列；第一层为设计目标，第二层为设计图纸，第三层为接口控制手册中的各个接口；
采用层次分析法计算所述各个接口的权重，构造判断矩阵，再进行一致性检，根据权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级；
根据权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级包括：
将接口所对应的权重按大小顺序排列，权重越大代表越重要，根据权重的范围，将各个接口按照重要性分为多个类别；
将各个接口所属的设备按照关键性分为多个类别，根据设备的关键性和接口的重要性对接口进行分级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用层次分析法计算所述各个接口的权重包括：
首先构造相邻两层的判断矩阵，所述判断矩阵的元素为对于设计目标而言，各个设计图纸之间相对重要性的数值表现形式，对于设计图纸而言，各个接口之间相对重要性的数值表现形式；
计算所述判断矩阵的特征值，根据所述特征值得到各个接口的权重。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括采用一致性检验法验证相邻两层的判断矩阵，得到一致性比例，设置一致性阈值，当所述一致性比例小于一致性阈值时，该判断矩阵为合适判断矩阵，否则重新构造判断矩阵，直到得到合适判断矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述一致性检验法采用以下公式：
Figure FDA0002585870510000021
其中，RI是平均随机一致性指标，CI是一致性指标，λmax是判断矩阵的最大特征值，n是判断矩阵的维数。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算判断矩阵的特征值，根据特征值得到各个接口的权重包括：
列举设计目标与设计图纸之间的判断矩阵特征值，作为第一特征值；
列举设计图纸与各个接口之间的判断矩阵特征值，作为第二特征值；
将第一特征值与对应的第二特征值相乘求和得到每一接口的权重。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置权重阈值，将权重大于权重阈值的接口视为重要接口，将权重小于或等于权重阈值的接口视为一般接口；
将各个接口所属的设备按照关键性分为两个类别，包括关键设备和普通设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据设备的关键性和接口的重要性对接口进行分级包括：
将关键设备的重要接口视为高等级，关键设备的一般接口和普通设备的重要接口视为次高等级，普通设备的一般接口视为低等级。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述权重进行归一化处理，根据归一化后的权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级。
9.一种基于层次分析法的核电工程接口控制手册接口分级装置，应用权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
分层模块，用于将核电工程接口控制工作中的设计目标、设计图纸、接口控制手册中的各个接口按照满足设计目标的必要性分层次排列；
权重计算模块，采用层次分析法计算所述各个接口的权重；
分级模块，用于根据权重对核电工程接口控制手册中的接口进行分级。
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