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案例頻道

核電儀控系統(tǒng)軟件驗證與確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)研究
V&V是系統(tǒng)工程的一個技術(shù)學(xué)科,其涵蓋范圍較為廣泛,領(lǐng)域涉及 軟件項目管理、軟件測試、軟件質(zhì)量評價等,一般會由政府機構(gòu)或產(chǎn)業(yè)主 管部門進行指導(dǎo),需符合相關(guān)的法律法規(guī)。本文對美國、歐洲、中國的 核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系和核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系進行調(diào)研梳理和對比分析,并針對 2021年國家核安全局發(fā)布的HAD102/10標(biāo)準(zhǔn)在儀控系統(tǒng)V&V領(lǐng)域的影響進 行分析,最后對國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系提出建議性意見。本文為進一步開展我國核 安全級數(shù)字化儀控系統(tǒng)的軟件驗證與確認(rèn)工作奠定了理論基礎(chǔ)。

★北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司程聰

關(guān)鍵詞:軟件驗證與確認(rèn);數(shù)字化儀控系統(tǒng);核電

20世紀(jì)以來,隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,從植入心臟起搏器到航天飛行控制器、火星探測器等硬件與軟件技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品滲透到了國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域[1]。在自動化控制行業(yè)中,核電站的儀控系統(tǒng)經(jīng)過了儀表的不斷迭代和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展以及核電安全措施的不斷突破,逐漸從模擬技術(shù)轉(zhuǎn)向數(shù)字化技術(shù)。核電站采用數(shù)字化控制技術(shù)比傳統(tǒng)的模擬技術(shù)有明顯的優(yōu)勢,可以實現(xiàn)更多的功能、更完善的保護措施和可信度更高的軟件質(zhì)量,其安全性和可靠性經(jīng)過了十余年的發(fā)展最終得到了國家核安全局的認(rèn)可并廣泛地應(yīng)用于我國沿海城市核電廠中。然而核電安全問題一直備受國內(nèi)外關(guān)注,在美國核安全峰會上曾提出:加強核材料和核設(shè)施安全,加強國際核安全體系,核安全事件的影響超越國界。因此,為了確保核電廠的安全運行,解決數(shù)字化保護系統(tǒng)規(guī)模日益增大、功能和結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,從設(shè)計到最終產(chǎn)品需要經(jīng)歷繁瑣的中間環(huán)節(jié)、代碼量大、實現(xiàn)的手段和途徑過于靈活等問題,故引入軟件驗證與確認(rèn)(Software Verification and Validation,簡稱V&V)工作來確保數(shù)字化保護系統(tǒng)滿足標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的相關(guān)要求[2]。

本文對核電儀控系統(tǒng)軟件驗證與確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)體系進行研究,其必要性如下:

(1)隨著我國核電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對核電標(biāo)準(zhǔn)體系的需求也日益迫切。近二十年來,全球科技迅猛發(fā)展,新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn),對V&V的性能、安全、環(huán)保等方面提出了更高要求。因此,持續(xù)跟蹤并研究核電V&V的國際標(biāo)準(zhǔn)升級,對提升我國核電產(chǎn)業(yè)的國際競爭力、實現(xiàn)核電技術(shù)的自主化具有重要意義。

(2)在全球化的今天,標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)成為國際貿(mào)易和技術(shù)交流的重要基礎(chǔ)。核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系的研究工作可以促進我國與國際核電強國之間的交流與合作。參與國際標(biāo)準(zhǔn)組織,與各國核電機構(gòu)開展交流,有助于我國學(xué)習(xí)和借鑒國際先進核電標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)經(jīng)驗和管理模式,推動我國核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系的不斷完善和優(yōu)化。

(3)V&V是系統(tǒng)工程的一個技術(shù)學(xué)科,其涵蓋范圍較為廣泛,領(lǐng)域涉及軟件項目管理、軟件測試、軟件質(zhì)量評價等,一般會由政府機構(gòu)或產(chǎn)業(yè)主管部門進行指導(dǎo),需符合相關(guān)的法律法規(guī)。目前國內(nèi)應(yīng)用在核電領(lǐng)域的軟件在開發(fā)過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循HAD102/10、IEC60880、IEC62138和IEEE1012等軟件驗證與確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。因此,我國必須建立健全的核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系。

核電標(biāo)準(zhǔn)體系是核電行業(yè)的技術(shù)和管理規(guī)范,對于保障核電的安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。核電V&V標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行,有助于提升核電項目的安全性、可靠性和經(jīng)濟性,促進核電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。下面將對美國、歐洲、中國的核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系和核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系進行調(diào)研梳理和對比分析。

1 美國核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系分析

美國作為目前核電總裝機容量排名第一的核電強國,早在上世紀(jì)50年代就形成了由國會發(fā)布的原子能法為首的美國核電標(biāo)準(zhǔn)體系,具體層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。美國聯(lián)邦法規(guī)CFR的第十部分《CFR-10能源》每年至少修訂一次并定期發(fā)布為了讓美國和平使用原子能。美國核管理委員會(NRC)在美國聯(lián)邦法規(guī)基礎(chǔ)上發(fā)布了管理導(dǎo)則(RG)和技術(shù)文件(NUREG),明確了較為具體的法規(guī)解釋和實施方法。除上述核安全當(dāng)局外,美國各行業(yè)學(xué)會如美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(ANSI)、美國核學(xué)會(ANS)、美國機械工程師學(xué)會(ASME)、美國電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE)等也紛紛通過工程試驗和實踐經(jīng)驗提出了貫徹法規(guī)導(dǎo)則的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以達到核安全目的。

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圖1 美國核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系圖

由于核電廠安全儀控系統(tǒng)主要由電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)負(fù)責(zé),因此IEEE協(xié)會也形成了以IEEE7-4.3.2為首的核電標(biāo)準(zhǔn)體系,具體見圖2所示?!禝EEE7-4.3.2 IEEE Standard Criteria for Digital Computers in Safety Systems of Nuclear Power Generating Stations》作為頂層標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了計算機應(yīng)用于核電廠安全系統(tǒng)時所達到的最低功能要求和設(shè)計要求[3]。第二層《IEEE1012 IEEE Standard for Software Verification and Validation》正式提出了軟件驗證與確認(rèn)過程、活動以及任務(wù)。第三層是由以下文獻組成:

《IEEE828 IEEE Standard for Configuration Management in Systems and Software Engineering》明確了軟件的配置管理分析過程;

《IEEE829 IEEE Standard for Software Test Documentation》明確了軟件測試過程所產(chǎn)生的文檔要求;

《IEEE1008 IEEE Standard for Software Unit Testing》明確了軟件部件測試的具體實施細(xì)則;

《IEEE830 IEEE Recommended Practice for Software Requirements Specifications》明確了軟件需求分析過程和需求規(guī)格書的各項要求;

《IEEE1074 IIEEE Standard for Developing Software Life Circle Processes》明確了軟件開發(fā)生命周期模型中的各階段活動。

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圖2 美國核電V&V法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系圖

對于驗證與確認(rèn)的定義,最先由電氣和電子工程師協(xié)會IEEE于1984年正式提出,后來被美國核協(xié)會和國際標(biāo)準(zhǔn)組織采用[4]。IEEE610.12-1990標(biāo)準(zhǔn)的最初定義如下[5]

(1)驗證(Verification)是評估一個系統(tǒng)或組件,以確定給定開發(fā)階段的產(chǎn)品滿足該階段開始時規(guī)定的條件的過程。

(2)確認(rèn)(Validation)是指確保軟件在開發(fā)過程中滿足用戶需求和預(yù)期的功能和性能要求。

二者的主要區(qū)別在于:驗證目的是確認(rèn)系統(tǒng)或組件是否符合規(guī)格和需求,而確認(rèn)目的是確認(rèn)系統(tǒng)或組件是否滿足用戶需求和預(yù)期軟件。

對于驗證與確認(rèn)的獨立性,最先在IEEE 1012標(biāo)準(zhǔn)中從三個維度規(guī)定了V&V活動的獨立性特征。三個維度分別是技術(shù)獨立、財務(wù)獨立和管理獨立,具體如下:

(1)技術(shù)獨立:軟件開發(fā)人員不可以作為V&V人員,V&V工作應(yīng)形成自己對問題的理解,能夠善于發(fā)現(xiàn)人們?nèi)菀缀雎缘膯栴}。對于軟件工具,盡量使用獨立于開發(fā)人員的測試工具,但對于獨立成本過高的工具(如編譯器等)允許共享。

(2)財務(wù)獨立:V&V組的財務(wù)預(yù)算和決算獨立于開發(fā)組,以防止由于資金在開發(fā)組和V&V組之間流動產(chǎn)生不利的財務(wù)壓力導(dǎo)致V&V活動無法按時完成。

(3)管理獨立:V&V組和開發(fā)組要有不同的管理組織。V&V組可以獨立地選擇部分軟件或者系統(tǒng)進行測試不受開發(fā)組制約,也可以獨立地確定V&V活動進度不受項目進度制約;V&V組可以不需要經(jīng)過開發(fā)組的批準(zhǔn)直接向管理層遞交V&V活動結(jié)果。

經(jīng)過梳理分析可知,美國在核電V&V方面擁有豐富的經(jīng)驗和技術(shù),并不斷推進技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。IEEE 1012強調(diào)了軟件、硬件和系統(tǒng)的V&V意義,并正式提出了V&V的三大獨立性,規(guī)范了軟件配置管理,并對四種完整性級別的軟件、硬件和系統(tǒng)提出了相應(yīng)的V&V要求,同時針對電氣與電子工程師協(xié)會IEEE提出的全生命周期六大階段明確了每一個階段V&V活動的輸入和輸出以及技術(shù)和工具。但是由于標(biāo)準(zhǔn)的自身性質(zhì)和發(fā)布機構(gòu)的規(guī)定,IEEE 1012標(biāo)準(zhǔn)的升版并不會直接替換舊版本。隨著2012版本和2016版本的發(fā)布,新舊版本并行有效,這就意味著各供貨廠商需要根據(jù)自身情況來選擇適用哪個版本的標(biāo)準(zhǔn)。在某些特定場合或項目中,舊版本的標(biāo)準(zhǔn)仍然具有參考價值。

2 歐洲核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系分析

法國、英國、德國、瑞典等歐洲核電強國有著豐富的核能發(fā)電能力。聯(lián)合各個成員國的核能機構(gòu)早已制定了完善的核電標(biāo)準(zhǔn)體系,主要以國際電工委員會IEC和國際原子能機構(gòu)IAEA頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則及法規(guī)[6]為主。歐洲核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系如圖3所示。歐洲核電儀控方面以IAEA標(biāo)準(zhǔn)體系中《SSG-39 Design of Instrumentation and Control Systems for Nuclear Power Plants》為頂層,由IEC SC 45A標(biāo)準(zhǔn)族來承接和展開。

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圖3 歐洲核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系圖

IEC的分技術(shù)委員會依據(jù)SSG-39中有關(guān)儀控系統(tǒng)在設(shè)計和實現(xiàn)的各個階段所遵循的原則,提出了以IEC61513為首的核電廠儀控系統(tǒng)總體要求,并依照IEC61226中的核電廠儀控系統(tǒng)安全等級分類進一步細(xì)化了A類功能的計算機軟件按照IEC60880、B類和C類功能的計算機軟件按照IEC62138、硬件按照IEC60987、A類功能的HDL編程固件按照IEC62566等一系列標(biāo)準(zhǔn)[7]。具體歐洲V&V標(biāo)準(zhǔn)體系如圖4所示。

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圖4 歐洲核電V&V法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系圖

《IEC61226 Nuclear power plants– Instrumentation and control important to safety–Classification of instrumentation and control functions》將儀控系統(tǒng)功能分為A、B、C三類:安全系統(tǒng)范圍內(nèi)的功能屬于A類或者B類;安全相關(guān)系統(tǒng)范圍內(nèi)的功能屬于B類或C類。安全功能具體分類的流程圖如圖5所示[8]。

A類功能:實現(xiàn)達到或者維持核電廠安全,防止設(shè)計基準(zhǔn)事件(為確定設(shè)備的性能要求,在設(shè)計中采用的假想異常事件)導(dǎo)致的災(zāi)難性后果。

B類功能:B類功能的實施可以避免啟動A類功能。

C類功能:對于達到或者維持核電廠安全起輔助或間接作用的功能。

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圖5 安全功能A、B、C類分級方法

經(jīng)過梳理分析可知,對于A類軟件,V&V的活動在IEC60880中已經(jīng)明確了如何將軟件從生成到發(fā)布的每個階段包括管理、需求、設(shè)計、編碼、測試、安裝與運行[9]。但是對于B類和C類軟件,IEC62138的實施細(xì)則過于寬泛,沒有清晰界定在執(zhí)行B類和C類軟件V&V活動時工作任務(wù)的不同之處。另外,執(zhí)行軟件V&V時有必要將所引用的硬件需求文檔和軟硬件的接口描述清楚,但SSG-39導(dǎo)則卻沒有對系統(tǒng)的硬件提出額外的要求。

3 中國核電V&V標(biāo)準(zhǔn)體系分析

我國核電領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從零散逐步走向完整,形成了基本完善的核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系。該體系共分為四個層次結(jié)構(gòu):第一層是國家法律(如核安全法、網(wǎng)絡(luò)安全法等)、條例(如第500號令);第二層是國務(wù)院各部門規(guī)章和政府制定的法規(guī)(HAF系列);第三層是由國務(wù)院批準(zhǔn)發(fā)布或授權(quán)批準(zhǔn)發(fā)布的強制性國家標(biāo)準(zhǔn)(GB系列)和政府制定的導(dǎo)則(HAD系列);第四層是各類非強制性國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T系列)和各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如NB/T系列、EJ/T系列)。該體系具體層次如圖6所示。

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圖6 中國核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系圖

我國核電V&V活動是在遵從國家法律和政府制定的法規(guī)和導(dǎo)則的前提下,具體的實施活動由IEEE標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)。中國的核電法規(guī)中與儀控系統(tǒng)相關(guān)的目前只有《HAF003核電廠質(zhì)量保證安全規(guī)定》和《HAF102核動力廠設(shè)計安全規(guī)定》,屬于強制性法規(guī),具有一定的法律效力,必須嚴(yán)格按照執(zhí)行。國家核安全局在核電法規(guī)的基礎(chǔ)上又進一步制定了核安全導(dǎo)則,即在核安全法規(guī)HAF102中明確指出了驗證與確認(rèn)的要求并在核安全導(dǎo)則HAD102/10中明確了核動力廠基于計算機的安全重要系統(tǒng)的軟件生命周期各個階段的指導(dǎo)性方法[10,11]。而對于具體的實施細(xì)則由國家能源局發(fā)布的相關(guān)NB/T標(biāo)準(zhǔn)來作為指導(dǎo),相關(guān)NB/T標(biāo)準(zhǔn)是由IEC標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化而來,從而形成了我國完善的核電廠安全重要儀表和控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系,具體詳見圖7所示。

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圖7 中國核電V&V法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系圖

我國的核電設(shè)施管理體系除了依托于一系列的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以外,還要根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的第500號令采用嚴(yán)格的許可證制度,并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)督和檢查來確保核安全電氣設(shè)備的質(zhì)量和安全性能[12]。

經(jīng)梳理可知,我國核電V&V相關(guān)的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)具有較強的指導(dǎo)性、操作性,可作為指導(dǎo)核電廠業(yè)主與供貨廠商、核安全監(jiān)管機構(gòu)等進行V&V活動的正式依據(jù)。國內(nèi)的核電V&V在近年來發(fā)展迅速,相關(guān)會議和期刊也在不斷涌現(xiàn),中國核電研究院、中國原子能科學(xué)研究院、核電工程公司等機構(gòu)對核電站的安全運行提供了大量的安全評估工作。總的來說,中國核電V&V在技術(shù)方面已經(jīng)具備了一定的實力和水平,實踐應(yīng)用方面在逐漸加強。

4 新版HAD102/10標(biāo)準(zhǔn)分析

隨著核電技術(shù)的不斷進步和核電行業(yè)的快速發(fā)展,原有的標(biāo)準(zhǔn)可能已經(jīng)無法完全滿足當(dāng)前的技術(shù)要求和行業(yè)需求。國家核安全局在2021年為進一步完善我國的核安全法規(guī)體系,加強核安全監(jiān)管,以《SSG-39:2016 Design of Instrumentation and Control Systems for Nuclear Power Plants》為參考藍本組織編制了《HAD102/10-2021核動力廠儀表和控制系統(tǒng)設(shè)計》,與此同時正式廢除了與儀控系統(tǒng)相關(guān)的三項核安全導(dǎo)則,標(biāo)準(zhǔn)演變?nèi)鐖D8所示[13]。

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圖8 HAD102/10-2021標(biāo)準(zhǔn)演變圖

下面將從儀控系統(tǒng)V&V領(lǐng)域出發(fā),對該標(biāo)準(zhǔn)所帶來的影響進行五個方面的綜合分析,具體如下:

(1)在安全分級方面,該導(dǎo)則并未與SSG-39的安全分級要求保持一致,而是強調(diào)以安全重要性作為分類準(zhǔn)則,弱化了安全相關(guān)系統(tǒng)的概念。由于SSG-39采用SSG-30的安全分類原則,即先對核電廠的物項進行分類(分為“執(zhí)行功能的物項”和“貫徹設(shè)計規(guī)定的物項”兩種類型),再根據(jù)功能失效或物項失效的后果進行分級,結(jié)合我國在建核電站的系統(tǒng)多樣性和復(fù)雜性、數(shù)據(jù)獲取等限制,該分級原則的適用性可能受到一定限制。

(2)在生命周期方面,減少了計算機系統(tǒng)需求階段,增加了硬件的相關(guān)階段,以及硬件和軟件、系統(tǒng)之間的驗證活動。執(zhí)行V&V活動時,應(yīng)注意硬件、軟件、系統(tǒng)之間的雙向V&V活動,即不僅驗證軟件對硬件的支持,也驗證硬件對軟件的兼容性及系統(tǒng)的整體性能,這就要求更高的測試覆蓋率和更全面的測試設(shè)計,從而增加項目的復(fù)雜性和工作量。

(3)在已開發(fā)的物項范疇方面,增加了純粹的物理硬件設(shè)備,還將軟件與硬件深度融合的數(shù)字化裝置納入其中。此外,還引入了通過高級硬件描述語言定義或利用現(xiàn)成模塊靈活配置的硬件設(shè)備。執(zhí)行V&V活動時,評審人員需要重點考慮數(shù)據(jù)安全、隱私保護等方面,注意軟硬件結(jié)合的設(shè)備要有更加嚴(yán)格的安全措施來保護用戶數(shù)據(jù)免受攻擊。

(4)在驗證和確認(rèn)技術(shù)方面,增加了網(wǎng)絡(luò)安全測試(輸入來自脆弱性評估)。脆弱性評估是網(wǎng)絡(luò)安全測試的重要前置步驟,它通過對系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用等進行全面的安全分析,識別出潛在的安全漏洞和弱點。V&V人員在進行需求規(guī)格書審查時,應(yīng)當(dāng)注意是否已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)安全特性納入儀控系統(tǒng)及軟件的需求考慮之中。這些脆弱性評估結(jié)果作為網(wǎng)絡(luò)安全測試的輸入,為測試人員提供了明確的目標(biāo)和范圍,使得測試更加精準(zhǔn)和高效。網(wǎng)絡(luò)安全測試是通過模擬真實的安全威脅場景,測試人員可以驗證系統(tǒng)在實際運行中的表現(xiàn)是否符合預(yù)期。將網(wǎng)絡(luò)安全測試的結(jié)果納入V&V流程中,可以更加全面地評估系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,從而提高V&V的準(zhǔn)確性。

(5)在人因工程方面,增加了人因工程和網(wǎng)絡(luò)安全活動之間的主要接口,并對影響這些方面的儀控設(shè)計特性給出了建議。V&V人員在進行接口需求評審和接口設(shè)計評審時,要注意人因工程接口的設(shè)計范圍應(yīng)覆蓋到全面且易于管理的信息,包括主控制室、事故監(jiān)測、運行人員通信系統(tǒng)、人因工程相關(guān)原則、歷史數(shù)據(jù)記錄等方面。這些信息要在核動力廠開發(fā)過程初期進行系統(tǒng)性考慮,并貫徹于開發(fā)生命周期全過程。

由上可見,技術(shù)的進步帶來了新工藝和新方法的應(yīng)用,這些都需要在標(biāo)準(zhǔn)中得到體現(xiàn)和規(guī)范。同時,行業(yè)的發(fā)展也要求標(biāo)準(zhǔn)能夠跟上時代的步伐,與國際標(biāo)準(zhǔn)的更新相接軌?!禜AD102/10-2021核動力廠儀表和控制系統(tǒng)設(shè)計》的發(fā)布為核電行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級提供了有力支撐,同時也為國內(nèi)軟件驗證與確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)體系奠定了堅實的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

國際上的軟件驗證與確認(rèn)活動有兩大標(biāo)準(zhǔn)體系,一個是以美國的電氣和電子工程師協(xié)會IEEE和美國核管制委員會NRC頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則及法規(guī)為主的美國標(biāo)準(zhǔn)體系,另一個是以國際電工委員會IEC和國際原子能機構(gòu)IAEA頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則及法規(guī)為主的歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系。IEC標(biāo)準(zhǔn)和IEEE標(biāo)準(zhǔn)中的V&V技術(shù)存在一定的差異,例如IEC標(biāo)準(zhǔn)將安全等級分為A、B、C三大類,而IEEE標(biāo)準(zhǔn)將安全等級分為1~4級,因此在使用國際標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)注意不同體系的協(xié)調(diào)性,避免出現(xiàn)技術(shù)和管理上的不兼容問題,進而導(dǎo)致安全或經(jīng)濟上的風(fēng)險。

國內(nèi)軟件驗證與確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)體系是伴隨著中國核電工業(yè)的發(fā)展歷程,經(jīng)歷了從技術(shù)引進、消化吸收到自主創(chuàng)新的全過程,從而逐步建立和完善起來的。在此期間引進并轉(zhuǎn)化了大量的國際標(biāo)準(zhǔn),其中核電儀控系統(tǒng)方面包括較多的上述美國IEEE標(biāo)準(zhǔn)和歐洲IEC標(biāo)準(zhǔn),在法規(guī)導(dǎo)則方面也參考了一些歐標(biāo)體系方面的良好實踐,如HAF102以歐標(biāo)體系的SSR-2/1為參考藍本編制的,HAD102以歐標(biāo)體系的SSG-39為參考藍本編制的,充分體現(xiàn)了與國際標(biāo)準(zhǔn)的接軌與同步。

5.2 建議

(1)從復(fù)雜性和安全性的角度來看,隨著軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加,軟件V&V變得更加困難。特別是當(dāng)軟件系統(tǒng)包含大量交互和并發(fā)的組件時,難以確定測試用例的完整性和正確性。這就需要不斷完善標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂過程中的反饋機制,引入新技術(shù)、新方法的同時,避免標(biāo)準(zhǔn)的頻繁更新給行業(yè)帶來不必要的負(fù)擔(dān)和混亂,而過長的更新周期又無法及時反映技術(shù)進步和需求變化。

(2)引入更先進的設(shè)計理念和技術(shù)要求,如更高的可靠性、可用性、可維護性、安全性(RAMS)指標(biāo)等;制定RAMS管理規(guī)范、建立RAMS管理體系、實施RAMS評估與改進、加強人員培訓(xùn)和意識提升以及推動技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)等措施。這些指標(biāo)的提升將有助于提升核動力廠儀表和控制系統(tǒng)的整體性能和安全水平,將進一步保障核能設(shè)施的安全運行和環(huán)境保護。

(3)我國的核電標(biāo)準(zhǔn)體系中,建議進一步明確安全管理責(zé)任,明確哪些活動屬于制造商/供應(yīng)商范圍內(nèi),哪些屬于核電廠責(zé)任人范圍內(nèi),并采取相應(yīng)的管理措施,推動組織不斷完善安全管理措施,提升安全管理水平。當(dāng)安全管理責(zé)任被明確界定并分配給特定團隊時,所有相關(guān)人員都會更加意識到核安全的重要性,這種意識提升有助于形成積極的核安全文化,使核安全成為日常工作的一部分。

(4)我國的法規(guī)導(dǎo)則對核電標(biāo)準(zhǔn)的支撐可以借鑒美國核管理委員會NRC對IEEE標(biāo)準(zhǔn)的背書以及國際原子能機構(gòu)IAEA對IEC標(biāo)準(zhǔn)的背書,完善體系上游對下游的支撐,避免標(biāo)準(zhǔn)與實際應(yīng)用需求脫節(jié),使其具有更高的權(quán)威性和參考價值。

作者簡介:

程 聰(1991-),女,吉林人,工程師,碩士,現(xiàn)就職于北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司,主要從事系統(tǒng)驗證與確認(rèn)方面的工作。

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摘自《自動化博覽》2024年11月刊

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