核电厂关键系统设备研制风险评估模型及模糊

引言

核电厂具有高投入、高风险、高技术难度、长周期等特征,在系统设备研制过程中存在大量风险,风险分析处理的好坏直接影响各系统设备研制的成败,因此进行风险分析是设备研制过程中不可或缺的环节。风险因素识别,评估模型构建以及风险评估,是核电厂系统设备研制风险分析的必要手段,为研制项目的改进提供参考。

1核电厂关键系统设备研制风险因素

在核电厂系统设备研制过程中,可辨识出技术风险、费用风险、进度风险和计划风险4类风险。其中,技术风险是起决定性作用的风险成分,决定费用和进度风险:而费用风险和进度风险则是项目风险大小的实际反映。

1.1技术风险

技术风险是指研制项目在规定时间内、一定经费保障条件下,达不到技术指标要求的可能性。技术风险主要取决于技术复杂程度、原定指标是否过高、科研储备能力以及科技管理水平等,有3种表现形式:不能在规定时间内完成:超过了预定的资源条件,需追加经费方可完成:现有技术、工艺达不到原要求,只能降低指标要求。

1.2费用风险

费用风险是指项目费用突破预算的可能性及超支的幅度。如果超支部分不在物价浮动的相对范围内,要进行费用风险分析,进而采取相应的控制措施。费用风险主要取决于任务要求的明确性、技术风险对费用的影响、进度风险对费用的影响、成本预算准确性的影响以及其他不可预见因素的影响。

1.3进度风险

进度风险是指系统设备研制不能按期完成工作的可能性及超期幅度。进度风险主要取决于进度计划论证的充分性、设计方案或指标的变更、关键技术攻关所需时间的不确定性、新技术的采用、人员的调整以及费用投入的影响等。

1.4计划风险

计划风险是指不受项目控制的外部资源和活动对项目的不利影响的可能性及其后果。计划风险主要取决于材料供应中断和延期、人员可用性、需求的变更、相关条例更改、资金约束以及承包方的稳定性等。

2研制风险评估模型

核电厂系统设备设计结构复杂,涉及技术原理较多,因此在风险评估模型的构建中必须从多角度、多层次分析各系统设备间的逻辑关系。整个核电厂研制风险评估模型构建过程自下而上,分为资料分析、系统及设备初选、模型确定3个阶段。

（1）在对核电厂的基本理论、国家及行业标准充分理解的基础上,对关键技术等情况进行分析。（2）对同类项目进行比较,收集相关技术资料并充分论证,建立系统设备初步框架。（3）对初选系统以及设备,从重要性、依赖性角度进行分析,充分融合专家的知识经验,进行全面,分析和比较,并最终确定模型。

根据以上过程,利用层次法和专家经验,以核电厂一回路系统为例,将关键系统设备研制风险评估模型分为总体层、系统层以及设备层（以设备功能级为单元）。经分析研究建立如图1所示的风险评估递阶层次模型。

3研制风险模糊综合评价法

模糊综合评价是以模糊数学为基础,应用模糊关系合成的原理,将一些边界不清、不易定量的因素定量化,进行综合评价的一种方法。实现过程如下:

3.1确定风险因素集

在对核电厂关键系统设备研制风险评估时,可选取技术、费用、进度以及计划风险作为各系统设备的风险因素,即U=(技术风险,费用风险,进度风险,计划风险）,并确定各风险因素对应的权重a=（a1,a2,a3,a4）。

3.2建立综合评价集

评价集V是根据评价标准对评价对象可能做出的评价结果所组成的集合,可以建立定量的评价集或者定性的评价集,二者间存在对应关系。在对各风险因素进行评价时,可以根据评价对象设定相关的评价集,例如定性评价集V=(很大,大,中,低,很低）,对应的定量评价集V=(1,0.8,0.6,0.2,0.1）。3.3确定各层次设备、系统的权重各设备或系统间的权重可以通过层次分析法(AHP）获得。以余热排出系统为例,该系统下最底层为高、低压型余热排出,通过利用AHP建立判断矩阵,得到该系统下相应的权重矩阵C1,5=(c1,5,1,c1,5,2）,同理可得到各系统下最底层设备或系统的权重矩阵Ci,j=(ci,j,1,ci,j,2,…,ci,j,k）,第二层系统权重矩阵Ci=(ci,1,ci,2,…,ci,j）,其中i表示所研究的系统设备,本文指一回路系统:j表示对应i下的功能系统:k表示对应j下的设备或系统。

3.4进行模糊综合评价

从上述评判因素出发,通过专家投票或打分,首先进行单设备/技术评判并经归一化后得到单因素评判集Ri,j,k,1,Ri,j,k,2,Ri,j,k,3,Ri,j,k,4。由此获得判断矩阵为:

故该设备或技术的研制风险一级模糊综合评价为:

同理,可得到其他系统/设备的一级模糊综合评价,并且通过聚合得到各分系统的二级模糊综合评价矩阵Ri,j:

由此可得各分系统的二级模糊综合评价集:

再通过聚合得到一回路各系统的三级模糊评价矩阵Ri:

经归一化后得到研制风险:

式中,i表示一回路系统:j表示对应i下的分系统:k表示对应j下的设备或系统。

根据计算所得值可以根据最大隶属度原则得到相应的评价结果,若采用定量的评价集,可以通过相应的聚合规则得到最后的定量评价值,例如将各评价等级与其对应的隶属度进行相乘,得到最终的评价值。

4结语

本文以技术风险、费用风险、进度风险以及计划风险为核电厂关键系统设备研制风险主要因素。根据核电厂系统设备研制工作本身的特点,建立了核电厂一回路关键系统设备风险评估递阶层次模型,为系统设备研制风险评估打下坚实基础。同时,分析了模糊综合评价法在核电厂关键系统设备风险评估分析中的具体计算过程,能够对核电厂相关系统设备研制风险进行有效分析和评价。