IEEE_1012系列标准...电仪控验证与确认的影响探析_龚磊.pdf

Science&Technology Vision科技视界DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2022.31.16IEEE 1012 系列标准版本演变对核电仪控验证与确认的影响探析龚磊孙卓陈迪张爽庞志鑫（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都610213）【摘要】IEEE1012标 准 是 核 电 厂 数 字 化 仪 表 和 控 制（I&C）系 统 软 件 验 证 与 确 认（V&V）活 动 的 重 要 参 考 标 准，在 核 电 行 业 的 软 件 验 证 与 确 认 工 作 中 得 到 广 泛 应 用。该 标 准 自1986年 开 始 至 今 经 历 了5个 版 本 的 演 变，最 新 版 于2016年 发 布。论 文 对 比 分析了 现 行 通用 版本 到 最新 版 本 内 容的 演 变，梳理 了 新版 本 内 容对核 电 仪 控 软 件 验 证 与 确 认工 作 开 展 的 影响，并 对 新版本标 准的 关键 思 想与 新 的发 展 重 点 和 关 注 点 进 行了研 究 和阐 述。【关键词】IEEE1012标 准；验证与 确认；核 电；完 整 性 等级；仪 控0引言验证与确认工作（V&V）是保证核安全级数字化仪控系统安全性和可靠性的必要环节。随着数字化技术在核能行业的广泛应用，V&V 工作受到越来越多的重视和关注。软件验证与确认（V&V）。通过在整个软件生命周期中与软件开发并行，对软件产品及过程进行评估、分析、评价、评审、检验和测试，来帮助开发组织在软件生命周期中建立质量要求1-2。随着与 V&V 相关的新的标准的演变，对 V&V 工作的范围和要求又提出了新的要求。在过去的十几年中，美国核管会（NRC）通过监管指南 RG1.168 核电厂安全系统中使用数字计算机软件验证、确认、审查和监督 承认了各个版本的 IEEE 1012 文件中所规定的内容。在核电行业中，由于该标准 1998 年的版本被美国核管会（NRC）的导则 RG1.168 背书，因此 IEEE 1012 被包括美国、韩国、日本、台湾等多个国家和地区的核电业广泛采用。2013 年发布的 RG 1.168 的修订版认可了 IEEE 10122004 文件中规定的内容，自2013 年美国 NRC 最新批准以来，IEEE 10122004 一直是软件验证和确认（V&V）活动的行业基准3-5。本文梳理了新版本内容对核电仪控软件验证与确认工作开展的影响，并对新版本标准的关键思想与新的发展重点和关注点进行了研究和阐述，以指导 V&V 工作的参考标准从 IEEE 10122004 版本到新版本后的良好过渡。1从IEEE 10122004到IEEE 10122012的主要变化从 IEEE 10122004 到 IEEE 10122012 的最大区别，在于 2004 版本的 V&V 范围仅限于软件 V&V，而2012 将 V&V 范围扩大到硬件和系统 V&V，该标准的名字也由原来“软件 V&V 标准”改变为“系统和软件V&V 标准”。因此，为了对应上述变化，标准中的术语“软件完整性级别”变更为“完整性级别”，并且大多数针对软件的描述也相应地更改为针对系统的描述，所有关于“部件”的讨论都从软件拓展到软件和硬件部件。目前，最新版本 IEEE 10122016 也已经发布，该版本主要是为了使 IEEE 术语和结构更完整地与相应的国际化标准组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）的术语和结构保持一致，相对 IEEE 10122012 版本内容变化不大。作 者简 介：龚 磊，硕 士，研究 方 向为 核 领 域相关软件 的 验 证 与确 认 工作。核电之窗061科技视界Science&Technology Vision1.1完整性等级完整性等级是用于定义 V&V 严格性的分级方法。在 IEEE 10122004 和 IEEE 10122012 中（对应 IEEE10122016 第 5 章节），均有完整性等级的要求，随着完整性级别的降低，与 V&V 任务相关的范围、强度和严格程度也会降低。值得注意的是，IEEE 10122012 并不要求对所关注系统的所有子系统或元素使用相同的完整性级别，而IEEE 10122004 则未提到这一点。因此，这一直是工业界和美国核管会（NRC）之间的分歧点，美国核管会（NRC）期望系统的所有元素都具有相同的完整性级别。后续 IEEE 10122012 若被美国核管会（NRC）认可，这将会是一个十分值得注意的变化，对 V&V 工作的开展也会有明显影响。1.2V&V流程概述在 IEEE 10122004 中允许 V&V 组织对设计组织指定、执行和记录测试进行 V&V。但是 IEEE 10122012 中针对完整性级别 3 和 4 的测试，要求 V&V 组织独立来执行。对于这一变化，IEEE 10122012 从多样化和独立性角度解释了指定 V&V 组织而不是设计组织测试的优点，在 IEEE 1012-2016 第 6 章节中也有相应的解释。1.3IEEE 10122004与IEEE 10122012的V&V比较本节将 IEEE 10122004 中的软件 V&V 活动与 IEEE 10122012 中的通用、系统、软件和硬件 V&V 活动进行比较。如下表 1 所示。表1IEEE 10122012与2004的对比注：上 述 表 中表 示 与2004版V&V等 效（可 能 有 小 的 变 化），表 示 从IEEE 10122012到IEEE 10122016的V&V活 动 变 化。2从IEEE 10122012到IEEE 1012-2016的主要变化总体来说，从 IEEE 10122012 到 IEEE 1012-2016 之间的概述、定义、完整性级别和 V&V 过程概述基本上核电之窗062Science&Technology Vision科技视界没有变化，只有一些无关紧要的附加定义和说明有变化，主要是为了使 IEEE 术语和结构更完整地与相应的国际化标准组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）的术语和结构保持一致。3技术方案3.1系统V&V技术方案所有系统 V&V 活动都确保已实现 ISO/IEC/IEEE 152882015 中系统级流程的结果。ISO/IEC/IEEE152882015 中这些系统级流程与上文表 1 中所示的系统 V&V 活动具有相同的标题。值得注意的是，系统相关的 V&V 活动在 ISO/IEC/IEEE 152882015 中被定义为单独的系统活动。但由于这些活动的任务由系统 V&V 部分中的其他系统 V&V 活动定义，因此 IEEE 1012-2016 没有为系统 V&V 活动定义任何单独的任务。3.2软件V&V技术方案执行软件集成测试和记录软件集成测试结果是软件集成 V&V 活动下的软件 V&V 子任务。执行软件资格测试和记录资格测试结果是软件资格测试 V&V 活动下的软件 V&V 子任务。同样，执行软件验收测试和记录验收测试结果是软件验收测试 V&V 活动下的软件 V&V 子任务。对于完整性级别 4 和 3，这些测试由 V&V 组织进行，对于完整性级别 2，这些测试可由设计组织进行，并由 V&V 组织进行审查。3.3硬件V&V技术方案所有硬件 V&V 活动确保已实现各种硬件流程的结果，包括 ISO/IEC/12207-2008 中的系统架构设计流程。值得注意的是，硬件相关 V&V 活动由硬件 V&V 部分中的其他硬件 V&V 活动定义。因此，IEEE-10122016 没有为硬件 V&V 活动定义任何单独的任务。4结语从 IEEE 10122004版本到 IEEE 10122012变化十分明显，应重点关注从 IEEE 10122004版本到 IEEE10122012变化。IEEE 10122012修订版扩大了 V&V 流程的范围，包括系统和硬件以及软件，对该标准进行了重组，从而允许单独或任意组合地执行系统、软件和硬件 V&V。在核电行业中，由于美国 NRC 尚未认可 IEEE 10122012，目前的 V&V 工作仍遵循 IEEE 10122004版本。但在可以预见的未来，符合 IEEE 10122012会是核工业最重大的变化，V&V 工作将会遵循 IEEE 10122012及 IEEE 10122016 版本，因此，在 IEEE 1012 标准经历了多个版本的演变后、新一版内容大范围推广应用前，应对 IEEE 10122012和 IEEE 10122016 版本的重点变化内容引起足够的关注，以指导 V&V 工作的参考标准从 IEEE 10122004版本到新版本后的良好过渡。【参考文献】1黄伟杰，尹宝娟，毛从吉，等.IEC 60880和IEEE 1012在核安全审评中的适用性分析J.上海交通大学学报，2018（52）：117-121.2叶王平，唐建中，陈卫华，等.浅析核安全级数字化仪控系统软件V&V的方法J.原子能科学技术，2015（49）：377-381.3郑骈垚，钟柏，马象睿.核电厂DCS软件验证与确认标准体系分析J.自动化仪表，2017，38（3）：13-17.4尹宝娟，黄伟杰，毛从吉，等.从IEEE1012的版本演变探析核电仪控软件验证与确认J.核电子学与探测技术，2013，33（10）：1179-1183.5Stanislav Rudakov*，Charles E.Dickerson，Harmonization of IEEE 1012 and IEC 60880 standards regarding verification and validation of nuclear powerplant safety systems software using model-based methodology，Progress in Nuclear Energy，2017（99）：86-95.6IEEE 1012-2016.IEEE Standrad for System，Software，and Hardware Verification and ValidationS.7IEEE 10122012.IEEE Standrad for System and Software Verification and ValidationS.8IEEE 10122004.IEEE Standrad for Software Verification and ValidationS.核电之窗063