Automated Process Modelling in Safety-Critical Systems

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2020-01-21
Department
Major/Subject
Engineering Physics
Mcode
SCI3056
Degree programme
Master’s Programme in Engineering Physics
Language
en
Pages
57 + 2
Series
Abstract
Process industry utilises various simulation tools to test and validate system performance and functionalities. Throughout testing is especially crucial for safety-critical systems, such as nuclear power plants. Nuclear energy production is heavily regulated and extensive safety analysis is requires. However, modelling complex processes by hand is a laborous task that introduces human errors. By automating the modelling workflow model quality is increased and modelling workload reduced. Functional requirements for an automated modelling tool were identified by a literature review on nuclear engineering and process simulation. Based on the requirements an automated model generation tool for Apros simulation platform was implemented. The tool uses piping and instrumentation diagrams and equipment parameter spreadsheets to construct process simulation models based on predefined transformation rules. Models generated using the tool were successfully imported into Apros. The results show that automation solutions can increase modelling consistency and ease the modelling workflow. Further development is required to expand source material support and add tools for change management.

Prosessiteollisuudessa hyödynnetään simulointityökaluja järjestelmien suorituskyvyn ja toiminnallisuuksien testaamiseen. Erityisesti turvallisuuskriittisten järjestelmien, kuten ydinvoimaloiden, kattava testaaminen on tärkeää. Viranomaisten asettamat tiukat säädökset ohjaavat ja rajoittavat ydinenergian tuotantoa sekä edellyttävät kattavaa turvallisuusanalyysiä. Monimutkaisten prosessien mallintaminen on kuitenkin työlästä ja virhealtista. Mallintamisen automatisointi parantaa simulointimallien laatua ja vähentää käsin tehtävää työtä. Työssä perehdytään turvallisuuskriittisten järjestelmien ja prosessisimulaation vaatimuksiin ja mahdollisuuksiin. Näiden pohjalta laaditaan ohjelmistovaatimukset automatisoidulle mallinnustyökalulle. Tunnistettujen vaatimusten pohjalta rakennettiin automaattinen mallinnustyökalu Apros-simulointiohjelmistoa varten. Työkalulla voidaan muodostaa simulaatiomalleja hyödyntäen putkitus- ja instrumentaatiokaavioita sekä prosessilaiteparametrilistoja. Käytössä olleen aineiston pohjalta luodut Apros-simulaatiomallit olivat onnistuneita. Tulosten perusteella automaattinen mallintaminen parantaa simulaatiomallien yhtenäisyyttä sekä nopeuttaa mallinnusprosessia. Laajempi tuki lähtöaineiston tiedostomuodoille sekä muutostenhallinta vaativat jatkokehittämistä.
Description
Supervisor
Tuomisto, Filip
Thesis advisor
Karhela, Tommi
Villberg, Antti
Keywords
model transformation, automated simulation model generation, automated modelling, safety-critical systems, apros
Other note
Citation