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高溫氣冷堆核電站工程設計信息化技術(shù)管理的應用論文
摘要：本文旨在闡明，在高溫氣冷堆核電站示范工程設計管理中應用信息化技術(shù)的必要性，概述了示范工程設計管理信息化建設總體情況�；趯Α霸O計管理系統(tǒng)”上線前、上線后、流程優(yōu)化后三種模式下，現(xiàn)場變更處理用時的比較分析發(fā)現(xiàn)，在示范工程設計管理中采用信息化技術(shù)，規(guī)范和改進了設計管理，提高了工作效率和工作準確度，有助于設計管理過程中的科學分析與決策。
關(guān)鍵詞：信息化；高溫氣冷堆；示范工程；設計管理
引言：
華能山東石島灣核電廠高溫氣冷堆核電站示范工程，是世界上首臺具有第四代核電特征的商業(yè)運行目標的模塊式高溫氣冷堆核電站，2006年2月被列入《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》十六個科技重大專項之一。
該示范工程由中國華能集團公司、中國核工業(yè)建設集團公司、清華大學三方，通過“產(chǎn)、學、研”相結(jié)合，人才、技術(shù)、資本和市場相結(jié)合的創(chuàng)新機制聯(lián)合建設，目標在于實現(xiàn)我國重大高科技創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。該示范工程位于山東省榮成市，裝機容量20萬千瓦（電功率），于2012年12月9日開工建設，目前正處于安裝和調(diào)試階段。清華大學核能與新能源技術(shù)研究院是高溫氣冷堆核電站重大專項的技術(shù)研發(fā)責任單位，同時負責示范工程核島大部分的設計。信息化，是提高項目管理水平的重要工具。在工程建設項目管理中引入現(xiàn)代計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，是促進工程建設項目現(xiàn)代化、科學化的基本保證［1］。核電工程由于建造工期長、接口眾多、系統(tǒng)龐大等原因，必須改變傳統(tǒng)的管理模式，采用信息化管理的方式，才能及時采集信息，及時整理、分析信息，從而快速科學決策，改進管理，提高效率，促進工程順利實施［2］。
因此，在高溫氣冷堆示范工程設計管理中引入信息化技術(shù)是很有必要的。
1示范工程設計管理信息化建設概況
相較于成熟壓水堆核電工程，高溫氣冷堆示范工程具有示范性、科研攻關(guān)多、技術(shù)難度大等特點，但它同樣需要嚴格地遵守和滿足核電行業(yè)所要求的所有核安全法規(guī)與導則，以及工程建設項目管理有關(guān)的法律與規(guī)范。此外，示范工程設計人員和管理人員在數(shù)量上比常規(guī)壓水堆核電站要少很多。
同時，示范工程涉及地處北京的設計方和總承包商、分散在各地的上百家制造單位、位于山東榮成現(xiàn)場的多家建設單位。因此，一個設計相關(guān)工程問題的解決，可能需要地處多方的多個單位部門的協(xié)同工作。這就導致示范工程開工之初，所采用的嚴重依賴人工的傳統(tǒng)方式，不能滿足工程紛繁復雜的現(xiàn)實需要。高溫氣冷堆示范工程設計管理的重要環(huán)節(jié)有，設計進度、設計接口、設計輸出、設計變更、文檔管理五個方面。在引入信息化技術(shù)之前，上述五個方面的工作多采用點對點的方式處理，溝通手段多采用電話、郵件、傳真、會議、紙介質(zhì)等傳統(tǒng)方式�；谏鲜銮闆r，在遵守核電各環(huán)節(jié)質(zhì)量保證要求的基礎(chǔ)上，為了提高設計進度、設計接口、設計輸出、設計變更和文檔管理等方面的管理效率和管理集成度［3］，高溫氣冷堆示范工程核島及其BOP設計方，牽頭推動了設計管理信息化建設工作，并負責提出信息化建設具體需求方案。
在此基礎(chǔ)上，示范工程核島及其BOP總承包商中核能源科技有限公司，獨立自主地開發(fā)了針對核島及其BOP工程設計管理的信息化系統(tǒng)集群。該系統(tǒng)集群一共包括五大系統(tǒng)，分別是：
�、龠m用于設計進度管理的“設計項周報管理系統(tǒng)”；
�、谶m用于核島及其BOP范圍內(nèi)的內(nèi)部接口、適用于核島及其BOP與常規(guī)島和業(yè)主之間的外部接口的“設計接口管理系統(tǒng)”；
�、圻m用于設計文件和圖冊出版、分發(fā)和查詢的“設計文件出版系統(tǒng)”；
④適用于設計澄清、現(xiàn)場變更、設備材料變更、設計變更、不符合項處理的“設計管理系統(tǒng)”
�、葸m用于收發(fā)函件、會議紀要分發(fā)、EPC總承包范圍內(nèi)各類管理文件分發(fā)、設計代表授權(quán)、最終安全分析報告和調(diào)試大綱審評問題回答等的“文檔管理系統(tǒng)”。通過這五大系統(tǒng)，示范工程核島及其BOP范圍內(nèi)的重要設計管理環(huán)節(jié)均實現(xiàn)了信息化。此外，還實現(xiàn)了“設計文件出版系統(tǒng)”與“設計管理系統(tǒng)”系統(tǒng)間的集成。下面以五大系統(tǒng)中的“設計管理系統(tǒng)”為例，重點闡述信息化技術(shù)在處理示范工程設計澄清、現(xiàn)場變更、設備材料變更、設計變更、不符合項等方面的應用。
2示范工程設計管理系統(tǒng)
2．1系統(tǒng)開發(fā)背景
高溫氣冷堆示范工程，是全球首座第四代核電技術(shù)商業(yè)化的示范項目，其在設計、制造、建設方面相比成熟壓水堆核電站存在諸多獨特之處，較多設備需要首次研發(fā)和制造，一些施工和安裝工藝需要首次研究和采用，因此，在設備制造和現(xiàn)場施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)與原設計文件要求不一致，甚至出現(xiàn)缺陷的情形。示范工程主設備進入制造階段和現(xiàn)場開工后，出現(xiàn)了數(shù)量眾多、內(nèi)容廣泛的，來自設備制造廠的設備材料變更和澄清、來自現(xiàn)場土建和安裝單位的現(xiàn)場變更和澄清、來自設計方的主動設計變更以及制造類和施工類不符合項。這些問題涉及工程質(zhì)量控制、接口控制、工程進度和工程投資等多個方面。
而傳統(tǒng)管理模式較難滿足多目標決策需要，較難滿足工程異地辦公、人員少、進度要求緊等需要。特別是其中的現(xiàn)場變更，該變更是指現(xiàn)場建造期間，因施工現(xiàn)場情況的變化、設計技術(shù)要求無法實施，或設計文件與現(xiàn)場實際情況存在差異等原因，由施工單位提出針對設計文件的變更。它不同于其他變更的一個最大區(qū)別在于，現(xiàn)場變更往往是由于施工到一定階段后發(fā)現(xiàn)問題，導致無法繼續(xù)施工時提出變更方案。此時，需要設計人員對變更方案做出迅速的答復。示范工程開工初期，設計人員在北京，施工現(xiàn)場在山東，地域上的距離使得現(xiàn)場變更的流程無法迅速流轉(zhuǎn)到設計人員，這就大大影響了工期。
雖然設計方隨后在現(xiàn)場設置了設計代表的職位，并派遣了設計代表，但仍有大量的變更需要北京方面最終處理。與此同時，在傳統(tǒng)管理模式下，變更管理人員也難以對變更澄清的完成情況進行有效的統(tǒng)計和分析，相關(guān)決策人員也很難從整體上了解和掌握整個設計工作情況，繼而增加了決策難度。
2．2系統(tǒng)開發(fā)內(nèi)容
為了提高變更、澄清和不符合項的處理速度，并兼顧考慮工程質(zhì)量、接口控制和工程投資等因素，示范工程積極推進了“設計管理系統(tǒng)”的建設工作。此項工作遵循統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施、先進適用、安全可靠等原則，主要包括需求分析、系統(tǒng)設計、測試部署三個階段的工作。需求分析階段最主要的工作，在于深入分析和梳理業(yè)務流程，各單位部門對管理理念和流程進行了充分的交流和溝通，特別是對每個類別的各自流程和審批過程中所使用的表單進行了詳盡分析，并對變更與原設計文件的關(guān)聯(lián)關(guān)系進行了梳理，最后提出了“采用設計管理系統(tǒng)處理設計澄清及變更等事宜的流程規(guī)定”的需求方案。在系統(tǒng)設計階段，示范工程核島及其BOP總承包商采用先進的信息化技術(shù)，獨立自主地開發(fā)了“設計管理系統(tǒng)”。在測試部署階段，進行了系統(tǒng)的測試、客戶端安裝和上線前培訓等工作。最后，示范工程核島及其BOP設計方和總承包方等所有人員登錄系統(tǒng)處理流程，使得該系統(tǒng)全面上線和得以推廣。該系統(tǒng)以示范工程施工圖設計階段的設計文件為管理對象，包括圖冊和文件、圖紙、現(xiàn)場變更、設計澄清、設備材料變更、設計變更、施工類不符合項和制造類不符合項。在該系統(tǒng)流程中，核島及其BOP設計方管理部門承擔主要管理職責；設計人員負責變更、澄清、不符合項相關(guān)技術(shù)問題的解決；核島及其BOP總承包商施工管理部門負責在系統(tǒng)上，提交和跟蹤由施工單位提出的現(xiàn)場變更、設計澄清以及施工類不符合項；核島及其BOP總承包商采購管理部門負責提交和跟蹤，由設備制造廠提出的設備材料變更、設計澄清以及制造類不符合項。
2．3應用系統(tǒng)前后比對分析
該系統(tǒng)投入使用后，系統(tǒng)提供的流程日志報表功能顯示，2016年上半年一份現(xiàn)場變更的平均處理時間約為6．78天；經(jīng)繼續(xù)分析發(fā)現(xiàn)，部分變更流程用時較長，主要是由于進入設計人員答復前用時較長，在變更管理工程師環(huán)節(jié)耗時較多�；谏鲜龇治�，隨后優(yōu)化了需求方案，并在系統(tǒng)上優(yōu)化了流程，即將原來的“先發(fā)送變更管理工程師，再由其發(fā)送設計人員”的方式，優(yōu)化為“主送設計人員，并抄送變更管理工程師”的方式，該優(yōu)化不違背質(zhì)保要求，卻縮短了變更處理時間。經(jīng)過這樣的優(yōu)化，一份現(xiàn)場變更的平均處理時間縮短到4．68天。如果將示范工程現(xiàn)場變更“傳統(tǒng)線下方式處理”“優(yōu)化前線上流轉(zhuǎn)處理”“優(yōu)化后線上流轉(zhuǎn)處理”三種方式進行對比后可以發(fā)現(xiàn)，第一種方式平均耗時約為12天，第二種方式平均耗時約為6．78天，第三種方式平均耗時約為4．68天，第二種方式比第一種方式提速了44％，第三種方式比第二種方式提速了31％。隨著各方對系統(tǒng)的熟練掌握，該系統(tǒng)目前已具備0．5天流轉(zhuǎn)完現(xiàn)場變更所有環(huán)節(jié)的能力。因此，該系統(tǒng)大大提高了現(xiàn)場變更的處理速度。由以上分析可見，應用該系統(tǒng)后，不僅實現(xiàn)了無紙化辦公，加速了流轉(zhuǎn)速度，而且實現(xiàn)了變更、澄清、不符合項的線上編校審批，規(guī)范了標準化的流程，并形成了文件基準庫，與此同時還實現(xiàn)了流程停滯節(jié)點報表以及流程日志報表功能，通過該系統(tǒng)提供的報表信息，管理工程師便于監(jiān)控流程流轉(zhuǎn)，逐步加速了文件在系統(tǒng)中的流轉(zhuǎn)速度。
3結(jié)語
綜上所述，通過引入先進的信息化技術(shù)，示范工程設計管理在多個方面得到了明顯的改善：規(guī)范和改進了設計管理，提高了工作效率和工作準確度，有助于科學分析與決策。此外，高溫氣冷堆示范工程不僅在技術(shù)上實現(xiàn)了自主創(chuàng)新，示范工程設計管理的信息化也從無到有、從獨立自主開發(fā)到不斷改進優(yōu)化，實現(xiàn)了管理上的創(chuàng)新。目前，示范工程設計和建造已進入尾聲，在示范工程基礎(chǔ)上，實現(xiàn)具有第四代核電特征的高溫氣冷堆技術(shù)更大規(guī)模的商業(yè)化發(fā)展，是整個團隊更為宏偉的目標。而在示范工程設計管理領(lǐng)域首次應用信息化技術(shù)的探索，也將為高溫氣冷堆后續(xù)商業(yè)化項目的設計管理打下堅實的基礎(chǔ)。
主要參考文獻
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作者:秦旭映 紀芳 單位:清華大學核能與新能源技術(shù)研究院 中核能源科技有限公司
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