高溫氣冷堆核電站工程設(shè)計管理的應(yīng)用

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［摘要］本文旨在闡明，在高溫氣冷堆核電站示范工程設(shè)計管理中應(yīng)用信息化技術(shù)的必要性，概述了示范工程設(shè)計管理信息化建設(shè)總體情況?；趯Α霸O(shè)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(shè)計管理中采用信息化技術(shù)，規(guī)范和改進(jìn)了設(shè)計管理，提高了工作效率和工作準(zhǔn)確度，有助于設(shè)計管理過程中的科學(xué)分析與決策。

［關(guān)鍵詞］信息化；高溫氣冷堆；示范工程；設(shè)計管理

0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(yùn)行目標(biāo)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(xué)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(tuán)公司、中國核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)公司、清華大學(xué)三方，通過“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合，人才、技術(shù)、資本和市場相結(jié)合的創(chuàng)新機(jī)制聯(lián)合建設(shè)，目標(biāo)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(jī)容量20萬千瓦（電功率），于2012年12月9日開工建設(shè)，目前正處于安裝和調(diào)試階段。清華大學(xué)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(zé)任單位，同時負(fù)責(zé)示范工程核島大部分的設(shè)計。信息化，是提高項目管理水平的重要工具。在工程建設(shè)項目管理中引入現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，是促進(jìn)工程建設(shè)項目現(xiàn)代化、科學(xué)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(xué)決策，改進(jìn)管理，提高效率，促進(jìn)工程順利實施［2］。因此，在高溫氣冷堆示范工程設(shè)計管理中引入信息化技術(shù)是很有必要的。

1示范工程設(shè)計管理信息化建設(shè)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(diǎn)，但它同樣需要嚴(yán)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(dǎo)則，以及工程建設(shè)項目管理有關(guān)的法律與規(guī)范。此外，示范工程設(shè)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(shè)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(shè)單位。因此，一個設(shè)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(dǎo)致示范工程開工之初，所采用的嚴(yán)重依賴人工的傳統(tǒng)方式，不能滿足工程紛繁復(fù)雜的現(xiàn)實需要。高溫氣冷堆示范工程設(shè)計管理的重要環(huán)節(jié)有，設(shè)計進(jìn)度、設(shè)計接口、設(shè)計輸出、設(shè)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(diǎn)對點(diǎn)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(shè)計進(jìn)度、設(shè)計接口、設(shè)計輸出、設(shè)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(shè)計方，牽頭推動了設(shè)計管理信息化建設(shè)工作，并負(fù)責(zé)提出信息化建設(shè)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(dú)立自主地開發(fā)了針對核島及其BOP工程設(shè)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：①適用于設(shè)計進(jìn)度管理的“設(shè)計項周報管理系統(tǒng)”；②適用于核島及其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(shè)計接口管理系統(tǒng)”；③適用于設(shè)計文件和圖冊出版、分發(fā)和查詢的“設(shè)計文件出版系統(tǒng)”；④適用于設(shè)計澄清、現(xiàn)場變更、設(shè)備材料變更、設(shè)計變更、不符合項處理的“設(shè)計管理系統(tǒng)”；⑤適用于收發(fā)函件、會議紀(jì)要分發(fā)、EPC總承包范圍內(nèi)各類管理文件分發(fā)、設(shè)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(shè)計管理環(huán)節(jié)均實現(xiàn)了信息化。此外，還實現(xiàn)了“設(shè)計文件出版系統(tǒng)”與“設(shè)計管理系統(tǒng)”系統(tǒng)間的集成。下面以五大系統(tǒng)中的“設(shè)計管理系統(tǒng)”為例，重點(diǎn)闡述信息化技術(shù)在處理示范工程設(shè)計澄清、現(xiàn)場變更、設(shè)備材料變更、設(shè)計變更、不符合項等方面的應(yīng)用。

2示范工程設(shè)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(shè)計、制造、建設(shè)方面相比成熟壓水堆核電站存在諸多獨(dú)特之處，較多設(shè)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(shè)備制造和現(xiàn)場施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)與原設(shè)計文件要求不一致，甚至出現(xiàn)缺陷的情形。示范工程主設(shè)備進(jìn)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(shè)備制造廠的設(shè)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(shè)計方的主動設(shè)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(jìn)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(biāo)決策需要，較難滿足工程異地辦公、人員少、進(jìn)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(shè)計技術(shù)要求無法實施，或設(shè)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(shè)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(dǎo)致無法繼續(xù)施工時提出變更方案。此時，需要設(shè)計人員對變更方案做出迅速的答復(fù)。示范工程開工初期，設(shè)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(shè)計人員，這就大大影響了工期。雖然設(shè)計方隨后在現(xiàn)場設(shè)置了設(shè)計代表的職位，并派遣了設(shè)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(jìn)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(shè)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(jìn)了“設(shè)計管理系統(tǒng)”的建設(shè)工作。此項工作遵循統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施、先進(jìn)適用、安全可靠等原則，主要包括需求分析、系統(tǒng)設(shè)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(wù)流程，各單位部門對管理理念和流程進(jìn)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(jìn)行了詳盡分析，并對變更與原設(shè)計文件的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行了梳理，最后提出了“采用設(shè)計管理系統(tǒng)處理設(shè)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(shè)計階段，示范工程核島及其BOP總承包商采用先進(jìn)的信息化技術(shù)，獨(dú)立自主地開發(fā)了“設(shè)計管理系統(tǒng)”。在測試部署階段，進(jìn)行了系統(tǒng)的測試、客戶端安裝和上線前培訓(xùn)等工作。最后，示范工程核島及其BOP設(shè)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(shè)計階段的設(shè)計文件為管理對象，包括圖冊和文件、圖紙、現(xiàn)場變更、設(shè)計澄清、設(shè)備材料變更、設(shè)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(shè)計方管理部門承擔(dān)主要管理職責(zé)；設(shè)計人員負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)在系統(tǒng)上，提交和跟蹤由施工單位提出的現(xiàn)場變更、設(shè)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(fù)責(zé)提交和跟蹤，由設(shè)備制造廠提出的設(shè)備材料變更、設(shè)計澄清以及制造類不符合項。

2．3應(yīng)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(jìn)入設(shè)計人員答復(fù)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(shè)計人員”的方式，優(yōu)化為“主送設(shè)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(jìn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化的流程，并形成了文件基準(zhǔn)庫，與此同時還實現(xiàn)了流程停滯節(jié)點(diǎn)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(jìn)的信息化技術(shù)，示范工程設(shè)計管理在多個方面得到了明顯的改善：規(guī)范和改進(jìn)了設(shè)計管理，提高了工作效率和工作準(zhǔn)確度，有助于科學(xué)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(shè)計管理的信息化也從無到有、從獨(dú)立自主開發(fā)到不斷改進(jìn)優(yōu)化，實現(xiàn)了管理上的創(chuàng)新。目前，示范工程設(shè)計和建造已進(jìn)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(tuán)隊更為宏偉的目標(biāo)。而在示范工程設(shè)計管理領(lǐng)域首次應(yīng)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(shè)計管理打下堅實的基礎(chǔ)。

主要參考文獻(xiàn)

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［3］李肖肖，李東建，范靜燕，等．核電工程設(shè)計管理信息化建設(shè)綜述［J］．科技管理研究，2013，33（8）：205－208.

作者:秦旭映 紀(jì)芳 單位:清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院 中核能源科技有限公司