高温气冷堆核电站工程设计管理的应用

［摘要］本文旨在阐明，在高温气冷堆核电站示范工程设计管理中应用信息化技术的必要性，概述了示范工程设计管理信息化建设总体情况。基于对“设计管理系统”上线前、上线后、流程优化后三种模式下，现场变更处理用时的比较分析发现，在示范工程设计管理中采用信息化技术，规范和改进了设计管理，提高了工作效率和工作准确度，有助于设计管理过程中的科学分析与决策。

［关键词］信息化；高温气冷堆；示范工程；设计管理

0引言

华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程，是世界上首台具有第四代核电特征的商业运行目标的模块式高温气冷堆核电站，2006年2月被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》十六个科技重大专项之一。该示范工程由中国华能集团公司、中国核工业建设集团公司、清华大学三方，通过“产、学、研”相结合，人才、技术、资本和市场相结合的创新机制联合建设，目标在于实现我国重大高科技创新成果的产业化转化。该示范工程位于山东省荣成市，装机容量20万千瓦（电功率），于2012年12月9日开工建设，目前正处于安装和调试阶段。清华大学核能与新能源技术研究院是高温气冷堆核电站重大专项的技术研发责任单位，同时负责示范工程核岛大部分的设计。信息化，是提高项目管理水平的重要工具。在工程建设项目管理中引入现代计算机技术和现代通信技术，是促进工程建设项目现代化、科学化的基本保证［1］。核电工程由于建造工期长、接口众多、系统庞大等原因，必须改变传统的管理模式，采用信息化管理的方式，才能及时采集信息，及时整理、分析信息，从而快速科学决策，改进管理，提高效率，促进工程顺利实施［2］。因此，在高温气冷堆示范工程设计管理中引入信息化技术是很有必要的。

1示范工程设计管理信息化建设概况

相较于成熟压水堆核电工程，高温气冷堆示范工程具有示范性、科研攻关多、技术难度大等特点，但它同样需要严格地遵守和满足核电行业所要求的所有核安全法规与导则，以及工程建设项目管理有关的法律与规范。此外，示范工程设计人员和管理人员在数量上比常规压水堆核电站要少很多。同时，示范工程涉及地处北京的设计方和总承包商、分散在各地的上百家制造单位、位于山东荣成现场的多家建设单位。因此，一个设计相关工程问题的解决，可能需要地处多方的多个单位部门的协同工作。这就导致示范工程开工之初，所采用的严重依赖人工的传统方式，不能满足工程纷繁复杂的现实需要。高温气冷堆示范工程设计管理的重要环节有，设计进度、设计接口、设计输出、设计变更、文档管理五个方面。在引入信息化技术之前，上述五个方面的工作多采用点对点的方式处理，沟通手段多采用电话、邮件、传真、会议、纸介质等传统方式。基于上述情况，在遵守核电各环节质量保证要求的基础上，为了提高设计进度、设计接口、设计输出、设计变更和文档管理等方面的管理效率和管理集成度［3］，高温气冷堆示范工程核岛及其BOP设计方，牵头推动了设计管理信息化建设工作，并负责提出信息化建设具体需求方案。在此基础上，示范工程核岛及其BOP总承包商中核能源科技有限公司，独立自主地开发了针对核岛及其BOP工程设计管理的信息化系统集群。该系统集群一共包括五大系统，分别是：①适用于设计进度管理的“设计项周报管理系统”；②适用于核岛及其BOP范围内的内部接口、适用于核岛及其BOP与常规岛和业主之间的外部接口的“设计接口管理系统”；③适用于设计文件和图册出版、分发和查询的“设计文件出版系统”；④适用于设计澄清、现场变更、设备材料变更、设计变更、不符合项处理的“设计管理系统”；⑤适用于收发函件、会议纪要分发、EPC总承包范围内各类管理文件分发、设计代表授权、最终安全分析报告和调试大纲审评问题回答等的“文档管理系统”。通过这五大系统，示范工程核岛及其BOP范围内的重要设计管理环节均实现了信息化。此外，还实现了“设计文件出版系统”与“设计管理系统”系统间的集成。下面以五大系统中的“设计管理系统”为例，重点阐述信息化技术在处理示范工程设计澄清、现场变更、设备材料变更、设计变更、不符合项等方面的应用。

2示范工程设计管理系统

2．1系统开发背景

高温气冷堆示范工程，是全球首座第四代核电技术商业化的示范项目，其在设计、制造、建设方面相比成熟压水堆核电站存在诸多独特之处，较多设备需要首次研发和制造，一些施工和安装工艺需要首次研究和采用，因此，在设备制造和现场施工过程中，经常会出现与原设计文件要求不一致，甚至出现缺陷的情形。示范工程主设备进入制造阶段和现场开工后，出现了数量众多、内容广泛的，来自设备制造厂的设备材料变更和澄清、来自现场土建和安装单位的现场变更和澄清、来自设计方的主动设计变更以及制造类和施工类不符合项。这些问题涉及工程质量控制、接口控制、工程进度和工程投资等多个方面。而传统管理模式较难满足多目标决策需要，较难满足工程异地办公、人员少、进度要求紧等需要。特别是其中的现场变更，该变更是指现场建造期间，因施工现场情况的变化、设计技术要求无法实施，或设计文件与现场实际情况存在差异等原因，由施工单位提出针对设计文件的变更。它不同于其他变更的一个最大区别在于，现场变更往往是由于施工到一定阶段后发现问题，导致无法继续施工时提出变更方案。此时，需要设计人员对变更方案做出迅速的答复。示范工程开工初期，设计人员在北京，施工现场在山东，地域上的距离使得现场变更的流程无法迅速流转到设计人员，这就大大影响了工期。虽然设计方随后在现场设置了设计代表的职位，并派遣了设计代表，但仍有大量的变更需要北京方面最终处理。与此同时，在传统管理模式下，变更管理人员也难以对变更澄清的完成情况进行有效的统计和分析，相关决策人员也很难从整体上了解和掌握整个设计工作情况，继而增加了决策难度。

2．2系统开发内容

为了提高变更、澄清和不符合项的处理速度，并兼顾考虑工程质量、接口控制和工程投资等因素，示范工程积极推进了“设计管理系统”的建设工作。此项工作遵循统一规划、分步实施、先进适用、安全可靠等原则，主要包括需求分析、系统设计、测试部署三个阶段的工作。需求分析阶段最主要的工作，在于深入分析和梳理业务流程，各单位部门对管理理念和流程进行了充分的交流和沟通，特别是对每个类别的各自流程和审批过程中所使用的表单进行了详尽分析，并对变更与原设计文件的关联关系进行了梳理，最后提出了“采用设计管理系统处理设计澄清及变更等事宜的流程规定”的需求方案。在系统设计阶段，示范工程核岛及其BOP总承包商采用先进的信息化技术，独立自主地开发了“设计管理系统”。在测试部署阶段，进行了系统的测试、客户端安装和上线前培训等工作。最后，示范工程核岛及其BOP设计方和总承包方等所有人员登录系统处理流程，使得该系统全面上线和得以推广。该系统以示范工程施工图设计阶段的设计文件为管理对象，包括图册和文件、图纸、现场变更、设计澄清、设备材料变更、设计变更、施工类不符合项和制造类不符合项。在该系统流程中，核岛及其BOP设计方管理部门承担主要管理职责；设计人员负责变更、澄清、不符合项相关技术问题的解决；核岛及其BOP总承包商施工管理部门负责在系统上，提交和跟踪由施工单位提出的现场变更、设计澄清以及施工类不符合项；核岛及其BOP总承包商采购管理部门负责提交和跟踪，由设备制造厂提出的设备材料变更、设计澄清以及制造类不符合项。

2．3应用系统前后比对分析

该系统投入使用后，系统提供的流程日志报表功能显示，2016年上半年一份现场变更的平均处理时间约为6．78天；经继续分析发现，部分变更流程用时较长，主要是由于进入设计人员答复前用时较长，在变更管理工程师环节耗时较多。基于上述分析，随后优化了需求方案，并在系统上优化了流程，即将原来的“先发送变更管理工程师，再由其发送设计人员”的方式，优化为“主送设计人员，并抄送变更管理工程师”的方式，该优化不违背质保要求，却缩短了变更处理时间。经过这样的优化，一份现场变更的平均处理时间缩短到4．68天。如果将示范工程现场变更“传统线下方式处理”“优化前线上流转处理”“优化后线上流转处理”三种方式进行对比后可以发现，第一种方式平均耗时约为12天，第二种方式平均耗时约为6．78天，第三种方式平均耗时约为4．68天，第二种方式比第一种方式提速了44％，第三种方式比第二种方式提速了31％。随着各方对系统的熟练掌握，该系统目前已具备0．5天流转完现场变更所有环节的能力。因此，该系统大大提高了现场变更的处理速度。由以上分析可见，应用该系统后，不仅实现了无纸化办公，加速了流转速度，而且实现了变更、澄清、不符合项的线上编校审批，规范了标准化的流程，并形成了文件基准库，与此同时还实现了流程停滞节点报表以及流程日志报表功能，通过该系统提供的报表信息，管理工程师便于监控流程流转，逐步加速了文件在系统中的流转速度。

3结语

综上所述，通过引入先进的信息化技术，示范工程设计管理在多个方面得到了明显的改善：规范和改进了设计管理，提高了工作效率和工作准确度，有助于科学分析与决策。此外，高温气冷堆示范工程不仅在技术上实现了自主创新，示范工程设计管理的信息化也从无到有、从独立自主开发到不断改进优化，实现了管理上的创新。目前，示范工程设计和建造已进入尾声，在示范工程基础上，实现具有第四代核电特征的高温气冷堆技术更大规模的商业化发展，是整个团队更为宏伟的目标。而在示范工程设计管理领域首次应用信息化技术的探索，也将为高温气冷堆后续商业化项目的设计管理打下坚实的基础。

主要参考文献

［1］陈晓辉，白少稀，许云丽，等．工程管理信息系统的研究与实现［J］．信息系统工程，2010（1）：44－46.

［2］李永江．核电工程项目管理基础［M］．北京：原子能出版社，2010.

［3］李肖肖，李东建，范静燕，等．核电工程设计管理信息化建设综述［J］．科技管理研究，2013，33（8）：205－208.

作者:秦旭映 纪芳 单位:清华大学核能与新能源技术研究院 中核能源科技有限公司