核電廠管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理探討

吳輝岳，柴偉東

(中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東省深圳市518045)

0 引言

目前我國(guó)在建的商用核電廠有壓水堆、重水堆2種堆型，總體上以壓水堆為主，其中CPR1000型壓水堆數(shù)量最多。CPR1000型壓水堆系統(tǒng)復(fù)雜、管道數(shù)量多，設(shè)計(jì)和施工時(shí)間長(zhǎng)。在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、降低設(shè)計(jì)成本是設(shè)計(jì)管理追求的目標(biāo)之一。

傳統(tǒng)管道設(shè)計(jì)模式需要投入大量的人力，每個(gè)人員做著相同的工作，不同人員的設(shè)計(jì)水平和效率不同，往往造成設(shè)計(jì)質(zhì)量和進(jìn)度參差不齊。本文借鑒國(guó)外EPR核電項(xiàng)目工業(yè)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，研究能推動(dòng)我國(guó)核電項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)水平提升的設(shè)計(jì)管理方法，為其他類(lèi)似工程提供參考。

1 國(guó)外管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理特點(diǎn)

通過(guò)調(diào)研、分析國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的核電項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，將其特點(diǎn)歸納如下:

(1)成熟性。設(shè)計(jì)工業(yè)化管理是建立在成熟的設(shè)計(jì)工作基礎(chǔ)上的，設(shè)計(jì)任務(wù)、流程、方法都比較穩(wěn)定。其應(yīng)用軟件系統(tǒng)對(duì)于變化的設(shè)計(jì)項(xiàng)目適應(yīng)性較差，研發(fā)型設(shè)計(jì)項(xiàng)目不太適合工業(yè)化管理。

(2)高負(fù)荷性。對(duì)于工作量較大和必須大型團(tuán)隊(duì)配合才能完成的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，才有必要實(shí)施工業(yè)化管理，以提高其經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于小型項(xiàng)目則以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)管理方式為宜。

(3)依賴(lài)性。設(shè)計(jì)工業(yè)化管理無(wú)法取代人的作用，任何設(shè)計(jì)或生產(chǎn)的工業(yè)化管理都需要由人去控制，工業(yè)化管理只是讓設(shè)計(jì)者的工作更加輕松和高效，而無(wú)法代替設(shè)計(jì)者去做設(shè)計(jì)。

(4)流水線化。傳統(tǒng)的流水線生產(chǎn)模式是工業(yè)化管理非常顯著的一個(gè)特點(diǎn)。整個(gè)設(shè)計(jì)工業(yè)化管理可以分成若干道工序，定義每1道工序的標(biāo)準(zhǔn)化操作步驟，完成1道工序的工作后自動(dòng)轉(zhuǎn)到下1道工序工作，直至完成這個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目［1］。

(5)自動(dòng)化。工業(yè)化管理水平的高低取決于其自動(dòng)化的程度，設(shè)計(jì)過(guò)程中的繁雜工作可通過(guò)應(yīng)用軟件系統(tǒng)來(lái)解決，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化程度較低。

(6)專(zhuān)業(yè)化。設(shè)計(jì)鏈由多名設(shè)計(jì)人員組成，每個(gè)人一直從事某個(gè)環(huán)節(jié)的工作必然熟能生巧，使各環(huán)節(jié)工作不斷優(yōu)化，提高了整個(gè)設(shè)計(jì)鏈條的專(zhuān)業(yè)化程度。

(7)質(zhì)量可靠。大量采用先進(jìn)管理軟件系統(tǒng)及工作任務(wù)的批量化，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量具有相同性，如果某項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工業(yè)化管理測(cè)試符合要求，其設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量必定是可靠的。

2 我國(guó)核電工程管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理的實(shí)施

通過(guò)研究、探索，總結(jié)歸納出核電廠管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理的基本方法，主要是通過(guò)如下2條主線來(lái)實(shí)施的。

其一是設(shè)計(jì)工作主線。將管道設(shè)計(jì)的全過(guò)程拆分成一道一道的工序，各道工序間的工作能順利對(duì)接，制定統(tǒng)一的工作流程，使其成為1條管道設(shè)計(jì)工業(yè)化流水線。定義每1道工序的標(biāo)準(zhǔn)工作內(nèi)容，使每1道工序的工作內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。工作流程和工作內(nèi)容將直接影響設(shè)計(jì)成果的效率和質(zhì)量。

其二是設(shè)計(jì)控制輔線。對(duì)設(shè)計(jì)工作主線起“潤(rùn)滑”和推動(dòng)作用。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)工業(yè)流水線如果沒(méi)有一套好的控制系統(tǒng)，其高效性發(fā)揮不出來(lái)，就達(dá)不到工業(yè)化管理的特點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)使整個(gè)設(shè)計(jì)工業(yè)化流水線聯(lián)動(dòng)起來(lái)，形成一個(gè)有活力的有機(jī)整體。

2.1 管道設(shè)計(jì)階段劃分

核電廠管道設(shè)計(jì)過(guò)程一般可劃分為方案設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段。

方案設(shè)計(jì)階段:實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工藝布置設(shè)計(jì)的初步規(guī)劃，形成大體設(shè)計(jì)輪廓，偏向于概念化和理論化。

初步設(shè)計(jì)階段:完成管道從方案到設(shè)計(jì)固化的過(guò)程，并預(yù)估采購(gòu)物項(xiàng)、管道部件用量和其他信息(與最終設(shè)計(jì)結(jié)果相差較小)。

施工設(shè)計(jì)階段:落實(shí)所有采購(gòu)信息，使其與初步設(shè)計(jì)一致，以及對(duì)初步設(shè)計(jì)成果的最終復(fù)核，保證設(shè)計(jì)結(jié)果與初步設(shè)計(jì)方案一致。

圖1反映了管道設(shè)計(jì)三大階段的具體工作內(nèi)容［1］。

圖1 管道設(shè)計(jì)各階段工作內(nèi)容Fig.1 Work list of each phase in pipeline design

當(dāng)各階段設(shè)計(jì)工作環(huán)節(jié)細(xì)化后，必須強(qiáng)調(diào)邏輯性，因?yàn)閰⒓釉擁?xiàng)目設(shè)計(jì)工作的人員如果沒(méi)接觸過(guò)全過(guò)程，將會(huì)在工作中迷失工作順序，于是引入設(shè)計(jì)狀態(tài)邏輯管理概念。將管道初步布置工作狀態(tài)定義為0，表示剛開(kāi)始;初步設(shè)計(jì)成果發(fā)布狀態(tài)定義為60，表示初步設(shè)計(jì)成果合格;施工圖紙發(fā)布狀態(tài)定義為100，表示圓滿(mǎn)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。其他每1個(gè)工作環(huán)節(jié)按照先后次序都以數(shù)值的邏輯方式進(jìn)行標(biāo)識(shí)，就形成了一套以數(shù)值排列的工作流水線。

2.2 管道設(shè)計(jì)控制

范圍控制:設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前，為了不影響后續(xù)工作的開(kāi)展，依照合同，明確設(shè)計(jì)分工、責(zé)任和義務(wù)，然后針對(duì)合同范圍內(nèi)的工作內(nèi)容進(jìn)行管理控制。

輸入控制:設(shè)計(jì)工業(yè)化管理采用主動(dòng)發(fā)布信息的方式，而不是采用應(yīng)下游要求而反饋信息的方式?？傮w定義好所有需要發(fā)布的上游設(shè)計(jì)信息的類(lèi)別和項(xiàng)目，各專(zhuān)業(yè)按照節(jié)點(diǎn)進(jìn)度安排以標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的文件形式發(fā)布。下游專(zhuān)業(yè)則可通過(guò)查詢(xún)各類(lèi)文件獲得上游設(shè)計(jì)信息，省去大量提資環(huán)節(jié)，提高效率。特殊要求輸入也可采用提資方式處理。

流轉(zhuǎn)控制:管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理過(guò)程工作流轉(zhuǎn)頻繁，采用單向邏輯式流轉(zhuǎn)模式，當(dāng)1項(xiàng)工作完成后進(jìn)入下1個(gè)工作環(huán)節(jié)，或者根據(jù)1個(gè)判定條件進(jìn)入下1個(gè)環(huán)節(jié)，否則轉(zhuǎn)到其他工作環(huán)節(jié)。每1個(gè)環(huán)節(jié)都能做到專(zhuān)業(yè)化處理。

進(jìn)度控制:整個(gè)設(shè)計(jì)工業(yè)化管理過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)都設(shè)置了工時(shí)、負(fù)荷分析及人力資源調(diào)配數(shù)據(jù)，該控制可精確到每1個(gè)人、每1根管道的設(shè)計(jì)效率和進(jìn)度，為項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)提供精確、可靠的信息。

質(zhì)量控制:定義設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種設(shè)計(jì)指標(biāo)，分類(lèi)抽查設(shè)計(jì)成品或者根據(jù)下1個(gè)環(huán)節(jié)的反饋以及返工率監(jiān)控設(shè)計(jì)鏈條的運(yùn)行，總體把握、控制設(shè)計(jì)成品質(zhì)量。對(duì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的階段設(shè)計(jì)成果進(jìn)行分析，反思出現(xiàn)問(wèn)題的原因，調(diào)整工作流程和內(nèi)容以避免再次出現(xiàn)問(wèn)題［2-5］。

接口控制:各專(zhuān)業(yè)間的信息交換不可避免，首先明確各專(zhuān)業(yè)的接口類(lèi)型和內(nèi)容，在相應(yīng)工作環(huán)節(jié)做好接口信息設(shè)計(jì)，需開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)接口控制應(yīng)用軟件來(lái)管理接口［2-6］。

變更控制:設(shè)計(jì)過(guò)程中必定會(huì)有變更，它可分為變更提出、變更分析、設(shè)計(jì)修改及過(guò)程跟蹤4個(gè)方面，需開(kāi)發(fā)獨(dú)立于設(shè)計(jì)主線之外的變更控制應(yīng)用程序，來(lái)提高效率及可控度［7］。

物項(xiàng)控制:通過(guò)創(chuàng)建設(shè)計(jì)平臺(tái)和建立集中的物項(xiàng)管理方式，及時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)督預(yù)算建造成本，并為成本估算及采購(gòu)工作提供數(shù)據(jù)。

風(fēng)險(xiǎn)控制:設(shè)計(jì)過(guò)程中的不確定因數(shù)會(huì)使設(shè)計(jì)成本造成損失，建立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判、風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值分析機(jī)制對(duì)減少損失有較大幫助。

圖2反映了管道設(shè)計(jì)管理和控制邏輯實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。

圖2 管道設(shè)計(jì)管理及控制邏輯Fig.2 Management and control logic of pipeline design

3 管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理的效率與成本

實(shí)施管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理后，每1道工序的效率都可大幅提升。多人長(zhǎng)期從事設(shè)計(jì)鏈中的某項(xiàng)工作，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的1個(gè)人完成多項(xiàng)設(shè)計(jì)工作相比，人員對(duì)工作的熟悉和熟練程度會(huì)有很大提高，工作用時(shí)更少，專(zhuān)業(yè)性也更強(qiáng)。缺點(diǎn)是長(zhǎng)期從事1項(xiàng)工作容易產(chǎn)生設(shè)計(jì)疲勞，管理者在設(shè)計(jì)周期中需適當(dāng)變換設(shè)計(jì)人員的工作環(huán)節(jié)。

實(shí)施設(shè)計(jì)工業(yè)化管理后分工細(xì)化，關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可安排經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師完成，簡(jiǎn)單而繁瑣的工作則可安排普通工程師和輔助設(shè)計(jì)人員完成，因此在人力成本方面與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比也有大幅降低。

管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理方法已在臺(tái)山核電廠一期工程核島管道設(shè)計(jì)中得到了應(yīng)用。現(xiàn)以臺(tái)山核電廠工程小管徑管道設(shè)計(jì)為例［8］，分析管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理的效率與成本［9- 10］。各廠房設(shè)計(jì)工作量如表1所示，工作效率如表2所示。

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按目前社會(huì)行情，技術(shù)人員人力成本約為助理工程師的1/2，助理工程師人力成本約為工程師的1/2來(lái)計(jì)算，可得到上例臺(tái)山核電廠小管設(shè)計(jì)采用工業(yè)化細(xì)化分工模式比常規(guī)設(shè)計(jì)模式的人力成本節(jié)省40%的結(jié)論。

4 結(jié)語(yǔ)

基于國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的核電工程管道設(shè)計(jì)管理經(jīng)驗(yàn)，提出了適合于我國(guó)實(shí)際情況的核電廠管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理的基本方法，并在臺(tái)山核電廠一期工程核島小管徑管道設(shè)計(jì)中應(yīng)用了此方法。結(jié)果表明，采用這種工業(yè)化細(xì)化分工的模式后，其人力成本比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)管理模式節(jié)省40%。核電廠管道設(shè)計(jì)工業(yè)化管理方法還需要完善，進(jìn)一步研究的重點(diǎn)是其標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和在具體工程中的推廣應(yīng)用。

［1］法國(guó)AREVA公司.Piping design procedure［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2009.

［2］法國(guó)AREVA公司.Interfaces with detail designer for piping and surveillance plan［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2009.

［3］法國(guó)AREVA公司.Configuration management plan taishan procedure［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2009.

［4］法國(guó)AREVA公司.Configuration management for detailed and basic design on JDO piping activity［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2009.

［5］法國(guó) AREVA 公司.PDMS piping－3D-model quality check［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2009.

［6］法國(guó)AREVA公司.Interface system-piping layout and technology［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2009.

［7］法國(guó) AREVA 公司.Desing evolution notice procedure［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2009.

［8］韓浪.臺(tái)山項(xiàng)目核島小管初步設(shè)計(jì)人力計(jì)劃模型數(shù)據(jù)［R］.深圳:中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，2011.

［9］廖建華.1 000 MW壓水堆核電站輔助設(shè)施管道施工［J］.電力建設(shè)，2011，32(12):120-123.

［10］韓小萍，魯勤武，李軼，等.核電站管道段模塊化施工技術(shù)［J］.電力建設(shè)，2012，33(6):109-112.