基于數(shù)字化的電力設(shè)計(jì)流程再造與實(shí)踐研究

摘要：為了提升電力設(shè)計(jì)流程的效率與質(zhì)量，本文采用數(shù)字化集成設(shè)計(jì)的方法對(duì)傳統(tǒng)的電力設(shè)計(jì)流程進(jìn)行深入剖析與再造規(guī)劃。首先，介紹了原有電力設(shè)計(jì)流程的基本框架。其次，提出了基于數(shù)字化的電力設(shè)計(jì)流程再造方案，引入自動(dòng)化工具，優(yōu)化流程設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)流程數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。最后，對(duì)設(shè)計(jì)流程再造的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，再造后的電力設(shè)計(jì)流程在減少設(shè)計(jì)階段消耗總時(shí)間、提高設(shè)計(jì)效率和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案等方面均取得了顯著成效。本研究為電力設(shè)計(jì)流程的持續(xù)優(yōu)化與創(chuàng)新提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化集成設(shè)計(jì)；電力；流程；再造

中圖分類號(hào)：TM75"" """""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)字化集成設(shè)計(jì)在電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的電力設(shè)計(jì)流程已難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)高效、智能、環(huán)保等要求。因此，基于數(shù)字化的電力設(shè)計(jì)流程再造成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。電力設(shè)計(jì)是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率直接影響電網(wǎng)的運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的電力設(shè)計(jì)流程存在信息孤島、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、優(yōu)化程度低等問題，已無法適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展。數(shù)字化集成設(shè)計(jì)技術(shù)為電力設(shè)計(jì)流程再造提供了有力支持。

1原有設(shè)計(jì)流程

原有設(shè)計(jì)流程包括初步設(shè)計(jì)階段、司令圖階段和施工圖階段。在施工圖設(shè)計(jì)階段，須將各子系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)布局，完成施工圖。在引進(jìn)數(shù)字一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)后，這2個(gè)階段越來越模糊。利用數(shù)字集成設(shè)計(jì)平臺(tái)可以不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，使整個(gè)設(shè)計(jì)從粗到精，循序漸進(jìn)，司令圖和施工圖階段的劃分就不會(huì)那么清晰了，平臺(tái)的出圖模塊使大多數(shù)圖紙出圖工作都能自動(dòng)進(jìn)行[1]。在某種程度上，現(xiàn)有設(shè)計(jì)流程已成為制約設(shè)計(jì)效率與品質(zhì)提高的障礙。在建立數(shù)字化綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)的過程中，雖然解決了部分局部化的問題，但是設(shè)計(jì)人員仍然保留原有的設(shè)計(jì)習(xí)慣，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用中存在工作流程不順暢、效率低等問題。該過程重組的主要目的是解決設(shè)計(jì)過程與設(shè)計(jì)平臺(tái)之間不匹配的問題，對(duì)內(nèi)部數(shù)字化集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用起示范作用。

2基于數(shù)字化集成設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程再造規(guī)劃

在電力設(shè)計(jì)流程再造過程中，基于數(shù)字化集成設(shè)計(jì)，利用流程再造“階段-活動(dòng)”（S-A）方法，確定設(shè)計(jì)流程再造的基本S-A框架表，見表1。

在此基礎(chǔ)上提出基于S-A架構(gòu)圖的概念，并對(duì)其進(jìn)行分析。在故障診斷中利用魚刺法將工作經(jīng)驗(yàn)與專家調(diào)查相結(jié)合，選取“設(shè)計(jì)變更”作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合在工程實(shí)踐中遇到的問題，總結(jié)工程變更發(fā)生的原因。

作為設(shè)計(jì)過程中的核心環(huán)節(jié)，提資流程是否順暢與整個(gè)設(shè)計(jì)流程的推進(jìn)、完成有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。為了提升設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，須對(duì)提資流程進(jìn)行效能分析[2]。在此基礎(chǔ)上，采用抽象化的方式理解提資過程，并運(yùn)用Petri網(wǎng)建模具體分析和改進(jìn)。首先，需要對(duì)提資流程進(jìn)行分析，分析其中的問題。使用Petri網(wǎng)建模，可以將提資流程中的各個(gè)環(huán)節(jié)、資源以及它們之間的關(guān)系可視化，更好地理解流程的動(dòng)態(tài)行為。這包括分析提資流程中的各個(gè)環(huán)節(jié)是否高效協(xié)作，資源是否得到合理分配以及是否存在信息孤島或溝通障礙等問題。在分析了提資流程的效能后，根據(jù)分析結(jié)果提出相應(yīng)的再造思路[3]。這些思路可能包括優(yōu)化流程結(jié)構(gòu)、改進(jìn)信息傳遞方式以及提升資源利用效率等。使用Petri網(wǎng)建模，可以模擬這些再造思路的實(shí)施效果，選擇最佳方案。單次提資的Petri網(wǎng)模型如圖1所示。

由圖1可知，p1～p6這6個(gè)庫(kù)所分別代表設(shè)計(jì)流程中的不同階段：從最初的準(zhǔn)備提資數(shù)據(jù)開始，到準(zhǔn)備校審、校審?fù)ㄟ^或未通過，再到提資失效或提資完成進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。這些階段構(gòu)成了設(shè)計(jì)流程的核心內(nèi)容，也是需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。同時(shí)，t1～t5這5個(gè)變遷則代表了推動(dòng)這些階段向前發(fā)展的動(dòng)作或事件。例如，發(fā)布數(shù)據(jù)是啟動(dòng)整個(gè)提資流程的關(guān)鍵步驟；提資校審是保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)；提資完畢則標(biāo)志著一次提資流程的結(jié)束。如果在校審過程中發(fā)現(xiàn)問題，就需要進(jìn)行提資待修改和提資修改這2個(gè)步驟，直至問題得到解決。使用Petri網(wǎng)建模，可以清晰地看到設(shè)計(jì)流程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)以及它們之間的關(guān)系。這不僅有助于更好地理解設(shè)計(jì)流程，還能夠在模擬中嘗試不同的再造思路，觀察它們的實(shí)施效果。采用這種方式可以選擇最佳方案，保證設(shè)計(jì)流程高效、準(zhǔn)確。將上述模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，繪制多次并行提資簡(jiǎn)化后Petri網(wǎng)模型（如圖2所示）。

在電力設(shè)計(jì)流程中，提資環(huán)節(jié)不僅扮演著信息傳遞的關(guān)鍵角色，還是保證設(shè)計(jì)任務(wù)順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)際操作中，提資流程在配合時(shí)間方面經(jīng)常會(huì)遇到問題，這直接影響了整個(gè)設(shè)計(jì)流程的效率和進(jìn)度[4]。因此，當(dāng)前亟待解決的問題是研究提升非增值的提資環(huán)節(jié)效率的方法。首先，要深入理解提資失敗的原因。其包括信息傳遞不暢、溝通不及時(shí)和資料不準(zhǔn)確等多種因素。深入分析這些因素，找到導(dǎo)致提資失敗的根源，有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)。其次，要優(yōu)化提資流程中的配合時(shí)間。配合時(shí)間的長(zhǎng)短往往取決于多個(gè)部門和團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)同效率。因此，可以加強(qiáng)部門間的溝通協(xié)作、建立高效的信息共享機(jī)制等方式來縮短配合時(shí)間，提高提資流程的整體效率。提資時(shí)間、提資失敗間隔時(shí)間和提資修改返回時(shí)間應(yīng)當(dāng)滿足下述條件，如公式（1）所示。

（1）

式中：F（t）為條件函數(shù)；t為系數(shù)；λ為時(shí)間變量。將λ分別代入λp、λF和λR，分別為平均提資時(shí)間、平均提資失敗間隔和平均提資修改返回時(shí)間。三者之間的密度函數(shù)如公式（2）所示。

（2）

綜上所述，提升提資部分速率，降低提資失敗率和修改率，提升提資部分效率?；诖耍瑢⒃袛?shù)字化集成設(shè)計(jì)中的信息化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行初步重組規(guī)劃，如圖3所示。

為了深入理解并優(yōu)化現(xiàn)有的電力設(shè)計(jì)流程，采用流程圖法進(jìn)行分析。與國(guó)際工程公司的流程進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用數(shù)字化集成設(shè)計(jì)后，司令圖階段的布置設(shè)計(jì)質(zhì)量十分重要。原有的司令圖階段在設(shè)計(jì)深度和設(shè)計(jì)周期方面均無法滿足數(shù)字化集成設(shè)計(jì)的需求，因此，對(duì)該階段的流程進(jìn)行再造研究十分重要。新的設(shè)計(jì)流程從管材選型開始，在初步設(shè)計(jì)階段，根據(jù)項(xiàng)目具體需求確定適用的標(biāo)準(zhǔn)[5]。系統(tǒng)工程師負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，生成系統(tǒng)圖。隨后，各專業(yè)團(tuán)隊(duì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容確定所選用的等級(jí)，并保證各個(gè)等級(jí)中的元件均符合標(biāo)準(zhǔn)化要求。同時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求提供參考項(xiàng)目的設(shè)備、管道等模型。各專業(yè)布置工程師在設(shè)計(jì)平臺(tái)的支持下，根據(jù)系統(tǒng)圖完成各個(gè)系統(tǒng)的初步布置，結(jié)合廠房布置確定主廠房軸網(wǎng)的尺寸。初步確定管道系統(tǒng)和設(shè)備布置方案后，及時(shí)與結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行溝通，進(jìn)行荷載提資確認(rèn)，減少手工繪制提資圖的工作量，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量[6]。再造后新工作流程如圖4所示。

3設(shè)計(jì)流程再造應(yīng)用效果分析

在推進(jìn)某電力設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，業(yè)主方對(duì)施工方的精細(xì)化程度提出嚴(yán)格要求，希望對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)成果進(jìn)行階段性的評(píng)審。這個(gè)新的挑戰(zhàn)要求設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)不僅要保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，還要保證設(shè)計(jì)流程的透明度和靈活性，以滿足業(yè)主的評(píng)審需求。如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的電力設(shè)計(jì)流程，那么設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將面臨多重挑戰(zhàn)。首先，傳統(tǒng)流程可能難以滿足高度精細(xì)化的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致設(shè)計(jì)成果無法達(dá)到業(yè)主的期望。其次，由于傳統(tǒng)流程在信息共享和協(xié)同工作方面具有局限性，因此難以滿足業(yè)主對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)成品進(jìn)行階段性評(píng)審的要求。不僅影響設(shè)計(jì)效率，還可能引發(fā)額外的設(shè)計(jì)和配合工作，使工作量成倍增加。因此，為了滿足高標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的需求，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須重新審視并優(yōu)化電力設(shè)計(jì)流程。在這樣的背景下，應(yīng)用上述改造后的新流程完成電力設(shè)計(jì)，并對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行分析。記錄同一個(gè)項(xiàng)目在應(yīng)用再造電力設(shè)計(jì)流程和原有設(shè)計(jì)流程的過程中各階段消耗時(shí)間，再造效果對(duì)比見表2。

由表2可知，經(jīng)過再造后的電力設(shè)計(jì)流程在各個(gè)階段所消耗的時(shí)間明顯縮短，不僅體現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段消耗的總時(shí)間上，還體現(xiàn)在各個(gè)環(huán)節(jié)中，說明整個(gè)設(shè)計(jì)流程更高效，設(shè)計(jì)效率明顯提升。特別值得關(guān)注的是司令圖階段。在這個(gè)階段，采用集中協(xié)作的方式，布局設(shè)計(jì)的流程更流暢。這種協(xié)作模式不僅優(yōu)化了設(shè)計(jì)過程中的信息流通，還保證了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的緊密配合。這樣的改變使處理管線的效率和質(zhì)量都得到顯著提升。

隨著管線處理效率提高，向下游專業(yè)（例如土建、電氣等）提供設(shè)計(jì)條件的時(shí)間也相應(yīng)縮短，說明下游專業(yè)可以更早開始工作，加快整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。同時(shí)，由于上游條件的限制減少，因此下游專業(yè)能夠根據(jù)自己的實(shí)際情況優(yōu)先完成那些受上游條件影響較小的任務(wù)。此外，數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用也起到了關(guān)鍵作用。在這個(gè)平臺(tái)上，各個(gè)專業(yè)團(tuán)隊(duì)可以實(shí)時(shí)共享信息、協(xié)同工作，縮短等待和提交材料所需的時(shí)間。這種協(xié)同設(shè)計(jì)的方式不僅提高了工作效率，還保證設(shè)計(jì)質(zhì)量穩(wěn)定提升。

綜上所述，電力設(shè)計(jì)流程再造后，不僅在時(shí)間消耗方面顯著優(yōu)化，還在工作效率和協(xié)同性方面取得了明顯進(jìn)步。這些改變?yōu)殡娏υO(shè)計(jì)行業(yè)帶來了新的發(fā)展動(dòng)力，也為未來的設(shè)計(jì)創(chuàng)新奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4結(jié)論

基于數(shù)字化的電力設(shè)計(jì)流程再造研究取得了顯著成果，為現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)的高效、智能、環(huán)保等要求提供了有力支持。隨著技術(shù)不斷發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)日益復(fù)雜，還需要進(jìn)一步深入研究，不斷完善和優(yōu)化電力設(shè)計(jì)流程，以適應(yīng)未來電網(wǎng)建設(shè)的更高要求。筆者將繼續(xù)關(guān)注數(shù)字化集成設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)與其他相關(guān)領(lǐng)域的合作，推動(dòng)電力設(shè)計(jì)流程的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬超，常增亮，高興國(guó)，等. 基于Android平臺(tái)的電力工程外業(yè)踏勘三維輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2024（1）：77-81，88.

[2]張建新，常東旭，邱建，等. 適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)及裝置設(shè)計(jì)方法[J]. 電網(wǎng)與清潔能源，2023，39（12）：10-19.

[3]呂耀棠，李志中，吳小剛. 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電力調(diào)度準(zhǔn)時(shí)性全流程管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 廣東電力，2023，36（12）：76-82.

[4]徐亦平. 基于電力勘測(cè)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程再造的企業(yè)數(shù)字檔案館建設(shè)策略研究[J]. 科技資訊，2022，20（24）：236-240.

[5]王清永，劉沁儀，陳逸彬，等. 電力全流程報(bào)修平臺(tái)的分析與設(shè)計(jì)[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)，2021，17（29）：82-84.

[6]田海波，何萍. 基于實(shí)物惟一編碼的電力設(shè)備退役處置全流程優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電氣技術(shù)，2021，22（3）：74-79.