核电站三维模型在进度计划管理中的应用

年发扬

（山东核电有限公司，山东 海阳 265100）

核电站三维模型在进度计划管理中的应用

年发扬

（山东核电有限公司，山东 海阳 265100）

三维技术在被广泛用于设计的同时，设计成果三维模型也包含了大量可用于施工的信息。通过可视化的界面，三维模型可被用于工程施工的各个方面。通过将三维模型与工程进度计划关联，生成四维模型的方法，可实现工程进度计划的可视化管理。

核电站；三维模型；四维模型；可视化；AP1000

1 工程建造可视化介绍

工程建造可视化的应用是从虚拟制造概念基础上发展起来的，其本质是对实际建造施工过程的计算机模拟和预演，从而实现施工中的事前控制和动态管理。支撑该应用的关键技术包括虚拟现实技术、仿真技术、优化技术、建模技术和各种软硬件环境平台，它们形成了可视化建造的系统体系，其应用将会开创一个全新的数字化施工新时代。

二滩电站的展示部分采用了工程建造可视化技术，用户可以轻松浏览二滩环境及大坝的任意一个部位。国内在对施工过程中结构的仿真和可视化计算方面取得了一些成果，可以模拟各种施工过程。上海正大广场工程是我国首次将工程建造可视化技术应用于建筑工程的工程项目。

可视化技术在秦山三期核电站的建设中虽然没有全面应用，但在解决关键路径上的关键设备的吊装问题时发挥了重要的作用。在蒸汽发生器的吊装方案设计中，通过模拟现场的布置和吊车运动过程，辅助确定了吊车的站位、吊臂的角度等技术参数。

2 工程进度计划可视化的应用

工程进度计划可视化是工程建造可视化的一个重要方面。工程建造可视化的实质就是将设计成果三维模型和工程进度计划关联，在软件中实现工程实体按照计划“建造”（见图1）。建立和工程进度计划关联的三维模型，其实质是给三维模型增加了“时间轴”，因此可以将其称为四维模型。该技术在军事、工程建设等领域得到了广泛的应用。

图1 AP1000核电站在FCD+6月的形象进度Fig.1 The image schedule of AP1000 at FCD+6 months

工程建造包括设计、采购和施工等。工程进度计划可视化是建立在三维设计的基础上的。目前用于核电站的三维设计软件主要有PDS和PDMS，大亚湾、岭澳和秦山二期的设计采用PDMS设计，秦山三期和正在建设中的浙江三门和山东海阳核电站采用PDS设计。设计成果包括三维模型，这给工程进度计划可视化创造了条件。

由于工程进度计划可视化的实现，在计算机中可按照工程计划预演工程建造，并不断地优化计划，从而使工程计划更加合理；以四维模型作为工程计划的交流平台，提高了工程参与各方的沟通效率，提高了工程计划的可信程度；实现工程进度可视化，在计算机中可视化再现现场实际进度，给工程协调提供直观的信息，便于及时地决策。

在核电工程中，计划的编制一般是用P3软件完成的。这项技术让我们能够根据定义的工程计划浏览和计划关联的四维模型，并可以停留在任何将来的时间点上，获得该时间点的形象进度，通过观看建造过程，可以验证P3计划中条目间的逻辑关系，观察是否出现逻辑错误，对不合理工作条目调整并自动反映到模型中。这样反复地观察和调整，优化出最佳方案（见图2），并能使计划在执行过程中得到更有效的控制和监督，以最小的资源消耗，取得最大的经济效果。

3 和计划关联的三维模型的实现方法和工具

上文提到，建立和计划关联的三维模型就是为三维模型增加了“时间轴”。这个关联是在软件中实现的。对于PDMS软件设计的三维模型，其关联是在PDMS Review中实现的，对PDS软件设计的三维模型其关联是在Smartplant Review中实现的。

既然是关联，必然有相同的属性（或值）。对P3来说，这个属性就是其作业描述。而对于三维模型来说相对复杂一些，三维模型中的每个物体，在设计时就确定了很多属性，其中有一个属性就是和工程计划相关的，在软件Smartplant Review中将这个属性值相同的物体组合，并给组合体以和P3作业描述相同的值，这样三维模型就可以和工程计划关联了。

下面对正在建设的AP1000核电站的工程进度计划可视化四维模型的建立过程进行比较详细的介绍:

首先是三维模型的设计。三维模型是工程设计的一种成果，就目前来说，工程设计的重要任务是工程实体的设计和布置，其主要成果是二维图纸。应用的软件是Intergraph公司的PDS7.3软件，由于西屋公司在工程设计阶段就考虑到了工程进度计划可视化的应用，每一个最小工程实体的三维模型的属性中，除了设计系统和设计过程要求的属性外，还特意增加了和计划相关的属性，这给将来的应用留下了接口。

图2 工程进度计划可视化四维模型数据流Fig.2 Visualized 4D model data stream of project schedule

其次是工程计划的编制，就是确定工程实体的安装时间。比较常用的软件有Microsoft公司的Project软件和Primavera公司的P3软件，对于大型的工程，一般应用P3进行工程进度管理。进度计划的编制主要是定义实体安装的逻辑顺序及持续的时间或工期，然后软件会自动计算出工程实体集合的安装顺序和时间。对应此工程实体集合的作业有相应的作业名称。

最后是将上述计划关联的三维模型中实体属性和工程计划中的作业名称关联，形成四维模型。Smartplant Review是Intergraph公司开发的三维模型浏览软件。该公司为适应工程进度计划可视化的需要开发了Schedule Review模块，用于完成关联工作。其基本原理是，将三维模型计划相关属性值相同的模型实体形成显示集Display set，显示集的名字就是P3作业名称，再在P3文件中导入作业名称对应的时间信息，用来控制显示集的显示，这样就生成了四维模型。

4 结论

总体来看，工程进度计划可视化在工程建造领域发挥的作用比较明显。根据统计，在工程规模较大或场地紧张等情况下，四维模型可以有效减少40%～90%的计划外调整。但目前整体应用的深度和广度都不理想，这除了建筑业对新技术适应较慢、使用者对其深层次价值认识不足而缺乏热情等因素外，最主要的原因是四维模型本身发展的技术瓶颈还没有完全被克服，存在一些明显的缺点。例如:还没有找到处理复杂四维模型相关数据的最有效方法，工程模型常常也不足够详细到满足施工企业的作业要求。另外，目前四维设计系统的智能水平并不高，所谓计算机承担的分析推理工作离不开使用者的介入，这就要求使用者具有一定程度的计算机操作经验和足够的专业知识。因此对于工程设计人员而言，在没有工程进度计划专业人员介入而单纯依靠四维模型的情况下来评估工程进度计划，在目前看来还不太现实。工程进度计划专业人员如果不能操作四维模型，工程进度计划可视化也无法得到应用。

总之，四维模型软件还需要在技术上大幅度改进以提高应用水平，同时工程建造单位应该充分利用现有的计算机相关技术，提高管理水平，推进包括工程进度计划可视化在内的新技术的应用，并获得更高的经济效益。

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[4] 张希黔，张利. 虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用现状和展望[J]. 施工技术，2001，8.

Application of 3D model in the schedule management of nuclear power plant construction

NIAN Fa-yang
（Shandong Nuclear Power Co.，Ltd.，Haiyang of Shandong Prov. 265100，China)

While 3D technology has been widely used in engineering design，the 3D model of engineering design also includes information that can be used to construction. By the visual interface，the 3D model can be used in different aspects of construction. By linking the 3D model with the construction schedule，the 4D model can be created，through which the visual manage of the construction schedule can be achieved.

nuclear power plant；3D model；4D model；visualization；AP1000

TL411

A

1674-1617（2009)04-0368-03

2009-02-17

年发扬（1972—），男，工程师，学士，从事核电设计管理研究。