核电厂管道设计工业化管理探讨

吴辉岳，柴伟东

(中广核工程设计有限公司，广东省深圳市518045)

0 引言

目前我国在建的商用核电厂有压水堆、重水堆2种堆型，总体上以压水堆为主，其中CPR1000型压水堆数量最多。CPR1000型压水堆系统复杂、管道数量多，设计和施工时间长。在保证设计质量的前提下，缩短设计时间、降低设计成本是设计管理追求的目标之一。

传统管道设计模式需要投入大量的人力，每个人员做着相同的工作，不同人员的设计水平和效率不同，往往造成设计质量和进度参差不齐。本文借鉴国外EPR核电项目工业化设计经验，研究能推动我国核电项目管道设计水平提升的设计管理方法，为其他类似工程提供参考。

1 国外管道设计工业化管理特点

通过调研、分析国外先进国家的核电项目管道设计现状，将其特点归纳如下:

(1)成熟性。设计工业化管理是建立在成熟的设计工作基础上的，设计任务、流程、方法都比较稳定。其应用软件系统对于变化的设计项目适应性较差，研发型设计项目不太适合工业化管理。

(2)高负荷性。对于工作量较大和必须大型团队配合才能完成的设计项目，才有必要实施工业化管理，以提高其经济效益。对于小型项目则以传统设计管理方式为宜。

(3)依赖性。设计工业化管理无法取代人的作用，任何设计或生产的工业化管理都需要由人去控制，工业化管理只是让设计者的工作更加轻松和高效，而无法代替设计者去做设计。

(4)流水线化。传统的流水线生产模式是工业化管理非常显著的一个特点。整个设计工业化管理可以分成若干道工序，定义每1道工序的标准化操作步骤，完成1道工序的工作后自动转到下1道工序工作，直至完成这个设计项目［1］。

(5)自动化。工业化管理水平的高低取决于其自动化的程度，设计过程中的繁杂工作可通过应用软件系统来解决，而传统设计工作的自动化程度较低。

(6)专业化。设计链由多名设计人员组成，每个人一直从事某个环节的工作必然熟能生巧，使各环节工作不断优化，提高了整个设计链条的专业化程度。

(7)质量可靠。大量采用先进管理软件系统及工作任务的批量化，使设计产品的质量具有相同性，如果某项目的设计工业化管理测试符合要求，其设计产品的质量必定是可靠的。

2 我国核电工程管道设计工业化管理的实施

通过研究、探索，总结归纳出核电厂管道设计工业化管理的基本方法，主要是通过如下2条主线来实施的。

其一是设计工作主线。将管道设计的全过程拆分成一道一道的工序，各道工序间的工作能顺利对接，制定统一的工作流程，使其成为1条管道设计工业化流水线。定义每1道工序的标准工作内容，使每1道工序的工作内容标准化、规范化。工作流程和工作内容将直接影响设计成果的效率和质量。

其二是设计控制辅线。对设计工作主线起“润滑”和推动作用。优秀的设计工业流水线如果没有一套好的控制系统，其高效性发挥不出来，就达不到工业化管理的特点。控制系统使整个设计工业化流水线联动起来，形成一个有活力的有机整体。

2.1 管道设计阶段划分

核电厂管道设计过程一般可划分为方案设计阶段、初步设计阶段和施工设计阶段。

方案设计阶段:实现系统工艺布置设计的初步规划，形成大体设计轮廓，偏向于概念化和理论化。

初步设计阶段:完成管道从方案到设计固化的过程，并预估采购物项、管道部件用量和其他信息(与最终设计结果相差较小)。

施工设计阶段:落实所有采购信息，使其与初步设计一致，以及对初步设计成果的最终复核，保证设计结果与初步设计方案一致。

图1反映了管道设计三大阶段的具体工作内容［1］。

图1 管道设计各阶段工作内容Fig.1 Work list of each phase in pipeline design

当各阶段设计工作环节细化后，必须强调逻辑性，因为参加该项目设计工作的人员如果没接触过全过程，将会在工作中迷失工作顺序，于是引入设计状态逻辑管理概念。将管道初步布置工作状态定义为0，表示刚开始;初步设计成果发布状态定义为60，表示初步设计成果合格;施工图纸发布状态定义为100，表示圆满完成设计任务。其他每1个工作环节按照先后次序都以数值的逻辑方式进行标识，就形成了一套以数值排列的工作流水线。

2.2 管道设计控制

范围控制:设计工作开始前，为了不影响后续工作的开展，依照合同，明确设计分工、责任和义务，然后针对合同范围内的工作内容进行管理控制。

输入控制:设计工业化管理采用主动发布信息的方式，而不是采用应下游要求而反馈信息的方式。总体定义好所有需要发布的上游设计信息的类别和项目，各专业按照节点进度安排以标准、规范的文件形式发布。下游专业则可通过查询各类文件获得上游设计信息，省去大量提资环节，提高效率。特殊要求输入也可采用提资方式处理。

流转控制:管道设计工业化管理过程工作流转频繁，采用单向逻辑式流转模式，当1项工作完成后进入下1个工作环节，或者根据1个判定条件进入下1个环节，否则转到其他工作环节。每1个环节都能做到专业化处理。

进度控制:整个设计工业化管理过程的各个环节都设置了工时、负荷分析及人力资源调配数据，该控制可精确到每1个人、每1根管道的设计效率和进度，为项目管理团队提供精确、可靠的信息。

质量控制:定义设计过程中的各种设计指标，分类抽查设计成品或者根据下1个环节的反馈以及返工率监控设计链条的运行，总体把握、控制设计成品质量。对出现质量问题的阶段设计成果进行分析，反思出现问题的原因，调整工作流程和内容以避免再次出现问题［2-5］。

接口控制:各专业间的信息交换不可避免，首先明确各专业的接口类型和内容，在相应工作环节做好接口信息设计，需开发设计接口控制应用软件来管理接口［2-6］。

变更控制:设计过程中必定会有变更，它可分为变更提出、变更分析、设计修改及过程跟踪4个方面，需开发独立于设计主线之外的变更控制应用程序，来提高效率及可控度［7］。

物项控制:通过创建设计平台和建立集中的物项管理方式，及时、动态地监督预算建造成本，并为成本估算及采购工作提供数据。

风险控制:设计过程中的不确定因数会使设计成本造成损失，建立风险预判、风险价值分析机制对减少损失有较大帮助。

图2反映了管道设计管理和控制逻辑实现的过程。

图2 管道设计管理及控制逻辑Fig.2 Management and control logic of pipeline design

3 管道设计工业化管理的效率与成本

实施管道设计工业化管理后，每1道工序的效率都可大幅提升。多人长期从事设计链中的某项工作，与传统设计中的1个人完成多项设计工作相比，人员对工作的熟悉和熟练程度会有很大提高，工作用时更少，专业性也更强。缺点是长期从事1项工作容易产生设计疲劳，管理者在设计周期中需适当变换设计人员的工作环节。

实施设计工业化管理后分工细化，关键设计环节可安排经验丰富的工程师完成，简单而繁琐的工作则可安排普通工程师和辅助设计人员完成，因此在人力成本方面与传统设计方式相比也有大幅降低。

管道设计工业化管理方法已在台山核电厂一期工程核岛管道设计中得到了应用。现以台山核电厂工程小管径管道设计为例［8］，分析管道设计工业化管理的效率与成本［9- 10］。各厂房设计工作量如表1所示，工作效率如表2所示。

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按目前社会行情，技术人员人力成本约为助理工程师的1/2，助理工程师人力成本约为工程师的1/2来计算，可得到上例台山核电厂小管设计采用工业化细化分工模式比常规设计模式的人力成本节省40%的结论。

4 结语

基于国外先进国家的核电工程管道设计管理经验，提出了适合于我国实际情况的核电厂管道设计工业化管理的基本方法，并在台山核电厂一期工程核岛小管径管道设计中应用了此方法。结果表明，采用这种工业化细化分工的模式后，其人力成本比传统设计管理模式节省40%。核电厂管道设计工业化管理方法还需要完善，进一步研究的重点是其标准化、规范化和在具体工程中的推广应用。

［1］法国AREVA公司.Piping design procedure［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2009.

［2］法国AREVA公司.Interfaces with detail designer for piping and surveillance plan［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2009.

［3］法国AREVA公司.Configuration management plan taishan procedure［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2009.

［4］法国AREVA公司.Configuration management for detailed and basic design on JDO piping activity［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2009.

［5］法国 AREVA 公司.PDMS piping－3D-model quality check［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2009.

［6］法国AREVA公司.Interface system-piping layout and technology［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2009.

［7］法国 AREVA 公司.Desing evolution notice procedure［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2009.

［8］韩浪.台山项目核岛小管初步设计人力计划模型数据［R］.深圳:中广核工程设计有限公司，2011.

［9］廖建华.1 000 MW压水堆核电站辅助设施管道施工［J］.电力建设，2011，32(12):120-123.

［10］韩小萍，鲁勤武，李轶，等.核电站管道段模块化施工技术［J］.电力建设，2012，33(6):109-112.