核電建設(shè)的學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)

康椰熙，肖定生，司國建

（1.核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京　100091；2.興原認(rèn)證中心有限公司，北京　100091；3.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京　100082）

核電建設(shè)的學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)

康椰熙1，肖定生2，司國建3

（1.核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京100091；2.興原認(rèn)證中心有限公司，北京100091；3.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京100082）

摘要：介紹了學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)，分析了其對核電經(jīng)濟(jì)性的影響程度，并提出了發(fā)揮學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)，提高核電經(jīng)濟(jì)性的思路。還實(shí)際分析得到我國核電建設(shè)中的學(xué)習(xí)率高于國際平均水平。

關(guān)鍵詞：核電；學(xué)習(xí)效應(yīng)；標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)

加快發(fā)展核能是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和電力結(jié)構(gòu)的重要舉措，是解決能源供應(yīng)緊張、保護(hù)環(huán)境、確保我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。我國已制定積極發(fā)展核電的戰(zhàn)略，到2020年，核電裝機(jī)容量將達(dá)到4 000萬kW。核電要發(fā)展，不僅要安全可靠，還必須經(jīng)濟(jì)可行。國外經(jīng)驗(yàn)表明，學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)是影響核電經(jīng)濟(jì)性的重要因素。本文介紹了學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)及其對經(jīng)濟(jì)性的影響程度，以對我國核電建設(shè)提供參考意見。

1　學(xué)習(xí)效應(yīng)

核電開發(fā)的國際經(jīng)驗(yàn)表明：系列化制造、建造過程中，由于經(jīng)驗(yàn)的累積，生產(chǎn)率會不斷提高，相應(yīng)的成本會逐步下降，這種現(xiàn)象稱為學(xué)習(xí)效應(yīng)。持續(xù)生產(chǎn)中生產(chǎn)技能的熟練、供應(yīng)鏈與生產(chǎn)設(shè)施的改良、程序化與信息化管理經(jīng)驗(yàn)的積累等都是生產(chǎn)率提高的直接原因。

“干中學(xué)”或“學(xué)習(xí)效應(yīng)”的概念是20世紀(jì)30年代中期形成的。60多年來產(chǎn)生了許多有價值的研究成果，例如，Dutton和Thomas在1984年針對不同獨(dú)立制造商中100多種制造業(yè)產(chǎn)品系列匯編了學(xué)習(xí)率的頻度分布，McDonald和Schrattenholzer在2001年針對各種能源技術(shù)評價匯集了26種學(xué)習(xí)率的頻度分布。從兩者的比較可以看到，在他們的統(tǒng)計范圍內(nèi)，能源技術(shù)的學(xué)習(xí)率中值是16%～17%，制造業(yè)是19%～20%，前者不比后者低很多，而且兩者的頻度分布寬度也相當(dāng)接近。

學(xué)習(xí)率是學(xué)習(xí)效應(yīng)的量化表達(dá)。學(xué)習(xí)效應(yīng)導(dǎo)致的費(fèi)用減少可以用學(xué)習(xí)曲線來描述。不同的產(chǎn)品系列有不同的學(xué)習(xí)曲線。在核電領(lǐng)域，對于各種確定的機(jī)組系列，一般用國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）所推薦的下列公式計算學(xué)習(xí)效應(yīng)：

式中： U C(1 )——第一代機(jī)組的比投資；

UC(n)——第 n 代機(jī)組的比投資；

n——第幾代機(jī)組；

a——學(xué)習(xí)彈性指數(shù)。

從式（1）不難看出，U C (n )與 n的關(guān)系在雙對數(shù)坐標(biāo)系中是一條直線，- a是直線的斜率，通常稱為學(xué)習(xí)彈性指數(shù)。當(dāng) n=2時，表示機(jī)組數(shù)量翻番。此時，機(jī)組的比投資按2-a的比率下降。一般將2-a稱為該系列關(guān)于比投資的推進(jìn)率，而將（1－2-a）作為該系列關(guān)于比投資的學(xué)習(xí)率，它表示機(jī)組翻番時比投資的下降速率。從式（1）可得：

以下根據(jù)我國百萬千瓦級核電的發(fā)展情況推算我國核電發(fā)展的學(xué)習(xí)率。

我國3批百萬千瓦級核電廠的投資情況如表1所示。

表1　我國百萬千瓦級核電廠的投資情況Table 1　Investment in 1 000 MW-class nuclear power plants in China

3批機(jī)組比投資的下降趨勢如圖1所示。

圖1　我國核電學(xué)習(xí)效應(yīng)示意圖Fig. 1　Sketch of learning effect in nuclear power industry in China

根據(jù)表1的參數(shù)， 按式（2）可計算得到平均

從而得到學(xué)習(xí)率（1－2-a）=18.7 %。

該值與國際水平16%～17%基本相當(dāng)，并略高，這不僅實(shí)證了公式（1）的合理性，還表明我國核電學(xué)習(xí)率較國際水平為高。

我國核電的學(xué)習(xí)效應(yīng)是很顯著的，但要充分發(fā)揮學(xué)習(xí)效應(yīng)，必須實(shí)現(xiàn)規(guī)?；拖盗谢?。

2　標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)化是對科學(xué)、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域內(nèi)重復(fù)使用的問題給出解決方法的活動，其目的在于獲得最佳效益。標(biāo)準(zhǔn)化有助于核電發(fā)展的原因在于，其一，通過系列化、模塊化和通用化，促進(jìn)了生產(chǎn)工序的統(tǒng)一性和流水線作業(yè)的可能性，從而可提高機(jī)器設(shè)備使用效率，降低了勞動成本和投資成本；其二，標(biāo)準(zhǔn)化為判斷質(zhì)量問題提供了一個客觀性依據(jù)，增加了生產(chǎn)者在產(chǎn)品質(zhì)量中的責(zé)任要求，這無疑有助于生產(chǎn)者提高自己生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，從而有利于提高核電設(shè)備的安全性和可靠性；其三，標(biāo)準(zhǔn)化有助于促進(jìn)增加信息收集的渠道，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是相關(guān)企業(yè)相互交換技術(shù)的結(jié)果，可以促進(jìn)整個核電產(chǎn)業(yè)研發(fā)水平的提高和質(zhì)量的改進(jìn)；其四，標(biāo)準(zhǔn)化有可能促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)革新，標(biāo)準(zhǔn)化的過程是多個企業(yè)聯(lián)合開發(fā)的過程，在標(biāo)準(zhǔn)化過程中，相互技術(shù)得到了共同提高，從而加大了企業(yè)技術(shù)革新的可能性。

標(biāo)準(zhǔn)化和系列建造機(jī)組也許能最大可能地減少建造成本。標(biāo)準(zhǔn)是對經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是學(xué)習(xí)的結(jié)果，廣義上講，標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)也是一種學(xué)習(xí)效應(yīng)。在設(shè)計、部件制造、建造和運(yùn)行過程中采用標(biāo)準(zhǔn)化方法可以顯著地提高工程設(shè)計、設(shè)備制造、施工管理、投資管理以及運(yùn)行維修等方面的質(zhì)量和效率。只需根據(jù)具體廠址條件進(jìn)行微小修改的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計為批量生產(chǎn)和系列化制造提供了基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和建造還可以增加管理的穩(wěn)定性并減少執(zhí)照申請的時間和費(fèi)用?；谠O(shè)備制造、電廠建造和運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)化，從某個電廠獲得的經(jīng)驗(yàn)或教訓(xùn)可應(yīng)用于所有該類型電廠。通過設(shè)計、制造和施工經(jīng)驗(yàn)的反饋，標(biāo)準(zhǔn)將改進(jìn)得愈加完善，其結(jié)果是縮短建造周期和降低建造成本。

采用標(biāo)準(zhǔn)化對電廠基礎(chǔ)價的影響非常顯著。根據(jù)韓國的數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化電廠的基礎(chǔ)價可降低15%～20%，由工期縮短造成的時間相關(guān)成本（建造期利息)可下降60%多，總成本可減少26%～30%。參考機(jī)組與標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)組的建造成本的比較如表2所示。

然而，標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施需要政府的協(xié)調(diào)和推動。標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)的影響也需要建造一系列機(jī)組才能體現(xiàn)。研究表明，建造6臺以上機(jī)組才能體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)的較大效益。由于實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化可以集中而有效地運(yùn)用技術(shù)和經(jīng)濟(jì)資源，各種資源可以通用，可大大減少備品備件的種類和數(shù)量，運(yùn)行可靠性增加，維修簡化，運(yùn)行維修成本降低。

3　發(fā)揮學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng),促進(jìn)核電發(fā)展

核電的學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)是顯著的。我國核電發(fā)展慢，成本高，主要是規(guī)模小。反過來，規(guī)模小，不利于經(jīng)驗(yàn)的反饋積累和技術(shù)進(jìn)步，不能發(fā)揮學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)，使得成本會居高難下，從而制約核電的發(fā)展。因此，我國應(yīng)通過大力發(fā)展核電，利用學(xué)習(xí)效應(yīng)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的系列機(jī)組，使成本明顯地降下來，從而促進(jìn)核電良性發(fā)展。

但是，對于在較長時期內(nèi)進(jìn)行的涉及多個廠址的大規(guī)模核電發(fā)展計劃而言，下列標(biāo)準(zhǔn)化的限制因素應(yīng)引起充分的注意。

（1）每個具體廠址都有其特殊的地質(zhì)、地震數(shù)據(jù)，系列化設(shè)計應(yīng)盡量適應(yīng)每個廠址的特殊條件。

（2）因?yàn)榧夹g(shù)是在不斷發(fā)展的，因此系列化的機(jī)組必須考慮到兩點(diǎn)：一是保持所采用的技術(shù)在一個足夠長時期內(nèi)的相對穩(wěn)定性，以獲得系列化施工的最大效益；二是將技術(shù)進(jìn)步的成果、經(jīng)驗(yàn)的反饋和管理要求不斷地反映在設(shè)計中，使每個機(jī)組都是最“新”的。

（3）為了實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)的效益最大化，執(zhí)行較長期（約10年)的大型核電發(fā)展計劃是首要條件也是主要條件。

通過學(xué)習(xí)效應(yīng)，不斷掌握技術(shù)，然后通過標(biāo)準(zhǔn)化，固化技術(shù)成果，除了有利于推動國產(chǎn)化外，還將至少會在下列方面有利于改善核電經(jīng)濟(jì)性。

（1）作為標(biāo)準(zhǔn)化的一種形式，模塊式建造對減少基建投資是很重要的。有關(guān)結(jié)構(gòu)組裝件、管道、管子、電纜托盤架、鋼網(wǎng)、儀表、電控板、支承與出入平臺等方面的模件都可以在工廠里預(yù)制。工廠裝配的工作環(huán)境比電廠現(xiàn)場裝配要好，因?yàn)榍罢叩难b配活動有較高的質(zhì)量保證，有更高自動化的潛力和更高的生產(chǎn)效率，模塊式建造減少電廠擁塞并縮短建設(shè)周期。它還減少現(xiàn)場勞作和監(jiān)督，盡管這些減少可能會被增加的運(yùn)費(fèi)和工廠設(shè)備費(fèi)抵消。

表2　成本的標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)Table 2　Effect of standardized costs 單位：美元/kW

（2）縮短建設(shè)工期。實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化是縮短建設(shè)工期的根本手段?？s短施工周期減少了許多可變成本，并可提前獲得利潤?？s短施工周期可以通過在施工中采取許多措施來實(shí)現(xiàn)，例如：采用先進(jìn)的工程方法；簡化反應(yīng)堆基礎(chǔ)建設(shè)；采用模塊化工藝技術(shù)；預(yù)先工程和許可證審批；有效改變管理、項目規(guī)劃、監(jiān)測和控制；改進(jìn)人力開發(fā)與培訓(xùn)，但其中標(biāo)準(zhǔn)化是主要的措施。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化有利于提高質(zhì)量和安全性，可以降低質(zhì)量成本和非預(yù)期支出，從而改善核電的經(jīng)濟(jì)性。

（4）標(biāo)準(zhǔn)化有利于固化技術(shù)創(chuàng)新成果，從而為大規(guī)模提高經(jīng)濟(jì)性創(chuàng)造條件。

以美國的AP1000為例子，過去15年，美國西屋電氣公司投資了近5億美元開發(fā)先進(jìn)壓水堆AP1000，AP1000是以標(biāo)準(zhǔn)化形態(tài)展示給世人的。2004年9月，USNRC（美國核管會）向西屋公司的AP1000壓水反應(yīng)堆頒發(fā)了最終設(shè)計批準(zhǔn)。AP1000技術(shù)是非常安全的技術(shù)，它的獨(dú)特之處體現(xiàn)在它的安全理念上，它沒有使用傳統(tǒng)的主動式的安全方式，而是表現(xiàn)出非能動的特點(diǎn)。如將大自然中存在的一成不變的如重力、對流、冷凝等原理，用這些作為安全系統(tǒng)的驅(qū)動力，省去了一大批能動設(shè)備（閥門、泵），使得整個系統(tǒng)大幅度簡化。如閥門減少了50%，泵減少了35%，電纜減少了80%，抗震等級要求的建筑物減少45%。設(shè)備材料成本自然下降，安裝、建造周期也更短了。在將來60年的使用過程當(dāng)中，運(yùn)行維修的工作量也大幅度下降。作為第三代核反應(yīng)堆的AP1000，既達(dá)到了安全性能高，又實(shí)現(xiàn)了成本的大規(guī)模下降。

為了充分發(fā)揮核電標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)，必須努力創(chuàng)建核電標(biāo)準(zhǔn)化文化?！昂穗姌?biāo)準(zhǔn)化文化”是指存在于系統(tǒng)和個人中的這樣一種態(tài)度和觀念：一方面，是在核電建設(shè)、運(yùn)行和維修等諸過程中，不斷學(xué)習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時將經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)化，形成規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，是確保一切行動符合特定規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。

“核電標(biāo)準(zhǔn)化文化”中包含著面向技術(shù)和管理的學(xué)習(xí)、積累和創(chuàng)造精神。在核電標(biāo)準(zhǔn)化文化的氛圍中，人人會自覺地遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，統(tǒng)一了流程，提高了工作的可預(yù)見性，并會減少事故和錯誤的出現(xiàn)，使質(zhì)量成本降低。同時，核電標(biāo)準(zhǔn)文化也為安全文化、質(zhì)量文化的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

把核電廠標(biāo)準(zhǔn)化從管理層面上升到文化層面去考慮，使其變?yōu)槠髽I(yè)的理念、工作的環(huán)境、職工的習(xí)慣，最終由制度的約束過渡到人性的自覺，這是企業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)化上追求的最高境界。只有建立起核電標(biāo)準(zhǔn)化文化，才能充分發(fā)揮核電標(biāo)準(zhǔn)本身的作用和價值，才能使標(biāo)準(zhǔn)更好服務(wù)于核電經(jīng)濟(jì)性的改善。努力創(chuàng)建核電標(biāo)準(zhǔn)化文化，是實(shí)現(xiàn)核電經(jīng)濟(jì)性的持續(xù)改善的重要手段。

對于我國核電建設(shè)來說，要想使核電安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行，在技術(shù)上趕超國際先進(jìn)水平，就必須借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，采取適合自身的實(shí)踐形式，大力加強(qiáng)核電標(biāo)準(zhǔn)化文化的創(chuàng)建。我國核電標(biāo)準(zhǔn)化文化的創(chuàng)建可從以下幾方面努力。

（1）制定核電標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略

盡早在國家層面確定我國核電的技術(shù)路線，并以我國現(xiàn)有的核電設(shè)計、建造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，確定核電標(biāo)準(zhǔn)化體系。從戰(zhàn)略高度，確保我國核電技術(shù)創(chuàng)新體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制體系協(xié)調(diào)；建立核電標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)和合格評定程序的緊密結(jié)合機(jī)制。

（2）建立和健全各種制度和法規(guī)

制度文化是企業(yè)管理各種法規(guī)制度的總和。建立和健全各種制度是培育標(biāo)準(zhǔn)化文化的一個重要保證。標(biāo)準(zhǔn)化文化的培育，迫切需要透明的成套的法規(guī)和運(yùn)行規(guī)則的約束。樹立標(biāo)準(zhǔn)化觀念，提高標(biāo)準(zhǔn)化意識，本身需要一系列的制度和法規(guī)。

（3）積極開展標(biāo)準(zhǔn)化文化教育

標(biāo)準(zhǔn)化文化教育的內(nèi)容應(yīng)包括：標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)教育、標(biāo)準(zhǔn)化意識教育、標(biāo)準(zhǔn)的重要性教育以及與標(biāo)準(zhǔn)化文化有關(guān)的其他方面的知識教育等。要利用世界標(biāo)準(zhǔn)化日或其他形式，宣傳和實(shí)踐核電標(biāo)準(zhǔn)化文化。

（4）核電標(biāo)準(zhǔn)化文化的建設(shè)應(yīng)與企業(yè)質(zhì)量文化、核安全文化的建設(shè)緊密聯(lián)系在一起

標(biāo)準(zhǔn)化文化是企業(yè)文化的重要組成部分，與質(zhì)量文化和安全文化息息相關(guān)，因此，核電標(biāo)準(zhǔn)化文化的建設(shè)，要與質(zhì)量文化和核安全文化建設(shè)緊密結(jié)合起來。

中圖分類號：TL36

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-1617（2009)03-0244-05

收稿日期：2009-04-21

作者簡介：康椰熙（1968—），男，湖南人，研究員級高工，核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化所副所長，從事核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究。

Learning Effect and Standardization Effect in NPP’s Construction

KANG Ye-xi1，XIAO Ding-sheng2，SI Guo-jian3
(1. Institute for Standardization of Nuclear Industry ，Beijing 100091，China；2. Xingyuan Qualifi cation Center Co.，Ltd.，Beijing 100091，China；3. Nuclear Safety and Radiation Center，Ministry of Environmental Protection，Beijing 100082，China)

Abstract:This paper describes the learning effect and standardization effect in the nuclear power construction， analyses their influence degree on nuclear power economics. Furthermore， the paper provides the ideas on how to improve the economics of nuclear power through implementing the learning effect and standardization effect. The paper also concludes that the learning rate in China is better than the average value in the world by analysis actual example.

Key words:nuclear power；learning effect；standardization effect