AP1000首堆工程設(shè)計接口管理研究與應(yīng)用探討

摘要：核電項目設(shè)計接口管理是一項重要的、繁雜的技術(shù)管理工作，是核電廠設(shè)計工作順利進行的關(guān)鍵。文章對具有代表性的AP1000首堆工程設(shè)計接口管理體系、模式和實踐經(jīng)驗進行了分析和研究，為后續(xù)核電項目的設(shè)計接口管理提供了方法和思路。

關(guān)鍵詞：首堆工程；設(shè)計接口；接口管理；實踐經(jīng)驗；核電項目 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM623 文章編號：1009-2374（2016）22-0038-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.019

1 概述

核電工程建設(shè)是一項多方參與、多專業(yè)配合、多方位推進、多工種交叉作業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)工程，核電廠的工程設(shè)計需要眾多設(shè)計供方和設(shè)備供方共同完成，必須處理好設(shè)計接口數(shù)據(jù)交換，使相關(guān)聯(lián)接的系統(tǒng)、部分或單元之間在界面處相互匹配、彼此銜接，才能保證設(shè)計輸入準確有效、確保電站系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，因此高效的接口管理體系和有力的控制手段對整個項目的工程設(shè)計顯得極為重要。

項目合作方式和合同簽訂方式直接決定了設(shè)計接口的具體形式和內(nèi)容。AP1000首堆工程核島（Nuclear Island，NI）、常規(guī)島（Conventional Island，CI）和電站配套設(shè)施（Balance of Plant，BOP）設(shè)計分別由不同的設(shè)計單位來完成。這種合同方式?jīng)Q定了該項目的設(shè)計接口為NI、CI和BOP之間的島間設(shè)計接口。而對于AP1000將多個NI系統(tǒng)的設(shè)備布置在CI汽輪機廠房的特點，CI設(shè)計方在完成NI設(shè)備布置、管線布置和電氣/控制接口設(shè)計的同時，還需滿足NI設(shè)備在縱深防御、輻射防護、消防、防水淹等方面的要求，使得AP1000設(shè)計接口比以往核電項目更為復(fù)雜。設(shè)計接口管理的質(zhì)量和成效直接影響項目的設(shè)計進展，因此有必要對核電項目設(shè)計接口管理的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，提升技術(shù)水平和管理能力，實現(xiàn)設(shè)計接口的有序、高效管控。

2 AP1000首堆工程的接口管理

2.1 設(shè)計接口管理體系

采取多合同-業(yè)主自管模式的AP1000首堆工程參考國內(nèi)二代加核電站建設(shè)經(jīng)驗，建立了以接口管理程序（Interface Management Procedure，IMP）和設(shè)計接口控制手冊（Interface Control Manual，ICM）為主體的接口管理體系。IMP規(guī)范接口信息交換流程，制訂接口協(xié)調(diào)原則和方式。ICM是接口條目的動態(tài)清單，每條接口條目細化合同中的設(shè)計分工，羅列了接口編碼、接口內(nèi)容、交換方、交換進度等信息。各設(shè)計方之間利用接口信息交換單進行數(shù)據(jù)交換，每個交換單的編碼均與ICM中接口條目對應(yīng)；正式信函作為接口信息交換單的載體進行傳遞，并將信函編碼記錄至ICM中進行歸檔，便于查詢和跟蹤。

2.2 設(shè)計接口管理模式

AP1000首堆工程合作模式使得業(yè)主單位成為設(shè)計接口數(shù)據(jù)交換的控制中心。面對設(shè)計接口條目繁多、內(nèi)容錯綜復(fù)雜的局面，業(yè)主單位組建了專門的接口協(xié)調(diào)機構(gòu)來管理和協(xié)調(diào)各方設(shè)計接口資料交換活動。

接口協(xié)調(diào)機構(gòu)審查和跟蹤ICM的狀態(tài)，結(jié)合設(shè)計進度和接口資料需求進度及時提醒和敦促有關(guān)責(zé)任方完成接口資料的提交和確認，并根據(jù)接口交換的進展定期升版ICM。在合同和IMP管理要求之下，靈活運用多種協(xié)調(diào)方式促進接口交換工作，包括重點接口問題的技術(shù)專題會議，涉及多專業(yè)的綜合接口協(xié)調(diào)會以及包含影響接口的整體設(shè)計和建安問題等內(nèi)容的項目季度協(xié)調(diào)會。

2.3 設(shè)計接口特點

AP1000首堆工程的合同約定、合作模式、機組技術(shù)特點等因素賦予了該工程設(shè)計接口管理不同于其他項目的一些特點，主要體現(xiàn)在以下四個方面：

2.3.1 管理接口復(fù)雜。AP1000首堆工程是一項國際合作建設(shè)項目，設(shè)計采用拆分委托分包模式，同時NI、CI設(shè)計方內(nèi)部均為聯(lián)合體形式；根據(jù)NI合同約定，組建聯(lián)合項目管理組織（Joint Project Management Organization，JPMO）實現(xiàn)NI項目管理。這種多設(shè)計合同和設(shè)計聯(lián)隊特點致使管理接口中間方較多，AP1000首堆項目設(shè)計接口關(guān)系見圖1。各設(shè)計方之間設(shè)計接口數(shù)據(jù)的傳遞必須經(jīng)過業(yè)主和JPMO的方式降低設(shè)計接口交換的效率。

2.3.2 施工設(shè)計不成熟導(dǎo)致接口信息的不確定性。AP1000首堆工程在NI合同簽訂前，尚未進行施工設(shè)計。隨著設(shè)計深入，后期接口參數(shù)與前期數(shù)據(jù)存在較大出入，甚至于顛覆性變化。設(shè)計接口參數(shù)的不確定性給CI系統(tǒng)設(shè)計和汽輪機廠房綜合布置帶來較大障礙。由于施工設(shè)計的不成熟，NI設(shè)計進度滯后和設(shè)計固化進程緩慢以及補充提出的設(shè)備縱深防御、輻射屏蔽、抗震等設(shè)計接口要求，擾亂了CI設(shè)計方的正常設(shè)計進度。頻繁的設(shè)計變更導(dǎo)致接口條件，甚至接口邊界的變化，嚴重阻礙了接口的順利交換。

2.3.3 電站布置及設(shè)計分工增大接口難度。AP1000NI部分有14個非安全相關(guān)系統(tǒng)布置在汽輪機廠房內(nèi)，系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)設(shè)備布置區(qū)域的設(shè)計由NI設(shè)計方負責(zé)，CI設(shè)計方負責(zé)汽輪機廠房綜合布置、土建結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)備、管道的詳細布置設(shè)計，有別于國內(nèi)目前核電站對汽輪機廠房的工程設(shè)計要求。這樣的布置特點和合作方式大幅增加了接口數(shù)量，并要求CI設(shè)計方滿足NI設(shè)計要求，增大了接口管理和協(xié)調(diào)難度。

2.3.4 設(shè)備本地化和設(shè)備提資進度影響接口固化。NI工程設(shè)計采用美國相關(guān)法規(guī)、標準和規(guī)范對于設(shè)備重量、外形尺寸等接口提資，NI設(shè)計方一般是根據(jù)美國市場相關(guān)制造信息來提供。設(shè)備國產(chǎn)化以后，由于材料、制造工藝等因素的制約，完工設(shè)備在重量、外形尺寸往往超出原有設(shè)計值，其空間需求大幅增加，突破了原有預(yù)留區(qū)域和空間，不得不多次調(diào)整汽輪機廠房綜合布置。設(shè)備采購進度與設(shè)計進度需求的不匹配，使得CI廠房中的NI系統(tǒng)設(shè)備及管道布置在很長一段時間內(nèi)處于提資、澄清、修訂、再提資的反復(fù)流程中，制約了接口的正常交換和關(guān)閉。

2.4 設(shè)計接口管理特點

以業(yè)主單位為主導(dǎo)的接口協(xié)調(diào)機構(gòu)在設(shè)計接口管理的具體實踐也呈現(xiàn)出一些特點：

2.4.1 督促和協(xié)調(diào)作用非常重要，效果顯著。業(yè)主單位對接口條目管理的提前預(yù)警，協(xié)調(diào)方式運用靈活以及接口信息溝通高效有效地推動了各設(shè)計方的接口交換工作。業(yè)主單位協(xié)調(diào)工作后會有批量接口得到交換或確認關(guān)閉，同時設(shè)計計劃和設(shè)備采購計劃之間建立的多元化協(xié)調(diào)機制和各層次的溝通渠道發(fā)揮了積極有效的協(xié)調(diào)和推動作用。

2.4.2 強有力的技術(shù)支持保證了設(shè)計接口質(zhì)量。業(yè)主單位委托總體院負責(zé)整個電站工程設(shè)計過程中的NI、CI、BOP三島間接口技術(shù)參數(shù)匹配性的技術(shù)審查?？傮w院憑借其技術(shù)實力，協(xié)助業(yè)主在重大接口技術(shù)問題的決策上發(fā)揮了巨大作用，彌補了CI設(shè)計方在核電站縱深防御、抗震設(shè)計、主蒸汽和主給水管道斷裂甩擊、輻射屏蔽設(shè)計等技術(shù)方面的不足，保證了接口技術(shù)要求的實現(xiàn)。

2.4.3 根據(jù)工程建安要求，實時調(diào)整設(shè)計接口交換進度。受NI設(shè)計進度滯后影響，當(dāng)項目施工設(shè)計后期的設(shè)計三級進度無法支持和指導(dǎo)設(shè)計接口交換時，業(yè)主單位提出了“滾動管理，分級協(xié)調(diào)”的策略，并根據(jù)現(xiàn)場工程需求計劃調(diào)整了接口交換進度，優(yōu)先完成直接影響工程建安的設(shè)計接口交換。

3 AP1000首堆設(shè)計接口管理成果的思考和應(yīng)用

在國內(nèi)核電項目建設(shè)積累的接口管理經(jīng)驗基礎(chǔ)上，AP1000首堆工程所建立的設(shè)計接口管理體系和運用的管理辦法是比較符合工程設(shè)計需求的，對工程設(shè)計起到了積極的促進作用。歸納起來，AP1000首堆設(shè)計接口管理的原則為：以合同為基礎(chǔ)，用程序來規(guī)范，事先預(yù)警，分級管理，積極協(xié)調(diào)。

根據(jù)核電工程實踐，不論是總承包—— “交鑰匙”模式，切塊分包——委托管理模式，還是多合同——業(yè)主自管模式，接口管理在核電項目管理中都是最敏感的部分，也是管理難度較高的部分，同時還是最難規(guī)范的地方。它對接口管理體系的完備性、接口制度的操作性、接口管理組織的靈活性以及接口信息溝通模式等多方面提出了要求。AP1000首堆工程在核電項目設(shè)計接口管理中具有明顯的代表性，結(jié)合其管理實踐，對后續(xù)核電項目設(shè)計接口管理提出五點參考建議：

3.1 理清設(shè)計接口邊界，明確責(zé)任分工

核電站項目投資巨大、工藝復(fù)雜，其設(shè)計需要眾多的設(shè)計單位和設(shè)備供應(yīng)商合作完成。清晰的設(shè)計邊界和明確的設(shè)計分工對于設(shè)計接口的順利交換至關(guān)重要。若項目合同未詳細規(guī)定，應(yīng)單獨建立各設(shè)計方認同的接口設(shè)計分工說明，分系統(tǒng)或設(shè)備反映功能接口參數(shù)要求（各工況下流體參數(shù)、電氣負荷、控制原則等）、實體接口位置、布置設(shè)計內(nèi)容和資料深度等信息，避免在接口交換過程中出現(xiàn)接口責(zé)任難以確定的現(xiàn)象。對于翻版或改進建設(shè)的核電站項目，可以在初步設(shè)計階段，在不降低系統(tǒng)功能和安全要求的前提下，通過設(shè)計優(yōu)化和設(shè)計改進，將接口交叉較多的系統(tǒng)或區(qū)域由一家設(shè)計單位承擔(dān)，以減少設(shè)計接口，提高接口交換效率和準確性。

3.2 ICM覆蓋應(yīng)全面，精確接口需求

完整的ICM應(yīng)至少包含設(shè)計方之間的接口和設(shè)計方與設(shè)備采購方之間的接口，必要時針對電站控制系統(tǒng)（Digital Control System，DCS）和模擬機建立專門的ICM。亦可根據(jù)接口組織關(guān)系分別建立ICM避免接口遺漏，有利于設(shè)計進展跟蹤和問題的及時發(fā)現(xiàn)。

某個具體ICM接口的劃分也應(yīng)實現(xiàn)精細化，根據(jù)接口信息的使用目的進行分類。具體的設(shè)計接口種類劃分示例如下：

ICM中接口內(nèi)容描述應(yīng)以“精、準”為原則。將涉及區(qū)域廣、子項多、接口成熟時限長、跨專業(yè)的內(nèi)容進行拆分，使每條接口需求清晰明了，便于提資方提供完整、準確的接口資料，從而提高接口效率。

3.3 加強上游接口控制，妥善處理接口變更

上游設(shè)計接口方案或原則的小變化，就有可能引起下游接口的大變化。設(shè)備或管道布置要求或工藝方案變更會引起整個系統(tǒng)布置變化或相關(guān)輔助設(shè)備、工藝系統(tǒng)配置等一系列的變動，甚至引起接口范圍和邊界的變化，因此參與接口交換的設(shè)計方和采購方應(yīng)充分重視上游設(shè)計方設(shè)計接口要求或設(shè)計變更引起的接口內(nèi)容變更、接口邊界和接口分工變化，建立起對設(shè)計接口變更的控制，充分考慮其對設(shè)計分工、現(xiàn)有設(shè)計的影響程度。對于提出的糾正方案和措施，應(yīng)在確保接口技術(shù)要求的前提下，實現(xiàn)進度和項目投資影響的最小化。

3.4 設(shè)計接口交換進度與設(shè)備采購進度需協(xié)調(diào)匹配

設(shè)備采購進度與設(shè)計需求不匹配，會增加接口數(shù)據(jù)的不確定性，為后續(xù)的設(shè)計變更埋下伏筆，進而影響建安活動。因此在確定設(shè)計接口交換進度時還需考慮設(shè)計、采購工作的邏輯關(guān)系，充分研究進度計劃中的三個重要時間要求：采購技術(shù)規(guī)格書時間要求、設(shè)計方的設(shè)備信息輸入時間要求、圖紙到現(xiàn)場時間要求。設(shè)計方要有足夠的時間完成并提交設(shè)備技術(shù)規(guī)格書，供采購方編寫標書；采購方要根據(jù)設(shè)備信息需求時間要求進行接口交換，滿足設(shè)計方的設(shè)計出圖進度要求。只有滿足前兩個時間需求后，設(shè)計方和采購方才能滿足施工方的圖紙和設(shè)備到現(xiàn)場的時間要求，從而滿足建造進度，所以確保設(shè)備采購進度和設(shè)計接口交換進度不脫節(jié)是做好設(shè)計接口進度管理的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.5 建立接口信息數(shù)據(jù)庫，提高管理效率

ICM接口數(shù)量龐大，AP1000首堆工程僅設(shè)計接口近1000個，按照接口關(guān)系分別建立、細化專業(yè)，接口條目會多達3000～4000個。另外，對于特定的某一接口，從打開到關(guān)閉需要5～6次才能實現(xiàn)關(guān)閉。對于這樣一個龐大的ICM，通過Excel進行人工管理，難度大，管理效率降低。對于多次交換的接口可能要收集全部的接口交換單才能獲得完整的接口信息，不利于接口數(shù)據(jù)的收集和使用。因此，建立關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫的計算機管理系統(tǒng)不但能夠隨時掌握接口交換的動態(tài)，實現(xiàn)接口交換的預(yù)警，也方便接口交換資料的檢索，利于對接口數(shù)據(jù)的審查。對于翻版或改進項核電項目，數(shù)據(jù)庫平臺可以方便地移植到其他核電新項目中去，設(shè)計方對接口數(shù)據(jù)的使用可提前進行，很大程度上節(jié)省了接口交換流程，利于整個項目的進度控制。

4 結(jié)語

核電業(yè)主以自管模式建造核電站時，接口管理是整個項目中比較重要且難度比較大的地方，在項目初期對可能影響到設(shè)計接口交換的因素進行分析和研究，并采用相應(yīng)的對策和手段加以干預(yù)，可極大地加快接口交換進程，實現(xiàn)高效的設(shè)計接口管理。

以總承包模式建造核電站時，設(shè)計接口組織協(xié)調(diào)的重心由接口問題轉(zhuǎn)移至承包商和分包商及其之前的內(nèi)部溝通關(guān)系上來，業(yè)主到位但不越位的協(xié)調(diào)和監(jiān)督作用將促使各方有機地聯(lián)合起來，形成靈活高效的組織，增強協(xié)同性、整體性和凝聚性，積極促進設(shè)計接口交換，從而保障核電工程的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。歸納起來就是設(shè)計接口相關(guān)方在核電業(yè)主的協(xié)助和監(jiān)督下，實現(xiàn)設(shè)計接口的順暢交換和無縫銜接，這也正是符合我國現(xiàn)階段核電建設(shè)需求的設(shè)計接口管理模式。

參考文獻

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作者簡介：趙徐軍（1984-），男，山西運城人，供職于三門核電有限公司，研究方向：核電項目設(shè)計管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）