三維模型在核電項目管理中的應(yīng)用

張明

摘 要：Autodesk Navisworks作為一款三維模型設(shè)計檢視軟件，主要用于工程項目的分析、模擬和信息交流。核電建設(shè)項目管理中，使用Navisworks軟件檢視、分析和使用核電三維模型，能提高工作效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，給項目建設(shè)帶來很大便利。

關(guān)鍵詞：Naviswoks；三維模型；核電；項目管理

中圖分類號：F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）19-0174-01

隨著核電技術(shù)的逐漸成熟，我國核電發(fā)展規(guī)模繼續(xù)提升。由于核電技術(shù)的特殊性、復(fù)雜性和安全性，核電項目管理需要采用先進(jìn)的軟件工具來提高效率和確保質(zhì)量。三代核電技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)進(jìn)行建設(shè)時，其設(shè)計方提供的核島工程建設(shè)進(jìn)度三維動態(tài)模擬宣傳片，形象地體現(xiàn)了各個土建、模塊、設(shè)備安裝工程進(jìn)度安排，讓項目管理人員對三代核電技術(shù)有了一定的認(rèn)識和體驗[1]。在AP/CAP三代核電技術(shù)項目管理實踐中，通過廣泛應(yīng)用Autodesk Navisworks三維模型軟件檢視、分析和使用設(shè)計方提供的核島三維模型設(shè)計，對項目施工組織、進(jìn)度管理及施工邏輯交叉安排均起到了較大的指導(dǎo)作用，推進(jìn)了項目的進(jìn)程。

1 三維模型軟件介紹

Autodesk NavisWorks是一款3D/4D協(xié)助設(shè)計檢視軟件，針對建筑、工廠和航運業(yè)中的項目生命周期，能提高質(zhì)量，減少在工程設(shè)計中出現(xiàn)的問題，是項目工程流線型發(fā)展的穩(wěn)固平臺。NavisWorks主要用于模擬和優(yōu)化工期、確定和協(xié)調(diào)沖突與碰撞、項目團(tuán)隊間的協(xié)作、施工開始前發(fā)現(xiàn)潛在的問題。NavisWorks主要包含三部分：Navisworks Simulate、Navisworks Manage、Navisworks Freedom。其中，Manage軟件是一款用于分析、仿真和項目信息交流的全面審閱解決方案。多領(lǐng)域設(shè)計數(shù)據(jù)可整合進(jìn)單一集成的項目模型，以供沖突管理和碰撞檢測使用?？梢詫δＰ瓦M(jìn)行移位和著色，能夠暫存當(dāng)前視圖。能夠幫助設(shè)計和施工專家在施工前預(yù)測和避免潛在問題。Simulate軟件提供了用于分析、仿真和項目信息交流的先進(jìn)工具。完備的四維仿真、動畫和照片級效果圖功能使用戶能夠展示設(shè)計意圖并仿真施工流程，從而加深設(shè)計理解并提高可預(yù)測性[2]。

NavisWorks的操作界面主要包括：程序按鈕和菜單；快速訪問工具欄；信息中心；功能區(qū)；場景視圖；導(dǎo)航欄；可固定窗口；狀態(tài)欄。NavisWorks主要有三大存儲文件格式：NWD、NWF、NWC。其中NWD文件包含所有模型幾何圖形以及Navisworks特定的數(shù)據(jù)，如審閱標(biāo)記，可以將NWD文件看作是模型當(dāng)前狀態(tài)的快照。NWD文件非常小，因為它們將模型數(shù)據(jù)最大壓縮為原始大小的80%。NWF文件包含指向原始原生文件在“選擇樹”上列出以及Navisworks特定的數(shù)據(jù)（如審閱標(biāo)記）的鏈接。此文件格式不會保存任何模型幾何圖形，這使得NWF的大小要比NWD小很多。默認(rèn)情況下，在Autodesk Navisworks中打開或附加任何原生CAD文件或激光掃描文件時，將在原始文件所在的目錄中創(chuàng)建一個與原始文件同名但文件擴(kuò)展名為.nwc的緩存文件。由于NWC文件比原始文件小，因此可以加快對常用文件的訪問速度。

2 三維模型在核電項目管理中的應(yīng)用

核電項目施工圖紙以平面圖為主，且不同專業(yè)不同物項之間的信息都相對獨立，不構(gòu)成完整體系。如管道軸測圖中雖有管道尺寸和走向，但從圖中無法確認(rèn)其與周圍建構(gòu)筑造物和設(shè)備的相對位置關(guān)系，也無法確認(rèn)管道支吊架的樣式及其布置等信息。工程師需要查詢了解關(guān)聯(lián)的所有圖紙才能獲取物項的完整信息，此過程不僅耗時，且圖紙較多、關(guān)系復(fù)雜，容易出現(xiàn)錯誤或遺漏。項目管理中，通過NavisWorks三維模型可以便捷地查詢所需信息，系統(tǒng)地了解整個施工項目。例如，通過三維模型可以直觀快速獲得目標(biāo)廠房區(qū)域的管道、設(shè)備和結(jié)構(gòu)等相互之間的信息。通過三維模型可以促進(jìn)對大宗物項、設(shè)備和模塊圖紙的理解，促進(jìn)從系統(tǒng)整體的角度上研究施工細(xì)節(jié)，安排施工邏輯和保證施工進(jìn)度，同時能極大地縮小施工和設(shè)計之間的距離，更好地保證設(shè)計內(nèi)容能夠完全落實到施工中。

2.1 土建結(jié)構(gòu)工序安排

以AP/CAP系列核電站核島的土建結(jié)構(gòu)施工為例，第一罐混凝土（FCD）澆筑完成后，緊隨其后的工作為CA20結(jié)構(gòu)模塊、CR10鋼結(jié)構(gòu)和鋼制安全殼（CV）底封頭吊裝。CV底封頭吊裝完成且CV外側(cè)混凝土澆筑到一定高度后，CV內(nèi)部就可以開展CA04、CA01以及CA3系列和CA5系列結(jié)構(gòu)模塊的吊裝和安裝，以及CA01里面、CA3系列和CA5系列上面混凝土澆筑工作了。這些重要工序通過Naviswork三維模型進(jìn)行了模擬確定其可行性，再結(jié)合混凝土強(qiáng)度時間特性，在滿足設(shè)計要求的情況優(yōu)化施工邏輯，有效縮短了其施工工期。

2.2 設(shè)備類物項梳理掌握

以核島反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）設(shè)備（主設(shè)備）為例。RCS系統(tǒng)由連接到一臺壓力容器的兩條環(huán)路組成，每條環(huán)路包括一臺蒸汽發(fā)生器、兩臺反應(yīng)堆冷卻劑泵以及一根冷卻劑主管道熱管段、兩根冷管段，共同組成一條反應(yīng)堆冷卻劑閉式循環(huán)回路。另外，系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓器、相應(yīng)的連接管道（波動管）等。通過三維模型，工程師可以高效地對主設(shè)備形狀、大小及相對位置形成直觀的認(rèn)識。

2.3 大宗物項走向和布置

核電站中物項主要為管道、風(fēng)管和電纜橋架，這些物項跨度較大，分散性較強(qiáng)，例如放射性廢水疏排系統(tǒng)在核島底板中就開始布置，并橫跨安全殼廠房、輔助廠房和多個層高。對于這類系統(tǒng)中管道，很難通過圖紙清楚了解到其管道具體走向和布置，但在三維模型中通過隱藏其余物項，只顯示此系統(tǒng)管道和廠房構(gòu)造物可以實現(xiàn)，進(jìn)而便于工程師合理安排施工邏輯和開展施工工作。

2.4 施工中具體問題的處理

利用NavisWorks三維模型的測量、顯示、隱藏和移位功能進(jìn)行碰撞檢查。通過碰撞檢測，可以查看是否存在合理的安裝空間、焊接空間、操作空間等。減小施工過程的偏差，保證施工的質(zhì)量。以設(shè)備引入為例進(jìn)行說明，通過查看設(shè)備的三維模型和引入路徑的布置，通過Naviswork的模型移位功能模擬引入路徑，可以判斷出是否須在設(shè)備所在房間形成前還是可在房間形成后引入。此外，NavisWorks的三維模型巡視功能，對于工藝和電儀專業(yè)小管道現(xiàn)場布線工作、暗埋物項的定位也具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

2.5 模塊類問題的應(yīng)用

模塊化建造技術(shù)在AP/CAP機(jī)組建造中廣泛采用，它大量引入平行作業(yè)，使土建和安裝工序深度交叉，極大的縮短了核電廠建造工期。模塊化施工理念在核電站建設(shè)中實踐尚屬首次，發(fā)布到項目現(xiàn)場的模塊圖紙種類和數(shù)量多且分散，給設(shè)備模塊管理和研究工作帶來了較大的困難。通過NavisWorks對于模塊的直觀展現(xiàn)，大大增進(jìn)了現(xiàn)場工程人員對模塊位置、外形和主要特點的理解，有效地指導(dǎo)了現(xiàn)場的施工。在項目管理實踐中，通過梳理模塊三維模型和設(shè)計圖冊，整理編制形成了機(jī)械模塊手冊和結(jié)構(gòu)模塊手冊，以圖文的形式對模塊的逐一進(jìn)行詳細(xì)介紹，有利于工程師對模塊的了解和掌握，在模塊安裝管理中化被動為主動。

2.6 工程進(jìn)度可視化應(yīng)用

通過NavisWorks三維模型和工程進(jìn)度有機(jī)結(jié)合，可以動態(tài)顯示出整個核電站的整個建設(shè)過程，有效地為核島建設(shè)的施工邏輯和進(jìn)度施工優(yōu)化提供有力的參考和依據(jù)[3]。在核電項目管理中，通過采用NavisWorks中的計劃管理模塊完成了三維模型設(shè)計與工程計劃的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而導(dǎo)入模型中的安裝邏輯和工期進(jìn)度，形成空間三維加時間維度的四維模型，充分實現(xiàn)核電建設(shè)的動態(tài)展示。

3 結(jié)語

核電項目管理需要采用先進(jìn)的工具來提高效率和確保質(zhì)量，進(jìn)而保證核電站的安全穩(wěn)定運行。上述Naviswork三維模型在核電項目管理中的應(yīng)用充分表明其其可以很好地提升設(shè)計和施工的質(zhì)量，優(yōu)化施工邏輯，保證施工進(jìn)度，促進(jìn)工程建設(shè)開展。

參考文獻(xiàn)

[1]饒德奕.AP1000核電廠三維模型輔助工程進(jìn)度管理應(yīng)用探索[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016，（10）：242.

[2]劉慶.Autodesk Navisworks應(yīng)用寶典[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.endprint