核電工程接口控制手冊的分級方法研究

楊亞偉，王 璐，周 璐

(1．山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟(jì)南 250013；2．山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督教育培訓(xùn)中心，山東 濟(jì)南 250013)

1 概述

核電廠建設(shè)是一項(xiàng)多方參與的復(fù)雜系統(tǒng)工程，在這個過程中不可避免的會產(chǎn)生各種各樣的接口，其中設(shè)計(jì)接口管理是核電項(xiàng)目管理工作中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，對整個核電工程的質(zhì)量、進(jìn)度和投資都有著重要的影響。目前核電廠建設(shè)過程中普遍以接口控制手冊(Interface Control Manual, ICM)為工具來進(jìn)行設(shè)計(jì)接口的管理工作。ICM中完整而詳細(xì)地列出了需要進(jìn)行交換的接口，規(guī)定了這些接口的名稱、編碼、具體要求、傳遞方向、交換時間、所屬專業(yè)等信息，并在實(shí)際交換過程中進(jìn)行詳細(xì)地跟蹤和記錄。

核電廠建設(shè)過程中所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)接口數(shù)量眾多，例如福清核電廠一期工程中，ICM接口共計(jì)近4000個，而嶺澳二期工程中ICM接口數(shù)更是超過5000個。龐大的接口數(shù)量給接口管理工作帶來了不小的困難，很多時候會感到無從下手。在核電項(xiàng)目建設(shè)過程中，對于比較復(fù)雜的問題，分級管理思想是一種較為有效和成熟的管理方式，在核電項(xiàng)目建設(shè)過程中的質(zhì)保、設(shè)備管理等方面都得到了成功的應(yīng)用。因此，如果能將分級管理的思想應(yīng)用到以ICM為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)接口管理工作中，對于增加工作的針對性，提高管理效率等方面都有很大的幫助。

2 基于ICM的設(shè)計(jì)接口管理

設(shè)計(jì)接口是指在核電廠建設(shè)過程中產(chǎn)生的與設(shè)計(jì)工作相關(guān)的接口，主要包括設(shè)計(jì)與采購的接口、設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)的接口、設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試的接口等。目前國內(nèi)外核電工程建設(shè)過程中通常以ICM為工具來進(jìn)行設(shè)計(jì)接口的管理工作，下面以國核壓水堆示范工程常規(guī)島設(shè)計(jì)采購接口為例，簡要概述一下基于ICM的設(shè)計(jì)接口管理工作的基本原理。

國核壓水堆示范工程常規(guī)島總共包含1項(xiàng)汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備和150余項(xiàng)輔機(jī)設(shè)備，在每項(xiàng)設(shè)備的技術(shù)協(xié)議中，設(shè)計(jì)院與供貨商都會將需要進(jìn)行交換的接口進(jìn)行梳理，形成針對該設(shè)備的ICM，以汽輪機(jī)廠房通風(fēng)空調(diào)程控系統(tǒng)(簡稱VTS系統(tǒng))為例，其ICM接口見表1(其中ES表示供貨商，G7表示設(shè)計(jì)院)。

表1 汽輪機(jī)廠房通風(fēng)空調(diào)程控系統(tǒng)ICM

將常規(guī)島所有設(shè)備的ICM匯總，便形成了整個常規(guī)島范圍內(nèi)的ICM總表(通常分為主機(jī)ICM和輔機(jī)ICM兩部分)，該ICM總表便是整個常規(guī)島設(shè)計(jì)采購接口管理的基礎(chǔ)與依據(jù)。

3 ICM接口分級方法研究

建立ICM的最終目的是為了保證接口的交換能夠滿足設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)需求，從而最終保證設(shè)計(jì)院相關(guān)設(shè)計(jì)工作的順利開展。因此，對ICM中的接口進(jìn)行分級，其本質(zhì)是評判每個ICM接口對最終設(shè)計(jì)工作的影響權(quán)重。

確定影響權(quán)重的方法比較多，總體來說可以分為兩大類：主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法是針對各個要素的重要程度進(jìn)行主觀評判，并將評判結(jié)果轉(zhuǎn)化為權(quán)重的一種方法；客觀賦權(quán)法是根據(jù)要素自身的作用和影響來確定權(quán)重的一種方法。與主觀賦權(quán)法相比，客觀賦權(quán)法需要大量的客觀數(shù)據(jù)作支撐，對于核電工程來講，由于機(jī)組類型、建造模式的區(qū)別，以及已建機(jī)組數(shù)量的限制，很難找到大量的相關(guān)數(shù)據(jù)作為支撐，因此本文采用主觀賦權(quán)法來確定ICM接口的權(quán)重。

常用的主觀賦權(quán)法有專家評定法、層次分析 法 (Analytic Hierarchy Process．AHP)和 灰 色關(guān)聯(lián)分析法等。對于ICM接口來講，其建立的最終目的是保證設(shè)計(jì)院的相關(guān)設(shè)計(jì)工作順利開展，這一最終目標(biāo)又可以分解成保證每一份圖紙的設(shè)計(jì)工作順利完成，而每一份圖紙順利完成的前提是ICM中相關(guān)接口的順利交換。從上述分析過程可以看出，這是一種典型的分層關(guān)系，因此可以采用層次分析法來確定ICM接口的權(quán)重。

4 基于層次分析法的ICM接口分級方法

層次分析法是把復(fù)雜事情分成若干有序?qū)哟?，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。層次分析法的主要計(jì)算過程包含建立層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造判斷矩陣、層次排序及一致性檢驗(yàn)等方面。下面以表1的VTS系統(tǒng)ICM接口為例，給出基于層次分析法的ICM接口分級方法。

4.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)前文中的分析，層次結(jié)構(gòu)模型中的第一層，也就是建立ICM的最終目標(biāo)，是確保ICM接口的交換滿足設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)需求。該最終目標(biāo)又可分解為每一張圖紙的設(shè)計(jì)需求得到滿足，即層次結(jié)構(gòu)模型中的第二層。層次結(jié)構(gòu)模型的第三層，是與每張圖紙相關(guān)的ICM中的具體接口。綜上所述，ICM接口分級評估的層次結(jié)構(gòu)模型見圖1。

圖1 ICM接口評估的層次結(jié)構(gòu)模型

對于國核壓水堆示范工程VTS系統(tǒng)，設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)范圍主要包括VTS系統(tǒng)接線圖、VTS系統(tǒng)配置圖、VTS系統(tǒng)說明書和VTS系統(tǒng)布置圖，這些圖紙與表1中VTS系統(tǒng)ICM接口的對應(yīng)關(guān)系見表2。對于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三個接口，其傳遞方向是由設(shè)計(jì)院提交給供貨商，是供貨商進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)輸入。其中JS90-0007接口是供貨商進(jìn)行JS90-0004接口設(shè)計(jì)的輸入資料，JS90-0008和JS90-0009接口是供貨商進(jìn)行JS90-0005接口設(shè)計(jì)的輸入資料。

表2 設(shè)計(jì)圖紙與設(shè)計(jì)接口的對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)圖1所給的層次結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合表2中的對應(yīng)關(guān)系，得到VTS系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型見圖2。其中對于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三個接口，由于其是供貨商進(jìn)行接口設(shè)計(jì)的輸入資料，因此在建立層次結(jié)構(gòu)模型時把這三個接口放在了第四層。

圖2 VTS系統(tǒng)ICM接口分級的層次結(jié)構(gòu)模型

4.2 構(gòu)造判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

對于圖1所示的層次結(jié)構(gòu)模型而言，其第一層與第二層的判斷矩陣如下所示：

其中，D12表示對于最終目標(biāo)而言，圖紙D1對圖紙D2相對重要性的數(shù)值表現(xiàn)形式，其取值含義見表3。

表3 元素間重要性的數(shù)值標(biāo)定

對于國核壓水堆示范工程VTS系統(tǒng)，結(jié)合圖2所示的層次結(jié)構(gòu)模型以及相關(guān)專家的評估打分，得到其第一層與第二層之間的判斷矩陣如下所示：

利用MATLAB軟件得到上述判斷矩陣的最大特征值λmax為4.0599，計(jì)算上述判斷矩陣的一致性比例得：

根據(jù)式(1)可以判斷該判斷矩陣具有滿意的一致性。

對于圖1所示的層次結(jié)構(gòu)模型而言，其第二層與第三層的判斷矩陣如下所示：

其中，I1,2表示對于圖紙D而言，ICM中接口I1對接口I2相對重要性的數(shù)值表現(xiàn)形式，其取值含義也見表3。

對于國核壓水堆示范工程VTS系統(tǒng)，結(jié)合圖2的層次結(jié)構(gòu)模型以及相關(guān)專家的評估打分，得到其第二層與第三層之間的判斷矩陣分別如下所示：

對于圖2的VTS系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型中的第三層與第四層，參照第二層與第三層的判斷矩陣構(gòu)造方法，得到其判斷矩陣如下所示。

4.3 ICM接口分級

根據(jù)前文中給出的判斷矩陣及其計(jì)算結(jié)果，得到VTS系統(tǒng)ICM接口權(quán)重總排序結(jié)果見表4。

表4 VTS系統(tǒng)ICM接口權(quán)重總排序

對 于 JS90-0007、JS90-0008和 JS90-0009三個由設(shè)計(jì)院向供貨商傳遞的接口，其權(quán)重排序結(jié)果見表5。

表5 VTS系統(tǒng)反提資接口權(quán)重排序

對于單個系統(tǒng)或設(shè)備的ICM接口，本文擬將其分為兩個級別：重要接口和一般接口。對于按照上述層次分析法得到的權(quán)重高于1/N的接口，將其劃分為重要接口，權(quán)重低于1/N的接口劃分為一般接口，其中N表示系統(tǒng)中接口的總數(shù)目。將表4和表5中VTS系統(tǒng)的所有接口權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，然后根據(jù)處理后的權(quán)重按照上述分級原則進(jìn)行分級，結(jié)果見表6。

表6 VTS系統(tǒng)ICM接口內(nèi)部分級結(jié)果

在整個常規(guī)島范圍內(nèi)，接口的重要性除了與接口本身有關(guān)之外，還與接口所在系統(tǒng)或設(shè)備的重要程度有關(guān)，接口的分級除了要考慮接口在本系統(tǒng)或設(shè)備中的重要性外，還要考慮所在系統(tǒng)或設(shè)備在整個常規(guī)島范圍內(nèi)的重要性。因此，在整個常規(guī)島范圍內(nèi)，ICM接口的分級原則見表7。

表7 常規(guī)島范圍內(nèi)的接口分級原則

其中設(shè)備等級的確定可以參照每個工程的設(shè)備分級方法，例如在國核壓水堆示范工程常規(guī)島范圍內(nèi)，關(guān)鍵設(shè)備包括汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備、循環(huán)水泵、給水泵、凝結(jié)水泵、主變壓器等。由于在常規(guī)島范圍內(nèi)，VTS系統(tǒng)屬于普通設(shè)備，因此VTS系統(tǒng)ICM接口的最終分級結(jié)果見表8。

表8 VTS系統(tǒng)ICM接口的最終分級結(jié)果

5 結(jié)語

本文針對核電工程ICM接口數(shù)量繁多的問題，給出了一種基于層次分析法的接口分級方法，依據(jù)系統(tǒng)或設(shè)備的重要性，及其ICM接口的重要性權(quán)重計(jì)算，將整個核電常規(guī)島ICM接口劃分為三個級別，從而使得設(shè)計(jì)接口的管理工作能夠更有針對性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 齊英．面向關(guān)鍵指標(biāo)的核電工程接口管理體系研究[D]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文，2008．

[2] 李光韜，徐慧玲，劉?。瓵P1000核電廠常規(guī)島設(shè)計(jì)中的接口管理[J]．中國核電，2014，7(4)．

[3] 姜萍萍，等．淺析核電總包項(xiàng)目設(shè)計(jì)信息管理—接口管理[J]．核安全，2012，(3)．

[4] 陳韜．核電接口設(shè)計(jì)[J]．科技信息，2011，(29).

[5] 李平，李世昌．核電站常規(guī)設(shè)備質(zhì)量保證分級方法[J]．核動力工程，2006，27(1).

[6] 關(guān)高．AP1000核電廠設(shè)備可靠性分級方法的特點(diǎn)與應(yīng)用研究[J]．核動力工程，2013，34(6).

[7] 程平東，孫漢虹．核電工程項(xiàng)目管理 [M]．北京：中國電力出版社，2006．

[8] 劉豹，顧培亮，張世英．系統(tǒng)工程概論[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987．

世界第一特高壓工程順利跨越長江天塹

4月15日，備受世界矚目的我國特高壓電網(wǎng)±1100 kV西電東送準(zhǔn)東—皖南特高壓工程再傳捷報(bào)，隨著最后一項(xiàng)導(dǎo)線順利跨越天塹長江，標(biāo)志著目前世界電壓等級最高的特高壓大跨越——昌古特高壓長江大跨越工程全線貫通。

±1100 kV新疆準(zhǔn)東—安徽皖南特高壓直流工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓輸電工程。工程起點(diǎn)為新疆準(zhǔn)東五彩灣換流站，落點(diǎn)為安徽皖南換流站，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽6省(區(qū))，新建準(zhǔn)東、皖南2座換流站，線路全長約3324 km，工程投資407億元，安徽境內(nèi)線路長304.167 km，其中一般線路301.267 km，長江大跨越2.9 km。

該長江大跨越工程作為全線路的咽喉、節(jié)點(diǎn)，共有2基225.2 m高的跨越塔、2基66m高的錨塔組成。線路基本為南北走向，北岸跨越點(diǎn)位于無為縣高溝鎮(zhèn)群英村，南岸跨越點(diǎn)位于繁昌縣荻港鎮(zhèn)慶大圩。兩岸堤距約1575 m，兩岸跨越塔均位于大堤外側(cè)，基礎(chǔ)外緣距堤腳不小于50 m?？缭椒绞綖椤澳汀薄薄汀?。耐張段全長2900 m，跨越檔距1790m，檔距分布為“570 m—1790 m—540 m”。線路按單回路雙極運(yùn)行設(shè)計(jì)。導(dǎo)線采用6×JLHA1/G4A-900/240特強(qiáng)鋼芯鋁合金絞線，地線采用2根OPGW-300光纜，導(dǎo)線懸垂串采用2個4聯(lián)550 kN金具串，導(dǎo)線耐張串采用8聯(lián)550kN金具串。

該工程是國家電網(wǎng)在特高壓輸電領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新的重要里程碑，刷新了世界電網(wǎng)技術(shù)的新高度，開啟了特高壓輸電技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元，對于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重大的示范作用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益。