電廠配置管理體系研究

蘇州熱工研究院有限公司 李均勇

配置管理是一種系統(tǒng)性的方法，用于辨識(shí)、記錄以及更改設(shè)施的系統(tǒng)、構(gòu)筑物和設(shè)備的特性，確保設(shè)計(jì)要求、實(shí)際配置以及配置信息三者的一致性。配置管理在二戰(zhàn)后由美國國防部提出，由于戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)制造涉及的參與方眾多，引入配置管理的方法，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)要求的相符性，以及不同供應(yīng)方的零部件的可互換性。

配置管理針對(duì)的是在項(xiàng)目運(yùn)營維護(hù)期間，需要投入大量資源維持項(xiàng)目正常運(yùn)行的一類大型復(fù)雜的工程項(xiàng)目。如果項(xiàng)目在建設(shè)期間資源投入大，在運(yùn)維期間的維護(hù)成本低，建立配置管理的成本可能遠(yuǎn)高過運(yùn)維成本的額外投入，不建議執(zhí)行配置管理方法。復(fù)雜的工程項(xiàng)目，例如火力發(fā)電廠、核動(dòng)力發(fā)電廠、大型化工項(xiàng)目、軍工項(xiàng)目等，其運(yùn)維基于設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，任何的升級(jí)或者修改可能會(huì)導(dǎo)致重大的安全事故或者巨額的財(cái)產(chǎn)損失，這些領(lǐng)域的配置管理顯得尤為重要。

在20世紀(jì)90年代，美國能源部將配置管理的方法引入到民用核電管理理念中，制定了配置管理的標(biāo)準(zhǔn)。隨后美國國家標(biāo)準(zhǔn)組織（ANSI）制定了核設(shè)施配置管理標(biāo)準(zhǔn)，成為了目前核動(dòng)力廠配置管理的基準(zhǔn)文件。

配置管理的架構(gòu)

配置管理的基本要素有三個(gè)，配置要求（設(shè)計(jì)要求）、配置狀態(tài)（實(shí)際狀態(tài)）和配置信息（文檔記錄）。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)期間產(chǎn)生配置要求，規(guī)范了項(xiàng)目的功能、性能參數(shù)和實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)等，通過項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)維實(shí)現(xiàn)；配置狀態(tài)和配置信息在項(xiàng)目的建設(shè)期間產(chǎn)生，項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際狀態(tài)在完工時(shí)完整如實(shí)記錄在文檔信息中。

配置管理的三要素構(gòu)成了配置三角，配置管理的目標(biāo)是在項(xiàng)目的各個(gè)階段，維持配置三角的平衡。在項(xiàng)目建設(shè)期間或者投運(yùn)后，與配置要求不一致的部分，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)變更以及文檔記錄的更新；在滿足設(shè)計(jì)要求下，配置狀態(tài)的修改，需要更新設(shè)計(jì)要求參數(shù)以及文檔記錄；配置信息作為輔助手段，是設(shè)計(jì)要求和實(shí)際狀態(tài)的輸出，并給項(xiàng)目管理者提供正確的信息。

核動(dòng)力發(fā)電廠配置的現(xiàn)有問題及建議

美國核動(dòng)力廠的建造時(shí)間在20世紀(jì)60年代到80年代，采用工程總承包的方式，“交鑰匙”工程致使很多的設(shè)計(jì)要求文件未移交到業(yè)主運(yùn)營單位。在20世紀(jì)90年代，美國MILLSTONE 核電廠的3臺(tái)核電機(jī)組發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計(jì)不符的較大偏差。經(jīng)過美國核管會(huì)審查，這些問題涉及機(jī)組核安全。最終的結(jié)果是一臺(tái)核電機(jī)組退役，永久停運(yùn)，另外兩臺(tái)核電機(jī)組停機(jī)2-3年，花費(fèi)巨資將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行升級(jí)，并修改了部分設(shè)計(jì)文件。

國內(nèi)核動(dòng)力廠的在運(yùn)機(jī)組，從電廠的設(shè)計(jì)、采購、建造、調(diào)試到商運(yùn)，基本全盤引進(jìn)國外的技術(shù)、體系與管理方式。存在的典型問題包括：

上游設(shè)計(jì)文件缺失，在運(yùn)機(jī)組由于技術(shù)引進(jìn)的原因，設(shè)計(jì)要求不清晰，從而上游設(shè)計(jì)文件丟失；近期新投運(yùn)的機(jī)組，上游文件由國內(nèi)設(shè)計(jì)方保留，部分設(shè)計(jì)要求仍未移交到運(yùn)營方；現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)和文檔記錄一致性、文檔記錄的完整性以及文檔之間的一致性仍然受到挑戰(zhàn)；現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)與設(shè)計(jì)裕度的偏差受到質(zhì)疑。

目前國內(nèi)民用核動(dòng)力廠缺少對(duì)此管理方向的系統(tǒng)性整合指引，僅在流程上體現(xiàn)了部分配置管理的要求。例如現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的變更，引起文件的修改，是否修改完整，是否修改上游設(shè)計(jì)要求，是否引起設(shè)計(jì)裕度的調(diào)整；同一系統(tǒng)的不同時(shí)間點(diǎn)的多次變更，每次變更將影響設(shè)計(jì)的裕度，多個(gè)變單產(chǎn)生的負(fù)裕度影響是否考慮疊加，并對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)產(chǎn)生影響。

針對(duì)目前國內(nèi)的現(xiàn)狀，建議提出管理要求，推動(dòng)管理細(xì)則的出臺(tái)，用以實(shí)現(xiàn)配置管理在核動(dòng)力廠的實(shí)現(xiàn)。措施包括：

建立國家層面的監(jiān)管導(dǎo)則。監(jiān)管部門發(fā)布導(dǎo)則，將配置管理的要求建立在監(jiān)管層面，出臺(tái)細(xì)則，明確核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)建造期間、調(diào)試移交期間以及運(yùn)營期間在配置管理方面的責(zé)任和工作內(nèi)容；建立電廠全壽期的配置管理數(shù)據(jù)流。核動(dòng)力發(fā)電廠維持配置三角的平衡是一個(gè)非常重要的課題，三角的一邊不平衡，會(huì)對(duì)電廠安全造成影響。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，核動(dòng)力電廠可以基于虛擬電廠的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)配置管理的可視化。虛擬電廠集成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、電子文檔等配置信息，基于二維和三維的幾何尺寸模型的基礎(chǔ)上，增加四維（時(shí)間維度）、五維（成本維度）和六維（材料維度）尺度，實(shí)現(xiàn)配置的可視化以及電廠配置的實(shí)時(shí)更新。

圖1 配置管理平衡式

建立配置管理信息平臺(tái)。配置管理信息平臺(tái)，以單個(gè)系統(tǒng)流程圖/電氣單線圖為基礎(chǔ)，將配置管理數(shù)據(jù)流的信息整合，實(shí)現(xiàn)配置信息的可視化、實(shí)時(shí)化和全面化。核動(dòng)力廠的系統(tǒng)有數(shù)百個(gè)，工藝系統(tǒng)有流程圖，電氣系統(tǒng)有電氣單線圖，這類圖紙串聯(lián)了上游設(shè)計(jì)與下游現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。電子化流程圖/單線圖為基礎(chǔ)形成的配置管理信息平臺(tái)，其基本框架見圖2。信息化平臺(tái)的建立，可以使參數(shù)的讀取與對(duì)比更加方便，記錄參數(shù)與實(shí)際參數(shù)的不一致會(huì)及時(shí)體現(xiàn)。

圖2 以工藝流程圖/電氣單線圖為基礎(chǔ)的配置管理信息平臺(tái)

建立裕度管理方案。基于配置管理的架構(gòu)，在信息電子化的支撐下，現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的偏差可即時(shí)反饋到系統(tǒng)中，并與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷設(shè)備、系統(tǒng)的不良狀態(tài)，提升核動(dòng)力廠的核安全水平。

配置管理信息平臺(tái)，結(jié)合核動(dòng)力廠現(xiàn)有的信息平臺(tái)，將設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及設(shè)備隔離檢修狀態(tài)等植入平臺(tái)，加以設(shè)備可用性邏輯的判斷，可以發(fā)揮更大的作用，為核動(dòng)力廠的運(yùn)行、維修以及技術(shù)升級(jí)提供強(qiáng)有力的支撐。配置管理體系的建立，有助于監(jiān)管部門對(duì)核動(dòng)力廠的核安全現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，有助于核動(dòng)力廠管理者的技術(shù)決策，也有助于核動(dòng)力廠工程師的技術(shù)判斷。