大型鈉冷快堆設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)研究

路云 劉一哲 郭玉杰 姜楠

中國(guó)原子能科學(xué)研究院核工程設(shè)計(jì)研究所 北京 102413

在核電工程領(lǐng)域“工作分解結(jié)構(gòu)(WBS Work Breakdown Structure)”通常是以項(xiàng)目計(jì)劃的形式體現(xiàn)，而計(jì)劃的編制強(qiáng)調(diào)的是在有限的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)，這與WBS面向交付物的層層分解理念雖有共同之處卻又不盡相同；加之我國(guó)核電項(xiàng)目所采用的計(jì)劃體系以及WBS架構(gòu)基本相似，導(dǎo)致業(yè)內(nèi)對(duì)核電工程項(xiàng)目的WBS架構(gòu)缺乏系統(tǒng)、深入的研究。

本文基于系統(tǒng)工程思想，深入解讀工作分解結(jié)構(gòu)的編制思路和基本要求，將我國(guó)核電建設(shè)各階段的工作特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析，考慮大型鈉冷快堆開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的研發(fā)工作內(nèi)容，初步形成我國(guó)大型快堆研發(fā)項(xiàng)目WBS的頂層框架。

1 快堆研發(fā)項(xiàng)目特點(diǎn)

快堆是快中子增殖堆的簡(jiǎn)稱(chēng)，是第四代核能系統(tǒng)的優(yōu)選堆型，快堆可將天然鈾資源的利用率從壓水堆的1%提高到60%～70%，同時(shí)還可以壓水堆嬗變產(chǎn)生的長(zhǎng)壽命廢棄物，對(duì)核能可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)核燃料閉式循環(huán)具有重大戰(zhàn)略意義。

中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆于2010年7月21日首次達(dá)到核臨界，于2011年7月21日首次實(shí)現(xiàn)40%額定功率并網(wǎng)發(fā)電[1]，標(biāo)志著我國(guó)成為世界上第8個(gè)擁有快堆技術(shù)的國(guó)家。

作為核電站，大型鈉冷快堆在設(shè)計(jì)、建造過(guò)程中除具備核電工程項(xiàng)目在核安全要求高、質(zhì)量要求嚴(yán)、建設(shè)周期長(zhǎng)、投資金額高、參建單位多等共同特點(diǎn)外[2]，其作為研發(fā)項(xiàng)目，還具有前期工作內(nèi)容復(fù)雜、研發(fā)子項(xiàng)多、研發(fā)周期和成果等方面的不確定因素等特點(diǎn)。綜上，在項(xiàng)目開(kāi)展初期，有必要利用系統(tǒng)工程分解和集成的思想，建立科學(xué)合理的WBS架構(gòu)來(lái)幫助項(xiàng)目管理者正確梳理研發(fā)領(lǐng)域中的研發(fā)設(shè)計(jì)、條保建設(shè)、試驗(yàn)驗(yàn)證等板塊中的具體內(nèi)容，確定各板塊工作間的關(guān)系；同時(shí)為后續(xù)的研發(fā)項(xiàng)目規(guī)劃、技術(shù)分工、計(jì)劃編制、成本估算、風(fēng)險(xiǎn)管理、基線控制等項(xiàng)目管理工作提供統(tǒng)一的框架，建立有效項(xiàng)目管理工作的基礎(chǔ)。

2 鈉冷快堆WBS分解思路

本文主要參照WBS編制思路和基本要求，開(kāi)展大型鈉冷快堆研發(fā)項(xiàng)目WBS分解工作，過(guò)程中重點(diǎn)考慮了項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)的頂層框架的分解和制定。

項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)Program Work Breakdown Structure(PWBS)，是指包含整個(gè)項(xiàng)目各方任務(wù)的工作分解結(jié)構(gòu)，通過(guò)PWBS將項(xiàng)目頂層框架的各工作單元進(jìn)行統(tǒng)一定義，并確定其在產(chǎn)品樹(shù)中的位置。它在較高的級(jí)別上定義整個(gè)項(xiàng)目[3]。建立大型鈉冷快堆項(xiàng)目WBS頂層框架的過(guò)程中，主要遵循以下基本原則[3-4]：

(1)完整性原則。項(xiàng)目WBS涵蓋項(xiàng)目全過(guò)程的所有工作，包括設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、綜保、采購(gòu)和管理工作等，以確定項(xiàng)目范圍。

(2)層次性原則。WBS是樹(shù)狀層次體系，通過(guò)不同層級(jí)的WBS單元分解，體現(xiàn)型號(hào)研制項(xiàng)目工作由高層到低層、由復(fù)雜到簡(jiǎn)單的層級(jí)關(guān)系。

(3)可交付成果為導(dǎo)向原則。每一個(gè)WBS單元需有獨(dú)立的、有形或無(wú)形的可交付成果。

(4)隸屬性原則。每個(gè)WBS單元應(yīng)只從屬于一個(gè)母單元。同一層級(jí)的各單元沒(méi)有隸屬或交叉關(guān)系，界面應(yīng)清晰。

(5)可控性原則。WBS分解的層次以及同一層次的單元?jiǎng)澐郑Q于項(xiàng)目管控需要，應(yīng)符合項(xiàng)目規(guī)模、產(chǎn)品復(fù)雜程度、組織結(jié)構(gòu)、財(cái)務(wù)結(jié)構(gòu)等環(huán)境。WBS不同分支的分解層級(jí)或深度可以不同。

(6)100%原則。由一個(gè)母單元分解的所有子單元應(yīng)包括母單元中所涵蓋的所有工作內(nèi)容。

(7)唯一性原則。所有可交付成果均具有唯一性和獨(dú)特性，只對(duì)應(yīng)一個(gè)工作單元的輸出。

(8)可擴(kuò)展和持續(xù)更新原則。WBS編制過(guò)程可根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展情況，橫向或縱向不斷深化擴(kuò)展，并不斷修訂與完善，實(shí)施動(dòng)態(tài)更新維護(hù)。

快堆研發(fā)項(xiàng)目WBS單元的編碼由項(xiàng)目代碼和單元代碼兩部分組成，項(xiàng)目代碼用“CFR”表示，單元代碼表示單元在WBS中所處層級(jí)和隸屬關(guān)系，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單元代碼采用分層級(jí)的編碼方式，用“.”進(jìn)行層級(jí)劃分，項(xiàng)目代碼和單元代碼之間無(wú)隔開(kāi)。

3 鈉冷快堆項(xiàng)目PWBS頂層框架及說(shuō)明

鈉冷快堆項(xiàng)目的PWBS，在工作單元的設(shè)置上分為通用單元及專(zhuān)用單元。對(duì)于通用單元，參照“系統(tǒng)工程、項(xiàng)目管理、綜合試驗(yàn)、綜合保障”等單元[5]，根據(jù)核電站項(xiàng)目的研制特點(diǎn)和行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行了一系列的轉(zhuǎn)化及單元說(shuō)明；對(duì)于專(zhuān)用單元，是基于組成整個(gè)核電站的實(shí)體進(jìn)行設(shè)置，包括建構(gòu)筑物，以及按功能進(jìn)行分類(lèi)的系統(tǒng)。最終構(gòu)建形成三個(gè)層次的大型鈉冷快堆PWBS頂層框架，詳見(jiàn)圖1。

圖1 鈉冷快堆項(xiàng)目PWBS的頂層框架

本PWBS整體按照三個(gè)層次進(jìn)行分解，第一層為“大型鈉冷快堆核電廠工程”，是指研制和建造發(fā)電能力為600MW的快堆核電站所需的設(shè)備、資料、服務(wù)和設(shè)施的綜合體，其下包含“示范快堆核電廠”“生產(chǎn)準(zhǔn)備”“試驗(yàn)驗(yàn)證”“系統(tǒng)工程和項(xiàng)目管理”及“其他”等5個(gè)工作單元。

其中CFR1“示范快堆核電廠”，是該項(xiàng)目PWBS的專(zhuān)用單元，是指完整的可安全發(fā)電的快堆核電站。該單元基于大型鈉冷快堆電站的產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)建立，包括工程的全部建構(gòu)筑物和工藝系統(tǒng)，同時(shí)也考慮了電站的工程綜合和前期準(zhǔn)備工程。對(duì)于工程的建、構(gòu)筑物工作單元，其子單元的設(shè)置包含設(shè)計(jì)、建造等工作；對(duì)于工藝系統(tǒng)工作單元，其子單元包含工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、試運(yùn)行等工作。以CFR1.6為例進(jìn)行工藝系統(tǒng)工作單元的進(jìn)一步分解如圖2所示。

圖2 鈉冷快堆工藝系統(tǒng)的子單元設(shè)置

“工程綜合”單元主要由指導(dǎo)和控制核電廠立項(xiàng)、行政許可取證、工程設(shè)計(jì)、建造、安裝所進(jìn)行的總體設(shè)計(jì)與技術(shù)管理工作所構(gòu)成。“前期準(zhǔn)備工程”單元主要由為支持核電站建設(shè)所必需的設(shè)施建設(shè)工作，包括土地征用、海域使用、廠區(qū)四通一平建設(shè)，主體工程的臨時(shí)性配套設(shè)施建設(shè)等工作構(gòu)成[6]。其下子工作單元的設(shè)置如圖3所示。

圖3 “工程綜合”和“前期準(zhǔn)備工程”子單元設(shè)置

按照編制思路，第二層級(jí)的其他四個(gè)工作單元均為通用單元，考慮核電站項(xiàng)目的建設(shè)和交付特點(diǎn)，增設(shè)“生產(chǎn)準(zhǔn)備”二級(jí)通用單元；將通用單元“綜合試驗(yàn)”變更為CFR3“試驗(yàn)驗(yàn)證”單元；將“系統(tǒng)工程”和“項(xiàng)目管理”單元進(jìn)行整合為CFR4“系統(tǒng)工程和項(xiàng)目管理”；將“綜合保障”單元以及核電建設(shè)必須技術(shù)開(kāi)發(fā)工作共同整合在CFR5“其他”中，二級(jí)通用單元說(shuō)明如下：

CFR2生產(chǎn)準(zhǔn)備：包括電站交付業(yè)主前必須提交的所有技術(shù)資料的準(zhǔn)備和交接工作、人員培訓(xùn)及取證工作、檢維修專(zhuān)用工具的研制和交付工作，核電站裝料前必須對(duì)安全系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查并取得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的以前檢查工作。

CFR3試驗(yàn)驗(yàn)證：此工作單元集中體現(xiàn)了大型鈉冷快堆作為研發(fā)項(xiàng)目所含的各項(xiàng)研發(fā)工作特征，指為取得或驗(yàn)證電站安全、系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計(jì)性能和使用方面的工程數(shù)據(jù)等所開(kāi)展的研究試驗(yàn)、樣機(jī)研制試驗(yàn)和核電站綜合調(diào)試等工作。其具體工作內(nèi)容定義見(jiàn)下表。

表1 “試驗(yàn)驗(yàn)證”工作單元下設(shè)子單元及定義

CFR4系統(tǒng)工程和項(xiàng)目管理：包括系統(tǒng)工程和技術(shù)控制以及工程項(xiàng)目管理等工作。在“系統(tǒng)工程”子單元的工作中體現(xiàn)出大型鈉冷快堆研發(fā)工作特征，包括為指導(dǎo)和控制項(xiàng)目的總體綜合工程所進(jìn)行的技術(shù)規(guī)劃工作與技術(shù)管理工作，一般分為系統(tǒng)定義與總體設(shè)計(jì)、研制策劃、需求開(kāi)發(fā)及管理、技術(shù)狀態(tài)管理等工作內(nèi)容。

CFR5其他：此工作單元中，涵蓋了與電站研制緊密相關(guān)，且又不屬于設(shè)計(jì)、建造、試驗(yàn)或管理等其他工作單元的工作，如關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、科研條件建設(shè)，其是指用于支撐型號(hào)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造或試驗(yàn)驗(yàn)證等工作過(guò)程的配套軟件開(kāi)發(fā)等。

結(jié)語(yǔ)

目前，在國(guó)內(nèi)的核工業(yè)領(lǐng)域尚未形成有關(guān)WBS分解和構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)體系。本文通過(guò)解讀標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鈉冷快堆項(xiàng)目構(gòu)建PWBS頂層架構(gòu)的實(shí)踐，總結(jié)了符合快堆研發(fā)項(xiàng)目工作特點(diǎn)的WBS編制原則，對(duì)快堆研發(fā)項(xiàng)目的PWBS頂層框架進(jìn)行定義，重點(diǎn)對(duì)該框架中的第二層各單元進(jìn)行快堆研發(fā)工作任務(wù)的說(shuō)明。對(duì)PWBS頂層框架的專(zhuān)用單元給出了基于快堆產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)的子單元分解樣例和工作范圍的說(shuō)明；對(duì)于GJB中“通用單元”進(jìn)行重新整合和定義，給出符合快堆研發(fā)項(xiàng)目特點(diǎn)的通用工作單元及單元定義，一次為基礎(chǔ)共同構(gòu)成了鈉冷快堆項(xiàng)目PWBS頂層框架。

在后續(xù)工作中可進(jìn)一步深入研究和完善各單元的工作范圍，整理形成WBS編制的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，幫助規(guī)范核電項(xiàng)目WBS的編制工作，為核電項(xiàng)目的成本測(cè)算、風(fēng)險(xiǎn)控制、資源投入等業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提供統(tǒng)一的架構(gòu)。